DE2363520B1 - Aluminothermisches Reaktionsgemisch auf Basis Kupferoxid - Google Patents

Description

70 bis 75 Gewichtsteile Kupferoxid mit einem Sauerstoffanteil > 14 bis 15 Gewichtsprozent,

Die Erfindung betrifft ein aluminothermisches Re- 30 25 bis 30 Gewichtsteile Aluminium-Kupfer-Le-

aktionsgemisch zum Herstellen einer im wesent- gierung im Gewichtsverhältnis von etwa 1:1 mit

Hohen aus Kupfer bestehenden Metallschmelze, ins- einer Korngröße von > 0,15 mm und < 1,0 mm

besondere zum Verschweißen von Kupferkabeln und und

Erdungskabeln an Schienen. 0,1 bis 0,5 Gewichtsteile Feinstkohle' einer

Bei der aluminothermischen Reaktion bedient 35 Korngröße von < 0,2 mm.
man sich der großen Affinität von Aluminium zu

Sauerstoff, wobei bei der Bildung des Aluminium- Die mit diesem erfindungsgemäßen Reaktionsgeoxids solche Wärmetönungen auftreten, daß das Me- misch erhaltenen Schweißstellen zeigen keinerlei talloxid, welches den Sauerstoff liefert, reduziert und Porigkeit. Dies mußte den Fachmann insofern überdas entstandene Metall und das Aluminiumoxid auf- 40 raschen, da bei dem. bisher verwendeten Kupferoxid geschmolzen werden. Am bekanntesten ist die Re- mit einem nicht genau definierten Sauerstoffgehalt aktion zwischen Eisenoxid und Aluminium, wobei von etwa 11 bis 13 Gewichtsprozent die Porigkeit dem Reaktionsgemisch noch Metallzusätze zugegeben sehr häufig auftrat, jedenfalls nicht mit Sicherheit zu werden können, um eine Eisen- bzw. Eisenlegierungs- vermeiden war. Es wird vermutet, daß durch die Erschmelze zu erhalten, welche zur Verschweißung 45 höhung des, Sauerstoffgehaltes die Menge an von von Schienenenden, für Reparaturschweißungen der Schmelze aufgenommenen Wasserstoff reduziert u. dgl. in großem Umfang verwendet wird. wird. Daß durch eine geringfügige Änderung des

Eine erst in jüngerer Zeit technisch genutzte Va- Sauerstoffanteils im Kupferoxid und durch Zusatz riation des aluminothermischen Verfahrens besteht von Kohlenstoff diese Effekte eintreten, war jedoch in dem Ersatz des Eisenoxids durch Kupferoxid, 50 nicht vorauszusehen. · · *
wodurch Kupferschmelzen erhalten werden, welche Eine zusätzliche Verbesserung der Eigenschaften für spezielle Anwendungszwecke zum Einsatz ge- des Schweißgutes läßt sich durch den Zusatz von langen. Beispiel eines solchen Anwendungszwecks bis zu 3 Gewichtsteilen Zinn und/oder bis zu 1 Geist das Anschweißen von Kupferkabeln an Schienen wichtsteil einer Calcium-Silicium-Legierung mit zur Überbrückung:..von Schienenstößen und■ damit 55 einem Calcium-Silicium-Verhältnis von 1:2 bis zur Gewährleistung der Stromübertragung. Eine 1:2,6 neben üblichen Verunreinigungen erreichen,
weitere Anwendungsmöglichkeit der aluminothermi- Beispiele für erfindungsgemäß zusammengesetzte sehen Kupferschweißung ist das Anschweißen von Reaktionsgemische sind die folgenden (alle An-Strombrücken zwischen Radstern und Radreifen bei gaben in Gewichtsteilen):
gummigefederten Straßenbahnrädern. Es lassen sich 60
jedoch auch aus anderen Metallen, z. B. aus Stahl,
bestehende Erdungskabel mit derartigen Kupferschmelzen verschweißen. Literatur über die aluminothermische Schweißung auf Basis Kupferoxid findet
sich in der Zeitschrift »Eisenbahntechnische Rund- 65
schau«, Heft 12,1969, S. 518 ff.

Bei der praktischen Durchführung der Kupferkabelschweißung hat sich jedoch mitunter gezeigt,

	I	Π	m	IV
CuO	75	70	73	71
CuAl Sn	25 3 1 0,4	30 3 1 0,3	27 0,8 0,5	29 2 1 0,2
Ca/Si
C

Das verwendete Ca/Si hatte folgende Zusammensetzung:

Gewichtsprozent

Si 64,3

Ca 27,3

Fe 3,6

Al 1,97

C 0,67

Rest Spurenelemente und Sauerstoff.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Aluminothermisches Reaktionsgemisch zum Herstellen einer im wesentlichen aus Kupfer bestehenden Metallschmelze, insbesondere zum Verschweißen von Kupferkabeln und Erdungskabeln an Schienen, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

70 bis 75 Gewichtsteile Kupferoxid mit einem Sauerstoff anteil > 14 bis 15- Gewichtsprozent, 25 bis 30 Gewichtsteile Aluminium-Kupfer-Legierung im Gewichtsverhältnis von etwa 1:1 mit einer Korngröße von > 0,15 mm und <C 1,0 mm und ·· -...·..

0,1 bis 0,5 Gewichtsteile Feinstkohle einer Korngröße von <C 0,2 mm.

2. Reaktibnsgemisch nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an bis zu 3 Gewichtsteilen Zinn und/oder bis zu 1 Gewichtsteil einer Calcium-Silicium-Legierung mit einem Calcium-Silicium-Verhältnis von 1:2 bis 1:2,6 neben üblichen Verunreinigungen.

daß die Schweißstellen störende Poren aufweisen, welche die mechanische Festigkeit der Schweißstellen und den Stromdurchgang beeinträchtigen.

Durch systematische Untersuchungen wurde festgestellt, daß diese Porigkeit der Schweißstellen mit Sicherheit beseitigt werden kann, wenn man ein Kupferoxid verwendet, dessen SauerstofEanteil in einer bestimmten Größenordnung liegt und zusätzlich dem Reaktionsgemisch aus Aluminium und Kupferoxid noch Kohlenstoff zufügt.

Es ist dabei zu bedenken, daß nicht chemisch reines Kupferoxid' verwendet wird, sondern daß man im Regelfall bei der Kupferbearbeitung anfallende Pulver, Späne oder bei der Warmformgebung anfallende Zunder, die zum Teil nur oberflächlich oxidiert sind, verwendet. Diese werden durch eine Behandlung im Drehrohrofen bei erhöhten Temperaturen auf den gewünschten Sauerstoffgehalt oxidiert.
Es wurde außerdem festgestellt, daß durch die

»o Verwendung einer Aluminium-Kupfer-Legierung an Stelle reinen Aluminiums eine gleichsam gebremste Reaktion gewährleistet wird, welche ein gleichmäßiges Ausbringen der Schmelze begünstigt.
Das erfindungsigemäße aluminothermische Reak-

»5 tionsgemisch ist deshalb gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: