DE3215326A1

DE3215326A1 - Brillenfassung aus einem verbundwerkstoff und verfahren zur herstellung eines derartigen verbundwerkstoffes

Info

Publication number: DE3215326A1
Application number: DE19823215326
Authority: DE
Inventors: Horst 8000 München Hildinger; Detlef 8011 Aschheim Kreuz; Franz Dipl.-Ing. 8017 Ebersberg Prosteder; Konrad 8000 München Sattler
Original assignee: Optische Werke G Rodenstock
Current assignee: Optische Werke G Rodenstock
Priority date: 1982-04-23
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1983-11-03
Also published as: DE3215326C2

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brillenfassung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes insbesondere fUr Brillenfassungen.
Fur Brillenfassungen verwendet man häufig Verbundwerkstoffe, bei denen auf einem Kernwerkstoff ein oder mehrere Mantelschichten aufgebracht sind.
(Vergleiche beispielsweise DE-Gm 81 25 372) Durch das Aufbringen einer oder mehre rer Mantelschichten sollen beispielsweise die Korrosionsfestigkeit verbessert, dekorative Zwecke erreicht oder die Weiterverarbeitung erleichtert werden.
In Jedem Falle ist eine gute Verbindung zwischen dem Kernwerkstoff und der Mantelschicht bzw.
zwischen den Mantelschichten erforderlich, damit sich die Mantel schichten beim täglichen Gebrauch nicht ablösen.
Dies ist Jedoch, wenn die Verbundwerkstoffe nach dem sogenannten Walzdouble-Verfahren hergestellt werden, bei verschiedenen Werkstoffkombinationen unter Umständen nicht der Fall: Durch die Verwendung einer Lotschicht ergibt sich nur eine unzureichende Haftung der Mantel- bzw. Auflageschicht.
Zudem ist Zwischengluhen, wie es beispielsweise zur Yerbesserung der Materialeigenschaften des Kernwerkstoffs erforderlich ist, nur unterhalb der Solidustemperatur des Zwischenschichtlots möglich.
Ferner ist es bekannt, nach dem sogenannten hydrostatischen Strangpreßverfahren hergestellte Verbundwerkstoffe für Brillenfassungen zu verwenden. Bei derart hergestellten Verbundwerkstoffen ist die Dicke der Mantelschicht sehr hoch und die Elastizität des Verbundsystems wird stark vermindert. Zudem erfordert das hydrostatische Strangpreßverfahren aufwendige und teure Anlagen, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brillenfassung aus einem Verbundwerkstoff gem§B Oberbegriff Patentanspruch 1 derart weiter zu bilden,daBeS Mantelschichten sowohl untereinander als auch am Kernwerkstoff hervorragend haften, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundwerkstoffes zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 5 angegebenen Merkmale gelöst.
Grundlagen des heißisostatischen Preßverfahrens, mit dem erfindungsgemäß der für Brillenfassungen verwendete Verbundwerkstoff hergestellt wird, sind in der Zeitschrift Metall" 34.Jahrgang, 1980, Seite 92ilfolgende beschrieben. Auf diesen Grundlagenartikel wird an dieser Stelle ausdrücklich Bezug genommen.
Es hat sich herausgestellt, daß bei den erfindungsgemhß für Brillenfassungen vejendetenVerbundwerkstoffen, die mit dem heißsostatischen Preßverfahren hergestellt worden sind, nicht nur eine weitgehend freie Verbindung beliebiger Werkstoffe möglich ist, sondern daß auch durch geeignete Wahl der Verfahrensparameter, wie Druck, Temperatur, Bearbeitungszeit etc. Verbundwerkstoffe mit vorgegebenen Eigenschaften hergestellt werden könnens s.B. kann durch geeignete Auswahl der vorgenannten Parameter die Dicke der Ubergangsschicht zwischen Kernwerkstoff und Mantelschicht oder den Mantelschichten so eingestellt werden, daß die beiden Materialien ohne Versprödung miteinander verbunden werden. Uberraschenderweise hat es sich herausgestellt, daß sich durch die Verwendung von mit dem heißisostatischen Preßverfahren hergestellten Verbundwerkstoffen besondere brillenspezifi sche Vorteile ableiten lassen: mit dem heißisostatischen Preßverfahren erhält man Systeme mit einer metallisch kleinen, aktiven Oberfläche, die sich ohne weiteres mit dem bekannten Lot-und Schweißverfahren sowie auf galvanischem Wege weiter verarbeiten lässt. Da eine derartige Oberfläche mit den bisher verwendeten Verfahren nicht ohne weiteres hergestellt werden konnte, lassen sich durch die erfindungsgemäße Lehre nun Verbundsysteme bei Brillengestellen einsetzen, die bislang nicht verwendet werden konnten.
Da ferner die Dicke der Mantelschicht verhältnismäßig klein gebildet werden kann, wird die gute Elastizität des Xernwerkstoffes nicht beeinträchtigt. Darüberhinaus ermöglicht die gute Maßhaltigkeit einen sparsameren Einsatz des Mantelschichtmaterials als bei bekannten Verfahren, wie dem Walzdoublierverfahren, was insbesondere bei teuren Mantelschichten, wie Gold, von Bedeutung ist. Letzthin bleibt die Nantelschicht dicht, so daß die Mantelschicht den Kern beispielsweise vor Korrosion schützt. Da keine Zwischenlotschicht vorhanden ist, kann der Verbundwerkstoff Jederzeit einer Wärmebehandlung zur Erzielung bestimmter Eigenschaften unterzogen werden: beispielsweise kann eine aushärtbare Legierung in der gewünschten Weise ausgehärtet werden. Auch lassen sich bei bestimmten aushärtbaren Legierungen Aushärtvorgänge durch den hohen Druck von heißisostatischen Pressen sowie durch die Diffusionsvorgänge im Grenzflächenbereich positiv beeinflussen.
In Jedem Falle erreicht die Festigkeit des Verbundwerkstoffesßder einzelnen Materialien.
Eine Auswahl möglicher Kernwerkstoffe und Mantelschichten ist im Anspruch 2 angegeben, während in den Ansprüchen 3 und 4 bevorzugte Kernwerkstoffe bzw. Kombinationen beansprucht sind. Es sei Jedoch ausdrücklich festgestellt, daß durch die Verwendung des heißisostatischen Preßverfahrens bisher fUr den Brillenfassungsbau nicht verwendete Werkstoffkombinationen verwendet werden können, so daß die vorstehende Aufzählung nicht als vollständig zu betrachten ist.
Weiterbildungen des erfindungsgeinäaen Verfahrens sind in den AnsprUchen sechs u.folgende angegeben.
In den Ansprüchen 6 bis lo sind mögliche Verfahren gekennzeichnet, bei denen pulverförmige oder feste Ausgangsmaterialien sowie auf galvanischem Wege abgeschiedene oder aufgedampfte Mantelschichten verwendet werden können. Die Wahl des Jeweiligen Verfahrens richtet sich nach der gewählten Werkstoffkombination. Angemerkt sei nur, daß bei Verwendung von pulverförmigen Ausgangswerkstoffen unter Umständen Verbundwerkstoffe erhalten werden können, die aus der Schmelze nicht dargestellt werden können.
Die genannten einzelnen Verfahren können auch miteinander kombiniert werden, so kann beispielsweise eine Mantelschicht galvanisch abgeschieden werden, während eine weitere Mantelschicht vor dem heißisostatischen Pressen pulverförmig vorliegt. Darüberhinaus kann durch eine Kombination von galvanischen Verfahren mit dem heißisostatischen Preßverfahren eine metallisch reine Mantelschicht geringster Dicke mit absolut fester Verbindung zum Kern aufgebracht werden, die beispielsweise als Diffusionsgrenzschicht dienen kann.
Das mögliche Zwischenglühen so + ach dem heißisostatischen Preßverfahren hergestellten Verbundwerkstoffen ist, wie bereits erwähnt, einer der Vorteile dieser Verbundwerkstoffe, da hierbei der Difussionsgrenzflächenbereich zwischen den Schichten beim Zwischenglühen nur unwesentlich verändert wird.
Ferner kann das erfindungsgemäß hergestellte Verbundmaterial entweder als Vormaterial für Brillengestelle dienen oder es können mit dem heißisostatischen Preßverfahren direkt eingesetzte Kleinteile hergestellt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfuhrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine für das isostatische PreB-verfahren verwendete Kapsel, und Fig. 2 eine Modifikation der in Fig. 1 dargestellten Kapsel.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine für das heißisostatische Preßverfahren verwendete Kapsel 3.
In der Kapsel 3 befindet sich ein zylindrischer Kernwerkstoff, ein sogenannter Kernbolzen 1.
Der Kernwerkstoff und damit die ihn umgebenden Mantelschichten sind in geeigneter Weise relativ zu der Kapsel 3 zentriert. Hierzu dienen bei dem gezeigten Ausführutngsbeispiel Deckel 4, die aus dem gleichen Material wie Kapsel 3 bestehen und mit dieser dicht verschweißt sind.
In Fig. 2 ist eine Modifikation der Kapsel 3 gezeigt, bei der der Kernbolzen und die ihn umgebende pulverförmige Mantel schicht 2 durch die Deckel 4 der Kapsel 3 zueinander zentriert sind.
Der in der Kapsel 3 dicht eingeschlossene Kernwerkstoff sowie die Mantelschicht werden in an sich bekannter Weise zum heißisostatichen Preßen einer hohen Temperatur (bis zu 1400 ° Celsius) bei einem hohen Druck (bis zu 1000 Bar und darüber) in einer Schutzgasatmosphäre für eine bestimmte Zeit ausgesetzt. Durch die bei diesen Bedingungen ablaufenden Diffusions- undSintervorgänge entsteht ein fester Verbundwerkstoff. Die Haftung der Mantelschicht bzw. der Mantel schichten liegt in der Größenordnung der Festigkeit der einzelnen Werkstoffe. Die Dicke der Übergange-bzw. Verschweißungszone" zwischen den einzelnen Schritten lässt sich durch eine geeignete Wahl der Verfahrensparameter beeinflussen.
Nach dem heißisostatischen Preßen wird der Verbundwerkstoff weiter verarbeitet: zunächst wird die Kapsel entfernt und anschließend der Durchmesser des fertigen Verbundwerkstoffs durch Drehen oder Schweißenfeinbearbeitet. Die Weiterverarbeitung des Verbundwerkstoffs zu Vormaterial für die Herstellung von Brillenfassungen erfolgt dann durch Reduzieren, Walzen, Ziehen und Zwischenglühen in an sich bekannter Weise, Dieser Schritt entfällt natürlich, wenn mit dem heißisostatischen Preßverfahren direkt Kleinteile zum Einbau in Brillenfassungen hergestellt werden.
Durch die Verwendung von mit dem heißisostatischen Preßverfahren hergestellten Verbundwerkstoffen ergeben sich die verschiedensten brillenspezifischen Vorteile: beispielsweise werden neue Materialkombinationen für den Fassungsbau erschlossen. Durch die weitgehend freie Wahl der Mantelschicht ist es möglich, auf einem schlecht für die Weiterverarbeitung geeigneten Werkstoff, der Jedoch ansonsten beispielsweise hinsichtlich seiner Elastizität und Festigkeit gut geeignet ist, eine Mantelschicht aufzubringen, bei der die folgenden Schweiß- oder Lötvorgänge leicht ausführbar sind.
DarUberhinaus ist es möglich, die Verbundwerkstoffe weitgehend in der gewtinschten Weise einer Wärmebehandlung zu unterziehen. Bei der Herstellung an direkt weiterverwendeten Kleinteilen ist insbesondere die gute Naßhaltigkeit des pulvermetallurgisch mit dem heißisostatischen Preßverfahren hergestellten Verbundwerkstoff von Vorteil.

Claims

Brillenfassung aus einem Verbundwerkstoff und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundwerkstoffes Patentansprüche 1. Brillenfassung aus einem Yerbundwerkstoff, der aus einem Kernwerkstoff und mindestens einer Mantelschicht besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernwerkstoff (1) und die Mantelschicht (2) oder die Mantelschichten im Grenzflächenbereich ganzflächig mit dem heißisostatischen Preßverfahren nach Art einer Verschweißung miteinander legiert sind, 2. Brillenfassung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rernwerkstoff aus CuSn6-Bronse, Sonderbronse, Ni, NiMn, NiCu3OFe (Monel), Monel S, CuNil8Zn20 (Neusilber), CuNi20Mn20 (KM 4), Titan, Titanlegierungen, CuNii5Sn8 (Nickelbronze) CuBe2, Blanka Z, Edelstahl, NiCr, NiCrAg oder CuNi3OBeO,5 und die Mantel schicht bzw. die Nanteischichten aus Au,Au-Legierungen, NiCu3OFe (Honel), NiCr, NiCrAg, Ni, Inconel 600, Ag oder Al bestehen.

3. Brillenfassung nach Anspruch 2, dadurch gekennseichnet, daß der Kernwerkstoff aus CuSn6 (Bronze) und die Mantelschicht aus NiCr oder NiCrAg bestehen.

4. Brillenfassung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Xernwerkstoff aus Ti oder TiYl3CrllAl3 und die Hantelschicht aus Ni, NiCu3OFe, Inconel 600, NiCr oder Gold bzw.

Goldlegierungen bestehen.

5. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes, insbesondere £Wr Brillenfassungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernwerkstoff und die Mantelschicht oder die Mantel schichten im Grenzflächenbereich ganzflächig mit dem heißisostati schen Preßverfahren miteinander legiert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelschicht vor dem heißisostatischen Preßverfahren als Pulver auf den in fester Form vorliegenden Kernwerkstoff aufgebracht wird bzw. diesen umgibt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelschicht oder die Mantelschichten vor dem heißisostatischen Pressen den Xernwerkstoff in Form dünner Rohre umgeben.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelschicht oder die Mantelschichten vor dem heißisostatischen Pressen auf galvanischem Wege auf dem Kernwerkstoff abgeschieden werden.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der/pulverförmige Kernwerkstoff vor des heißisostatischen Pressen in die als Kapsel dienende, in fester Form vorliegende Nantelechicht bzw. Nanteischichten eingefüllt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelschicht auf dem Kernwerkstoff im Vakuum beispielsweise mit dem CVD-Verfahren oder dem PVD-Verfahren aufgedampft wird.

11. Verfahren nach einem der Anspruche 5 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanteischicht bzw. die oberste Mantelschicht nach dem isostatischen Pressen auf galvanischem Wege verstärkt wird.

12. Verfahren nach einem der AnsprUche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelschicht bzw. die Mantelschichten und der Kernwerkstoff vor dem heißisostatischen Pressen zueinander zentriert werden.

13. Verfahren nach einem der Anspruche 5 bis 12, dadurch gekennseiehnet, daß der mit dem heißisoBtatischen Preßverfahren hergestellte Verbundwerkstoff vor der weiteren Bearbeitung zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften des Kernwerkstoffs und/oder der Mantelschichten zwischengegluht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischengluhung bei einem vergleichsweise hohen Druck, der Jedoch kleiner als der Druck beim heißisostatischen Pressen ist, erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Anspruche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der nach dem heißisostatischen Preßverfahren hergestellte Verbundwerkstoff zur Herstellung eines fUr Brillenfassungen verwendbaren Metallprofils in an sich bekannter Weise durch Reduzieren, Walzen und Zwischenglühen etc. weiter verarbeitet wird.

16. Verfahren nach einem der Anspruche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem heißisostatischen Preßverfahren aus einem Yerbundwerkstoff bestehende Kleinteile hergestellt werden, die zur direkten Verwendung in Brillenfassungen geeignet sind.