DE2210855A1

DE2210855A1 - Bindeverfahren

Info

Publication number: DE2210855A1
Application number: DE19722210855
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Prysmian Cables and Systems Ltd
Priority date: 1971-03-09
Filing date: 1972-03-07
Publication date: 1972-09-14
Also published as: NL171420C; CA933740A; DE2210855C2; FR2128733A1; US3831262A; GB1385473A; JPS6033587B1; FR2128733B1; NL7203013A; CH555723A; NL171420B; SE411857B

Description

PENELOPE JANE VESEY LUG, 18 Rue Eourcroy, Paris 17e, Frankreich

Bindeverfahren

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen Metallen durch direkte Adhäsion oder Kohäsion von Metall zu Metall.

In herkömmlicher Weise schließen Verfahren zum Verbinden von Metallen eine Adhäsion ein, wobei ein unterschiedliches Material zur Verbindung zweier Metalle verwendet wird, z.B. Weichlöten, Hartlöten oder Kohäsion, wobei die miteinander zu verbindenden Materialien mit oder ohne chemische oder physikalische Veränderung miteinander zu einer Einheit werden. Beispiele für kohäsive Verbindungen sind

(1) Schmelzschweißungen ohne Druckeinwirkung, bei denen eine Verflüssigung und Wiederverfestigung des Metalles zur Erzielung der Schweißstelle erforderlich sind. Das Ergebnis ist eine Gußstruktur,

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(2) Druckschweißungen, bei denen erwärmte, nicht in den flüssigen Zustand übergeführte Metalle durch Anwendung hoher Drücke miteinander verbunden werden, die das Metall im Bereich der Schweißstelle "stauchen" und verdünnen. Beispielsweise können beim Reibungsschwei·

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ßen Drücke in der Größenordnung von 2,5 kg/mm bis 25 kg/mm für sehr harte Spezialstähle angewendet werden, die ein erhebliches Stauchen des Metalles bewirken, während das Metall den plastischen Zustand einnimmt.

Die Verbindung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch einen ßeibvorgang erzielt, bei dem zwei miteinander zu verbindende Metall· teile in innigem Kontakt miteinander in dem Bereich gehalten werden, in welchem die Verbindung ausgebildet werden soll, und während des innigen Kontaktes einer Reibbehandlung auf einer Arbeitsfläche gegenüber der Fläche der miteinander zu verbindenden Teile unterzogen werden, wobei die Reibbehandlung eine Relativbewegung zwiechen Reibwerkzeug und Arbeitsfläche einschließt. Die Arbeitsfläche kann eine Oberfläche eines zu verbindenden Teiles oder aber die Oberfläche einer dazwischenliegenden Materialschicht sein.

Die Drücke, die im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung kommen, sind nur solche, die ausreichend hoch sind, um die miteinander zu verbindenden Teile in innigem Kontakt zu halten. Diese Drücke sind von weit anderer Größenordnung als die Drücke, die bei Schmiede- oder Reibschweißvorgangen erforderlich sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Gesamtdicke der miteinander zu verbindenden Teile nicht wesentlich kleiner als die Gesamtdicke der einzelnen Teile vor dem Verbinden.

Beispiele für Metalle, die miteinander verbunden werden können, sind Eisen, Stahl, mit Zinn überzogenes Blech, zinnfreies Blech (z.B. mit Chrom, Chromoxyd überzogenes Blech), Zinn, Aluminium, Titan, Magnesium, Silber, Gold, Platin, Kupfer, Zink, Nickel und ihre Legierungen. Die miteinander zu verbindenden Metallteile kön nen aus den gleichen oder unterschiedlichen Metallen hergestellt sein.

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Pas Verfahren kann, zur Ausbildung von linienförmigen Verbindungen, z.B. Nähten, oder punktförmigen Verbindungen nach Art der Punktschweißung angewendet werden.

Die Möglichkeit der Verbindung von Metallen ohne Anwendung von Fluß oder anderem Reinigungsmittel oder Lötmittel stellt einen erheblichen Vorteil dar, und obgleich die Verbindung durch eine solche Reinigung verbessert wird, lassen sich zufriedenstellende Verbindungen erzielen, auch wenn die Oberflächen durch feste oder Ilüssige Materialien verschmutzt sind oder z.B. durch Oxydschichten verändert sind.

Kontinuierliche Nähte mit derartigen Bindungen können in einfacher Weise bei verhältnismäßig niedrigem Energieaufwand im Vergleich zu dem Energieaufwand beispielsweise bei der Widerstandsschweißung ausgebildet werden.

Verbindungen nach der Erfindung zeigen nicht die Eigenschaften von Schmelzschweißstellen oder Druckschweißstellen, auf die oben eingegangen ist.

Die metallurigische Untersuchung von Verbindungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, zeigt, daß die Verbindungen nicht das Ergebnis eines Fusionsvorganges sind und daß kein Gußgefüge an der Grenzfläche vorhanden ist, sondern daß eine Schweißstelle im festen Zustand erhalten worden ist, und kaum eine oder nur eine geringe Vex'dünnung oder Stauchung im Bereich der Schweißstelle erfolgt ist, und zwar aufgrund der niedrigen, aufgegebenen Drücke, selbst für dünne Folien oder Bleche. Es wurde auch g^ezeist;, daß verschiedene unterschiedliche Arten von Verbindungen durch sich ändernde Verfahrensparameter erzielt werden können. Beispielsweise sind Verbindungen hoher Spannungsfestigkeit in Kupfer erzielt worden (durch Hochgeschwindigkeitsnahtschweißen bei niedrigen Drücken und hohen Werkzeugdrehzahlen), ohne daß dar» ursprüngliche Horngefüge des Metalles im Bereich, der Verbindunp;snU;lle beeinflußt wurde. Ein Beispiel hierfür wird

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weiter unten beschrieben. Bei diesen Verbindungen kann keine Grenzfläche im nichtgeätzten Zustand unterschieden werden. In geätztem Zustand ist jedoch eine dünne Linie an der Grenzfläche feststellbar und ihre Dicke kann mit den Korngrenzen des Metalles verglichen werden. Die Art dieser Linie ist jedoch bisher noch nicht ausgemacht worden, es scheint jedoch nicht so zu sein, daß sie auf die Zugfestigkeit der Verbindung selbst einwirkt. Eine ähnliche Verbindung, jedoch mit dem Auftreten eines Kornwachstums großer Abmessung über die Verbindungsfläche der Probe ist in Aluminium festgestellt worden, und eine weitere Art des Resultats, das weiter unten gezeigt wird, ist unter Verwendung erhöhten Druckes und geringerer Schweißgeschwindigkeit sowohl in Stahl als auch Titan erhalten worden. Bei Stahl ist eine vollständig kohäsive Verbindung erzielt worden, und es sind nur außerordentlich kleine Anzeichen der vermuteten L-age der ursprünglichen Grenzfläche bei eintausendfacher Vergrößerung sichtbar, wobei das abgeflachte Korngefüge des kaltgewalzten Stahls sich in ein gleichaxiales Gefüge mit Kornwachstum längs der Grenzfläche geändert hat. Bei Titan, bei dem die Bedingungen sich über die Verbindungsstelle geändert haben, ist die Grenzfläche noch, teilweise sichtbar, ist jedoch aufgebrochen und ist in manchen Bereichen vollständig verschwunden, wobei große gleichaxiale Körnungen gebildet wurden. Diese Art Verbindung hat sich häufig als fester herausgestellt als das Grundmetall selbst.

Es wurde gezeigt, daß bei Verwendung eines mit ausreichend hoher Energie angetriebenen, umlaufenden Reibwerkzeuges (z.B. 3/4 PS oder darüber) in Verbindung mit einem harten Reibrad oder Reibkopf zur Verbindung von Metallen ein außerordentlich lokalisierter"Energie impuls erzeugt wird, der die Verbindung der Metalle miteinander bewirkt. Eine Untersuchung bestimmter Aspekte dieser Erscheinung, die nicht vollständig geklärt ist, hat gezeigt, daß die erzeugte Energie nicht nur als breites Band von Vibrationsenergie in wenigstens dem Schall- und Ultraschallbereich angezeigt wird, sondern auch als Impuls thermischer Energie extrem kurzer Dauer. Aufgezeichnete Messungen der Änderung des thermoelektrischen Potentials

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mit dei" Zeit sowohl an der Grenzfläche der Metalle al» auch darunter, und zwar zu Beginn des Wirksamwerdens des Reibrades während des Verbindungsvorganges zeigen, daß die von einem lühermoelement abgefühlte Temperatur auf einen maximalen Wert in einer Periode von 5 bis 125 m. see ansteigen kann. Diese aufgezeichnete Perir.dä des Temperaturanstieges kann durch die Ansprechdauer des Sis:^:,:-· elementes und des Aufzeichnungssystems verursacht sein,_; .^i:. :.r-„^v:-lgedessen kann der Temperaturanstieg, der 1000 übersteif⁷/:. :::;; ; , nahezu augenblicklich erfolgen. Nach Erreichen eines Ha^i^ax.;? ί"?.1Γι er rasch auf eine Temperatur von beispielsweise einiges. IDG'" J-ab, worauf im Anschluß daran die Kurve sich ab.fliioht v:a6, ei.'-α·.- ^i,A--· Eiäiiliche Abkühlung der Pxobo ergibt. Diese Energie. "⁵I moelektriscii.es Potential gsnesssn wird, harn an d?-.? '/-./-. zweier miteinander zu verbii-C-öiidar .Schichten sjigzz?.:·.^:: ebenso aber auch, an dar süßeren Fläche der Schicht, ch dem fiad be .vif schlagt wird, Es handelt sich um eine ar' lokalisier.-¹··-: "Irscheidung und es tritc nur eine ^ massive >. _;.'^.-\.':,nng des Metalles a'if.

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ÖAD ORIGINAL

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Vibrationsenergie braucht dem Rad unabhängig nicht aufgegeben zu werden, diese Energie wird durch den Kontakt des umlaufendes Reibrades -mit dein Werkstück erzeugt. Die Bandbreite der Vibrationsenergie beim herkömmlichen Ultraschallschweißen ist schmal und die Richtung der mechanischen Vibrationen ist auf die Richtung der Vibraticnsbeweguiig des Werkzeuges unter Wirkung des Ultraschall» generator begrenzt. Im !'alle des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Vibrationsenergie an Ort und Stelle durch Wirkung des Reibwerkzeuges auf das Werkstück erzeugt.

Beim erfindungsgemäBen Verfahren kann die Amplitude der Vibrationsbär gie und ihre Fx ?c „lenz dadurch vergrößert oder verkleinert wer- <λ:..,, daß der Druck lcz P.oibv;srkzeuges auf das Werkstück erhöht j0.3r yerriiigert wird, und sx:.: h.iln.5;; auch von solchen Parametern, wie z.B. der Form und Größe des Reibwerkzeuges, dem Material, aus dem e.a;i Werkzeug hergestellt ist, dar Geschwindigkeit, mit der es eng-hr.r.-ieban wird, der dein Drehantrieb aufgegebenen Energie und de-:, lic-i ;.-.e?/i"T3uc'"lrehmoinent wie auch der Wahl der Materialien, dir' \-·χ~· ν.-.-.. ·^ν ^r"'c.i.e.,. ο:.;.':_Lehmen , falls die-; dbsrhaupt der Fall ist, ab.

>■.-.■ lv;:p-.-.l .i Ct-. ζ arii/iujto:.! thermischen Zi..er;;:i& wird natürlich in .dh,n.l·: ohor //eise c.-rcii eine Änderung ir, Material der Unterlage beeinflußt, bei'p: ~\ ■ w':ii se k.ε,ηη die Verwendung einer isolierenden !.uecell ·. ?,.; r et:-mXeicer^en Unterlage den l'emperaturanstiag der !■;:~.t3ria'^!.:..,,. ■'uhrenC; dei Scxiwcißvcrganges vergrößern.

Obwohl weder der physikalische Zusammenhang in den Metall-Metallverbindungen noch der Zusammenhang, durch welchen die Reibbehandlung die Effekte ergibt, die beobachtet worden sind, vollständig erläutert werden können, erscheint die kurzzeitige !"ueion, an die sich eine Rekristallisation anschließt, und zwar in einem Submikro skopischen Maßstab, so daß keine sichtbare Unterbrechung der Kristallgefüge der beiden Teile oder eine sonstige interatomische _; Diffusion an der Grenzfläche sichtbar wird, die vernünftigste und konsequenteste, im Augenblick zur Verfügung stehende Erläuterung zu sein. Es ist bekannt, daß die Reibbehandlung einen weiten -

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BAD OR]GjNAL

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Bereich von vielen Richtungen verlaufenden Schall- -and Ultraschallwellen in den !Materialien erzeugt, die an der Grenzfläche mit großer Intensität wirken können, wenn die Grenzfläche Metall/Metall ist. Dies würde übereinstimmen mit Vorschlägen für den Mechanismus der Verbindung, der bei der Ultraschallschweißung auftritt, wo Ultraschallwellen einer einzigen Frequenz oder einer Grundfrequenz mit ihren Harmonischen außerhalb der miteinander zu verschweißender. Teile erzeugt werden und unter ziemlich hohem Druck und in einer Richtung durch eine Stromleiterspitze zu den Teilen aufgegeben werden, damit eine Punktschweißung erzielt wird. Diese Vorschläge sind von Gencsoy und anderen, Welding Sesearch, Supplement to the Welding Journal (American Welding Society), April 1967, Seite 14-5 erläutert und die experimentellen Beobachtungen, die dort beschrieben sind, scheinen in vielerlei Hinsicht ähnlich denen zu sein, die bei Verbindungen nach vorliegender Erfindung erhalten wurden. Aus vorstehender allgemeiner Erläuterung ergibt sich, daß selbst dann, wenn sich in Zukunft herausstellen sollte, daß diese Erläuterung der Effekte nach vorliegender Erfindung zutrifft, die Veaf ahrens schritte zur Erzielung der Effekte vollständig unabhängig und verschieden von Ultraschallschweißung sind, ferner auch, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzliche Effekte, die zur wirksamen Verbindung beitragen (z.B. der Bandbreit enbereich von Frequenzen mil die mehrdimensionale Art der Wellen)erzeugt werden.

Han hat festgestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren extrem hohe Energiepegel an der Grenzfläche durch eine &u£ Ea>?rgi? ansprechende Vorrichtung registriert werden. Diese können in der Größenordnung von 1000° C, gemessen mit einem Thermofühler sein. Solche Temperaturen werden aber nur über eine sehr kurze Zeitdauer an einer gegebenen Stelle der Grenzfläche aufgezeichnet, da eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück vorhanden ist.

Die Metallteile können beispielsweibe in Form von Platten, Tafeln, Bahnen, Folien, Stäben oder Rohren oder selbst von Metallisierungsschichten auf einer Tafel, einem Film oder eines? Faser ausgebildet

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sein. Die Metallteile, die miteinander verbunden werden sollen, können Teile ein und derselben ^Einheit sein oder können Teile von unterschiedlichen Einheiten sein. Eines der miteinander zu verbindenden Metalle kann zwischen zwei anderen Metallteilen angeordnet sein (Sandwichanordnung), z.B. Lötmittel oder Aluminium zwischen zwei Stahlblechen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Verbindung durch Verwendung zusätzlicher Erregung, z.B. Ultraschallvibration oder elektrische Ströme oder elektrische Felder unterstützt werden. Sie Einführung einer zusätzlichen Erregung kann die Ausbildung der Verbindung unterstütsen, wenn aber die Reibbehandlung nicht durchgeführt wird, wird keine Verbindung ausgebildet.

Das Aufgeben einer zusätzlichen Erregung hat in vielen Fällen den Effekt, daß Verbindungen hoher Qualität mit einer höheren Geschwindigkeit oder mit einem geringen Druck oder in effektiverer Weise ausgebildet werden, als wenn die Erregung nicht angewendet worden wäre, und ermöglicht auch, daß die angewendete und durch das Beibwerkzeug aufgegebene Energie geringer sein kann als dies sonst notwendig gewesen wäre, um die Verbindung in einem bestimmter Fall eu erzielen* Das Reibwerkzeug selbst kann als die Quelle der zusätzlichen Erregung verwendet werden, wenn es auf dem Wandler eines Ultraschallgenerators befestigt oder als solcher vorgesehen ist, während eine steife Unterlage für die miteinander zu verbindenden Teile als Amboß dient. Andererseits kann ein Ultraschallwerkzeug gegenüber dem Reibwerkzeug die Quelle der Ultraschallenergie sein. Wenn ein elektrischer Strom oder ein elektrisches Feld als Vorrichtung für die zusätzliche Erregung aufgegeben wird, kann in ähnlicher Weise oder können beide Elektroden die Form eines^otierenden Reibwerkzeuges annehmen.

Eine thermische zusätzliche Erregung kann einfach darin bestehen, daß die Materialien auf eine Temperatur vorgeheizt werden, bei der sie warm oder heiß sind, jedoch nicht geschmolzen sind. Die

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Wärme kann durch Aufheizen der Unterlage oder aus einer Quelle, z.B. einer Strahlungsheizquelle oder eines Heißgasstrahles aufgegeben werden. Jedoch wird bevorzugt, daß Reibrad selbst zu kühlen.

Das übliche Werkzeug, das bei der Ausbildung dieser Verbindungen verwendet wird, soll ein hartes, glattes Rad sein, das in sehr rasche Drehung versetzt wird. Üblicherweise läuft es um eine Achse um, die parallel zur Ebene der Grenzfläche verläuft, und die Relativgeschwindigkeit kann durch Relativbewegung von Werkzeug und Werkstück soweit vergrößert werden, daß insbesondere, wenn es sich um leicht handhabbare, nicht massive, dünne Filme oder Bahnen handelt, die gesamte Relativbewegung aus dieser Bewegung abgeleitet werden kann, so daß das Werkzeug selbst ein stationärer Fuß oder ein Horn ist, das gegen das sich bewegende Material drückt.

Beispielsweise können die Reibräder aus harten oder gehärteten Stählen bestehen, z.B. Wolframkarbit, Kohlenstoffstahl, Chromnickel oder Molybdänlegierungsstähle oder solche, die aus "Veapel" (DuPont) oder aus "Tufnol" (Tufnol Ltd) bestehen, und die Räder können gefüllt oder verstärkt sein, so daß sie Abmitzungserscheinungen und Zentrifugalkräften widerstehen, die auf sie wirken, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit umlaufen. Die Durchmesser können zwischen 4 und 10 cm betragen, die Drehzahlen zwischen 3000 und 450OO U/min und höher. Ein geeigneter Motor ist z.B. ein Elektromotor mit 3/4 Pß, der 600 V aufnimmt und der mit Drehzahlen vnn 54000 U/min umläuft, obgleich stärkere Motoren von 1 bis 3,5 PS ebenfalls mit gutem Erfolgv angewendet worden sind.

Die Teile können auf einer Unterlagen aufliegen, wenn ihen von einer stationären Platte, einem durchlaufenden Band oder einem Rad oder einer Rolle ein Druck zugeführt wird.

Der aufgegebene Druck (entweder direkt oder vollständig durch das Werkzeug oder teilweise durch das Werkzeug und teilweise

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durch die den zusätzlichen Druck ausübende Vorrichtung) variiert, in weitem Haß· je nach der Dicke und anderen charakteristischen . Eigenschaften des oder der miteinander zu verbindenden Materialien· Venn beispielsweise Metallblech mit Metallblech verbunden werden soll, werden Drücke in der Größenordnung von 5O*g/cm bis lOO^j/cm* oder darüber von einer äußeren Druckquelle aufgegeben, damit die Blechteile in ausreichend innigem Kontakt miteinander k-ommen, um eine Verbildung aufgrund der Anwendung des Reibvorganges zu erzielen. In allen fällen, in denen ein Druck durch das Beibwerkzeug allein aufgegeben wird, ist der angelegte Druck wesentlich niedriger als der, der in vergleichbaren Ultraschall- oder Hammerschweißverfahren angewendet wird.

Während der Bindevorgänge und unmittelbar in Anschluß daran ist es zweckmäßig, einen guten Eontakt der Grenzflächen dar miteinandei zu verbindenden Materialien zu unterstützen und aufrechtzuerhalten, und zwar mit Hilfe einer Kontaktvorrichtung, die unabfclugig von der tatsächlichen Reibquelle ist. Dies vermeidet da« Aufgaben eines hohen Druckes auf das Werkstück durch die Reibquelle * z.B. ι ein Reibrad, und vermindert erheblich den Inergiebedarf dee Vor- ' ganges wie auch die Abnutzung des Reibrades. Ferner wird jede Markierung, die von dem Werkzeug auf die Metalloberfl&ahe, mit der sie in direktem Kontakt steht, ausgeübt wird, auf ein Minimum herabgesetzt. Heben einer unabhängigen Druckvorrichtung, die in dem Versiegelung»- oder Bindebereich vorgesehen ist, ist e« zu diesem Zweck mc"glich, ein Vakuum vorzusehen, daa dia miteinander ; zu verbindenden Materialien in eng·« Kontakt miteinander hält, und| es ist auch möglich, einen Luftdruck auf die Anordnung der iiiteinander zu verbindenden Materialien auszuüben. Paa Heibwerkzeug kann selbst mit Öaugluft oder einer Druckvorrichtung versehen sein, dami1*ein guter Kontakt mit den au verbindenden Material ien gewährleistet is*.

In solchen Vällei, in denen Materialien magnetische Jigentchaften; besitzen, können magnetische Materialien, e.I. alt aiagiietiichea

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Partikeln gefüllter Bummi als Unterlage im ßchweißbereich verwendet werden, damit ein Grenzschichtkontakt unt er stützt wird.

Schließlich kann der untere Teil als Unterlage dienen, wenn er kräftig genug auegebildet ist, so daß ein Amboß oder ein anderer Träger darunter entfallen kann.

Ein weiter Bereich von Dicken von Metallblechen kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbunden werden, beispielsweise sind vier zinnplattierte Blechrohlinge von jeweils 240 Mikron Sicke über einander gelegt und in einem einzigen Vorgang verschweißt worden. Erforderlichenfalls ist es darüber hinaus möglich, eine Reibquelle auf jeder Seite der zu schweißenden Naht anzuordnen. Diese Reibquellen können nebeneinander angeordnet sein oder können auf entgegengesetzten Seiten der Naht leicht versetzt zueinander arbeiten.

Die in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren realisierten Geschwindigkeiten sind sehr hoch, und beispielsweise können Metallbleche und Folien von 20 bis 200 Mikron Dicke von Geschwindigkeiten mit 1 bis 2 m pro Sekunde nahtgeschweißt werden, oder Punktverb indungen von Metall eu Metall in 1/25 Sekunde hergestellt werden, während das Werkstück an dem Reibwerkzeug oder das Werkzeug an dem Werkstück vorbeibewegt wird.

Metall-Metallverbindungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt werden, sind häufig ebenso kräftig oder noch kräftiger als das Material selbst.

Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ist ferner zum Schichten von Metallfolien oder Metallbahnen geeignet, wenn das Reibwerkzeug in geeigneter Weise die Form einer verhältnismäßig breiten Rolle annimmt.

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Wenn das Produkt, mit dem die Metallfolie oder Metallschicht beschichtet werden soll, selbst'erhabene Bereiche aufweist, z.B., wenn es sich um eine metallische Honigwabenanordnung handelt, und die Folie oder Bahn als Haut auf die Oberfläche aufgebracht werden soll, wird dasHonigwabengefüge durch die Metallhaut bedeckt und auf einem Tisch unterhalb der Reibquelle, die die beiden miteinander verbindet, befördert.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann das Reibwerkzeug auf eine der Oberflachen, die miteinander verbunden werden sollen, direkt aufgegeben werden oder auch nicht. Es wirkt üblicherweise durch die Dicke wenigstens einer Materialschicht hindurch, indem es auf die Oberfläche eines Bleches gegenüber dem, das verbunden werden soll, einwirkt. Es braucht keine Flächen des zu verbindenden Teiles zu berühren und kann über eine Zwischenschicht eines Materia-Ies wirken, das gegen adhäsiven oder kohäsiven Einfluß der Reibbehandlung unter den benutzten Bedingungen widerstandsfähig ist.

Insbesondere im Falle einer Verbindung von Metall mit Metall, bei der die obere oder untere zu verbindende Materialschicht ein weiches Metall, z.B. Kupfer oder Aluminium ist, hat man festgestellt, daß es vorteilhaft ist, das Reibwerkzeug zu schmieren, um eine Übertragung von Metall auf die Oberfläche zu vermeiden und ein Verkratzen der Oberfläche des Bleches zu verhindern.

Im allgemeinen kann gesagt werden, daß je dicker oder je härter die zu verbindenden Materialien sind, umso mehr Druck aufgebracht werden muß und umso mehr Reibenergie dem Werkzeug in einer gegebenen Fläche zur Erzeugung einer entsprechenden Verbindung zugeführt werden muß. Nachstehend werden spezielle Beispiele für das erfindungsgemäße Verfahren angegeben.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische ound schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

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Fig. 2, 3 und 4 schematische Seitenansichten entsprechender Ausführungsformen ,

Fig. 5A,-5B und 5C Fotomikrographien einer ersten Verbindung,

Fig. 6A, 6B und 6C Fotomikrographien einer zweiten Verbindung,

Fig. 7A bis 7D Fotomikrographien einer dritten Verbindung,

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Temperaturablesungen und

Fig. 9 eine graphische Darstellung der FrequenzVerteilungen.

Beispiel 1. Die Verbindung eines zimifreien Bleches (Chrom, Chromoxyd überzogen) von 190 Mikron Dicke mit einem ähnlichen Blech (unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung).

Zwei Stücke Stahlblech sind auf einem Tisch gegen eine Asbestunterlage 1 festgeklemmt, die mit mit Teflon überzogenem Glasgewebe bedeckt ist. Die Klemmplabteil 2 üben einen Druck in der Größenordnung von 25 bis 50 kg/cm^c auf die Bleche aus und gewährleisten einen guten Kontakt an den miteinander zn verbindenden Grensflächer jedoch ist ein Spalt 3 in der Klemmvorrichtung (in der Flache, in der die Verbindung gewünscht ist, freigelassen^ damit das Reibwerkzeug 4 entlangwandern kann, vrenn νιτ- dru: Ifedrstiiek aufnehmende Tisch sich vorbeibewegt. Der Ti soll weist einen Antrieb auf, der in diesem Beispiel sich an dem Reibvmrkaevtp mit einer Sese^iin&igkeit von 40 cm/sec vorbeibewegt. Das Eeib;:^fc::'I;.L3iig uird/einer stationärer Stellung festgeklemmt, und der Druck, ολ·-.ρ iu iex- ^ontalrtfiäclio durch das Rad auf das Stahlblech auigeg3tx;:·! ΐ/ird.· liegt i.-a dei' Größenordnung von l.bis 1,5 kg. Das Reibrad 5 besteht aus mit Überzug versehenem und gehärtetem Staiii mit einem Durchmesser von 5,5 cm und weist eine Arbeits- und konturierte Oberfläche von 2 mm Breite auf; ferner wird das Rad von einem 0, 5 PS Motor in Drehung versetzt, der von einem Var-iac Transformator gesteuert wird, welcher eine Leistungsabgabe /on 30':, an den Motor liefert,

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Das Bad wird in Bewegung versetzt, bevor Rad und Werkstück miteinander in Kontakt kommen und zwar in der gleichen Richtung wie die ^Herbewegung des das Werkstück aufnehmenden Tisches verläuft. Es wird eine linienförmige Verbindung von 1 bis 2 mm Breite mit einer Festigkeit, die 230 kg/cm übersteigt. Es wird eine echte metallurgische Verbindung erzielt. Bei der Einrichtung nach Fig. 3 werden Bahnen 10 und 11 aus dünnem Stahlblech zwischen Vorschubwalzen 12 und zwischen einer Reibwalze in Form einer Trommel 13 und einer Trägerwalze IM- hindurchgeführt. Nach Durchlaufen einer Vorschub- und Kühlwalze 15 wird die laminierte Bahn auf einem Kern 16 aufgewickelt.

Beispiel 2. Verschweißen eines Silberbleches von 100 Mikron Dicke mit einem ähnlichen Blech.

Die Möglichkeit der Bindung von ^lachen mit einer verschmutzten Oberfläche zu zeigen, wurden zwei Stücke eines stark matt gewordenen Silberbleches übereinander auf dem die Querbewegung ausführenden Tisch und der in Beispiel angegebenen Weise angeordnet, es ^l wurde jedoch eine weiche Unterlage aus elastomerem Silikongummi verwendet, der mit einem Trennüberzug aus Glasgewebe bedeckt war.' Das Stahlrad wurde durchein Rad aus "Vespel" (DuPont), nämlich j einem gefüllten ^olyimiaharzinaterial ersetzt; das Rad hatte einen Durchmesser von £,5 cm und eine Arbeitsfläche von 1,5 mm. Die dem Drehwerkzeug aufgegebene Leistung betrug 50% an dem Variac Transformator un^ der Tisch bewegt sich relativ zu dem Reibkopf I mit einer Geschwindigkeit von 4-0 cm/sec. Der Kontaktdruck des Werk· zeuges auf dem Werktisch liegt in der Größenordnung von 0,5 bis 1 kg. Die Silberbleche erhielten eine sehr starke Verbindung miteinander.

Beispiel 3. Die Verbindung von Silberblech (100 Mikron Stärke) mif Goldblech (260 Mikron Stärke).

Das Beispiel wurde ähnlich, dem Beispiel 2 durchgeführt, das untere Silberblech wurde jedoch, durch ein Goldblech ersetzt und die

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Bewegungsgeschwindigkeit des Tisches auf 20 cm/sec vermindert. Das Silber wurde mit dem Gold mit einer Festigkeit verbunden, die über der Zugfestigkeit des Silberbleches liegt, welches vor der Verbindung selbst zerbricht, und zwar sowohl bei Abblätterversuchen (peel) als auch bei Abscherversuchen.

Beispiel 4. Die Verbindung einer kreisförmigen Blechöffnungsvorrichtung mit einer Aluminiumtrommel (unter Verwendung einer Einrichtung nach Fig. 2).

Bei diesem Beispiel wurde ein diskontinuierliches Schweißverfahren verwendet, bei dem das Drehwerkzeug in vertikaler Stellung an den zu verschweißenden Flächen befestigt ist. Die Flächenöffnungsvorrichtung 6 aus 200 Mikron starkem Blech wurde mit der Oberseite 8 oder der Seitenfläche der Aluminiumtrommel festgeklemmt, während die magnetische Trägervorrichtung 7 den Kontakt mit der Trommel vergrößert. Das verwendete Drehwerkzeug warein zylindrisches Werkzeug A-_c und bestand aus Wolframkarbidblech. Die Stirnfläche des Werkzeuges wies einen flachen äußeren Rand von 3 s*m Breite auf, der die Arbeitsfläche darstellte, während die Innenfläche konkav war und mit dem Werkstück nicht in Berührung kam. Das Werkzeug wurde in Kontakt mit dem Werkstück über eine hydraulische Anordnung 9 gebracht, die auch den Druck des Werkzeuges auf das Werkstück steuert, während die Kontaktdauer elektronisch gesteuert wurde. Der das Drehwerkzeug antreibende Motor ist ein 1 PS Drehmotor und die Einstellung auf dem Variac Transformator betrug 100^0; das Werkzeug wurde in Bewegung gesetzt, bevor es mit dem Werkstück in Berühung kam. Die Kontaktdauer des Werkzeuges mit dem Werkstück betrug 1 Sekunde. Die öffnungsvorrichtung wurde mit der Aluminiumtrommel so verbunden, daß beim Anheben des "Handgriffes" das Aluminium in einer gewünschten Fläche aufgerissen wurde.

Beispiel 5. Die Verbindung eines Zinnbleches von 140 Mikron Stärke mit einem ähnlichen Blech (unter Verwendung der Einrichtung nach Fig. 1).

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Zwei Zinnbleche wurden in der in Beispiel 1, Fig. 1 gezeigten Stellung festgeklemmt, der Variac Transformator auf 70% eingestellt und die Geschwindigkeit der Querbewegung des beweglichen Tisches mit 50 cm/sec festgelegt. Der Druck an der Kontaktstelle des Reibwerkzeuges und der Werkstückoberfläche lag in der Größenordnung von 2 kg. Das Zinn wurde mit dem Zinn in einer sehr festen Verbindung mit einer Abscherfestigkeit über 230 kg/cm verschweißt. Entsprechen« den Parametern, unter denen der Vorgang durchgeführt wurde, konnte die Grenzflächenverbindung so vorgenommen werden, daß der Zinnüberzag sich mit der anderen Zinngrenzfläche oder das Grundblech mit dem Grundblech verbindet, und insbesondere ergab eine Steuerung des Druckes und der Relativgeschwindigkeit eine Steuerung der erzielten Art der Verbindung. Beispielsweise ergab ine geringe Vergrößerung im angelegten Druck und in der Relativgeschwindigkeit des Reibwerkzeuges eine Vergrößerung der Verbindungsfestigkeit der oben erwähnten Beispiele.

Bei einer Variante wurde ein sehr dünnes Band aus Lösungsmittel (Zinn) zwischen die Grenzflächen der Zinnbleche in dem Bereich, in welchem die Verbindung stattfinden silte, eingebracht. Die Reibwirkung wurde wie vorher aufgegeben, jedoch mit einem leicht erhöhten Druck, wobei die Zinnbleche mit einer außerordentlich kräftigen Verbindung miteinander verbunden wurden.

Stahl einschließlich plattenförmigen! Stahl, z.B. von 1 mm Dicke läßt sich in ähnlicher Weise verbinden, die Grenzflächen müssen jedoch zuerst gründlich gereinigt werden, bevor entweder ein Streifen eines Lösungsmittels oder Lösungsmittel in flüssiger . Form aufgegeben wird. Der von außen auf das Reibwerkzeug ausgeübte Druck muß auch größer sein als der Dicke und Steifigkeit der Stahlplatte oder einer anderen Metallplatte. Andererseits können die Grenzflächen in innigen Kontakt miteinander dadurch gebracht werden, daß magnetische Materialien oder magnetische Felder, elektrische Felder, Vakuumanordnungen und dergl. angewendet werden*

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Beispiel 6. Das Schweißen von plattenförmigen! Blech mit l.-lattenförmigem Blech von 1 mm Dicke (unter Verwendung der Einrichtung nach Fig. 1).

Die "beiden Stahlbleche wurden gegen eine magnetische Unterlage in ihrer Stellung festgeklemmt. Ein Rad aus besonders gehärtetem Stahl mit einer abriebfesten Arbeitsfläche hatte einen Durchmesser von 56 mm und eine Arbeitsfläche von 3 mm Breite. Die Leistungszufuhr über den Transformator betrug 100% und die Durchiaufgeschwindigkeit des Werkstückes an dem Reibwerkzeug vorbei 10 cm/sec. Auf diese Weise wurden die Stahlbleche kräftig miteinander verbunden. Man hat festgestellt, daß es zweckmäßig ist, die Stahlbleche sorgfältig vor dem Schweißen zu reinigen, um Energie zu sparen und eine verbesserte Verbindung zu erzielen.

Beispiel 7» Das Schweißen von zwei Stücken eines Aluminiumrohres mit Stoßverbindung" (unter Verwendung der Einrichtung nach Fig. 4-).

Zwei Stücke eines Aluminiumrohres 31 mit einem Umfang an der Außenseite von 6 cm und einer Wandungsstärke von 300 Mikron wurden für die Verbindung vorbereitet. Obgleich in diesem Beispiel eine Stoßverbindung hergestellt wurde, ist natürlich auch mit der gleichen Anordnung eine Überlappungsverbindung möglich, oder aber, das Rohr kann eine Naht in Längsrichtung erhalten. Bei dem hier angegebenen Beispiel wurde ein innerer hohler Dorn 33 aus hartem, mit Trennüberzug versehenem und geschmiertem Stahl zuerst in die Rohre eingesetzt, um die Rohre im Bereich der Verbindung abzustützen und als Zwischenmaterial für das Reibwerkzeug zu dienen, damit ein direkter Kontakt der Rohrwan&uiigen miteinander verhindert wird. Die aneinanderstoßenden Kanten der Rohre wurden unter Druck in einer Klemmvorrichtung 3^· zusammengehalten; der Druck wurde bei fortschreitendem Schweißvorgang beibehalten. Ein äußerer Dorn, der auch als Zwischen-material zwischen der äußeren ü'orm und den Rohren dient, wurde um die Verbindungsf lache der Rohre angeordnet, so daß er die ar.e in ancle rl legenden Enden fest in ihrer Lcifv" LLüli;. Sowohl der innere ;^j1k aucxi der äußere Dorn blieben

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in bezug auf das Aluminiumrohr stationär. Eine äußere Form 36 stand in der Verbindungsfläche in Kontakt mit dem äußeren Dorn und war selbst drehbar. Die Rohre selbst waren mit einer Antriebsvorrichtung befestigt, damit sie gemeinsam gedreht werden konnten. Ein Reibwerkzeug 37 aus hartem Stahl wurde in den inneren Dorn ein gesetzt und mit einer Drehzahl von 30 U/min in Drehung versetzt, während in vorliegendem Beispiel die Rohre selbst mit einer Drehzahl von 6000 U/min in Gegendrehung versetzt wurden, wodurch ein hoher relativer Drehzahlunterschied erzielt wurde, während gleichzeitig Druck aufgebracht wurde, um die Rohre in engen Kontakt miteinander zu bringen. Die Arbeitsdauer betrug 3 Minuten, und vor dem Auseinanderbau der Einrichtung wurde eine Abkühlzeit vorgesehen. Dabei bildete das Metall eine nahezu unsichtbare Stirnverbindung.

Einige Beispiele von Bindungen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wurden, sind in den iOtomikrographien aus den Figuren 5 bis 7 der Zeichnung dargestellt.

Beispiel 8

Fig. 5A zeigt einen^ingeätzten Querschnitt durch die Nahtlinie I einer Verbindung zwischen zwei Titanblechen von 130 m/l (1 m/t «·

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10 m) Dicke, die miteinander gebunden wurden, indem auf die obere; Fläche in Fig. 5A die Umfangsflache von 3 mm Breite eines Rades aus Vespel von 5 cm Durchmesser, das mit einer Drehzahl von 50000 U/min umlief, aufgebracht wurde. Der an der Kontaktstelle des Rades angelegte Druck betrug 2 kg. Die Unterschicht des Materiales wurde auf einer starren isolierenden Trägerfläche abgestützt. Das Rad wurde längs der Verbindungslinie längs einer Geschwindigkeit ■ von 50 cm/sec bewegt. Der Querschnitt in Fig. 5A zeigt an, daß praktisch keine Verdünnung der Teile dort eintritt, wo das Rad gegengepreßt wurde, und Fig. pB, die eine Vergrößerung mit einem Faktor 1000 darstellt, zeigt das Kornwachstum an der Grenzfläche in verschiedenen Bereichen. Die Materialien wurden vor dem Versuch nicht gereinigt und die dunkle Linie, die die Grenzflächenlage

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in Fig.5B andeutet, scheint ein Einfluß von Restoxyd oder Schmutz, nicht Luft zu sein. Ein Versuch, eine Schicht von der anderen abzuziehen, ergab ein Zerreißen des Metalles von einem Blech. Fig.5C zeigt die Kristallstruktur an einer anderen Stelle als der Verbindungsflache.

Es liegt auf der Hand, daß die Möglichkeit, Titan mit Titan zu verschweißen, ein ganz entscheidender technischer Fortschritt ist.

Beispiel 9

In diesem Beispiel zeigt die Fig. 6A in lOOfacher Vergrößerung einen nicht geätzten Querschnitt einer Verbindung zwischen zwei Kupferblechen von 100 myu. Dicke, die von einem "Silberstahl"-Rad von 2 mm Breite mit einem Durchmesser von 5 cm beaufschlagt wurden, wobei das Rad mit einer Drehzahl von 36000 U/min in Drehung versetzt wurde und ein Druck von 5 kg/cm auf das Werkzeug ausgeübt wurde. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstückes betrug 10 cm/se»

In der nicht geätzten Bhotomikrographie nach Fig. 6A kann keine Grenzfläche im Bereich der Bindung festgestellt werden, jedoch zeigt sich beim Ätzen, wie in Fig. 6B mit 35Ofacher Vergrößerung eine dünne Linie an der Grenzfläche. Es ist jedoch eine erhebliche Kontinuität der Verbindung direkt bis zur Grenzfläche und durch die Grenzfläche hindurch zu erkennen. Obgleich die Linie noch sichtbar ist, sind Bereiche vorhanden, in denen sie verschwunden ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die obere Fläche nach Fig. 6B (die eine, gegen die das Rad wirkte) augenscheinlich eine Fusion aufgetreten ist, daß aber an der Grenzfläche keine solche Fusion aufgetreten ist. Weiterhin sei erwähnt, daß in diesem Fall (vgl. Beispiel 10) das Korngefüge der Metalle durch die Dicke der beiden Teile gegenüber dem ursprünglichen kaltgewalzten Gefüge, das sie ursprünglich hatten, unverändert ist, (vgl. Fig. 60, die eine Stelle entfernt von der Verbindungfläche zeigt). Die Zugfestigkeit der Verbindung wurde geprü^ft und es wurde festgestellt, daß sie

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größer ist als die von Metallblech.
Beispiel 10

In den Figuren 7A bis 7D sind Querschnitte von Teilen einer Verbindung gezeigt, die zwischen zwei Stahlblechen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (0,15 mm Dicke) hergestellt worden sind, indem ein Druck auf die obere Fläche des oberen Bleches mittels eines Rades ausgeübt wurde, dessen Arbeitsbreite 2 mm und dessen Durchmess 3r 5 cm betrug und das mit einer Drehzahl von 36 U/min rotierte Der auf den Walzkörper des Reibwerkzeuges ausgeübte Druck betrug 20 kg und die Bewegungsgeschwindigkeit des Rades längs der Bindelinie betrug 5 cm/sec.

Zwischen Rad und Oberfläche, auf die eingewirkt wurde, wurde Schmiermittel aufgebracht. Die Unterplatte lag auf einem nachgiebigen Träger auf.

Fig. 7A ist eine 30fache Vergrößerung und zeigt den gesamten Bindebereich und das Ausmaß, bis zu welchem eine Verbindung zwischen den beiden Streifen erzielt wird, ohne daß eine Verdünnung oder Stauchung derselben auftritt. Fig. 7B stellt eine lOOOfache Vergrößerung dar und zeigt eine Kohäsion, die durch Rekristallisation und hohes Kornwachstum an der Grenzfläche markiert ist. Es ist eine Kontinuität des Gefüges an der Grenzfläche vorhanden. Das Gefüge von Stahl ist über die gesamte Dicke des Bindebereiches ähnlich, wie durch einen'Vergleich der Platten¹^, 7C und 7D zu entnehmen ist, und während der Ausbildung derBindung ist Energie aufgebracht worden, die ausgereicht hat, um das gesamte Gefüge zu rekristallisieren (vgl. Fig. 7D, bei der das Kristallgefüge auf dem Stahl außerhalb der Verbindung gezeigt ist). Es ist kein Anzeichen eines auch nur beginnenden Schmelzens im Bindebereich vorhanden. An der Oberfläche,(der Fläche, auf der das geschmierte Rad aufgelegen hat) ist kein Anzeichen einer Reorganisierung des Kristallgefüges zu finden.

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Me Art, in der die Temperatur sich an der Grenzfläche zwischen Metallteilen verändert, ist durch die graphische Darstellung in Pig. 8 gezeigt.

Die Darstellung nach Fig. 8 ist eine Reproduktion einer auf einer Kathodenstrahlröhre aufgezeichneten Kurve, die von einem Thermoelement an der Grenzfläche zweier Stahlbleche jeweils von 0,15 mm Dicke erhalten wurde, wobei eine Bewegungsgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Blechen von 2 cm/sec vorhanden war und der auf die

2 Achse des Rades ausgeübte Druck 0,8 kg/cm betrug· Das Werkzeug war ein Rad aus"Silberstahl" von einer axialen Dicke von 2 mm am Umfang und einem Durchmesser von 5 cm; das Rad wurde mit 36000 U/min in Drehung versetzt.

Die aufgezeichnete Spitzentemperatur betrug etwa 1100° C, die in etwa 0,01 Sekunden erreicht wurde, die Temperatur fiel dann auf 800° C innerhi
0,5 Sekunden.

800° C innerhalb von 0,02 Sekunden und auf WO⁰ O innerhalb von

Das Kurvenspektrum zwischen 1,6 kHz und 100 kHz, das durch Reibkontkat zwischen einem Rad aus "Sinterstahl" von 5 eis Durchmesser, 2 mm axialer Breite am Umfang und einer Drehzahl von 36000 U/min sowie einer Stahlprobe von 0,15 mm Dicke, die auf einer Stahlschiene auflag und mit einem Richtungsbesclileunigungsmesser ausgerichtet war, ist in Fig. 9 gezeigt* Auf das Rad wird ein Druck van 1 kg/cm aufgegeben, und die Probe wird an dem Had mit 2 cm/sec vorbeigeführt. Vibrationen werden im Schall- und Ultrascnairbereiet erzeugt, und zwar mit einer maximalen Amplitude von zwischen 40 und 30 kHz im Ultraschallbereich.

Der Beschleunigungsmesser war hierbei parallel zur Richtung der Bettbewegung angeordnet. Ähnliche Ergebnisse wurden in senkrechten Ebenen erzielt.

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Gegenstände, die durch Verwendung der erfindungsgenäfien Yerfahren und Verbindungen hergestellt werden können, umfassen "beispielsweise Gehäuse für elektronische Einrichtungen und Bauteile, den Auf bau elektrischer oder elektronischer Schaltungen, Wärmeaustauscher, Heaktionsgefäße, Abreißstreifengriffe usw.

Wenn allgemein die Drehzahl des Drehwerkzeuges vergrößert wird, kann die lineare Verbindungsgeschwindigkeit erhöht oder der Druck vermindert werden. Umgekehrt kann, wenn der Druck vergrößert wird, die Drehzahl des Drehwerkzeuges vermindert oder die Geschwindig keit der Verbindung vergrößert werden, während eine Verringerung der Verbindungsgeschwindigkeit eine Verringerung des aufgebrachten ■ Druckes und/oder der Reibwerkzeuggeschwindigkeit erforderlich macht.

Beispielsweise kann, wenn eine Verbindung zwischen Kupfer und Kupfer hergestellt werden soll, eine Verbindungsgeschwindigkeit für eine Nahtschweißung 10 cm/sec betragen, der auf das Beibwerkzeug ausgeübte Druck kann 5 kg/cm sein und die Drehaahl des Drehwerkzeuges 36000 U/min betragen. Wird der angelegte Druck auf 10 kg/cm vergrößei, kann die Drehzahl des Drehwerkzeuges auf 15 - 20000 U/min verringert werden, während die Schweißge- ■ schwindigkeit aufrechterhalten wird.

ORIGINAL INSPECTED¹

Claims

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Patentansprüche:

1. Verfahren zum direkten VerMnden von Metallteilen miteinander, wobei wenigstens zwei miteinander zu verbindende Metallteile in innigem Kontakt miteinander in dem Bereich, in dem die Verbindung an einer Grenzfläche ausgebildet werden soll, gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die in innigem Kontakt miteinander gehaltenen Metallteile einer Reibbehandlung auf einer Arbeitsfläche ausgesetzt werden, die gegenüber dem Bereich, in welchem die Verbindung ausgebildet werden soll, liegt, und daß die Reibbehandlung in Verbindung mit einer Relativbewegung zwischen einem Reibwerkzeug und der Arbeitsfläche durchgeführt wird, damit an der Grenzfläche eine Verbindung hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug so betrieben wird, daß es einen weiten Bereich von Schall- und Ultraschallwellen in vielen Richtungen in den miteinander zu verbindenden Teilen erzeugt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug so betrieben wird, daß es an der Grenzfläche einen extren hohen Energiepegel - z.B. gemessen als Temperatur - über eine extrem kurze Zeitdauer eräugt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder* einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung eine kontinuiex liehe Naht bildet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug direkt auf eines der miteinander zu verbindenden Teile aufgesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Metallteile gleichzeitig miteinander verbunden werden.

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7· Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Teile aus Titan miteinander verbunden werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile aus Titan, Kupfer, Zinnblech, Stahl, Aluminium, Zinnfreiem Blech, diese Materialien enthaltenden Legierungen oder aus beliebigen zwei dieser Metalle bestehen.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß -ein Schmiermittel zwischen dem Werkzeug und der Arbeitsfläche aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein rotierendes Rad verwendet wird, dessen Durchmesser zwischen 4 und 10 cm liegt und dessen Drehzahl mindestens 3000 U/min beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder einen der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad von einem ^Motor mit wenigstens IPS Leistung angetrieben wird.

12. Gegenstand mit einer Metall-Metallverbindung an einer Grenzfläche zwischen Metallteilen, wobei die Verbindung durch ein Friktionsverfahren hergestellt ist, gekennzeichnet durch

a) Fehlen von Anzeichen einer Fusion in dem unmittelbaren Bereich der Grenzfläche,

b) ein im wesentlichen kontinuierliches Kristallgefüge an wenigstens einem Teil der Grenzfläche, und

c) Fehlen einer Verringerung der Dicke der miteinander zu verbindenden Teile an der Verbindungsstelle.

13. Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grenzfläche im wesentlichen verschwundenist.

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Gegenstand nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kristallgefüge im wesentlichen an der gesamten Dicke der Teile an der Verbindungsstelle gleichförmig ist, und daß dieses Gefüge unterschiedlich von dem Gefüge in diesen Teilen an einer Stelle ist, die entfernt von der Verbindungsstelle liegt.

15. Gegenstand nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch, gekennzeichnet daß die Verbindung eine kontinuierliche Nahtlinie ist.

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