DE1527513B2

DE1527513B2 - Anordnung zweier blechplatten aus metall zum pxplosions plattieren

Info

Publication number: DE1527513B2
Application number: DE19651527513
Authority: DE
Inventors: Tiyoshi Oita Fukumoto (Japan)
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1964-09-24
Filing date: 1965-09-23
Publication date: 1971-12-09
Also published as: CH444634A; NL6512368A; DE1527513A1; GB1117130A; DE1527513C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zweier Blechplatten aus Metall zum Explosionsplattieren, bei der die Plattierungsplatte zur Grundmetallplatte geneigt angeordnet ist, eine Sprengstoffschicht über einer Pufferschicht auf der Plattierungsplatte aufgebracht ist und die Zündung am Ort des kleinsten Plattenabstandes vorgesehen ist.

Es gibt im Prinzip zwei verschiedene bekannte Verfahren zum Explosionsplattieren. Bei dem einen Verfahren (Verfahren nach Davenport) steht eine mit Sprengstoff belegte Plattierungsplatte unter einem bestimmten Anstellwinkel von etwa 1 bis 32° schräg zur Grundplatte. Dieses Verfahren wird nachstehend als Winkelmethode bezeichnet (britische Patentschrift 1 017 059). Bei dem anderen Verfahren ist die mit Sprengstoff belegte Plattierungsplatte in bestimmtem Abstand planparallel zur Grundplatte angeordnet. Dieses Verfahren wird nachstehend als Parallelmethode bezeichnet (USA.-Patentschrift 3 137 937). Nach beiden Methoden kann man Platten aus gleichem oder verschiedenem Metall fest miteinander verbinden.

Wenn jedoch die Abmessungen der Platten sehr groß sind, z.B. die Größe 500X500mm haben, treten auch beim Explosionsplattieren zahlreiche Schwierigkeiten auf. Bei der nach der Parallelmethode hergestellten Verbundmetallplatte finden sich häufig schlecht gebundene Teile in dem von dem Zündungspunkt abgewandten Gebiet. Außerdem besteht die Bindungszone zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte aus einer harten, spröden Legierungszone, so daß die Bindekraft zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte schwach ist und die Verbundmetallplatte ν schwierig mechanisch bearbeitet werden kann. Dies hat vermutlich folgende Gründe. Während des Explosionsplattierens wird die Luft zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte in das von dem Zündungspunkt entfernt liegende Gebiet herausgestoßen und schließlich auch daraus entfernt. Die Luft in diesem Raum zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte, der von dem Zündungspunkt entfernt ist, kann leichter herausgestoßen werden als die Luft in dem Gebiet in der Nähe des Zündungspunktes. Je näher der explosionsplattierte Teil an das von dem Zündungspunkt entfernt liegende Gebiet herankommt, desto leichter kann die Luft zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte herausgestoßen werden. Deshalb wird der Raum zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte leicht verengt, trotz der Anordnung eines Abstandshalters in dem Spalt. Der Raum wird allmählich kleiner und schließlich geringer als der notwendige Raum zum Explosionsplattieren. Hier bildet sich entfernt vom Zündungspunkt ein schlecht plattierter Teil. Wenn die Plattierungsplatte mit der Grundmetallplatte zusammenstößt, werden die beiden gegenüberliegenden Oberflächen unter Bildung des sogenannten Metallstrahls oder Materiestrahls geschmolzen. Beim Explosionsplattieren nach der Parallelmethode wird vermutlich ein Teil dieses Metallstrahls zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte eingefangen und gleichzeitig ein anderer Teil des Metallstrahls zusammen mit Luft aus dem Raum zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte herausgestoßen. Wenn jedoch in solch einem Fall wie dem vorstehend beschriebenen, der Raum zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte kleiner wird, stößt die Plattierungsplatte mit der Grundmetallplatte zusammen, bevor der Metallstrahl vollständig herausgestoßen ist. Der Metallstrahl zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte wird dann in Form einer weiteren dickeren Bindungszone als harte spröde Legierungszone eingeschlossen. Es bildet sich deshalb ein schlecht gebundener Teil an einigen Stellen der Verbundmetallplatte; weiterhin ist die Plattierungsplatte mit der Grundmetallplatte durch eine Bindungszone verbunden, die aus einer harten und spröden Legierungszone besteht, so daß die Bindekraft der Verbundmetallplatte schwach ist und sie nur schwierig mechanisch bearbeitet werden kann. Bei der durch Explosionsplattieren nach der Winkelmethode hergestellten Verbundmetallplatte sind auf Grund großer innerer Spannungen im Material infolge seiner Verhärtung die Verarbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit schlecher als bei der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte selbst. In der erhaltenen Verbundplatte sind häufig Risse vorhanden. Dies kann auf folgenden Gründen beruhen: Selbst wenn man z. B. die Plattierungsplatte unter einem Anstellwinkel von 5° zur Grundmetallplatte einstellt, beträgt der Abstand an der offenen Seite des von der Plattierungsplatte und der Grundplatte gebildeten Winkels bei der Herstellung von 1000 X 1000 mm Verbundmetallplatten 87,5 mm. Wenn die Plattierungsplatte mit der Grundmetallplatte mit hoher Geschwindigkeit zusammenstößt, wird die Plattierungsplatte über seine Streckgrenze hinaus beansprucht und dabei in unzulässig starkem Maße verhärtet, so daß hierbei manchmal Risse oder Sprünge auftreten. Weiterhin wird die Grundmetallplatte beim Kaltverarbeiten einer Spannung in der Detonationsrichtung unterworfen, indem sie mit der Plattierungsplatte zusammenstößt und dann einer unzulässig starken Verhärtung ausgesetzt wird.

Da die Peripherie der Verbundmetallplatten nicht genügend nach dem herkömmlichen Explosionsplattieren verbunden ist, mußten bisher der Rand der erhaltenen explosionsplattierten Platten abgeschnitten werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zweier Blechplatten aus Metall zum Explosionsplattieren zu schaffen, bei der diese Nachteile für größere Platten vermieden sind.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Anordnung der eingangs erwähnten Gattung, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß über einem Bereich von 45 bis 80% der Gesamtlänge der Grundmetallplatte in der Detonationsrichtung der eingeschlossene Winkel 0,1 bis 0,5° und im anschließenden Bereich 0,3 bis 1,2° beträgt, jedoch größer ist als der erste. Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders vorteilhaft für Platten von mindestens 500 X 500 mm. Bei kleineren Platten hat die erfindungsgemäße Anordnung keine wesentlichen Vorzüge gegenüber der Parallelmethode oder der Winkelmethode.
Der Abstand zwischen den Platten ist nicht immer gleich zu halten, weil er mit der Art und der Stärke der Plattierungsplatte und der Art und der Menge des Sprengstoffes schwankt. Wenn das Plattierungsblech dünn ist, wird der 0,1 bis O,5°-Winkelbereich größer und der Winkel selbst kleiner gewählt. Bei dicken Plattierungsblechen dagegen wird der 0,1 bis O,5°-Winkelbereich kleiner und der Winkel selbst größer gewählt.

Wenn der 0,1 bis O,5°-Winkelbereich in der Detonationsrichtung weniger als 45% der Gesamtlänge der Grundmetallplatte beträgt und die Öffnung des Winkels zu groß ist, ist die erhaltene Verbundmetallplatte der gleichen unzulässig starken Verhärtung unterworfen, wie eine nach der Winkelmethode hergestellte. Wenn dieser Bereich größer als 8O°/o der Gesamtlänge der Grundmetallplatte ist, geht die Wirkung der beiden unterschiedlichen Neigungswinkelbereiche verloren.

Wenn der Winkel im ersten Bereich weniger als 0,1° beträgt, kann der zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte gebildete Metallstrahl nur schwierig zusammen mit der Luft aus dem Raum zwischen dem Plattierungsblech und der Grundmetallplatte herausgestoßen werden. Wenn der Neigungswinkel größer als 0,5° ist, ist die erhaltene Verbundmetallplatte unzulässig starker Verhärtung unterworfen.

Wenn der Winkel des zweiten Bereiches weniger als 0,3° beträgt, kann der zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte gebildete Metall-

\ ) strahl zusammen mit der Luft nur schwierig aus dem Raum zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte herausgestoßen werden. Wenn dieser Winkel mehr als 1,2° beträgt, ist die Verbundmetallplatte unzulässig starker Verhärtung unterworfen. In diesem Falle ist es auch notwendig, diesen Winkel im vom Zündungspunkt entfernt liegenden Gebiet zu halten, als in der Nachbarschaft des Zündungspunktes.

Um den Abstand zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte auf die vorstehend beschriebene Weise einzuhalten, kann man z. B. auf

ν der Grundmetallplatte Abstandshalter oder Stützstäbe aus Metallfolie oder -blech der gleichen Art wie des Plattierungsmetalls oder des Grundmetalls oder einer anderen Art anordnen, oder die Plattierungsplatte über der Grundmetallplatte aufhängen. Wenn man diesen Abstand auf Grund einer Änderung der Art des Metalls nicht in der angegebenen Weise aufrechterhalten kann, läßt sich das Explosionsplattieren mit Erfolg durchführen, indem man

C\ vorher einen Teil der Plattierungsplatte in die erfor- ! ^J derliche Gestalt bringt.

Die Platten werden vorzugsweise von Schmutz und sonstigen Verunreinigungen an den sich treffenden Oberflächen durch mechanische Behandlung, wie Schmirgeln oder Schleifen!, oder durch chemische Behandlung gereinigt. Als Werkstoffe für die Platten eignen sich z. B. Flußstahl, Nickel, Chrom, Kobalt, Titan, Zirkon, Tantal, Aluminium, Mangan, Molyb-

ί dän und Kupfer und deren Legierungen.

Die Stärke der Plattierungsplatte beträgt etwa 1,2 bis 4 mm und sie ist geringer als die der Grundplatte. Vorzugsweise ist die Fläche der Plattierungsplatte größer als die der Grundplatte, z. B. um etwa 30 mm größer in der Länge und Breite, wenn sowohl die Plattierungsplatte als auch die Grundplatte rechteckig sind. Weiterhin wird beim erfindungsgemäßen Explosionsplattieren die Plattierungsplatte bevorzugt so angeordnet, daß jede Seite der Plattierungsplatte um mindestens 10 mm über den entsprechenden Rand der Grundplatte hinausragt.

Ein für das erfindungsgemäße Explosionsplattieren geeigneter Sprengstoff ist ein Sprengstoffpulver aus 5 bis lO°/o Pentaerithrittetranitrat, 3 bis 13% Stärke, 54 bis 87% Ammoniumnitrat niedriger Dichte und mit einem Wassergehalt von 1 bis 3%. Ein Generator zum Zünden des Sprengstoffes besteht beispielsweise aus einer dreieckigen Platte aus Sperrholz, Kunststoff oder Stahl, einer längs einer Seite dieser Platte angebrachten Zündschnur und einem auf der dreieckigen Platte aufgebrachten Sprengstoff. Die Form dieser dreieckigen Platte hängt ab von der Detonationsgeschwindigkeit der Zündschnur und der Detonationsgeschwindigkeit des zu verwendenden ίο Sprengstoffes, so daß sich über die ganze Blechbreite eine lineare Detonationsfront bildet. Als Pufferschicht kann z. B. ein Klebestreifen, Gummi oder ein Anstrichfilm, z. B. auf Kunstharzbasis, verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine auf der Oberseite oder Unterseite mit einer Nut versehene Plattierungsplatte verwendet, wobei die Plattierungsplatte eine etwas größere Fläche besitzt als die Grundmetallplatte und die Plattierungsplatte ao über der Grundmetallplatte derartig angeordnet wird, daß diese Nut mit dem Rand der Grundmetallplatte zusammenfällt. Auf dies Weise erhält man eine Verbundmetallplatte mit einwandfreiem Rand.

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen erläutert:

F i g. 1 zeigt im Querschnitt den Aufbau für das herkömmliche Explosionsplattierverfahren nach der Parallelmethode zum Herstellen von Verbundmetallplatten;

F i g. 2 zeigt im Querschnitt den Aufbau für das herkömmliche Explosionsplattierverfahren nach der Winkelmethode zum Herstellen von Verbundmetallplatten;

F i g. 3 zeigt im Querschnitt den Aufbau in der Detonationsrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

F i g. 4 a und 5 a zeigen in der Draufsicht unterschiedliche Detonationsfronten eines Sprengstoffes im erfindungsgemäßen Verfahren auf Grund unterschiedlicher Anordnung des Zünders und sie erläutern die Beziehung der Stellend, B und C im Raum zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte, wie es in F i g. 3 gezeigt ist;

Fig. 4b und 5b zeigen Beispiele für die Anordnung von Abstandshaltern auf den Grundmetallplatten für die in F i g. 4 a und 5 a gezeigten Detonationsfronten;

F i g. 6 zeigt im Querschnitt eine bevorzugte Ausführungsform des Aufbaues zur Durchführung des erfindungsgemäßen Explosionsplattierverfahrens in der Detonationsrichtung;

F i g. 7 ist eine Mikrophotographie in lOOfacher Vergrößerung des Schliffbildes einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbundmetallplatte in der Bindungszone;

F i g. 8 ist eine Mikrophotographie in lOOfacher Vergrößerung des Schliffbildes einer nach der Parallelmethode hergestellten Verbundmetallplatte in der Bindungszone;

F i g. 9 gibt schematisch die Erscheinungen wieder, die vermutlich im erfindungsgemäßen Verfahren auftreten und

F i g. 10 zeigt schematisch die Erscheinungen, die vermutlich bei der Explosionsplattierung nach der Parallelmethode auftreten.

F i g. 1 zeigt im Querschnitt den Aufbau für das herkömmliche Verfahren zum Explosionsplattieren nach der Parallelmethode, bei dem die Grundmetall-

platte 2 auf einer Abstützung 1 aufgebracht ist und spiel für die Anordnung der Abstandshalter, die auf die Plattierungsplatte 4 planparallel zur Grundmetall- der Grundmetallplatte 2 von F i g. 4 a aufgestellt sind, platte 2 in einem Abstand von mindestens 0,0254 mm F i g. 5 a erläutert den Fall, bei dem der elektrische liegt. Dieser Abstand wird durch Abstandshalter 3 Zünder 8 im Zentrum einer Seite des Sprengstoffs 6 eingehalten. Der Sprengstoff 6 wird auf einer Puffer- 5 befestigt ist und die Detonationsrichtung des Sprengschicht 5 über der Plattierungsplatte 4 aufgebracht. stoffes radial ist, wie es die Pfeile zeigen. Die Stel-Der Generator? und der Zünder 8 werden an der lenA, B und C in Fig. 3 entsprechen der Stelle A Plattierungsplatte 4 befestigt und der Sprengstoff 6 und den Linien B und C in F i g. 5 a. Die Linien B wird gezündet. und C sind hier kanalförmig. F i g. 5 b zeigt mit

Fig. 2 zeigt im Querschnitt den Aufbau zur Durch- io schwarzen Punkten ein Beispiel für die Anordnung

führung des Explosionsplattierens nach der bekann- der Abstandshalter auf der Grundmetallplatte,

ten Winkelmethode. Die Grundmetallplatte 2 liegt F i g. 6 zeigt im Querschnitt einen Aufbau zum

auf der Abstützung 1. Der Anstellwinkel der Plattie- Explosionsplattieren, nach dem erfindungsgemäßen

rungsplatte 4 zur Grundmetallplatte 2 wird mit Hilfe Verfahren, bei dem auf der Oberseite der Plattie-

der Abstandshalter 3 unterschiedlicher Länge auf 15 rungsplatte 4, die eine etwas größere Fläche hat als

einen Wert im Bereich von 1 bis 32° eingestellt und die Grundmetallplatte, eine Nut 10 ausgebildet ist.

hierauf wird in gleicher Weise wie in F i g. 1 der Die Nut 10 ist so angeordnet, daß sie mit dem Rand

Sprengstoff gezündet. der Grundmetallplatte 2 zusammenfällt. Der Raum

Fig. 3 zeigt im Querschnitt den Aufbau zur Durch- zwischen der Plattierungsplatte 4 und der Grundführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die 20 metallplatte 2 wird durch Abstandshalter 3 so einge-Grundmetallplatte 2 liegt auf der Abstützung 1, und stellt, daß der Neigungswinkel der Plattierungsplatte 4 die Plattierungsplatte 4 wird über der Grundmetall- zur Grundmetallplatte 2 im vom Zündungspunkt platte 2 durch Abstandshalter 3 gehalten, so daß der weiterwegliegenden Gebiet größer ist als in der NachNeigungswinkel, den die Plattierungsplatte 4 zur barschaft des Zündungspunktes entlang der Detona-Grundmetallplatte 2 in dem vom Zündungspunkt .25 tionsrichtung. Der Sprengstoff 6 wird auf der Pufferabgewandten Gebiet B-C bildet, größer ist, als schicht 5 über der Plattierungsplatte 4 angeordnet, in der Nachbarschaft des Zündungspunktes (Ge- Der Generator 7 und der elektrische Zünder 8 werden biet A-B). dann befestigt, und der Sprengstoff 6 wird zur Deto-

In diesem Fall beträgt die Länge des Gebietes A-B nation gebracht. In der Praxis des erfindungsgemäßen 45 bis 80% der Gesamtlänge der Grundmetallplatte 30 Verfahrens, dessen Aufbau in Fig. 5 gezeigt ist, werin der Detonationsrichtung des Sprengstoffes 6, wäh- den die überschüssigen Ränder der Plattierungsplatte rend der Neigungswinkel der Plattierungsplatte 4 zur vom Rand der Grundmetallplatte abgeschnitten, Grundmetallplatte 2 über diesem Gebiet 0,1 bis 0,5° wenn die Plattierungsplatte auf die Grundmetallplatte beträgt. Die Länge des Gebietes B-C beträgt dement- mit sehr hoher Geschwindigkeit aufschlägt. Auf diese sprechend 55 bis 20% der Gesamtlänge der Grund- 35 Weise wird ein Teil des zum Explosionsplattieren ermetallplatte, und hier beträgt der Neigungswinkel der forderlichen Detonationsdruckes verbraucht, und in-Plattierungsplatte 4 zur Grundmetallplatte 0,3 bis folgedessen treten manchmal schlecht gebundene 1,2°. Wie vorstehend bereits beschrieben, soll der Teile am Rand der Verbundmetallplatte auf. Diese Neigungswinkel der Plattierungsplatte 4 zur Grund- Erscheinung ist noch ausgeprägter mit zunehmender metallplatte 2 in dem vom Zündungspunkt entfern- 40 Stärke der Plattierungsplatte. Wenn eine Nut 10 in ten Gebiet größer sein als in der Nachbarschaft des der Plattierungsplatte wie in F i g. 6 angeordnet ist, Zündungspunktes. Es ist auch erwünscht, daß der und die Plattierungsplatte eine Stärke von 2 bis 4 mm Abstand zwischen der Plattierungsplatte und der hat, sind auch am Rand der erhaltenen Verbund-Grundmetallplatte an der Stelle A 0,8 bis 2,0 mm be- metallplatte die beiden Werkstoffe einwandfrei geträgt. Die Pufferschicht 5 wird auf die Plattierungs- 45 bunden. Die Tiefe der Nut hängt von der Stärke der platte 4 aufgebracht und ein Rahmen entlang dem Plattierungsplatte ab, doch beträgt sie höchstens Rand des Plattierungsbleches angeordnet. Der 70%, vorzugsweise 30 % der Stärke der Plattierungs-Sprengstoff 6 wird aufgebracht, der Generator 7 und platte. Es ist erwünscht, daß die genutete Oberfläche der elektrische Zünder 8 werden befestigt, und der der Plattierungsplatte die Oberseite ist, wie in F i g. 6 Sprengstoff wird zur Detonation gebracht. 50 gezeigt, doch ist die Wirkung nicht verschieden, wenn

Die Detonationsfronten hängen von der angewand- man die Unterseite der Plattierungsplatte mit einer

ten Zündmethode ab. Deshalb wird in den F i g. 4 Nut versieht.

und 5 eine weitere Erläuterung gegeben, an welchen In der in F i g. 7 gezeigten Mikrophotographie eines

Stellen auf der Grundmetallplatte 2 die Stellen A, B Schliffbildes der Bindungszone bedeutet D eine und C in F i g. 3 angeordnet sind. 55 Grundmetallschicht aus Flußstahl, E die Titan-

F i g. 4 a gibt den Fall wieder, bei dem ein drei- plattierungsschicht und F die wellige Bindungszone,

eckiger Generator 7 aus dem gleichen Sprengstoff In der in F i g. 8 gezeigten Mikrophotographie eines

wie der Sprengstoff 6 verwendet wird. Die Zünd- Schliffbildes bedeutet D die Grundmetallschicht aus

schnur 7', die an der äußeren Seite dieses Generators Flußstahl, E die Plattierungsschicht aus Titan und G angebracht ist, hat etwa die dreifache Detonations- 60 die Bindungszone, die aus Material aus den Schich-

geschwindigkeit des hier verwendeten Sprengstoffpul- ten D und E besteht.

vers und wird durch den elektrischen Zünder 8 ge- In F i g. 9 sind mit 6' die gasförmigen Detonations-

zündet. Die Detonationsrichtung des Sprengstoffes ist produkte nach der Detonation des Sprengstoffs 6 an-

durch Pfeile angegeben, und die Stellen A, B und C gedeutet. Zwischen den beiden Platten 2 und 4 entauf der Grundmetallplatte in F i g. 3 entsprechen 65 steht, beginnend von der Berührungsstelle 13 der

den Linien/i, B und C in Fig. 4. Die Linien Λ, B beiden Platten aus, ein flüssiger Metallstrahl 14.

und C sind in diesem Fall Geraden. Fig. 10 zeigt, wie die beiden Platten 2 und 4

Fig. 4b zeigt mit den schwarzen Punkten ein Bei- durch die Metallschicht 15 miteinander verbunden

sind und wie ein Anteil 16 des flüssigen Metallstrahls längs der einen Platte 4 geführt wird.

Claims

Patentanspruch:

Anordnung zweier Blechplatten aus Metall zum Explosionsplattieren, bei der die Plattierungsplatte zur Grundmetallplatte geneigt angeordnet ist, eine Sprengstoffschicht über einer Puffer-

schicht auf der Plattierungsplatte aufgebracht ist und die Zündung am Ort des kleinsten Plattenabstandes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß über einem Bereich von 45 bis 80% der Gesamtlänge der Grundmetallplatte in der Detonationsrichtung der eingeschlossene Winkel 0,1 bis 0,5° und im anschließenden Bereich 0,3 bis 1,2° beträgt, jedoch größer ist als der erste.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

109 550/35