DE2131211B2 - Composite material for welding steel and aluminum - Google Patents

Composite material for welding steel and aluminum

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DE2131211B2 DE19712131211 DE2131211A DE2131211B2 DE 2131211 B2 DE2131211 B2 DE 2131211B2 DE 19712131211 DE19712131211 DE 19712131211 DE 2131211 A DE2131211 A DE 2131211A DE 2131211 B2 DE2131211 B2 DE 2131211B2
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Description

Es war zwar bereits bekannt, daß zahlreiche Metalle, darunter auch Aluminium und Stahl, durch Diffusionsschweißen und durch Explosionsschweiß-It was already known that numerous metals, including aluminum and steel, through Diffusion welding and explosion welding

Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial, das
geeignet ist, das Verschweißen von Rohren, Stangen
oder Platten aus Kohlenstoffstahl oder rostfreiem
Stahl (die hier aus Gründen der Einfachheit als Stahl
bezeichnet werden) mit Rohren, Stäben oder Platten 40 diese Fläche sich in dem durch Explosionsschweißen aus Aluminium zu erleichtern. hergestellten Verbindungsmaterial befindet. Es kann
The invention relates to a composite material that
is suitable for welding pipes, rods
or plates made of carbon steel or stainless
Steel (which is called steel here for the sake of simplicity
are designated) with tubes, rods or plates 40 to facilitate this surface in which by explosion welding of aluminum. manufactured connection material is located. It can

daher auf diese Weise eine Schweißverbindung erzielt werden, die größere Festigkeit gegenüber mechanischer Einwirkung und größere Warmfestigverfahren miteinander verschweißt werden können. 45 keit hat, als die nach üblichen Verfahren erhaltenen Beim Explosionsschweißen unterliegen jedoch die zu Schweißverbindungen.therefore in this way a welded connection can be achieved, which is greater than the strength mechanical action and larger heat strengthening processes can be welded together. 45 than that obtained by conventional methods In explosion welding, however, they are subject to welded joints.

verbindenden Materialien der Einwirkung einer Wenn jedoch die so erzielte Schweißverbindungconnecting materials of the action of an if, however, the weld connection thus achieved

hohen Druckwelle, so daß die Anwendung dieses scharfen Bedingungen unterworfen wird, insbeson-Verfahrens nicht möglich ist, wenn eine schonende dere höheren Temperaturen ausgesetzt wird, so wird Behandlung der zu verschweißenden Teile gewähr- 5° sie auf Grund von Legierungsbildung unbrauchbar, leistet werden muß. da sie ihre Festigkeit verliert.high pressure wave, so that the application of this is subjected to severe conditions, in particular process is not possible if a more gentle one is exposed to higher temperatures, so will Treatment of the parts to be welded ensures that they are unusable due to the formation of alloys, must be performed. as it loses its solidity.

Darüber hinaus erfordert das Explosionsschwei- Dies trifft besonders dann zu, wenn das bekannteIn addition, explosion welding requires this especially when the known

ßen einen außerordentlichen Verfahrensaufwand und Verbindungsmaterial zum Verschweißen von Stahlspezielle Sicherheitsvorkehrungen. elektroden für Aluminiumelektrolysezellen mit AIu-Zur Verbesserung der Haltbarkeit der Schweiß- 55 miniumstromschienen verwendet wird, da es wünverbindung, die durch Explosionsschweißen erzielt sehenswert ist, die elektrolytische Herstellung vonßen an extraordinary procedural effort and connection material for welding steel special Safety precautions. electrodes for aluminum electrolysis cells with AIu-Zur Improvement of the durability of the welding 55 minium busbars is used, as it is desirable connection, which achieved by explosion welding is worth seeing, the electrolytic manufacture of

wird, hat man bereits ein niedriger schmelzendes Metall als die zu verschweißenden Metalle, das mit den beiden Grundmetallen eine ununterbrochene Zone duktiler Mischkristalle bildet, zwischen den zu verschweißenden Oberflächen angeordnet. Zu diesem Zweck wurde beim Explosionsschweißen von Stahl mit Aluminium Nickel oder Kupfer verwendet. Nach Durchführung des Schweißverfahrens ist das Zwi-is, you already have a lower melting metal than the metals to be welded, the one with the two base metals form an uninterrupted zone of ductile mixed crystals, between the to Welding surfaces arranged. For this purpose, steel was used for explosion welding used with aluminum nickel or copper. After the welding process has been carried out, the

Aluminium bei hohen Temperaturen von etwa 300 bis 350° C durchzuführen, um eine Steigerung der Verfahrensgeschwindigkeit zu ermöglichen.Perform aluminum at high temperatures of around 300 to 350 ° C in order to increase the Allow process speed.

Darüber hinaus verschlechtern sich die Eigenschaften der bekannten Schweißverbindung drastisch, wenn die Temperatur des durch Explosionsschweißen erhaltenen Materials während seiner Anwendung in einem üblichen Schweißverfahren einen bestimmtenIn addition, the properties deteriorate the well-known welded joint drastically when the temperature of the explosion welding obtained material during its application in a conventional welding process a certain

schenschichtmetall nicht mehr als solches, sondern 65 Wert überschreitet. Das Verschweißen muß daherlayer metal no longer as such, but exceeds 65 value. The welding must therefore

nur noch in Form von Mischkristallen mit einem unter ausreichender Überwachung durchgeführt wer-can only be carried out in the form of mixed crystals with an under adequate supervision

oder beiden der Grundmetalle vorhanden. den, damit die Temperatur dieses Materials nichtor both of the base metals are present. den, so that the temperature of this material is not

Eis war außerdem bekannt, bei der Explosions- über 450° C ansteigen kann.Ice was also known to cause explosions to exceed 450 ° C.

Gleiches gilt auch dann, wenn das Verbindungsmateriai zum Verschweißen von rostfreiem Stahl mit Aluminium verwendet wird, wie bei der Herstellung von Kesseln für flüssigen Sauerstoff. In diesem Fall ist die Verschlechterung der Luftdichtigkeit an der Grenzfläche zwischen rostfreiem Stahl und Aluminium, die durch die Schweißwärme bedingt wird, ein schwieriges Problem.The same applies if the connection material used to weld stainless steel to aluminum, as in manufacturing of boilers for liquid oxygen. In this case, the deterioration in airtightness is due to the Interface between stainless steel and aluminum, which is caused by the welding heat difficult problem.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungsmaterial zur Verfugung zu stellen, das sich zum Verschweißen von Stahl mit Aluminium durch übliche Schweißverfahren eignet und das ausreichende Warmfestigkeit zeigt, um auch bei höheren Temperaturen von 300 bis 350° C angewendet zu werden.The invention is therefore based on the object of providing a connecting material, that is suitable for welding steel with aluminum using conventional welding processes and that shows sufficient heat resistance to be applied even at higher temperatures of 300 to 350 ° C to become.

Es wurde festgestellt, daß sich zu diesem Zweck eine durch Explosivschweißen erhaltene Verbundplatte mit einer bestimmten Zwischenschicht eignet.It has been found that a composite panel obtained by explosive welding can be used for this purpose with a certain intermediate layer is suitable.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verbundmaterial zum Verschweißen von Stahl und Aluminium, das aus einer durch Explosionsschweißen erhaltenen Verbundplatte mit Schichten aus Stahl und Aluminium besteht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Verbundplatte zwischen der Schicht aus Stahl und der Schicht aus Aluminium eine Schicht aus Titan angeordnet ist.The subject of the invention is thus a composite material for welding steel and aluminum, that of a composite plate obtained by explosion welding with layers of steel and There is aluminum, which is characterized in that in the composite plate between the layer Steel and the layer of aluminum a layer of titanium is arranged.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbundmaterials zum Verschweißen von Stahl und Aluminium wird eine höhere Warmfestigkeit erreicht, als mit Hilfe der bisher bekannten Verbindungsmaterialien.With the help of the composite material according to the invention for welding steel and aluminum a higher heat resistance is achieved than with the previously known connecting materials.

Das erfindungsgemäße Verbundmaterial, das aus Stahl, Titan und Aluminium besteht, erfordert daher während seiner Anwendung nicht eine so genaue und sorgfältige Überwachung, wie übliche Verbindungsmaterialien zum Verschweißen von Stahl und Aluminium. Da es darüber hinaus höheren Temperaturen widersteht, können die mit ihm erhaltenen Schweißverbindungen höheren Verfahrenstemperaturen ausgesetzt werden, so daß bei seiner Verwendung zum Verschweißen der Eisenelektroden mit Aluminiumstromschienen für die Aluminiumelektrolyse eine Erhöhung der Produktionsleistung des Verfahrens möglich ist.The composite material of the present invention, which consists of steel, titanium and aluminum, therefore requires during its use not as precise and careful monitoring as usual joining materials for welding steel and aluminum. In addition, since it withstands higher temperatures, those obtained with it can Welded joints are exposed to higher process temperatures, so that when using it for welding the iron electrodes to aluminum busbars for aluminum electrolysis an increase in the production output of the process is possible.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials eignet sich als Stahl nicht nur Kohlenstoffstahl, sondern auch rostfreier Stahl. Als Aluminium können nicht nur Reinaluminium, sondern auch Aluminiumlegierungen verwendet werden, die kein Magnesium enthalten.For the production of the composite material according to the invention, not only carbon steel is suitable as steel, but also stainless steel. Not only pure aluminum but also aluminum alloys can be used as aluminum which do not contain magnesium can be used.

Das erfindungsgemäße Verbundmaterial zum Verschweißen von Stahl und Aluminium muß nicht notwendigerweise aus drei Schichten, nämlich Stahl, Titan und Aluminium, aufgebaut sein; es ist beispielsweise auch möglich, ein aus fünf Schichten bestehendes Verbundmaterial, wie aus Kohlenstoffstahl, rostfreiem Stahl. Titan, Reinaluminium und korrosionsbeständigem Aluminium, herzustellen.The composite material according to the invention for welding steel and aluminum does not necessarily have to be be made up of three layers, namely steel, titanium and aluminum; it is for example also possible to use a composite material consisting of five layers, such as carbon steel, stainless steel. Titanium, pure aluminum and corrosion-resistant aluminum.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele erläutert.The invention is illustrated by the following examples.

Beispiel 1example 1

Nachdem eine Titanplatte der ZusamensetzungHaving a titanium plate of the composition

H <L 0,015%,H <L 0.015%,

O <; 0,20"/O,O <; 0.20 "/ O,

N £ 0,05 %>,N £ 0.05%>,

Fe <Ξ 0,20%,Fe <Ξ 0.20%,

Rest Ti (JIS, H 4600 : TP 28), einer Stärke von 2 mm mit einer Kohlenstoffstahlplatte der ZusammensetzungRemainder Ti (JIS, H 4600: TP 28), a thickness of 2 mm with a carbon steel plate the composition

C =0,19%,C = 0.19%,

Si = 0,20%,Si = 0.20%,

Mn = 0,67%,Mn = 0.67%,

P = 0,011%,P = 0.011%,

S = 0,02%,S = 0.02%,

Rest Fe(JIS, G 3101: SS 41),Remainder Fe (JIS, G 3101: SS 41),

einer Stärke von 15 mm durch übliches Explosionsschweißen verbunden worden war, wurde eine AIuminiumplatte der Zusammensetzung15 mm thick was joined by conventional explosion welding, an aluminum plate was made the composition

Cu <Ξ0,05%,Cu <Ξ0.05%,

Si ^0,25%,Si ^ 0.25%,

Fe <:0,40%,Fe <: 0.40%,

Mn <Ξ 0,05 %,Mn <Ξ 0.05%,

Zn <Ξ0,05%,Zn <Ξ0.05%,

Ti <;0,03%,Ti <; 0.03%,

Al ^99,50%Al ^ 99.50%

(JlS, H 4101 IA1P1 - 1Z2H)(JlS, H 4101 IA 1 P 1 - 1 Z 2 H)

einer Stärke von 5 mm ebenfalls durch Explosionsschweißen angefügt, so daß eine Dreischicht-Verbundplaite erhalten wurde, die aus Kohlenstoffstahl;, Titan und Aluminium einer Gesamtstärke von 22 mm, einer Breite von 400 mm und einer Länge von 900 mm bestand. Durch Ausschneiden von quadratischen Platten einer Breite und Länge von jeweils mm aus dieser Verbundplatte wurde ein Verbindungsmaterial erhalten. Auf der Oberfläche der Stahlseite dieser Verbundplatte wurde — etwa in der Mitte — im rechten Winkel zu seinem einem Endea thickness of 5 mm also attached by explosion welding, so that a three-layer composite board obtained from carbon steel; titanium and aluminum with a total thickness of 22 mm, a width of 400 mm and a length of 900 mm. By cutting out square Panels with a width and length of mm each made from this composite panel became a connecting material obtain. On the surface of the steel side of this composite panel was - roughly in the Middle - at right angles to one of its ends

ein Kohlenstoffstahlstab der Zusammensetzunga carbon steel rod of the composition

C ..C ..

Si .
Mn
P ..
S ..
Si.
Mn
P ..
S ..

ReStFe(JIS, G 3101: SS 41)ReStFe (JIS, G 3101: SS 41)

= 0,19%, = 0,20%, = 0,67%, = 0,011%, = 0,02%,= 0.19%, = 0.20%, = 0.67%, = 0.011%, = 0.02%,

mit einem quadratischen Querschnitt von 30 mm und einer Länge von 200 mm nach einem üblichen Elektroschweißverfahren verschweißt. Dann wurde auf der Oberfläche der Aluminiumseite — etwa in der Mitte — ein Aluminiumstab der Zusammensetzung with a square cross-section of 30 mm and a length of 200 mm according to a conventional one Electric welding process welded. Then on the surface of the aluminum side - about in the middle - an aluminum rod of the composition

Si
Fe
Mn
Zn
Si
Fe
Mn
Zn

<: 0,05 %,<: 0.05%,

^0,25%, <Ξ 0,40%, ^0,05%, ^0,05%,^ 0.25%, <Ξ 0.40%, ^ 0.05%, ^ 0.05%,

Ti <: 0,03%,Ti <: 0.03%,

Al Ξ> 99,50%Al Ξ> 99.50%

(JIS H 4161 IA1B1 - F)(JIS H 4161 IA 1 B 1 - F)

mit einem quadratischen Querschnitt von 30 mm und einer Länge von 200 mm im rechten Winkel zu seinem einen Ende nach einem üblichen Argon-Lichtbogenschweißverfahren verschweißt.with a square section of 30 mm and a length of 200 mm at right angles to his one end welded using a conventional argon arc welding process.

Durch diese Verschweißung stieg die Temperatur der Vcrbundmaterialien an und erreichte 500° C. Aber die Grenzfläche, die durch ExplosionsschweißenAs a result of this welding, the temperature of the composite materials rose and reached 500 ° C. But the interface created by explosion welding

5 65 6

verschweißt worden war, zeigte kein Ablösen und inner Stärke von 2 mm wuide mit einer rostfreienhad been welded showed no peeling and inner thickness of 2 mm wuide with a stainless

blieb intakt. Stahlplatte der Zusammensetzungremained intact. Composition steel plate

Wenn diese gesamte Anordnung weiter 4 StundenIf this entire arrangement continues for 4 hours

bei 500° C gehalten, gekühlt und anschließend einer C <L 0,08%,kept at 500 ° C, cooled and then a C <L 0.08%,

Zugbelastung in Axialrichtung des Stabes unterwor- 5 Si <Ξ 1,00 °/o,Tensile load in the axial direction of the rod subject to 5 Si <Ξ 1.00 ° / o,

fen wurde, brach der geschweifte Teil des Alu- Mn ^ 2,00%,the curly part of the aluminum broke, Mn ^ 2.00%,

miniumstabes am Verbundmaterial ab, aber es ergab ρ < 0,04%,minium rod on the composite material, but it resulted in ρ < 0.04%,

sich keine Veränderung in dem Verbundmaterial ~ .' ,„ 'there is no change in the composite material ~. ' , "'

selbst, wodurch die Überlegenheit der festigkeit der = ' "'itself, making the superiority of the strength of the = '"'

Verbindung unter Beweis gestellt wird. io Ni 8'00 bis 10.50%,Connection is demonstrated. io Ni 8 '00 to 10.50%,

Danach wurde ein Meißel an die Grenzoberfläche Cr 18,00 bis 20,00%,Then a chisel was applied to the boundary surface Cr 18.00 to 20.00%,

der Verbindung zwischen Titan und Aluminium an- Rest Fe (JIS, G 4304 : SUS 27)the connection between titanium and aluminum - remainder Fe (JIS, G 4304: SUS 27)

gesetzt, um die Schichten mit Gewalt zu entfernen;set to forcibly remove the layers;

es zeigte sich jedoch kein Anzeichen des Loslösens einer Stärke von 12 mm durch eine übliche Explo-however, there was no sign of detachment of a thickness of 12 mm by a common explo-

an der Grenzoberfläche mit der Ausnahme, daß ledig- 15 sionsschweißmethode verbunden, und anschließendat the boundary surface with the exception that the single-sion welding method is connected, and then

Hch Aluminium teilweise abgerissen wurde. wurde eine Aluminiumplatte der ZusammensetzungHch aluminum was partially demolished. became an aluminum plate of the composition

Die Grenzfläche zwischen Stahl und Titan wurde _, < 0 05»/The interface between steel and titanium became _, <0 05 »/

aem gleichen Test unterworfen, jedoch eine große u = ' "'a subjected to the same test, but a capital u = '"'

Widerstandsfähigkeit gegenüber Loslosen auch hier Si ^ 0,25 %,Resistance to loose lots also here Si ^ 0.25%,

festgestellt. 20 Fe ^ 0,40Vo, established. 20 Fe ^ 0.40Vo,

Zum Vergleich wurde andererseits eine Verbin- Mn <Ξ 0,05 %,For comparison, on the other hand, a connection Mn <Ξ 0.05%,

dung, 50 mm im Quadrat, aus einer Verbundplatte ^n < 0,05 %,dung, 50 mm square, from a composite panel ^ n <0.05%,

ausgeschnitten, die durch Verschweißen einer 5 mm . ^ n'o"?0/'cut out by welding a 5 mm. ^ n'o "? 0 / '

starken Aluminiumplatte der Zusammensetzung — ' °'thick composite aluminum plate - '°'

Cu <0,05%, >5 Al ^99,50%Cu <0.05%,> 5 Al ^ 99.50%

Si !o,25·/., (JIS, H 4101: A1P1-V2 H)Si! O, 25 · /., (JIS, H 4101: A 1 P 1 -V 2 H)

^e ύ 0.40%, ejner stärke von 5 mm ebenfalls durch Explosions-^ E ύ 0.40%, e j ner thickness of 5 mm by explosion also

Mn 5Ξ 0,05%, schweißen mit der Titanoberfläche verbunden, umMn 5Ξ 0.05%, welded to the titanium surface in order to

Zn <Ξ 0,05%, 3o eine 3schichtige Verbundplatte, die aus rostfreiemZn <Ξ 0.05%, 3o a 3-layer composite plate made of stainless

Ti < 0 03% Stahl, Titan und Aluminium mit einer GesamtstärkeTi <0.03% steel, titanium and aluminum with an overall thickness

Λ) --Γοο'ςηο/' von 19 mm, einer Breite von 500 mm und einer Λ) --Γοο'ςηο / ' of 19 mm, a width of 500 mm and one

m "« a\ ' \" a Γ ' Länge von 900 mm besteht> zu erhalten.m "« a \ '\ " a Γ' length of 900 mm consists > to obtain.

(JIS, H 4101 !A1B1 - V2H) Aus djeser Verbundplatte wurde ein Ring mit(JIS, H 4101! A 1 B 1 - V 2 H) A ring with was made from this composite plate

mit einer 17 mm starken Kohlenstoffstahlplatte der 35 einem Außendurchmesser von 43 mm, einer Stärkewith a 17mm thick carbon steel plate of 35 an outside diameter of 43mm, a thickness

Zusammensetzung von 5 mm und einer Höhe von 19 mm ausgeschnit-Composition of 5 mm and a height of 19 mm cut out

C = 019°/ *en'um eme Rohrverbindungzu erhalten. To obtain C = 019 ° / s * 'to eme pipe joint.

_. _ n'9no/' Mit der Stahlseite dieser Verbindung wurde ein_. _ n ' 9no / ' With the steel side of this connection became a

~~ ' "' rostfreier Stahl der Zusammensetzung~~ '"' Composition stainless steel

Mn = 0,67%, 4oMn = 0.67%, 4 o

P =O,Ollo/o, C <:0,08%,P = O, Ollo / o, C <: 0.08%,

S = 0,02Vo, Si ^ 1^0"'0'S = 0.02Vo, Si ^ 1 ^ 0 "' 0 '

Rest Fe (JIS, G 3101 : SS41) Mn ^ 2,00%,Remainder Fe (JIS, G 3101: SS41) Mn ^ 2.00%,

P <Ξ 0,040%,P <Ξ 0.040%,

durch übliches Explosionsschweißen erhalten worden 45 ς < q q3q o/0 obtained by conventional explosion welding 45 ς <q q3q o / 0

war, und ein Stahlstab und ein Aluminiumstab wur- ' " '' .= ,'nno, was, and a steel rod and an aluminum rod were- '"''. = ,' nno ,

den ebenfalls wie im vorhergehenden Fall unter Ver- Nl X'UU ms 11>υυ /o'also as in the previous case under Ver Nl X ' UU ms 11> υυ / o '

wendung dieser Verbindung verschweißt. Cr 18,00 bis 20,00%,this connection is welded. Cr 18.00 to 20.00%,

Beim Verschweißen stieg die Temperatur des Ver- Rest Fe (JIS, G 3459 : SUS 27TP) bundmaterials an und erreichte 500° C; ein Los- 50 , lösen wurde jedoch an einem Teil der Grenzfläche, mit , einem Innendurchmesser von 32 mm, einer die durch Explosionsschweißen verschweißt worden Starke von o 80 mm einer Lange von 200 mm Stirnwar festgestellt fläche auf Stirnflache gebracht und durch Stumpf-Wenn diese ganze Anordnung 1 Stunde bei 500° C schweißen verbunden. Dann wurde ein Aluminiumgehalten, anschließend gekühlt und einer Zug- 55 rohr der ZusammensetzungDuring welding, the temperature of the composite material rose and reached 500 ° C; a Los 50 solve, however, an inner diameter of 32 mm, which have been welded together by explosive welding strength of o 80 mm a length of 200 mm Stirnwar observed surface was attached to a part of the interface, with placed on end face and by butt-If this Weld the whole assembly for 1 hour at 500 ° C. An aluminum was then held, then cooled, and a draft tube of the composition

belastung in Axialrichtung des Stabes unterworfen Cu 5Ξ 0,05%,load in the axial direction of the rod subjected to Cu 5Ξ 0.05%,

wurde, wurde ein Loslösen an der durch Explosion si < 0,25 %,was, a detachment at the explosion si <0.25%,

verschweißten Grenzfläche bereits bei geringer Be- pe <040%welded interface even at a low be p e <040%

lastung festgestellt. = '„.„,'load determined. = '".",'

6 Mn S 0,05 %, 6 Mn S 0.05%,

BeisPiel 2 Zn ^0,05%, Bei iel P ^ 2 Zn 0.05%,

Eine Titanplatte der Zusammensetzung Ti <Ξ 0,03%,A titanium plate with the composition Ti <Ξ 0.03%,

H <; 0,015%, Al ;> 99,50%H <; 0.015%, Al;> 99.50%

O ^0,20%, 6 (JIS, H 4141 1A1T1-H)O ^ 0.20%, 6 (JIS, H 4141 1A 1 T 1 -H)

N ^ 0,05%, mjt emem Außendurchmesser von 40 mm, einer, M j t EMEM outer diameter mm ^ N 0.05% of 40, a

Fe rg 0,20%, Stärke von 3,5 mm und einer Länge von 200 mmFe rg 0.20%, thickness of 3.5 mm and a length of 200 mm

Rest Ti (JlS, H 4600 : TP 28) stirnscitig mit der Aluminiumseitc dieser VerbindungRemainder Ti (JIS, H 4600: TP 28) end-to-end with the aluminum side of this connection

21 321 3

nach einem üblichen Argon-Schweißverfahren verschweißt. welded using a conventional argon welding process.

Durch dieses Verschweißen stieg die Temperatur der Verbindung und erreichte 550° C; die Grenzfläche, die durch Explosionsschweißen verbunden worden war, zeigte kein Loslösen und blieb stabil.As a result of this welding, the temperature of the joint rose and reached 550 ° C; the interface, which had been connected by explosion welding showed no peeling and remained stable.

Nach dem Verschweißen einer rostfreien Stahlplatte und einer Aluminiumplatte, die jeweils an den öffnungen der Enden sowohl des rostfreien Stahlrohres als auch des Aiuminiumrohres zu einer Verbindung verschweißt worden waren, und nach Beendigung des Abdichten^, wurde in eine rostfreie Platte ein kleines Loch gebohrt und der Luftdichtigkeitstest durchgeführt, indem mit einer Vakuumpumpe evakuiert wurde. Es wurde überhaupt kein Leck festgestellt und die Überlegenheit der Luftdichtigkeit damit unter Beweis gestellt.After welding a stainless steel plate and an aluminum plate, each attached to the openings of the ends of both the stainless steel pipe and the aluminum pipe for connection had been welded, and after completion of the sealing ^, was turned into a stainless steel Plate drilled a small hole and carried out the airtightness test by using a vacuum pump was evacuated. No leak was found at all and the superiority of airtightness thus proven.

Wenn eine Zugbelastung in Axialrichtung dieses Rohres angelegt wurde, erfolgte ein Abbrechen am verschweißten Teil zwischen dem Aluminiumrohr und der Verbindung; die Verbindung selbst zeigte jedoch überhaupt kein Anzeichen von Veränderung. Die Überlegenheit der Festigkeit wurde damit unter Beweis gestellt.When a tensile load was applied in the axial direction of this pipe, it was broken off on welded part between the aluminum pipe and the joint; the connection itself showed however, no sign of change at all. The superiority of strength was thus under Proven.

Andererseits wurde zum Vergleich eine Rohrverbindung der gleichen obenerwähnten Größe aus einer Verbundplatte ausgeschnitten, die durch Explosionsschweißen einer rostfreien Stahlplatte der Zusammensetzung On the other hand, a pipe joint of the same size mentioned above was selected for comparison a composite plate cut out by explosion welding a stainless steel plate of the composition

C ^0,08Vo,C ^ 0.08Vo,

Si ^ 1,00«/«,Si ^ 1.00 «/«,

Mn ^ 2,00%,Mn ^ 2.00%,

211211

ρ <; o,O4O°/o,ρ <; o, 40 ° / o,

s <;o,o3O°/o,s <; o, o3O ° / o,

Ni 8,00 bis 10,50 Vo,Ni 8.00 to 10.50 Vo,

Cr 18,00 bis 20,00Vo,Cr 18.00 to 20.00Vo,

Rest Fe (JlS, G 4304 : SUS 27)Remainder Fe (JlS, G 4304: SUS 27)

mit einer Stärke von 14 mm mit einer Aluminiumplatte der Zusammensetzung with a thickness of 14 mm with an aluminum plate of the composition

ίο Cu ^0,05Vo,ίο Cu ^ 0.05Vo,

Si <;O,25Vo,Si <; O, 25Vo,

Fe <;O,4OVo,Fe <; O, 4OVo,

Mn <;O,O5Vo,Mn <; O, O5Vo,

Zn <;O,O5Vo,Zn <; O, O5Vo,

Ti <;O,O3Vo,Ti <; O, O3Vo,

Al ^99,50VoAl ^ 99.50Vo

mit einer Stärke von 5 mm nach einem üblichen Verfahren erhalten worden war, und ebenfalls ein rostfreies Stahlrohr und ein Aluminiumrohr wie im obenerwähnten Fall angeschweißt. Die Temperatur dei Verbindung erreichte 550° C; es wurde jedoch keinehaving a thickness of 5 mm was obtained by an ordinary method, and also a stainless one Steel pipe and an aluminum pipe welded on as in the above-mentioned case. The temperature of the Compound reached 550 ° C; however, it did not become

as sichtbare Veränderung auf der durch Explosionsschweißen verschweißten Oberfläche festgestellt Wenn ein ähnlicher Luftdichtigkeitstest durchgeführ' wurde, wurde ein schwaches Leck beobachtet. Wenn weiter eine Zugbelastung wie im obenThe visible change was detected on the surface welded by explosion welding When a similar airtightness test was carried out, a slight leak was observed. If further a tensile load as in the above

erwähnten Fall angelegt wurde, erfolgte die Los lösung von der verbundenen Grenzoberfläche zwi sehen dem Aluminium und dem rostfreien Stahl be nur geringer Belastung.mentioned case was created, the detachment took place from the connected boundary surface between see the aluminum and the stainless steel be only light load.

509 581/:509 581 /:

Λ Ο7/Ι Λ Ο7 / Ι

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verbundmateri ύ zum Verschweißen von Stahl und Aluminium, das aus einer durch Explosionsschweißen erhaltenen Verbundplatte mit Schichten aus Stahl und Aluminium besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbundplatte zwischen der Schicht aus Stahl1. Verbundmateri ύ for welding steel and aluminum, which consists of a composite plate obtained by explosion welding with layers of steel and aluminum, characterized in that in the composite plate between the layer of steel schwelung von A'uminium oder Aluminiumlegierungen mit Eisenlegierungen einen besseren Kontakt zwischen der nicht oxydierten Aluminiumoberfläche mit der Eisenlegierung dadurch zu erzielen, daß die 5 Oxidschicht vorher durch Aufsprühen einer monomolekularen Schicht eines Metalls mit hohem Siedepunkt, wie Molybdän, Kobalt, Nickel oder Titan, entfernt wurde. Auch in diesem Fall wurde eine direkte Verbindung zwischen der Eisenlegierung undcarbonization of aluminum or aluminum alloys with iron alloys a better contact between the non-oxidized aluminum surface to achieve with the iron alloy that the 5 oxide layer beforehand by spraying a monomolecular Layer of a metal with a high boiling point, such as molybdenum, cobalt, nickel or titanium, was removed. Also in this case there was a direct connection between the iron alloy and und der Schicht aus Aluminium eine Schicht aus io der Aluminiumlegierung erzeugt, da die aufgeand the layer of aluminum creates a layer of the aluminum alloy, since the up sprühte monomolekulare Metallschicht durch Reaktion mit dem Sauerstoff der Oxidschicht und Diffusion während des Explosionsschweißens verbraucht wird.sprayed monomolecular metal layer by reaction with the oxygen of the oxide layer and diffusion is consumed during explosion welding. Es bestand ein Bedürfnis, Stahl und Aluminium oder Aluminiumlegierungen nicht nur durch Explosionsschweißen, sondern auch durch übliche, einfacher anwendbare Schweißverfahren miteinander zu verbinden. Man hat daher auch versucht, Reib-There was a need to weld steel and aluminum or aluminum alloys not only through explosion welding, but also by common, more easily applicable welding processes associate. Attempts have therefore also been made to Titan angeordnet ist.Titanium is arranged. 2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stahl Kohlenstoffstahl oder rostfreier Stahl vorliegt.2. Composite material according to claim 1, characterized in that the steel is carbon steel or stainless steel is present. 3. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stahl Schichten aus zwei verschiedenen Stahlarten und/oder Stahllegierungen vorliegen.3. Composite material according to claim 1, characterized in that the steel layers of two different types of steel and / or steel alloys are present. 4. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in 20 schweißverfahren und ein Schweißverfahren, bei dem der Aluminiumschicht reines Aluminium oder gleichzeitig eine spezielle Legierungsbehandlung eine von Magnesium freie Aluminiumlegierung durchgeführt wird, zu diesem Zweck einzusetzen, vorliegt. Diese Verfahren sind jedoch insofern nachteilig, als4. Composite material according to one of claims 1 to 3, characterized in that in 20 welding processes and a welding process in which the aluminum layer is made of pure aluminum or at the same time a special alloy treatment is carried out to use an aluminum alloy free of magnesium for this purpose. However, these methods are disadvantageous in that 5. Verbundmaterial nach einem der An- die zu verschweißenden Teile im Hinblick auf die Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die 25 Größe begrenzt sind und die verschweißten Pro-Aluminiumschicht aus Schichten von zwei ver- dukte mangelnde Festigkeit haben und gegenüber5. Composite material according to one of the parts to be welded with regard to the Proverbs 1 to 4, characterized in that the 25 size are limited and the welded pro-aluminum layer from layers of two ducks have lack of strength and opposite Hitze und Schlag empfindlich sind.Are sensitive to heat and shock. Zur Verbesserung der üblichen Schweißverfahren wurde daher versucht, Aluminium und Stahl unter Verwendung eines speziellen Verbindungswerkstoffes durch übliche Schweißverfahren zu verbinden. Dabei wurde ein Verbindungsmaterial aus Stahl und Aluminium, das durch Explosionsschweißen hergestellt wurde, zwischen die zu verbindenden Teile aus Stahl und Aluminium gebracht und beide Teile durch Verschweißen mit dem Verbindungsmaterial verbunden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß sich keine spröde Legierungsschicht an der Kontakt-Häche zwischen Stahl und Aluminium befindet, weilTo improve the usual welding process, attempts have therefore been made to use aluminum and steel under Use of a special connecting material to connect using conventional welding processes. A connection material made of steel and aluminum was produced by means of explosion welding was placed between the steel and aluminum parts to be joined and both parts connected by welding to the connecting material. This method has the advantage that there is no brittle alloy layer on the contact surface between steel and aluminum, because schiedenen Aluminiumarten
niumlegierungen besteht.
different types of aluminum
nium alloys.
und/oder Alumi-and / or aluminum
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