DE2207448B2

DE2207448B2 - Verfahren zur herstellung einer metallurgischen haftverbindung der oberflaechen einer ebenen platte aus einem hoch-waermeleitfaehigen werkstoff, beispielsweise aluminium, und einer traegerflaeche aus rostfreiem stahl

Info

Publication number: DE2207448B2
Application number: DE19722207448
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: S.P.A. Walter Cartossi, Ornavasso, Novara (Italien)
Priority date: 1971-07-08
Filing date: 1972-02-17
Publication date: 1977-03-10
Also published as: HK48078A; FR2119440A5; CH534025A; GB1329522A; NL7204038A; IT941421B; BE777610A; DE2207448A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer metallurgischen Haftverbindung der Oberflächen einer ebenen Platte aus einem hoch-wärmeleitfähigen Werkstoff, beispielsweise Aluminium, und einer Trägerfläche aus rostfreiem Stahl, beispielsweise der Bodenplatte eines Behälters. Diese Aufgabe besteht vor allem bei Gefäßen aus rostfreiem Stahl für industrielle und Haushaltszwecke.

Gefäße aus rostfreiem Stahl weisen gegenüber lolchen aus anderen Werkstoffen große Vorteile auf, insbesondere ihre Korrosionsbeständigkeit und Resistenz gegenüber chemischen Angriffen. Nachteilig kann jedoch ihre verhältnismäßig geringe Wärmeleitfähigkeit sein, wenn der Gefäßinhalt durch eine Wärmequelle unter der Bodenfläche erhitzt werden soll. Die Temperatur des Gefäßinhalts kann in einer örtlich begrenzten Zone, die von der Wärmequelle beaufschlagt ist, sehr stark ansteigen, während sie in anderen, entfernteren Zonen fühlbar niedriger ist. Bei Kochtöp- *° fen aus rostfreiem Stahl ist dies deshalb besonders von Nachteil, weil ein gleichmäßiges und einheitliches Garkochen der enthaltenen Speisen sehr beeinträchtigt wird.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist es bekannt, ⁶S solche Gefäße am Boden außen mit einer mehr oder weniger starken Aluminiumschicht zu plattieren, die einen hohen Wärmeleitfähigkeitskoeffizient aufweist

Hierfür sind mehrere Verfahren bekannt:

a) Ein Tauchverfahren, welches darin besteht, die vorher verzinnten Böden der Gefäße aus rostfreiem Stahl mehrmals in eine Aluminiunischmelze zu tauchen. Dieses Verfahren ist jedoch fast vollständig aufgegeben worden, da sich nur schwer eine genügend starke Aluminiumschicht erzielen läßt, die eine einheitliche Erhitzung der Gefäßböden gewährleistet

b) Das Schoop'sche Metallspritzverfahren, das darin besteht, innerhalb einer Inertatmosphäre eine Aluminiumschmelze auf den Boden der Gefäße zu spritzen; auch dieses Verfahren zeigt nicht immer gute Ergsbiiisse und erfordert eine ziemlich komplizierte und aufwendige Einrichtung.

c) Das Alitierungsverfahren, bei dem die Böden aus rostfreiem Stahl aus 900—95O⁰C erhitzt werden und ein Gemisch aus Aluminium- und Tonerdepulver aufgetragen wird, das innerhalb einer Inertatrnosphäre dauernd gewirbelt werden muß; dieses Verfahren liefert gute Ergebnisse, ist aber technisch sehr aufwendig.

d) Das Verfahren einer »Kaltauflage«, das darin b isteht, auf die Böden der Gefäße eine Aluminiumfolie aufzulegen und die so in Berührung liegenden Teile einem sehr hohen Druck (z. B. mittels »Explosionsverfahren«) auszusetzen, bis eine Verschweißung der Teile stattfindet; dieses Verfahren befindet sich noch im Versuchsstadium.

e) Das Verfahren einer »Warmauflage« besteht darin, daß eine Aluminiumplatte auf die Böden der Gefäße aufgelegt wird, wobei die sich berührenden Stücke erhitzt werden und im Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre einem gewissen Druck während einer Dauer zwischen 0,2 und 240 min ausgesetzt bleiben, bis deren Verschmelzung erreicht worden ist; um gute Ergebnisse zu erzielen ist jedoch erforderlich, daß die Berührungsflächen vollkommen eben und sorgfältig geschliffen oder poliert und entfettet sind, was hohen technischen Aufwand erfordert (»Industrie-Anzeiger« 90 [1968] S. 1684-1687).

Ferner wurde auch vorgeschlagen, zum Verbinden von Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit anderen Metallen durch Schweißung zuerst die zu verbindenden Metalle mit einer besonderen dünnen Schweißzwischenlage aus Aluminium oder Aluminiumlegierung zu versehen und dann auf diese Zwischenlage das eigentliche, beliebig starke Aluminium aufzuschweißen (OE-PS 1 26 340). — Diese Verfahrensweise ist jedoch zur Lösung der gestellten Aufgabe, zwischen einer Platte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und einer Tragfläche aus rostfreiem Stahl eine metallurgische Haftverbindung herzustellen, nicht geeignet

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zu schaffen, das das an sich bekannte »Warmauflageverfahren« verbessert das aber diesem gegenüber den Vorteil hat, daß die in Berührung zu bringenden Flächen keine besonders sorgfältige mechanische Vorbearbeitung erfordern (ein einfaches Schlichten ist genügend) und bei dem zum Verschweißen der Stücke weder sehr hohe Temperaturen noch hohe Drücke erforderlich sind.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß zwischen die zu verbindenden Flächen eine Aluminiumfolie von 0,02 bis 0,1 mm Dicke eingelegt und mittels ausreichender Anpressung der Platte auf der Trägerfläche festgehal-

ten, und daß darauf die zu verbindenden Teile auf eine Temperatur zwischen 300 und 500⁰C erwärmt und durch Ausübung eines Stoßdruckes can einer momentanen Druckkraft zwischen lOOO und 1500kp/cm² unlösbar miteinander verbunden werden. S

Nach einem weiteren Merkmal des Verfahrens wird eine unerwünschte Verformung während der Ausübung des Stoßdruckes dadurch vermieden, daß die Hatte aus dem hoch-wärmeleitfähigen Werkstoff, beispielsweise Aluminium, die Aluminiumfolie und die Trägerfläche aus to rostfreiem Stahl allseitig mit engem Spiel umschlossen sind. Dabei können nach einem zusätzlichen Verfahrensmerkmal zur Ausübung des Stoßdruckes die Platte aus dem hoch-wärmeleitfähigen Werkstoff und die Aluminiumfolie in ein Gesenk eingesetzt werden und der Stoßdruck auf die Trägerfläche aus 1 ostfreiem Stahl mittels eines Stempels erfolgen.

Besonders gute Ergebnisse nach dem Verfahren gemäß der Erfindung werden nach weiteren Merkmalen der Erfindung erzielt, wenn die Aluminiumfolie einen Aluminium-Reingehalt von nicht unter 99,6% aufweist, und ferner, wenn die Platte aus dem hoch-wärmeleitfähigen Werkstoff, beispielsweise Aluminium, eine Dicke zwischen 2 und 7 mm besitzt

Das Verfahren nach der Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein Gefäß aus nichtrostendem Stahl und die zugeordneten Teile vor dem Verbinden nach dem Verfahren,

Fig.2 einen Schnitt gemäß Fig. 1, jedoch mit einander angenäherten Teilen;

F i g. 3 einen Schnitt der Teile nach den F i g. 1 und 2 in einem Gesenk;

Fig.4 einen Schnitt gemäß Fig. 1 und 2 nach Fertigstellung der Haftverbindung.

In F i g. 1 ist ein Gefäß aus rostfreiem Stahl mit J, eine Aluminiumplatte (oder Alu-Legierung), welche auf das Gefäß 1 aufgebracht werden soll, mit 2 und mit 3 die Aluminiumfolie, die eine Stärke zwischen 0,02 und 0,1 mm besitzen soll, bezeichnet Die Aluminiumfolie 3 wird zwischen dem Boden des Gefäßes 1 und der Platte 2, wie in F i g. I gezeigt, eingelegt In der in F i g. 2 gezeigten Stellung werden die Teile 1, 2 und 3 erhitzt, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 300 und 500⁰C

F i g. 3 zeigt die Teile 1, 2, 3 in einem Gesenk 4 und Stempel bzw. Gegengesenk 5 einer Presse oder einer gleichartigen Vorrichtung eingesetzt, wo sie bei einem Druck zwischen 1000 und 1500 kg/cm² verpreßt werden.

Zur Vorbereitung der zu verbindenden Teile ist es lediglich erforderlich, daß die Trägerfläche des Gefäßes 1 sowie die Oberflächen der Platte 2 und der Aluminiumfolie 3 eben sind sowie sorgfältig gereinigt, beispielsweise entfettet werden.

Ergänzend zu den Maßnahmen nach der Erfindung ist es zur Vermeidung von Beschädigungen der Platte 2 aus Aluminium oder Alu-Legierung, z. B. durch Einwirkung einer Flamme oder durch chemische Einwirkung möglich, diese mit einer Schutzverkleidung aus rostfreiem Stahl zu versehen. Diese Schutzverkleidung kann auf die Aluminiumplatte und nach dem gleichen erfindungsgemäßen Verfahren durch Einlage einer Aluminiumfolie zwischen der Platte 2 und der Schutzverkleidung aus rostfreiem Stahl aufgebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer metallurgischen Haftverbindung der Oberflächen einer ebenen Platte aus einem hoch-wänneleitfähigen Werkstoff, beispielsweise Aluminium, und einer Trägerfläche aus restfreiem Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die zu verbindenden Flächen {la,

2) eine Aluminiumfolie (3) von 0,02 bis 0,1 mm Dicke ίο eingelegt und mittels ausreichender Anpressung der Platte auf der Trägerfläche festgehalten, und daß darauf die zu verbindenden Teile auf eine Temperatur zwischen 300 und 500° C erwärmt und durch Ausübung eines Stoßdruckes mit einer momentanen Druckkraft zwischen 1000 und 1500 kp/cm² unlösbar miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Platte aus dem hoch-wärmeleitfähigen Werkstoff (2), beispielsweise Aluminium, die Aluminiumfolie (3) und die Trägerfläche aus rostfreiem Stahl (la) während der Ausübung des Stoßdrucks allseitig mit engem Spiel umschlossen sind.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß zur Ausübung des Stoßdrucks die Platte aus dem hoch-wärmeleitfähigen Werkstoff, beispielsweise Aluminum (2), und die Aluminiumfolie (3) in ein Gesenk (5) eingesetzt werden und der Stoßdruck auf die Trägerfläche aus rostfreiem Stahl (1) mittels eines Stempels (4) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolie (3) einen Aluminium-Reingehalt von nicht unter 99,6% aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus dem hoch-wärmeleitfähigen Werkstoff, beispielsweise Aluminium (2), eine Dicke zwischen 2 und 7 mm aufweist.