DE2915418A1

DE2915418A1 - Verfahren zum verbinden von werkstuecken aus werkstoffen mit stark unterschiedlichen schmelzpunkten

Info

Publication number: DE2915418A1
Application number: DE19792915418
Authority: DE
Inventors: Franz Karl; Hartmut Dipl Ing Keller; Josef Sedlmaier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-04-17
Filing date: 1979-04-17
Publication date: 1980-10-30

Description

Verfahren zum Verbinden von Werkstücken aus Werkstoffen
mit stark unterschiedlichen Schmelzpunkten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden von Werkstücken aus Werkstoffen mit stark unterschiedlichen Schmelzpunkten.
Beispielsweise muß bei einer Röntgen-Drehanodenröhre die den Anodenteller tragende Achse aus einem hochschmelzenden Werkstoff, wie Molybdän, Niob, Tantal oder dgl. mit einer Rotorscheibe aus Stahl verbunden werden. Bisher wird die Achse in die Rotorscheibe mit einem Hochtemperaturlot eingelötet. Das Löten bei diesen hohen Temperaturen ist fertigungstechnisch sehr problematisch und führt zu einer relativ hohen Ausschußquote.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden von Werkstücken aus Werkstoffen mit stark unterschiedlichen Schmelzpunkten zu schaffen, das einfacher und zuverläassiger ist als die bekannten Lötverfahren. Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Verbindungsflächen der Werkstücke durch Reibschweißen mechanisch zusammengebracht und nachfolgend durch Diffusionsschweißen endgültig zusammengefügt werden.
Vorzugsweise werden die Verbindungsflächen der Werkstücke durch Reibschweißen so zusammengefügt, daß die Voraussetzungen für ein nachfolgendes Diffusionsglühen ohne Druck gegeben sind.
Beim Reibschweißen lassen sich aufgrund der unterschiedlichen mechanisch-thermischen Eigenschaften der nicht artgleichen Werkstoffe bekanntlich nur geringe Verbindungsfestigkeiten erzielen.
Das Diffusionsschweißen wiederum erfordert bekanntlich eine sehr aufwendige Oberflächenbearbeitung der zu verbindenden Flächen sowie lange Prozeßzeiten. Außerdem ist der gerätetechnische Aufwand zur gleichzeitigen Aufbringung von mechanischem Anpreßdruck und Temperatur recht erheblich, so daß der Einsatz dieses Verfahrens für sich aus wirtschaftlichen Gründen meist nicht gerechtfertigt ist.
Durch die erfindungsgemäße Kombination dieser beiden Schweißverfahren ergibt sich Jedoch ein technisch und wirtschaftlich sehr günstiges Verfahren.
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 das Verbinden einer hochschmelzenden Achse mit einer Rotorscheibe aus Stahl und Figur 2 die Verwendung eines Ubergangsstückes zwischen einer hochschmelzenden Welle und einer Rotorscheibe aus Stahl.
Mit 1 ist eine Welle aus einem hochschmelzenden Werkstoff (z.B. Molybdän, Niob, Tantal, Titan oder dgl.) bezeichnet, die mit einer Rotorscheibe 2 aus Stahl verbunden werden soll. Mit 3 sind die Verbindungsflächen bezeichnet. Zum Reibschweißen wird entweder die Welle 1 oder die Rotorscheibe 2 um eine Drehachse 4 angetrieben, während das Gegenstück festgehalten wird. Durch Reibschweißung werden auf diese Weise die Verbindungsflächen 3 mechanisch porenfrei zusammengebracht. Hierbei entfällt die für das Diffusionsschweißen an sich notwendige Feinbearbeitung der Verbindungsflächen. Beim nachfolgenden Diffusionsschweißvorgang ist dann kein mechanischer Anpreßdruck mehr erforderlich. Die reibgeschweißten Teile können sodann oberhalb der Rekristallisationstemperatur des niedrigerschmelzenden Materials diffusionsgeglüht werden.
Da das niedrigerschmelzende Material in diesem Falle Stahl ist, genügt eine Glühtemperatur von ca. 500 bis 1000° C.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die aus hochschmelzendem Werkstoff bestehende Welle 1 nicht unmittelbar mit der Rotorscheibe 2 verbunden ist, sondern über ein Ubergangsstück 5. Das Übergangsstück 5 besteht in diesem Falle aus einem Werkstoff, der zumindest artgleich dem Werkstoff der Rotorscheibe 2 ist. Hierbei werden die Verbindungsflächen 3 durch die erfindungsgemaße Reib-Diffusions-Schweißung zusammengefügt und nachfolgend die mit dem Übergangs stück 5 verbundene Welle 1 mit der Rotorscheibe 2 bei 6 durch eine konventionelle Reibschweißung miteinander verbunden. Durch die Einfügung des Übergangs stückes 5 ist eine entsprechende Kürzung der Welle 1 erforderlich. Durch entsprechende Wahl des Materials des Ubergangsstückes 5 kann sowohl die kombinierte Reib-Diffusions-Schweißung als auch die Reibschweißung optimiert werden.
Die bekannten Reibschweißverfahren sind bei artgleichen Materialien bekanntlich sehr einfach und unproblematisch und geben eine sehr gute mechanische Verbindung. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können somit auch andere nicht- oder nur bedingt reibschweißbare Materialkombinationen miteinander verbunden werden.
4 Patentansprüche 2 Figuren L e e r s e i t e

Claims

Patentanspruche 1. Verfahren zum Verbinden von Werkstücken aus Werkstoffen mit stark unterschiedlichen Schmelzpunkten, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Verbindungsflächen (3) der Werkstücke (1, 2) durch Reibschweißen mechanisch zusammengebracht und nachfolgend durch Diffusionsschweißen endgültig zusammengefügt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Verbindungsflächen (3) der Werkstücke (1, 2) durch Reibschweißen so zusammengefügt werden, daß die Voraussetzungen für ein nachfolgendes Diffusionsglühen ohne Druck gegeben sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Diffusionsglühen bei einer Temperatur erfolgt, die oberhalb der Rekristallisationstemperatur des niedriger schmelzenden Materials liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den zu verbindenden Werkstücken (1, 2) ein Ubergangsstück (5) eingefügt wird, das aus einem Werkstoff besteht, der dem Werkstoff eines der zu verbindenden Werkstücke (1, 2) artgleich ist, wobei das Ubergangsstück (5) mit dem Werkstück (2) des artgleichen Werkstoffes durch eine konventionelle Reibschweißung verbunden ist.