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Nach dem Kaltpreßschweißverfahren hergestellter, aus mehreren Schichten
bestehender Metallkörpers Die Neuerung betrifft nach dem Kaltpreßschweißverfahren
hergestellte, aus mehreren Schichten bestehende Metallkörper, deren miteinander
zu verbindende Schichten aus Aluminium, Kupfer oder anderen dehnbaren und kalt schweißbaren
Werkstoffen bestehen. Insbesondere betrifft die Neuerung solche Metallkörper, bei
denen mindestens eine Schicht aus Leichtmetall besteht, während für die anderen
Schichten ein anderes Material vorgesehen ist.
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Es sind bereits nach dem Kaltpreßschweißverfahren hergestellte Metallkörper
bekannt, bei welchen mehrere Aluminiumschichten unter Zwischenlage einer elektrolytisch
oxydierten
Aluminiumschicht miteinander verschweißt sind. Es hat sich nämlich
gezeigt, daß durch die Wirkung des Aluminiumoxyd die zu verschweißenden Aluminiumflächen
während des Schweißvorgangs aufgerauht werden, so daß eine haltbare Verbindung zwischen
den Aluminiumschichten entsteht. Anstelle einer besonderen Aluminiumzwischenschicht
kann man auch eine Anodisierung der Aluminiumschichten vorsehen. Dieselbe erfordert
jeweils eine besondere Bearbeitung der Aluminiumschichten in einem Anodisierungsbad.
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Die Neuerung bezweckt die Schaffung von aus mehreren Schichten bestehenden
Metallkörpern, welche in der Herstellung einfacher und billiger sind. Die Neuerung
ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Schweißfläche zwischen den zu verschweißenden
Schichten Teile eines artfremde, spröden, brüchigen, keramischen oder glasartigen
Materials liegen. Insbesondere hat sich die Einlage von Glas oder Porzellan als
vorteilhaft erwiesen.
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Die Neuerung ist insbesondere auf solche Metallkörper anwendbar,
deren eine Schicht aus Aluminium und deren andere Schicht aus Kupfer besteht.
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Schichtblechkörper gemäß der Neuerung umfassen unter anderem auch
mehrschichtige Metallkörper, welche aus Blechen oder Streifen und anderen Metallerzeugnissen
geringer Dicke, beispielsweise Metallfolien bestehen.
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Bei Einlage einer artfremde, spröden und brüchigen Zwischenschicht
zwischen die miteinander zu verschweißenden Schichten erübrigt sich eine Reinigung
derselben vor Durchführung des Kaltpreßschweißverfahrens. Weiterhin ist es auch
nicht nötig, die miteinander zu verschweißenden Schichten zu anodisieren. Hierdurch
wird die Herstellung derartiger Metallkörper wesentlich vereinfacht. Die Metallkörper
nach der Neuerung weisen gut haltbare Kaltschweißverbindungen auf.
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Die Neuerung ist insbesondere bei aus Streifen hergestellten elektrischen
Leitern anwendbar, wobei die nicht miteinander zu verschweißenden Stellen der einzelnen
Leiterschichten eine Isolationsschicht tragen.
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In der anliegenden Zeichnung sind verschiedene Ausführungbeispiele
von Metallkörpern nach der Neuerung in verschiedenen Stadien ihrer Herstellung dargestellt.
Es stellen dar : Figur 1 einen Schnitt durch zwei miteinander zu verschweißende
Schichten und eine zwischen diesen Teilen befindliche Zwischenschicht nach der Neuerung
unmittelbar vor der Verformung mittels eines Schweißpreßstempels, Figur 2 eine Aufsicht
auf einen nach dem Kaltpreßschweißverfahren hergestellten Metallkörper nach der
Neuerung,
Figuren 3 und 4 Querschnitte durch den Metallkörper in
Figur 2 längs der Linien 3-3 und 4-4 und Figur 5 einen Querschnitt durch einen Metallkörper
aus fünf miteinander zu verschweißenden Schichten mit vier zwischen denselben angeordneten
Zwischenschichten vor dem Kaltpreßschweißen.
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Das bei der Herstellung der Metallkörper nach der Neuerung angewandte
Kaltpreßschweißverfahren wird bekanntlich in der Weise durchgeführt, daß durch Ausübung
einer Druckwirkung auf kalt schweißbare Metallteile bei normaler Raumtemperatur
ein Kaltfließen bzw. plastisches Fließen der sich berührenden Flächen eintritt,
wobei nach Erreichen einer genügend starken Verformung eine feste Schweißverbindung
an den sich gegenseitig berührenden Flächen der miteinander zu verschweißenden Teile
eintritt. Gewöhnlich wird weder dem zur Verformung benutzten Werkzeug noch den verformten
Werkstücken irgendwelche äußere Wärme zugeführt, obwohl eine solche äußere Wärmezufuhr
bis zu verhältnismäßig hohen Temperaturen zulässig und manchmal im Sinne einer Verbesserung
des plastischen Materialflusses wünschenswert ist.
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Während es nun bisher nötig war, die miteinander zu verschweißenden
Aluminiumschichten gründlich zu reinigen oder mit einer genügend dicken, d. h. mindestens
0,00125 mm dicken Oxydschicht zu versehen, kommt bei der vorliegenden Neuerung eine
Zwischenschicht aus einem artfremde, spröden, brüchigen, keramischen oder glasartigen
Material in Anwendung.
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Die Teile der Zwischenschicht können von 0,00125 mm bis zu 0, 254
mm dick sein, wobei noch gute Ergebnisse erzielt werden. Die Einzelteile der Zwischenschicht
können beispielsweise folienartig zusammenhängen, das Material der Zwischenschicht
kann jedoch auch pulverförmig aufgetragen sein.
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Die Zeichnungen zeigen Metallkörper nach der Neuerung in verschiedenen
Stadien ihrer Herstellung. ßo kann beispielsweise nach Figur 1 zwischen zwei Aluminiumstreifen
11, 12 eine artfremde, spröde, brüchige Zwischenschicht 16 aus keramischem oder
glasartigem Material eingefügt sein. Die Kaltpreßschweißung kann mittels eines in
einem Stempelfuß 13 geführten Verformungsstempels 14 erfolgt sein. Den fertigen
Metallkörper zeigen die Figuren 2 bis 4, wobei im Bereich der verformten Stellen
15 eine Kaltpreßschweißung erfolgt ist. Man erkennt in den Figuren 3 und 4 die Verformung
der einzelnen Metallschichten 11 und 12 im Bereich der Kaltpreßschweißstelle.
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Figur 5 zeigt einen aus fünf Metallstreifen 17, 18,19, 20 und 21
bestehenden Metallkörper, wobei zwischen die einzelnen Metallstreifen jeweils Zwischenschichten
aus einem keramischen oder glasartigen Material 22,23,24 und 25 gelegt sind.
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Die haltbare und dauerhafte Kaltpreßschweißverbindung bei Metallkörpern
nach der Neuerung ist dadurch erzielt, daß unter der Wirkung des Schweißdruckes
die spröden, brüchigen Materialteile die Oberfläche der miteinander zu verschweißenden
Metallstreifen oder-schichten aufgebrochen sind.
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Im einzelnen kann die Herstellung von Metallkörpern nach der Neuerung
in an sich bekannter Weise erfolgt sein. Der Schweißdruck kann beispielsweise so
gewählt gewesen sein, daß die Dickenverminderung etwa 55 Prozent bis 90 Prozent
ausmacht. Zur Verformung können die verschiedensten Werkzeuge, wie beispielsweise
Verformungsstempel, Verformungsrollen, mit Rippen versehene Verformungswerkzeuge
oder Werkzeuge mit sehr langgestreckter Druckfläche, mit welchen Druckschweißsäume
hergestellt werden könne, Anwendung gefunden haben. Beim Verformungsvorgang ist
die aus sprödem, brüchigem Material bestehende Zwischenschicht zertrümmert worden.
Da diese spröde, brüchige Zwischenschicht eine größere Druckfestigkeit besitzt als
die anliegenden Metallteile,
sind die einzelnen Bruchstücke dieser
Zwischenschicht in die anliegenden, miteinander zu verschweißenden Metallflächen
eingedrungen. Der zur Verformung angewandte Druck muß so groß gewählt worden sein,
daß ein plastisches Fließen und damit eine außerordentlich kräftige und dauerhafte
Kaltverschweißung der Metallschichten erfolgen konnte.
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Bestehen diese Metallschichten aus elektrisch leitendem Material,
so hat die Schweißzone eine hervorragende elektrische Verbindung.
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Mit besonderem Vorteil ist die Neuerung bei Metallkörpern aus mehreren
gegeneinander isolierten Metallschichten anwendbar, bei welchen diese Metallschichten
nur in einzelnen Punkten miteinander elektrisch leitend verbunden sein sollen.
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Dabei ist über die ganze Fläche der Metallschichten ein sprödes,
brüchiges, keramisches oder glasartiges, elektrisch isolierendes Material gelegt
worden. An den miteinander nach dem Kaltpreßschweißverfahren verbundenen Stellen
besteht ein elektrisch leitender Übergang zwischen den einzelnen Metallschichten,
während die übrigen Flächenteile der aufeinander liegenden Leiter gegeneinander
isoliert sind.
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Eine weitere Ausführungsform der Neuerung verwendet als Zwischenlage
ein Aluminiumfolienmaterial, welches auf beiden
Seiten mit einem
spröden, brüchigen Stoff überzogen ist, beispielsweise mit Porzellanemaille oder
Glas. Das Folienmaterial mit dem spröden, brüchigen Belag, das zweckmäßig in Wickelform
angeliefert wurde, kann fortlaufend im Zuge der Kaltpreßschweißung zwischen die
miteinander zu verschweißenden Metallteile eingeführt worden sein. Um die Zwischenschicht
zwischen den miteinander zu verbindenden Metallschichten in Stellung zu halten,
kann der brüchige, spröde Belag in bestimmten Zwischenräumen mit Aufträgen aus einem
klebrigen Material versehen worden sein, so daß das zwischen miteinander zu verschweißende
Metallschichten eingelegte Folienmaterial genau in der eingebrachten Lage verbleibt.
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Diese Ausführungsform der Neuerung eignet sich insbesondere für Folienbeutel
oder andere Folienbehälter. Dabei ist zwischen die übereinander liegenden Ränder
der einzelnen Folienlagen ein fortlaufender Streifen des Zwischenmaterials nach
der Neuerung eingelegt. Dieser Randbereich ist mittels Saumpressung im Kaltpreßschweißverfahren
verschweißt.
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Die Neuerung betrifft insbesondere Metallkörper, deren einzelne Schichten
einerseits aus Aluminium und andererseits aus Kupfer bestehen. Es erweist sich als
zweckmäßig, wenn die Kupferschicht vor Durchführung des Kaltpreßschweißverfahrens
gründlich gereinigt ist. Die Reinigung kann auf
mechanischem oder
chemischem Wege erfolgt sein. Zwischen der Aluminium-und der Kupferschicht liegt
ein keramisches oder glasartiges Material. Dieses Material kann auch als Überzug
auf die Oberfläche des Kupfers aufgebracht sein.
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Weiterhin ist es auch möglich, daß eine Folie aus einem spröden, brüchigen
Werkstoff zwischen die beiden miteinander zu verschweißenden Metallteile eingefügt
ist. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn ein 0,203 mm dickes Aluminiumblech
auf ein 0,1265 mm dickes Kupferblech aufgelegt worden war, nachdem die Oberfläche
des letzteren zwecks Entfernung der Oxydschicht mit einer Drahtbürste behandelt
worden war und wenn zwischen diese beiden Bleche an derjenigen Stelle, an welcher
eine Schweißung erfolgen sollte, ein Glasplättchen von 0,177 mm Dicke eingelegt
worden war, wobei im Zuge der Kaltpreßschweißung eine Querschnittsverminderung von
67 Prozent eintrat, so daß die spröde, brüchige Glasschicht zwischen den Metallteilen
zertrümmert wurde und ein Kaltfließen der Metallteile bewirkte. Auf ähnliche Weise
kann ein Metallkörper aus zwei jeweils 0,203 mm dicken Aluminiumschichten hergestellt
sein, zwischen welche ein Glasplättchen von 0,177 mm Dicke eingelegt ist.