DE2751025A1 - Verfahren zum schweissen eines glasartigen metallmaterials - Google Patents

Verfahren zum schweissen eines glasartigen metallmaterials

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DE2751025A1 DE19772751025 DE2751025A DE2751025A1 DE 2751025 A1 DE2751025 A1 DE 2751025A1 DE 19772751025 DE19772751025 DE 19772751025 DE 2751025 A DE2751025 A DE 2751025A DE 2751025 A1 DE2751025 A1 DE 2751025A1
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vitreous
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sec
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Gerald R Bretts
Sheldon Kavesh
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    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D2251/00—Treating composite or clad material

Description

Allied Chemical Corporation Morristown, New Jersey 07960 USA
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Verfahren zum Schweißen eines glasartigen Metallmaterials
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von Metallkörpern miteinander, von denen wenigstens einer aus einem glasartigen Metallmaterial besteht.
Glasartige Metall-Legierungen wurden jüngst gefunden. Diese Materialien besitzen über einen langen Bereich Strukturen willkürlicher Ordnung, und die Rontgenstrahlenbeugungsbilder dieser Materialien ähneln jenen anorganischer Oxidgläser. Wie beispielsweise in der US-PS 3 856 513 beschrieben ist, umfassen Zusammensetzungen glasartiger Metall-Legierungen gewöhnlich etwa 70 bis 87 Atomprozent Metall, wobei der Rest aus Metalloid besteht. Typische Metalle sind beispielsweise die Ubergangsmetalle, typische Metalloide sind beispielsweise Bor, Phosphor, Kohlenstoff, Silicium und Aluminium.
Die Verbindung von Körpern aus glasartigen Metallen und Metall-Legierungen miteinander oder mit kristallinen Metallen durch metallurgisches Schweißen ist ein großes Problem wegen der
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Tatsache, daß beim Erhitzen eines glasartigen Metallmaterials auf seinen Schmelzpunkt und beim anschließenden Abkühlen in unkontrollierter Weise das Material sich eher zu einem kristallinen Feststoff als zu einem glasartigen Feststoff abkühlt. Infolge des ziemlich hohen Metalloidgehaltes ist der kristalline Feststoff brüchig und hat andere unerwünschte Verarbeitungseigenschaften im Gegensatz zu dem glasartigen Feststoff, der duktil ist und sehr erwünschte Verarbeitungseigenschaften, wie hohe mechanische Festigkeit und Härte, besitzt.
Die Erfindung liefert nun ein Verfahren zum Verschweißen wenigstens zweier Metallkörper miteinander, von denen wenigstens einer ein Metallmaterial umfaßt, das zu wenigstens 50 % glasartig ist. Das Verfahren besteht darin, daß man
(a) überlappende Teile der Körper zwischen Elektroden einspannt bzw. verklammert und auf die überlappenden Teile eine Verklammerungskraft ausübt,
(b) einen elektrischen Strom mit einem raschen Abfall derart hindurchführt, daß wenigstens etwa 90 % der Energie in weniger als etwa 4 χ 10 Sekunden so durch die Materialien geführt werden, daß wenigstens ein Teil eines der Körper schmilzt, und
(c) daß man Wärme von den Körpern über die Elektroden mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 10 °C/Sek. ableitet, indem man Elektroden hoher thermischer Leitfähigkeit von
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wenigstens etwa 0,30 Cal./Sek/cm / C verwendet, und eine Schweißverbindung bzw. Schweißperle mit einer hohen Scherfestigkeit bildet, die wenigstens 25 % der Zugfestigkeit des Körpers mit der geringsten Zugfestigkeit beträgt.
Die Verbindung von Körpern aus glasartigen Metallmaterialien miteinander oder mit Körpern aus kristallinen Metallmaterialien derart, daß eine feste Verbindung erreicht wird, erfolgt durch genügend schnelles Abkühlen des glasartigen Metallmaterials. Dieses schnelle Abkühlen kann auf folgende Weise erfolgen.
Eine Vorsprungschweißeinrichtung mit Elektroden hoher Leitfähigkeit, wie aus reinem Kupfer, wird verwendet, um Uberlappungsschweißverbindungen herzustellen. Die Stufenfolge beim Schweißen ist folgende:
(a) überlappende Körper werden zwischen Elektroden eingespannt oder verklammert, und eine Verklammerungskraft wird auf sie ausgeübt. Die Körper enthalten wenigstens ein glasartiges Metallmaterial.
(b) Ein elektrischer Strom mit einem raschen Abfall derart, daß wenigstens etwa 90 % der Energie in weniger als etwa 4 χ 10 Sekunden geliefert werden, wird in ausreichender Menge durch die Körper geschickt, um wenigstens einen Teil eines der Körper zu schmelzen.
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(c) Wärme wird von den Körpern durch Wärmeleitung an die Elektroden extrahiert oder abgeleitet, indem man Elektroden hoher Leitfähigkeit/ und zwar mit einer thermischen Leitfähigkeit von wenigstens etwa 0,30 CaI./Sek/ cm / C verwendet.
Die glasartigen Metallmaterialien sind zu wenigstens 50 % glasartig, bestimmt durch Röntgenstrahlenbeugung, und können elementare Metalle oder Metall-Legierungen sein. Das glasartige Material muß jedoch ausreichende Duktilität haben, damit die Verklainmerungskraft, die auf die Körper ausgeübt wird, während des Verschweißens die beabsichtigte oder nominelle Berührungsfläche wirklich in Berührung bringt. Da eine hohe Duktilität allgemein mit einem hohen Grad an Glasartigkeit verbunden ist, ist es bevorzugt, daß das glasartige Metallmaterial im wesentlichen glasartig ist, d.h. daß es zu wenigstens etwa 80 % glasartig ist, und stärker bevorzugt, daß das glasartige Material vollständig glasartig ist.
Zusammensetzungen der glasartigen Metallmaterialien wurden bereits beschrieben und bilden somit nicht einen Teil der Erfindung. Ähnlich sind auch Verfahren zur Herstellung von Drähten, Bändern, Bögen usw. aus glasartigen Metallmaterialien bekannt und bilden nicht einen Teil der Erfindung.
Die zu verschweißenden Körper werden zwischen Elektroden hoher Leitfähigkeit verklammert oder eingespannt. Die Ver-
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klammerungskraft ist zwar nicht kritisch, muß aber ausreichen, um eine echte Berührung zwischen den beiden Körpern zu ergeben, jedoch nicht so groß, um übeimäßige Spannung darin zu erzeugen. Die Verklammerungskraft wird für jede spezielle Kombination von Körpern und Elektroden einzeln bestimmt.
Die Elektroden bestehen aus einer Zusammensetzung, die eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens etwa 0,30 Cal.Sek/cm /0C besitzt. Beispiele geeigneter Elektrodenmaterialien, ihre Wärmeleitfähigkeiten und ihre elektrischen spezifischen Widerstände sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt:
Tabelle
Elektrodenmaterial Wärmeleit- elektrischer sezifi-
fähigkeit » scher Widerstand,
Cal/Sek/cm /0C Mikroohm -cm
Kupfer (99,99 %ig) 0,90 1,71
pyrolytischer Graphit,
C-Achse normal zu der
SChweißebene 0,86 500
Kupfer + 0,95 Gew.-%
Chrom 0,75 1,45
Wolfram 0,38 5,5
Molybdän 0,34 5,2
Elektroden mit niedrigeren Wärmeleitfähigkeiten, wie aus Stahl, sind in dem vorliegenden Verfahren nicht brauchbar. Beispielsweise Kohlenstoffstahl 1010 hat eine Wärmeleitfähigkeit von 0,11 Cal./Sek/cm2/°C, während rostfreier Stahl AISI 304 eine
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Wärmeleitfähigkeit von 0,038 Cal./Sek/cm2/°C besitzt. Elektroden mit solch niedrigeren Wärmeleitfähigkeiten entfernen die Wärme nicht mit einer Geschwindigkeit von wenigstens etwa 10 °C/Sek, die erforderlich ist, um die glasartige Struktur des glasartigen Metallmaterials zu behalten.
Die Verwendung von Elektroden mit höheren Wärmeleitfähigkeiten führt zu einer höheren Scherfestigkeit der Verbindung. Demnach sind Elektroden mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens etwa 0,75 Cal./Sek/cm /0C bevorzugt.
Die Elektroden besitzen allgemein zylindrische Form, wie dies bei dem Schweißen üblich ist. Der Elektrodendurchmesser ist nicht kritisch. Eine Apparatur mit zwei Elektroden unter Verwendung einer oberen Elektrode und einer Bodenelektrode, die in einer gemeinsamen vertikalen Achse miteinander fluchten, wird bequemerweise verwendet. Die Schweißflächen der beiden Elektroden sind allgemein parallel zueinander für ein flaches Arbeiten. Für Schweißdrähte, sich verjüngende Körper und dergleichen, ist es bevorzugt, daß die Schweißflächen der beiden Elektroden für ein wirksameres Schweißen und eine maximale Kühlgeschwindigkeit an die Oberfläche der zu verschweißenden Körper angepaßt sind.
Die zügeführte Schweißenergie hängt von der zu schweißenden speziellen Zusammensetzung ab und kann etwas variieren. Die Abnahmezeit des Schweißenergiestoßes bzw. -impulses muß
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schnell im Vergleich mit der erforderlichen Kühlgeschwindigkeit von 10 C/Sek. sein. Die Abnahmezeit muß derart sein, daß wenigstens etwa 90 % der Energie an die Elektroden in weniger als etwa 4 χ 10 Sek. geliefert werden. Solch, schnelle Abnahmezeiten bekommt man durch kapazitive Entladungsschweißvorrichtungen. Im Gegensatz dazu führen induktive Schweißvorrichtungen, die nicht eine solch schnelle Abnahmezeit ergeben, zu einem Brüchigwerden eines anfangs duktilen glasartigen Metallmaterials und damit zu schlechten Schweißverbindungen .
Während des Schweißverfahrens schmilzt wenigstens ein Teil eines der miteinander verklammerten Körper. Wenn der schmelzende Körper ein Teil des glasartigen Metallmaterials ist, dann leiten die Elektroden hoher Leitfähigkeit, verbund mit der raschen Abnahmezeit der Schweißenergie, Wärme mit einer Geschwindigkeit von wenigstens etwa 10 °C/Sek. ab. Somit wird die glasartige Struktur des anfangs glasartigen Materials beibehalten. Wenn der schmelzende Körper ein Teil eines kristallinen Metalles ist, dann leiten die Elektroden hoher Leitfähigkeit, verbunden mit der raschen Abnahmezeit der Schweißenergie, Wärme, die sonst die Temperatur des glasartigen Metallmaterials bis zu dessen Kristallisationstemperatur steigern würde, ab. Somit wird wiederum die glasartige Struktur des anfangs glasartigen Materials beibehalten.
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Eine Schweißverbindung oder Schweißperle wird durch das Schweißverfahren gebildet und verbindet die beiden Körper miteinander. Damit die Schweißverbindung brauchbar ist, muß diese Schweißverbindung oder Schweißperle eine hohe Abscherfestigkeit besitzen. Diese Abscherfestigkeit muß einen Wert von wenigstens 25 % der Zugfestigkeit des Körpers mit der geringsten Zugfestigkeit haben. Das oben beschriebene Verfahren ergibt bei einem geeignet ausgewählten Verklammerungsdruck und geeigneter Schweißenergie die erforderliche Abscherfestigkeit.
Beispiele
Optimale Schweißbedingungen wurden bestimmt, indem man eine experimentelle dreidimensionale Matrix konstruierte, wobei man den Verklammerungsdruck, die gesammelte Energie und das Elektrodenmaterial als unabhängige Variable und die resultierende Schweißfestigkeit, gemessen durch die Uberlappungsscherfestigkeit der Verbindung, als die abhängige Variable nahm. Die nachfolgenden Beispiele geben die Bedingungen der drei unabhängigen Variablen an, die die höchsten beobachteten Werten der Schweißfestigkeit für jedes der verschiedenen glasartigen Metallmaterialien, die zusammen oder mit kristallinen Metallmaterialien verschweißt wurden, ergaben.
Beispiel 1
Körper aus vollständig glasartigen Metallmaterialien der gleichen Zusammensetzung, Fe40Ni40P14Bg (die Indizes sind die Atomprozente) wurden unter verschiedenen Bedinnngen ver-
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schweißt, wobei eine kapazitive Entladungsschweißvorrichtung, Modell Nr.1-128-01, mit gesammelter Energie, hergestellt vondfer Unitek Corporation, Monrovia, Californien, verwendet wurde. Die verwendete Impulsform war so, daß 90 % der Energie innerhalb von 1,5 χ 10 Sekunden an die Elektroden abgegeben wurden. Die Körper, Bänder von 0,07 Inch 3ieite und 0,002 Inch Dicke, wurden zwischen zylindrischen Kupferelektroden aus 99,99 % Kupfer mit einem Durchmesser von 1/8 Inch unter Verwendung einer Verklammerungskraft von 9 bis 12 J-bs verklammert. Erfolgreiche Schweißverbindungen wurden unter Verwendung von Energien im Bereich von 2 bis 3 Watt-Sekunden gewonnen. Die Abscherfestigkeit der resultierenden Schweißverbindungen oder Schweißperlen lag im Bereich von 12,5 bis 14,5 lbs.
Eine Reihe von Schweißverbindungen mit den besten reproduzierbaren und festesten Werten der Uberlappungsscherfestigkeit wurde erzeugt. Von den Schweißverbindungen wurden dann nach bekannten metallurgischen Methoden Querschnitte durch einen Teil der ungetesteten Schweißverbindungen hergestellt, um die tatsächliche Querschnittsfläche der Schweißperle oder Schweißverbindung zu bestimmen. Auf dieser Basis wurde ermittelt, daß die Scherfestigkeit der Schweißverbindungen 110 000 psi betrug. Die Zugfestigkeit der gesamten glasartigen Körper lag bei 300 000 psi. Rontgenstrahlenbeugung zeigte, daß die Körper nach dem Verschweißen glasartig geblieben waren.
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Beispiel 2
Körper aus vollständig glasartiger Metallmaterialien mit der gleichen Zusammensetzung und den gleichen Abmessungen wie in Beispiel 1 wurden unter Verwendung einer kapazitiven Entladungsschweißvorrichtung Modell Nr.8O-C mit gesammelter Energie, hergestellt von der Tweezer Weld Co., Cedar Grove, New Jersey, miteinander verschwelet. Die Impulsform war so, daß 90 % der Energie an die Elektroden in 1,5 χ 10 Sekunden abgegeben wurden. Die Körper wurden zwischen zylindrischen Wolfram-Elektroden mit einem Durchmesser von 1/16 Inch miteinander verklammert, wobei eine Verklammerungskraft von 15 lbs angewendet wurde. Anschließendes Verschweißen erfolgte unter Verwendung von Energien im Bereich von 0,5 bis 1 Watt-Sekunde. Die Abscherfestigkeit der resultierenden Schweißverbindungen oder Schweißperlen lag im Bereich von 3,5 bis 7,5 lbs.
Beispiel 3
Körper von vollständig glasartigen Metallmaterialien mit der gleichen Zusammensetzung und den gleichen Abmessungen wie in Beispiel 1 wurden miteinander verschweißt, wobei die Apparatur des Beispiels 2 verwendet wurde. Die Körper wurden zwischen zylindrischen Molybdänelektroden mit einem Durchmesser von 1/16 Inch unter Verwendung einer Verklammerungskraft von 12 lbs miteinander verklammert. Erfolgreiche Schweißverbindungen wurden unter Verwendung von Energien im Bereich von 2,5 bis 3 Watt-Sekunden erhalten. Die Abscherfestigkeit der resultierenden Schweißverbindungen lag im
Bereich von 6,5 bis 9 lbs.
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Beispiel 4
Ein Verschweißen von Körpern aus vollständig glasartigen Metallmaterialien mit der gleichen Zusammensetzung und den gleichen Abmessungen wie in Beispiel 1 wurde unter Verwendung der Apparatur des Beispiels 2 versucht. Die Körper wurden zwischen zylindrischen Elektroden aus Kohlenstoffstahl 1010 mit einem Durchmesser von 1/16 Inch unter Verwendung einer Verklammerungskraft im Bereich von 6 bis 15 lbs miteinander verklammert. Es wurden bei Energien von 0,5 Watt-Sekunden nur sehr schwache Schweißverbindungen erhalten. Mit höheren Energien wurden überhaupt keine Schweißverbindungen erhalten. Bei Schweißenergien von 1 Watt-Sekunde und höher klebten die Körper an den Elektroden.
Beispiel 5
Es wurde versucht, Körper aus vollständig glasartigem Metallmaterial mit der gleichen Zusammensetzung und den gleichen Abmessungen wie in Beispiel 1 unter Verwendung der Apparatur des Beispiels 2 miteinander zu verschweißen. Die Körper wurden zwischen zylindrischen Elektroden aus rostfreiem Stahl aus AISI 304 mit einem Durchmesser von 1/16 Inch unter Verwendung einer Verklammerungskraft im Bereich von 6 bis 15 lbs miteinander verklammert. Bei Energien von 0,5 Watt-Sekunden und höher wurden keine Schweißverbindungen erhalten. Bei Schweißenergien von 1 Watt-Sekunde und höher klebten die Körper an den Elektroden.
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Beispiel 6
Körper aus vollständig glasartigen Metal!materialien der gleichen Zusammensetzung, Fe2QNi49Pi4BgSi3, wurden miteinander unter verschiedenen Bedingungen und unter Verwendung der Apparatur und der Elektroden des Beispiels 1 miteinander verschweißt. Die Körper, D-förmige Bänder mit einer Breite von 0,030 Inch und einer Dicke von 0,0025 Inch an der dicksten Stelle, wurden zwischen Elektroden derart verklammert, daß die ebene Seite der Körper in Berührung mit den Elektroden stand. Es wurde eine Verklammerungskraft im Bereich von 9 bis 15 lbs verwendet. Erfolgreiche Schweißverbindungen wurden unter Anwendung von Energien im Bereich von 1 bis 2 Watt-Sekunden erhalten. Die Abscherfestigkeit der resultierenden Schweißverbindungen oder Schweißperlen lag im Bereich von bis 15 lbs.
Beispiel 7
Körper aus vollständig glasartigen Metallmaterialien mit der gleichen Zusammensetzung und den gleichen Abmessungen wie in Beispiel 6 wurden unter Verwendung der Apparatur des Beispiels 1 miteinander verschweißt. Die Körper wurden zwischen zylindrischen Kupfer-Chromelektroden, Cu + 0,95 Gew.-% Cr, mit einem Durchmesser von 1/8 Inch unter Verwendung einer Verklammerungskraft von 12 bis 15 lbs miteinander verklammert. Erfolgreiche Schweißverbindungen wurden mit Energien von 4 Watt-Sekunden erhalten. Die Abscherfestigkeit der resultieren den Schweißverbindungen oder Schweißperlen lag bei 8 lbs.
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Beispiel 8
Körper aus vollständig glasartigen Metallmaterialien mit der gleichen Zusammensetzung und den gleichen Abmessungen wie in Beispiel 6 wurden unter Verwendung der Apparatur des Beispiels 1 miteinander verschweißt. Die Körper wurden zwischen zylindrischen Kupfer-Chromelektroden, Cu + 0,96 Gew.-% Cr, mit einem Durchmesser von 1/4 Inch unter Verwendung einer Verklammerungskraft von 34 lbs miteinander verklammert. Erfolgreiche Schweißverbindungen wurden unter Verwendung von Energien im Bereich von 10 bis 12 Watt-Sekunden erhalten. Die Abscherfestigkeit der resultierenden Schweißstellen lag im Bereich von 11 bis 13 lbs.
Beispiel 9
Körper aus vollständig glasartigen Metallmaterialien mit der gleichen Zusammensetzung und den gleichen Abmessungen wie in Beispiel 6 wurden unter Verwendung der Apparatur des Beispiels 2 miteinander verschweißt. Die Körper wurden zwischen zylindrischen Wolframelektroden mit einem Durchmesser von 1/16 Inch unter Verwendung einer Verklammerungskraft von 12 lbs miteinander verklammert. Erfolgreiche Schweißverbindungen wurden mit Energien im Bereich von 2 bis 3 Watt-Sekunden erhalten. Die Abscherfestigkeit der resultierenden Schweißstellen lag im Bereich von 4 bis 7,5 lbs.
Beispiel 10
Ein Verschweißen von Körpern aus vollständig glasartigen Metallmaterialien mit der gleichen Zusammensetzung und den
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gleichen Abmessungen wie In Beispiel 6 wurde unter Verwendung der Apparatur des Beispiels 2 versucht. Die Körper wurden miteinander zwischen zylindrischen Elektroden aus Kohlenstoffstahl 1010 mit einem Durchmesser von 1/16 Inch unter Verwendung einer Verklammerungskraft im Bereich von 6 bis 15 lbs miteinander verklammert. Es wurden sehr schwache Schweißverbindungen mit Energien von 0,5 Watt-Sekunden erhalten. Bei höheren Energien wurden keine Schweißverbindungen erhalten. Bei Schweißenergien von 1 Watt-Sekunde und höher klebten die Körper an den Elektroden.
Beispiel 11
Ein Verschweißen von Körpern aus vollständig glasartigen Metallmaterialien mit der gleichen Zusammensetzung und den gleichen Abmessungen wie in Beispiel 6 wurde unter Verwendung der Apparatur des Beispiels 2 versucht. Die Körper wurden zwischen zylindrischen Elektroden aus rostfreiem Stahl AISU 304 mit einem Durchmesser von 1/16 Inch unter Verwendung einer Verklammerungskraft im Bereich von 6 bis 15 lbs miteinander verklammert. Bei Energien von 0,5 Watt-Sekunden oder höher wurden keine Schweißverbindungen erhalten. Bei Schweißenergie von 1 Watt-Sekunde und höher klebten die Körper an den Elektroden.
Beispiel 12
Körper von vollständig glasartigen Metallmaterialien der gleichen Zusammensetzung, Ni45Co20Cr10Fe5Mo4B16' wurden unte*"
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verschiedenen Bedingungen miteinander verschweißt, wobei die Apparatur und die Elektroden des Beispiels i verwendet wurden. Die Körper, Bänder mit O,19O Inch Breite und O,0015 Inch Dicke, wurden zwischen den Elektroden unter Verwendung einer Verklananerungskraft von IO lbs miteinander verklammert. Erfolgreiche Schweißverbindungen wurden unter Anwendung von Energien von G,5 Watt-Sekunden erhalten. Die Abscherfestigkeit der resultierenden Schweißstellen lag im Bereich von 17 bis 2O lbs.
Beispiel 13
Körper aus vollständig glasartigen Metallmaterialien mit der gleichen Zusammensetzung und den gleichen Abmessungen wie in Beispiel 12 wurden miteinander verschweißt, wobei die Apparatur des Beispiels 1 verwendet wurde. Die Körper wurden zwischen zylindrischen pyrolytischen Graphitelektroden, deren C-Achse parallel zu der Schweißebene lag und deren Durchmesser 1/16 Inch betrug, unter Verwendung einer Verklammerungskraft von 12 lbs miteinander verklammert. Erfolgreiche Schweißverbindungen wurden mit einer Energie von 32 Watt-Sekunden erhalten. Die Abscherfestigkeit der resultierenden Schweißstelle lag bei 15 lbs.
Beispiel 14
Ein Körper aus vollständig glasartigem Metallmaterial mit der gleichen Zusammensetzung und den gleichen Abmessungen wie in Beispiel 12 wurde mit einem Körper aus rostfreiem Stahl AISI 4IO unter Verwendung der Apparatur des Beispiels
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verschweißt. Die Körper wurden zwischen zylindrischen Elektroden, einer aus Kupfer mit einem Durchmesser von 1/8 Inch und einer aus pyrolytischem Graphit mit einem Durchmesser von 1/16 Inch, derart miteinander verklammert, daß das glasartige Material in Berührung mit der Kupferelektrode und der Stahl in Berührung mit der Graphitelektrode stand. Eine Verklammerungskraft von 20 lbs wurde angewendet. Erfolgreiche Schweißverbindungen wurden mit einer Energie von 50 Watt-Sekunden erhalten. Die Abscherfestigkeit der resultierenden Schweißstelle lag bei 14 lbs.
Beispiel 15
Versuche wurden gemacht, Körper aus glasartigem Metallmaterial der gleichen Zusammensetzung unter Verwendung der Zusammensetzungen der Beispiele 1, 6 und 12 miteinander zu verschweissen. Die Schweißvorrichtung benützte einen Transformator mit einer Sekundärwicklung mit niedriger Impedanz und eine thyristor-gesteuerte Primärwicklung mit varibaler Spannung, so daß 90 % der Energie an die Elektroden innerhalb von 8,3 χ 10 Sekunden abgegeben wurden. Unter den Bedingur wurden keine Schweißverbindungen erhalten.
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Claims (5)

  1. Dr. Hans-Heinrich Willrath t
    Dr. Dieter Weber Dipl.-Phys. Klaus Seifert
    PATENTANWÄLTE
    D - 62 WIESBADEN I 14.11.1977
    Postfadi ■■§ 614S
    Gustav-Freytag-Strafce fs 9 (06ItI) J7f7tO Telegrammadresse: WILLPATENT Telex: 4 - 186 247
    P.D. 7OOO-1181
    Allied Chemical Corporation Morristown, New Jersey 07960 USA
    Verfahren zum Schweißen eines glasartigen Metallmaterials
    Priorität; 24.November 1976 in USA Serial No.: 744 658
    Patentansprüche
    ί 1.) Verfahren zum Verschweißen wenigstens zweier Metallkörper miteinander, von denen wenigstens einer ein zu wenigstens 50 % glasartiges Metallmaterial umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß man
    (a) überlappende Teile der Körper zwischen Elektroden einspannt oder verklammert und eine Verklammerungskraft auf die überlappenden Teile ausübt,
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    (b) einen elektrischen Strom mit einem derart schnellen Abfall, daß wenigstens 90 % der für ein Schmelzen wenigstens eines Teils eines der Körper ausreichenden
    _ -j
    Energie in weniger als 4 χ 10 Sekunden zugeführt
    werden, durch die Körper führt und
    (c) Wärme von den Körpern über die Elektroden mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 10 °C/Sek. ableitet, indem man Elektroden hoher Leitfähigkeit mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens etwa 0,30 Cal./Sek/cm /0C verwendet, und eine Schweißstelle mit hoher Abscherfestigkeit bildet, die wenigstens 25 % der Zugfestigkeit des Körpers mit der geringsten Zugfestigkeit beträgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von den miteinander verschweißten Körper wenigstens einen verwendet, der im wesentlichen glasartig, vorzugsweise vollständig glasartig, ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Elektroden von einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens etwa 0,75 CaI./Sek/cm2/°C verwendet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Elektroden aus Kupfer, aus Kupfer + 0,9 5 Gew.-% Chrom oder aus pyrolytischem Graphit mit der c-Achse normal oder parallel zu der Schweißebene verwendet.
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    3- 275102b
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei Körper miteinander verschweißt, die beide zu wenigstens 50 % glasartige Metallmaterialien umfassen.
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DE19772751025 1976-11-24 1977-11-15 Verfahren zum schweissen eines glasartigen metallmaterials Ceased DE2751025A1 (de)

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