DE1758980C2 - Die Schweißung bestimmter Zonen beim autogenen Verschweißen zweier Metallteile, insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen, verhinderndes Gemisch - Google Patents

Description

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Zweck der Erfindung ist es, ein neues, verhältnis- Um die Plastizität des schweißungsverhindernden

mäßig billiges und leicht großtechnisch anwendbares Gemisches weiter zu verbessern, enthält das Gemisch schweißungsverhinderndes Material zu schaffen, das nach der Erfindung Magnesiummontmorillonit in den an ein herkömmliches derartiges Material gestell- einer Menge von 0,1 bis 4 Gewichtsprozent, vorzugsten Anforderungen entspricht, außerdem gegenüber 5 weise von 0,25 bis 1,5 Gewichtsprozent, Dieser Stoff Aluminium galvanisch neutral ist, insbesondere in wirkt ais Geliermittel, ähnlich wie Gelatine oder kauwäßrigem Medium, und sich insbesondere für die tschukartige Stoffe, ist jedoch ein anorganischer Stoff, Anwendung bei Kupfer-und Kupferlegierungen eignet. enthält keinen Kohlenstoff und wird mikrobiologisch

Demgemäß betrifft die Erfindung ein die Schweißung nicht abgebaut. Darüber hinaus bewirkt dus Magnebestimmter Zonen beim autogenen Verschweißen io siummontmorillonit die pH-Stabilität der schweizweier Metallteile, insbesondere aus Kupfer oder ßungsverhindernden Paste während der Lagerung.
Kupferlegierungen, verhinderndes Gemisch, bestehend Der Magnesiummontrnorillonitbestandteil des erfin-

aus 16 bis 41 Gewichtsprozent Titandioxid (TiO₂) und dungsgemäßen schweißungsverhindernden Gemisches Bornitrid (BN)_: 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Betonit, wird vorzugsweise in Form eines Gels verwendet, das 0,10 bis 4 Gewichtsprozent Magnesiummontmoriiionit, »5 die gewünschte Menge an Magnesiummontmorillonit insbesondere Talkum, Rest Wasser, mit der Maßgabe, und Rest Wasser enthält und vor der Herstellung des daß die Bornitridmenge mindestens 40 Gewichts- erfindungsgemäßen Gemisches in einem Rührwerk Prozent des Titandioxidanteils beträgt. mit hoher Scherkraft gemischt wild. Die trockene,

Gemäß eine; bevorzugten Ausführungsform der vorgemischte Titandioxid-Bornitrid-Bentonit-Kompo-Erfindung enthaft das neue schweißungsverhindernde so nente kann entweder einfach zu dem Gel zugegeben Gemisch zusätzlich 0,1 bis 10 Gewichtsprozent werden, oder das Gel wird mit dem Titandioxid-Siliciumdioxid. Bomitrid-Bentonit-Gemisch in einem Rührwerk mit

Das erfindungsgemäße schweißungsverhindernde hoher Scherkraft vermischt. Gewünschtenfalls kann Gemisch unterscheidet sich vor allem vom Gegenstand noch Wasser zugegeben werden,
des deutschen Patents 1 508 342 durch die Anwehen- 35 Es wurde festgestellt, daß es bei der Herstellung heit von Bornitrid, welches in einer Menge von mir de- eines wirksamen schweißungsverhindernden Gemistens 40 Gewichtsprozent und vorzugsweise von π in- sches schwierig ist, stets gleichmäßige Chargen des destens 50 Gewichtsprozent, bezogen auf den Anteil Gemisches herzustellen, da Titandioxid die Eigenschaft an Titandioxid, mitverwendet wird. Es bietet jedoch hat, besonders bei trockenem Mischen der Bestandteile im allgemeinen keine besonderen Vorteile, mehr als 30 auszuflocken.

etwa 50 Gewichtsprozent Borr-trid zu verwenden, Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß durch Eininsbesondere wegen der re'ativ hohen Kosten dieser verleibung von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Silicium-Komponente. Bornitrid stellt bei l.ohen Temperaturen dioxid, vorzugsweise 0,1 bis 1 Gewichtsprozent, ein ausgezeichnetes Schmiermittel dar. Durch diese kolloidalem Siliciumdioxid, in die trockenen Schmiereigenschaften des Bornitrids bei hohen Tempe- 35 Bestandteile des erfindungsgemäßen Gemisches eine raturen werden die Fließeigenschaften während der homogenere Mischung erzielt wird, wodurch eine Walzschweißung verbessert und daurch die Wirksam- besonders gute Gleichmäßigkeit des Verhaltens des keit des schweißungsverhindernden Gemisches erhöht. schweißungsverhinderndeij Getifisches im Gebrauch Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Walz- erzielt wird.

schweißung bei sehr hohen Temperaturen von etwa 4» Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungs-871 bis 982 C und bei hohen Abwalzgraden von etwa form enthält das erfindungsgemäße Gemisch weitere 65 % durchgeführt wird. übliche Zusatzstoffe, insbesondere Talkum, Kaolin

Das Titandioxid ist einer der Hauptbestandteile und/oder Magnesiumoxid.

des erfindungsgemäßen Gemisches. Vorzugsweise wird Es wurde gefunden, daß das erfindungsgemäße

ein in Wasser dispergierbares Titandioxid verwendet. 45 schweißungsverhindernde Gemisch vorzugsweise eine Das Titandioxid kann zwar allein in Wasser disper- Viskosität von 32000 bis 50000 cPs bei 22,22 C aufgiert werden, so daß eine Paste gebildet wird, die sich weisen soli.

durch ein Sieb extrudieren läßt, jedoch ist ein derartiges Die besonderen Eigenschaften der erfindungsgemä-

Gemisch hierfür nicht besonders gut geeignet, da es Ben Gemische ermöglichen es, im Walzschweißverfahschnell trocknet und dadurch das Sieb verstopft. 5° ren zur Förderung wäßriger Lösungen geeignete Darüber hinaus splittern Muster eines schweißungs- Kupferrohre herzustellen, welche die gleiche Korroverhindemden Gemisches aus einer Titandioxid-Was- sionsbeständigkeit wie das nicht beschichtete Metall ser-Dispersion allein während der Trocken- und Vor- aufweisen.
Wärmzyklen vor dem Schweißen. Durch Walzschweißung hergestellte Vorrichtung

Um diese Schwierigkeiten zu beheben, werden das 55 aus Kupfer mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit Titandioxid und Bornitrid vor dem Mischen mit werden insbesondere für Entsalzungsanlagen, Kühl-Wasser mit Bentjnit trocken vermischt. Der Bentonit platten für Transformatoren und ähnliche Anwenist vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 3 Gewichts- dungszwecke eingesetzt.

prozent im Gemisch enthalten. Bentonit ist ein hydro- Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beiphiles Material, das als Bindemittel dient. 60 spiele näher erläutert.

Enthält das schweißungsverhindernde Gemisch weniger als 0,5 % Bentonit, so splittert es beim Trocknen, Beispiel 1
vor allem in der Hitze. Sind mehr als 5 % Bentonit in . , . , .. . . _ . .
dem schweißungsverhindernden Gemisch anwesend, _, ^Es,^{wird eln} schweißungsverh.nderndes Gemisch aus so steigt der zum Trennen der mit dem schweißungs- 6_S ^den f°'genden Komponenten hergestellt:
verhindernden Gemisch bedeckten Metallflächen er- Oewichtsprozent

forderliche Druck rasch an, wodurch die Schweiß- Titandioxid 15,6

Verhinderungsfähigkeit des Gemisches abnimmt. Bornitrid 15,6

5 6

Gewichtsprozent Eine der Platten läßt sich bei der 45 :-Sc|ierung nicht

Bentonit 1,56 öffnen, und eine andere Platte läßt sich auf der Presse

Magnesiummontmorillonit ,. 0,33 nicht aufblasen. Beide Platten sind mit dem Gemisch

Kolloidales Siliciumdioxid 0,6 bemustert worden, das nur 3,1% Bornitrid enthält.

Destilliertes Wasser Reslmenge bis 100 5 Die verbleibenden 4 Proheplatten werden aufgeblasen

und hinsichtlich des Vorliegens von Klebstellcn unter-

Das Bornitrid ist in diesem Gemisch in einer Menge sucht. In allen vier Fällen werden Klebstellen beob-

von 100%, bezogen a>J den Titandioxidanteil, ent- achtet, was darauf hinweist, daß ein höherer Prozent-

halten. satz an Bornitrid im schweißungsverhindernden Ge-

Diese Komponenten werden in der folgenden Rci- xo misch erforderlich ist.
henfolge miteinander vermischt:

A) Zunächst wird ein Gel als Vormischung iitrge- Beispiel 3

stellt, welches 1 % Magnesiummontmorillonit ent- Gemäß der Arbeitsweise vom Beispiel 1 werden hält, indem man das trockene Montmorillonit- weitere 3 schweißungsverhindernde Gemische hergepulver 10 Minuten lang mit einem abgemessenen '⁵ stellt, welche jedoch 50 bzw. 40 bzw. 35 Gewichts-Volumen an destilliertem Wasser in einem mit prozent Bornitrid, jeweils bezogen auf den Titanhoher Schergeschwindigkeit arbeitenden, konstant dioxidanteil, enthalten. Mit diesen 3 Gemischen werumlaufenden Waring-Mischer behandelt. den jeweils 2 Platten der vorstehend erwähnten Kup-

B) Das Titandioxid, der Bentonit und das kolloidale fersorte bemustert. Diese 6 Platten werden dann bis zu Bornitrid werden per Hand 5 Minuten lang ^2O _ei_ner Dickenverminderung vo·-etwa 65% heißgewalzt, trocken vermischt. Die Probeplatten Nr. 1 und 2 enthalten das Gemisch

C) Die Vormischung des Gels wird darin im Verlauf _mit 50% Bornitrid, die Platten Nr. 3 und 4 das Gevon etwa 2 bis 5 Minuten per Hand allmählich misch mit 40% Bornitrid und die Platten Nr. 5 und 6 in die trockene Mischung gemäß Verfahrensstufe das Gemisch mit 35% Bornitrid.

B) eingerührt. Zusätzlich werden im Verlauf von *⁵ r>j_e Testplatten werden dann aussortiert und kalt

2 bis 5 Minuten in diese Paste per Hand allmäh- abgewalzt. Die Platten erhalten eine für die verwendete

lieh 300 ml destilliertes Wasser eingerührt. Kupfersorte übliche Standardvergütung, welche aus

D) Diese Mischung wird anschließend 10 Minuten einem 2stündigen Ausgieichsglühen bei 482 C besteht, lang in einem Cowles-Auflösebehälter bei einer Anschließend werden sie mittels einer 600-Tonnen-Geschwindigkeit von etwa 2000 UpM gerührt. ³° presse unter Anwendung eines Druckes von 140,6 bis

Dieses Gemisch eignet sich sehr gut zum Walz- ¹¹⁵J ^kß/^cm* aufgeblasen.

schweißen von den in den V.St.A. üblichen DHP- ^Dltfi^lte" werden anschließend auf das Vorhegen

Kupferplatten (Cu 99,90%, P 0,015 bis 0,040%). ™^η Klebstellen, bezüglich des Abblatterns und des

^{y /o} > /o> ^ Bcistdruckes untersucht. Es werden die folgenden

Beispiel 2 Ergebnisse beobachtet:

,,,,., ,. 1) Alle Platten lassen sich ohne Schwierigkeiten

(Vergleichsversuch) öffnen.

Gemäß der Arbeitsweise vom Beispiel 1 werden drei 2) Platte Nr. 4 zeigt eine breite Klebstelle, was der verschiedene schweißungsverhindernde Gemische her- 40 Bemusterung zuzuschreiben ist. Die mit einem gestellt, welche jedoch nur 3,1 bzw. 13,8 bzw. 24,3 Gemisch, welches 35 bzw. 40% Bornitrid enthält,

Gewichtsprozent Bornitrid enthalten, jeweils bezogen bemusterten Platten zeigen in der Anfangsstufe

auf den Titandioxidanteil. des Aufblasens eine gewisse Neigung zum Kleben,

Anschließend werden je 2 Platten aus der vorstehend aber während der letzten Stufe des Aufblasens

erwähnten Kupfersorte mit einer Probe jedei Ge- 45 haben sich die Klebstellen geöffnet, was zu einer misches bemustert. Eine dieser Platten wird mit einer gewissen Siekenbildung im Siebmuster Anlaß gibt.

Dickenverringerung von etwa 35% und die andere 3) Die mit einem Gemisch mit einem Gehalt an Platte mit einer Dickenverringerung von etwa 50% 50% Bornitrid bemusterten Platten zeigen keine

heißgewalzt. Die Platten werden dabei auf eine Tem- Siekenbildung, welche nicht in der Konstruktion

peratur von etwa 9b2°C vorgeheizt. Nach der Walz- So an sich vorgesehen ist.

behandlung und einer Vergütungsgiühung bei 482°C 4) Für alle drei untersuchten Gruppen wird ein werden die 6 Platten mittels einer 45°-Scherung geöffnet Berstdruck von 60 kg/cm² gemessen, ohne daß

und aufgeblaien. ein Abblättern beobachtet werden kann.

Claims (7)

1 2 weist. Die Morphologie und die Kristallstruktur des Patentansprüche: Materials müssen ein leichtes Extrudieren und Auf bringen des schweißungsverhindernden Materials durch

1. Die Schweißung bestimmter Zonen beim die Öffnungen des Siebs unter der Scherkraft eines autogenen Verschweißen zweier Metallteile, ins- 5 von Hand bedienten Quetschers ermöglichen. Darüber besondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen, hinaus muß das schweißungsverhindernde Material an verhinderndes Gemisch, bestehend aus 16 bis dem Metali ausreichend haften, damit es sich beim 41 Gewichtsprozent Titandioxid (TiO₈) und Bor- Entfernen des Siebs nicht zusammen mit diesem ablöst nitrid (BN), 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Bentonit, und in den mit einem Muster versehenen Gebieten des 0,1 bis 4 Gewichtsprozent Magnesiummontmoril- io Metalls unbedeckte Stellen zurückläßt.

lonit, Rest Wasser, mit der Maßgabe, daß die Die Schicht des schweißungsverhindernden Materials

Bornitridmenge mindestens 40 Gewichtsprozent muß außerdem gleichmäßig sein und die gewünschte

des Titandioxidanteiles beträgt. Oberfläche des Metalls gänzlich bedecken und, falls

2. Gemisch nach Anspruch I, dadurch ge- erforderlich, Ecken ausfüllen und gerade Kanten kennzeichnet, daß es zusätzlich 0,1 bis 10 Gewichts- 15 bilden.

Prozent Siliciumdioxid (SiO₂) enthält. Ein weiteres Kennzeichen eines brauchbaren schwei-

3. Gemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ßungsverhindernden Materials besteht darin, daß die gekennzeichnet, daß die Bornitridmenge mindestens auf dem Metall aufgebrachte Schicht des Materials 50 Gewichtsprozent des Titandioxidanteiles beträgt. beim Trocknen bei niedriger Temperatur nicht ab-

4. Gemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 20 splittert oder reißt. Das schweißungsverhindernde gekennzeichnet, daß der Betonitanteil I bis 3 Ge- Material darf sich auch beim Erhitzen bei hoher Temwichtsprozent beträgt. peratur vor den weiteren Schweiß- und Verarbeitungs-

5. Gemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch stufen nicht zersetzen oder absplitte.n. Darüber hinaus gekennzeichnet, daß der Magnesii'mmontmorillo- muß sich das schweißungsverhindernde Material beim nitanteil 0,25 bis 1,5 Gewichtsprozent beträgt. 25 Herunterwalzen des Metalls unter Druck derart aus-

6. Gemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch dehnen, daß eine völlige Abdeckung des Musters gekennzeichnet, daß der Siliciumdioxidanteil 0,1 bis gewährleistet ist und das Verschweißen der beiden 1 Gewichtsprozent beträgt und in kolloidaler Form Metalloberflächen, zwischen denen das schweißungsvorliegt. verhindernde Material aufgebracht ist, am wirksam-

7. Gemisch nach den Ansprüchen 1 bis 6, 30 sten verhindert wird.

dadurch gekennzeichnet, daß es weitere übliche Wie aus vorstehendem ersichtlich, werden an ein

Zusatzstoffe, insbesondere Talkum, Kaolin und/ schweißungsverhinderndes Material zahlreiche hohe

oder Magnesiumoxid, enthält. Anforderungen gestellt. Ein schweißungsverhinderndes

Material auf der Grundlage von Graphit wird zwar 35 allen vorstehenden Anforderungen gerecht, jedoch

muß das schweißungsverhindernde Material bei manchen Anwendungsgebieten für verschweißte Metallkörper mit unverschweißten Zonen nicht nur die vorstehenden Eigenschaften aufweisen sondern außerdem

Die Erfindung betrifft ein die Schweißung bestimm- 40 gegenüber Aluminium galvanisch neutral sein, vor

ter Zonen beim autogenen Verschweißen zweier allem in wäßrigem Medium. Graphit ist wegen seiner

Metallteile, insbesondere aus Kupfer oder Kupfer- korrosionsfördernden Eigenschaft, insbesondere in

legierungen, verhinderndes Gemisch zur Erzielung wäßrigem Medium, als Bestandteil eines schweißungs-

von unverschweißten Zonen bei Metallverarbeitungs- verhindernden Materials nicht erwünscht, da es ein

verfahren. 45 starker kathodischer Depolarisator ist und in wäß-

Beim kalten oder heißen autogenen Veischweißen rigem Medium in Gegenwart von Aluminium dazu

zweier Metallteile (Preß- oder Walzschweiliverfahren) neigt, die elektrochemischen Vorgänge zu beschleuni-

können nachfolgende Verarbeitungsstufen die Herstel- gen, auf Grund derer das Metall durch Punktkorrosion

lung von unverschweißten Zonen erforderlich machen. zeistört wird. Weiterhin existiert trotz spezieller Reini-

Diese unverschweißten Zonen werden im allgemeinen 50 gungsverfahren keine praktisch durchführbare Me-

dadurch hergestellt, daß man zwischen die zu ver- thode, mittels derer das schweißungsverhindernde

schweißenden Metallteile ein die Schweißung verhin- Material auf der Grundlage von Graphit von dem

derndes Material einbringt. verschweißten Metallkörper gänzlich entfernt werden

Nach der Schweißung können die unverschweißten kann.

Gebiete mittels einer Druckflüssigkeit einem Innen- 55 Gemäß einem älteren nicht zum Stand der Technik druck ausgesetzt werden, um das von dem schweißungs- gehörenden Vorschlag bestehen schweißungsverhinverhindernden Material bedeckte Gebiet der Metall- dernde Gemische aus einer wäßrigen Dispersion aus teile aufzuweiten. Dieses Verfahren ejmöglicht die 5 bis 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise 15 bis 40 Geeinfache Herstellung von Metallkörpern, ζ. B. Wärme- wichtsprozent Titandioxid, 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, austauschern, die aus einer mehrschichtigen Platte ^6o vorzugsweise 1 bis 3 Gewichtsprozent Bentonit, mit dazwischen angeordneten Kanälen bestehen. 0,10 bis 4 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0.25 bis Im allgemeinen wird als schweißungsvefhinderndes 1,5 Gewichtsprozent Magnesiummontmoritfonit, Rest Material plättchenförmiger Graphit verwendet, der Wasser, gegebenenfalls können diese Gemische zusätzauf die Oberfläche des Metalls in dem gewünschtenn lieh auch noch 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Silicium-Muster mittels eines Siebs aus Seide oder einem ⁶5 dioxid enthalten.

Polyamid aufgetragen wird. Dieses Verfahren macht Dieser Vorschlag hat sich jedoch in der Praxis nicht

erforderlich, daß das die Schweißung verhindernde für die Anwendung bei Kupfer und Kupferlegierungen

Material bestimmte physikalische Eigenschaften auf- bewährt.