DE2001022C3

DE2001022C3 - Anwendung des Walzplattierverfahrens und Vorrichtung zur Herstellung von Thermobimetallen

Info

Publication number: DE2001022C3
Application number: DE2001022A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm Dipl.Ing. 7107 Neckarsulm Rabenau
Original assignee: Karl Schmidt 7107 Neckarsulm GmbH
Current assignee: Karl Schmidt 7107 Neckarsulm GmbH
Priority date: 1970-01-10
Filing date: 1970-01-10
Publication date: 1974-01-17
Also published as: DE2010439B2; DE2010439C3; DE2001022A1; DE2010439A1; DE2001022B2

Description

Die Erfindung betrifft die Anwendung des Walzplattierverfahrens zur Herstellung von zu Kupplungswendeln für Lüfter vorzugsweise von Verbrennungskraftmaschinen und Elektromotoren zu wickelnden Thermobimetallen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Thermobimetalle, deren aktive Komponente aus einer Metallegierung hoher Wärmeausdehnung wie z.B. Mangan-Legierungen mit Zusätzen von Kupfer und Nickel und deren passive Komponente aus einer Metallegierung geringeir Wärmeausdehung wie z.B. einer Eisen-Nickel-Legierung bestehen, dienen im wesentlichen zur temperaturabhängigen Selbstschaltung elektrischer Anlagen und zur Temperatuiberichtigung derselben. Zu diesem Zweck sollte das einzelne Thermobimetallelement nach Möglichkeit so beschaffen sein, daß die Grenzflächen zwischen zwei untrennbar miteinander verbundenen Komponenten weitestgehend in die neutrale Phase fällt, um die größtmögliche thermische Ausbiegung und Thermokraft zu bewirken, wobei die Elastizitätsmoduli der aktiven und passiven Komponenten von ausschlaggebender Bedeutung sind.

Bekanntermaßen erfolgt die Herstellung von Thermobimetaüen durch Plattieren der miteinander zu verbindenden Komponenten nach dem Walzschweißoder Preßsichweißverfahren. Hierbei werden Platten, Bänder oder Streifen geeigneter Abmessungen als Komponenten plattierseitig einwandfrei metallisch gesäubert und unter Luftabschluß miteinander verbunden.

Die Wahl des jeweiligen Plattierverfahrens und der entsprechenden Plattiertemperatur richtet sich nach dem Schmelzpunkt und der Erweichungstemperatur, der jeweils verwendeten Werkstoffe. Dem Plattiervorgang schließt sich ein Warmwalzvorgang bis auf Materialstärken von 2 bis 3 mm an. Nach dem Weichglühen, Säubern und Besäumen des warmgewalzten Materials wird dieses kalt in mehreren Stichen auf Endmaß abgewalzt.

Bekannt sind auch Walzplattierverfahren, bei denen ein kaltes Aluminiumband bis zum Walzenspalt getrennt von dem auf eine Temperatur von 300 bis

¹S 350° C, etwa 400° C oder > als 580° C erhitzien Stahlband geführt wird (britische Patentschrift I 066 354, deutsche Patentschrift 706 401, deutsche Offenlegungsschrift 1402492). ·

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bekannten Ve;-

fahrensmaßnahmen zur Herstellung von zu Kupplungswendeln für Lüfter vorzugsweise von Verbreitnungsmaschinen und Elektromotoren zu wickelnden aus einer Aluminiumlegierungs- und einer 36-NiFe-Komponente bestehendenThermobirmnalle nicht ge-

^a5 eignet sind, um die aus funktioneilen Gründen erforderlichen hohen Schaltkräfte trotz größtmöglicher thermischer Ausbiegung schon bei vergleichsweise geringen Temperaturänderungen zu bewirken. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht

darin, eine Möglichkeit zu finden, mit Hilfe eines Walzplattierverfahrens aus einem aushärtbaren AIvminiumlegierungsbar.d und einem 36-NiFe-Band ein Thermobimetall für die Herstellung von Kupplungswendeln für Lüfter zu erzeugen, das trotz größtmögli- eher thermischer Ausbiegung hohe Schaltkräfte schon bei vergleichsweise geringen Temperaturen aufweist.

Ausgehend von den im vorgenannten Stand der

Technik aufgezeigten zahlreichen Möglichkeiten wurde gefunden, daß sich die gestellte Aufgabe durch

die spezielle Anwendung eines Walzplattierverfahrens lösen läßt, bei dem ein im kalten Zustand einem Plattierwalzwerk zugeführtes Aluminium-Legierungsband nach bekannter Aktivierung der Oberfläche von der nicht zu plattierenden Seite her unter Schutzgas indirekt über einen induktiv aufgeheizten Metallblock irn Durchlaufverfahren plattierseitig auf 300 bis 400° C erwärmtes 36-NiFe-Band unter dem Walzenspalt aufplattiert und gleichzeitig eine Gesamtverformung von 40 bis 50% erzielt wird Dabei wird das aushärtbare Aluminium-Legierungsband erst unter dem Walzenspalt durch die vom 36-NiFe-Band her erfolgte Wärmeleitung und durch die sich entwikkelnde Verformungswärme auf eine Temperatur erhitzt, die eine Teilhomogenisierung des aushärtbaren Aluminium-Legierungsbandes hinter dem Walzenspalt zur Folge hat.

Das 36-NiFe-Band, das einen Ausdehnungskoeffizieten von 0,9 X 10~^A cm/cm^o C und eine Streckgrenze von ca 20 kp/mnr besitzt, wird zur Erzielung der funktions-mäßig bedingten hohen Schaltkräfte zweckmäßigerweise mit einem aushärtbaren im vergüteten Zustand nicht mehr plattierbaren Aluminium-Legierungsband, das im ausgehärteten Zustand eine Streckgrenze von 15 bis 25 kp/mm- vorzugsweise 24 kp/mm³ aufweist, verbunden.

Bei diesem Walzplattierverfahren wird ein Aluminium-Legierungsband des Typs AIZnSCuMg mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 23 X 10*⁴

cm/cm⁰ C, dessen Streckgrenze bei 24 kp/mrrr liegt, verwendet.

Die Plattiertemperatur wird sowohl über die Plattiergeschwindigkeit als auch durch den Anpreßdruci; an den induktiv erhitzten Metallblock sowie durch die Temperatur des Metallblocks gesteuert.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird in an sich aus der deutschen Patentschrift 701 233 bekannterWeise zur Durchführung des Verfahrens auf der Seite des Aluminium-Legierungsbandes eine Walze mit größerem Durchmesser als auf der Seite des 36-NiFe-Bandes angeordnet, wobei die größere Walze eine rauher geschliffene Ballenoberfläche als die extrem glatte und gefettete kleinere Walze aufweist, um eine zu starke Verformung des Aluminium-Legierungsbandes zu unterbinden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Zur Herstellung eines Thermobimeiallbandes von 5 mm Breite und 2.2 mm Stärke, wie es für dit Herstellung von Kupplungswendeln für Lüfter erforderlich ist, wird zunächst ein 100 mm breites geglühtes 36-NiFe-Band von 1.5 mm Stärke mit einem ebenfalls 100 mm breiten jedoch 2,8 mm starken aushärtbaren Aluminium-Legierungsband des Typ AlZn5CuMg walzplattiert, indem das Aluminium-Legierungsband dem Walzenspalt im kalten Zustand und das 36-NiFe-Band mit einer plattierseitigen Temperatur \on 3r>0° C zugeführt wird. Die Erwärmung des 36-NiFe-Bandes erfolgt indirekt durch einen auf 650° C induktiv erhitzten Metallblock, über den das 36-NiFe-Band mit einer Geschwindigkeit von 5 m/min

mit der der zu plattierenden Oberfläche abgewandten Seite unter einem bestimmten Druck gezogen wird, so daß bei Erreichung des Walzenspaltes nach etwa einer Sekunde an der zu plattierenden, aktivierten Oberfläche des 36-NiFe-Bandes eine Temperatur von

350° C herrscht, die sich unmittelbar hinter dem Walzenspalt durch als eine größere Temperatur aufweisende nicht zu plattierende Seite des 36-NiFe-Bandes sowie durch die Verformungswärme noch wesentlich erhöht. Bei dieser Verfahrensweise stellt sich eine ge-

'5 wünschte anteilmäßige Verformung des Aluminium-Legierungsbandes von 2,8 auf 1,2 mm um 57 % und eine solche vom 36-NiFe-Band von 1,5 auf 1,0 mm um 33 ^ck bei einer Gesamtverformung von 49 <7c ein. Durch künstliche oder natürliche Aushärtung des auf-

^ao plattierten teilweise homogenisierten Aluminium-Legierungsbandes kann die Schaltkraft der aus diesen Bändern gefertigten Kupplungswendeln für Lüfter wesentlich gesteigert werden, indem das Leichtmetall auf eine Streckgrenze von etwa 24 kp/mm^: gebracht

^a5 wird, einem Zustand, in dem es sich nicht walzplattieren läßt, jedoch die erforderlichen Schaltkräfte ohne Überschreitung der Elastizitätsgrenze übertragen kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Anwendung des Walzplattierverfahrens, bei dem ein aushärtbares Aluminium-Legierungsband im kalten Zustand unter dem Walzenspalt auf ein von der nicht zu plattierenden Seite her unter Schutzgas indirekt über einen induktiv aufgeheizten Metallblock im Durchlaufverfahren plattierseitig auf 300 bis 400° C erwärmtes 36-NiFe-Band bei gleichzeitiger Gesamtverformung von 40 bis 50 % aufplattiert wird, zur Herstellung von zu Kupplungswendeln für Lüfter vorzugsweise von Verbrennungskraftmaschinen und Elektromotoren zu wickelnden Thermobimetallen.

2. Verwendung eines aushärtbaren Aluminium-Legierungsbandes, dessen Streckgrenze im ausgehärteten Zustand 15 bis 25 kp/mnr, vor-7ugsweise 24 kp/mm², zur Durchführung des Walzplattierverfahrens nach Anspruch 1.

3. Verwendung eines aushärtbaren Aluminium-Legierungsbandes von Typ AIZn5CuMg zur Durchführung des Walzplattierverfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Walze auf der Seite des Aluminium-Legierungsbuiides einen größeren Durchmesser als die Walze auf der Seite des 36-NiFe-Bandes besitzt, wobei die größere Walze eine rauher geschliffene Ballenoberfläche als die extrem glatte und gefettete Ballenoberfläche der kleinen Walze aufweist.