DE1777314A1

DE1777314A1 - Verfahren zum Verbinden von Metallteilen in fester Phase

Info

Publication number: DE1777314A1
Application number: DE19621777314
Authority: DE
Inventors: Jost Ernest Maria
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1961-01-11
Filing date: 1962-01-11
Publication date: 1972-01-13
Also published as: DE1427387A1; GB999307A; DE1427387B2; US3095500A

Description

OR.-ΙΝα. DIPL.-IN*. M.IC. Olfl-PHYS. OR. DIKL.-PHYS. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWXlTE IN STUTTGART _

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23.November 1970
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Texas Instruments Incorporated, Dallas/Texas

U.S.A.

Verfahren zum Verbinden von Metallteilen

in fester Phase ((

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Metallteilen in fester Phase, wobei die Metallpartner auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt, miteinander in Berührung gebracht und zum Herstellen eines Verbundes und der Reduktion ihrer Stärken zusammengepresst werden.

Es ist bereits bekannt, zwei miteinander zu verbindende Metall streifen auf unterschiedliche Temperaturen zu erwärmen. Diese Temperaturen werden dabei jeweils nach den Plattierungseigenschaften der· betreffenden Metalle gewählt (österreichische

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Patentschrift 154 091). Dabei wird aber auf die mechanischen Eigenschaften der beiden zu verbindenden Streifen keine Rücksicht genommen, so dass es bei Verwendung brüchiger Metalle vorkommen kann, dass der entsprechende Streifen zur Rissbildung neigt und keinen festen Verbund ergibt bzw. reisst oder eine schadhafte Oberfläche bzw. Kante aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese geschilderten TJachteile zu vermeiden. Sie löst diese Aufgabe bei den eingangs

fc geschilderten Verfahren dadurch, dass bei Verwendung eines in W

seinem Ausgangszustand brüchigen Metallpartners dieser so weit erwärmt wird, dass sein Querschnitt ohne Rissbildung beim Zusammentreffen reduziert werden kann.

Das erfindungsgemässe Verfahren hat nicht nur den Vorteil, dass die beiden Partner bei gleicher Härte im Augenblick des Verbundes auch eine mindestens ähnliche Verformung erleiden. Vielmehr ergibt sich auch noch der Vorteil, dass nun beim Zusammenpressen keine Rissbildung mehr auftritt. Infolgedessen lässt sich ein einwandfreier Verbund und eine homogene Oberfläche erzielen. Die Erfindung erschliesst also diesen brüchigen Stoffen ein neues Anwendungsgebiet. Einzelheiten der Erfindung zeigen die w Ausführungsbeispiele der Zeichnung, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anordnung zum Verbinden von zwei festen Metallstreifen in fester Phase und

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer anderen Anordnung zur Durchführung einer solchen Verbindung ähnlich der Darstellung in Fig.l.

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Es wurde gefunden, dass eine erhebliche Verbesserung bei der Verbindung in fester Phase und bei dem erhaltenen Produkt dadurch erreicht werden kann, dass die zu verwendenden Metalls, die in fester Form oder auch in verteilter Form vorliegen können, vorher verschieden stark erwärmt werden. Im folgenden sind typische Beispiele erwähnt, unter denen das Verfahren nach der Erfindung mit zumindest einem brüchigen Stoff vorteilhaft durchgeführt werden kann.

(A) Um Magnesium zu reduzieren wird dieses vorzugsweise warmgewalzt, und zwar deswegen weil dieses Material an seinen Kan- | ten die Tendenz hat, aufzubrechen, wenn es bei Raumtemperaturen gewalzt wird. Die vorzugsweise Warmwalztemperatur ist 200° C. Wenn Magnesium ohne Kantenrisse in fester Phase mit einem anderen Metall verbunden v/erden soll, wobei beide Metalle vorher auf die gleiche Temperatur erwärmt werden, ist es nicht möglich, das Magnesium mit einem Metall zu verbinden, dessen Schmelzpunkt unter 200° C liegt, weil das andere Metall in diesem Falle schmelzen würde. Das Warmverbinden von Magnesium mit einem solchen Metall ist nur möglich, wenn das Magnesium getrennt auf eine Temperatur von 200° C erwärmt wird, während das andere Metall auf einer Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes gehalten wird. Gemäss der Erfindung ist ein ^ solches getrenntes Erwärmen vorgesehen und in dem vorliegenden " Beispiel ergibt sich so ein vorzügliches Erzeugnis mit einem einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden Partner, während der andere Partner ein Magnesium ist, das an seinen Kanten bzw. an seiner Oberfläche nicht eingerissen ist.

(B) Die Erfindung ist im besonderen vorteilhaft, wenn sie im Zusammenhang mit brüchigen Materialien, und zwar sowohl harten als auch weichen benützt wird. Als Beispiel eines weichen, brü-

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chigen Materials sei wiederum Magnesium genannt. Andere Beispiele von harten, brüchigen Materialien sind Molybdän-und Stahllegierungen mit hohem Mangangehalt. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für den Verbund brüchiger Materialien " in fester Phase sowohl mit dehnbaren Metallen als auch miteinander. Die unterschiedliche Erwärmung ist dabei besonders günstig, um beispielsweise zwei brüchige Materialien zu verbinden, von denen das eine relativ weich und das andere relativ hart ist, wie beispielsweise Magnesium und Molybdän.

Nach Fig. 1 sind mit 1 und 3 die Reduktionswalzen einer Walzanlage bezeichnet. Diese dienen dazu, um die bei der Verbindung in fester Phase erforderlichen Drücke zu erzeugen. Mit 5 und 7 sind Metallstreifen bezeichnet, die von Vorratsrollen 9 bzw. 11 der Druckstelle P zwischen den Waisen 1 und zugeführt werden. Hiervon besteht mindestens ein Streifen aus einem brüchigen Metall, z.B. aus Magnesium. Mit 13 und 14 sind Kontakt- und Führungsrollen bezeichnet» Diese leiten die Streifen 5 und 7 durch eine eine gesteuerte Atmosphäre aufweisende Retorte. 15 bzw. 17. Diese Retorten 15 imd 17 vereinigen sich miteinander in der Nähe der Druckstelle P, wie bei 19 angedeutet. Die entsprechende Atmosphäre wird zurä Füllen der Retorten 15 und 17 über Einlasse 21 zugeführt. Je ein Auslass ist an den offenen Enden 23 vorgesehen und ausserdem ist noch ein Leck-Austritt vorhanden, wo die Streifen aus der Vereinigungsstelle 19 austreten. Eine entsprechende reduzierende Atmosphäre kann aus Wasserstoff, dissoziertem Amoniak, gekracktem Stadtgas o.dgl. bestehen. Luft kann ebenfalls eingeführt werden, falls eine oxydierende Atmosphäre erforderlich ist. Ferner können auch Stickstoff und Argon verwendet werden, falls eine neutrale Atmosphäre gewünscht wird.

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Mit 25 ist eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Walze 1 und einer der Rollen 13 und mit 27 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Walze 3 und einer der Rollen 14 bezeichnet. In den Verbindungen 25 und 27 sind Energieoder Kraftquellen vorhanden, die beispielsweise als Transformatoren 29 bzw. 31 dargestellt sind, die über Drosslspulen 33 bzw. 35 gespeist werden, welche ihrerseits an die Anschlussleitungen Ll und L2 angeschlossen sind. Mit 37 und 39 sind von Hand einstellbare Steuervorrichtungen bezeichnet, die über die sättigbaren Reaktoren 33 und 35 wirken, um so die den Verbindungen 25 bzw. 27 zugeführten Ströme zu steu- f ern. Damit w^rd eine Steuerung der Ströme entlang von zwei Stromwegen erreicht, und zwar einmal durch die Verbindung 25 und das in der Retorte 15 vorhandene Teilstück 41 des Streifens 5 und zum anderen über die Verbindung 27 und das in der Retorte 17 vorhandene Teilstück 43 des Streifens 7. über ein Thermoelement 45, das bei 46 mit der Steuervorrichtung 37 verbunden ist, wird eine automatische Regulierung des Stromes auf einen in der Steuervorrichtung 37 eingestellten Wert erreicht. Das Thermoelement 45 spricht auf die Temperatur des Streifens 5 in der Gegend der Einführung in die Druckstelle P an. Eine*automatische Regulierung des Stromes gemäss einem an der Steuervorrichtung 39 eingestellten Wert wird durch j ein weiteres Thermoelement 47 erreicht, das mit der Steuervorrichtung 39 bei 48 verbunden ist. Das Thermoelement 47 spricht auf die Temperatur des Streifens 7 in der Gegend der Einführung in die Druckstelle P an. Zwar ist hier eine automatische Regulierung dargestellt. Es sei jedoch darauf hingeweisen, dass auch ohne weiteres eine Handregulierung möglich ist. Die Temperatur an der Steuervorrichtung 37 bzw. 39 für den aus einem brüchigen Metall bestehenden Streifen wird dabei so eingestellt, dass bei dieser Temperatur dieser Streifen keine Rissbildung aufweist.

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Aus obigem ergibt sich, dass gemäss Fig.l die Ströme durch '*' die Teilstücke 41 und 43 der Streifen 5 bzw. 7 unabhängig voneinander gesteuert v/erden können, wodurch die Temperaturen dieser beiden Teilstücke unabhängig eingestellt werden können. Die einmal bei "37 und 39 eingestellten Temperaturen werden durch die Thermoelemente 45 bzw. 47 überwacht und durch Rückgriff auf die Steuervorrichtungen 37 bzw. 39 aufrecht erhalten. Es ist angenommen, dass die Streifen 5 und 7 der Vorratsrolle 9 und 11 gereinigt worden sind, so dass bei entspret chenden Drücken und einer entsprechenden Reduzierung an der Druckstelle P und bei den Vorwärmtemperaturep, wie sie in den Retorten 15 und 17 erreicht werden, ein Verbund B in fester Phase bei einem entsprechenden Druck zwischen den Walzen 1 und 3 erzielt wird, und zwar derart, dass das brüchige Metall weder reisst noch Oberflächen- bzw. Kantenrisse aufweist. Die Temperaturen werden unabhängig voneinander in den Streifen aufrecht erhalten, wenn sich diese der Druckstelle P nähern, wobei in diesem Zusammenhang auf die vorstehend erwähnten Beispiele A und B verwiesen wird.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Erwärmung erreicht wird, ohne dass ein Strom fc durch die zu verbindenden Streifen hindurchgeschickt wird. In diesem Falle gehen die Streifen 5 und 7 durch Retorten 49 und 51 hindurch und werden an den Auslässen durch Führungsrollen 53 geführt. Von den Auslässen laufen die Streifen zu der Druckstelle P, v/o sie in fester Phase durch Druck reduziert und verbunden werden. Die Retorten49 und 51 werden durch Widerstandsheizelemente 55 bzw. 57 erwärmt und mit der gewünschten Atmosphäre über Einlasse 59 versehen. Die Heizelemente 55 und 57 sind mit einer Energiequelle, beispielsweise Transformatoren 61 bzw. 63 verbunden. Für die Steuerung kann eine die Heizelemente steuernde Handsteuervorrichtung oder eine automatische Vorrichtung gemäss Fig.l verwendet

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werden« Das wichtige Merkmal ist auch hier die unabhängige
Einstellung und Abstimmung der Temperaturen in den Retorten
49 und 51, wobei wiederum diejenige des aus brüchigem Material bestehenden Streifens so gewählt wird, dass keine Rissbildung auftritt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungen zu Fig.l ohne weiteres verständlich*

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Claims

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Patentanspruch

Verfahren zum Verbinden von Metallteilen in fester Phase, wobei die Metallpartner auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt, miteinander in Berührung gebracht und zum Herstellen eines Verbundes und der Reduktion ihrer Stärke zusammengepresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines in seinem Ausgangszustand brüchigen Metallpartners dieser so weit erwärmt wird, dass sein Querschnitt ohne Rissbildung beim Zusammenpressen reduziert werden kann.

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