DE3222739C2

DE3222739C2 - Verfahren zum Verschliessen der Enden eines aus einem gebrannten, gesinterten oder reaktionsgesinterten keramischen Material bestehenden Rohres

Info

Publication number: DE3222739C2
Application number: DE19823222739
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.-Phys. Dr. 7990 Friedrichshafen Willmann; Rainer 7778 Markdorf Willneff
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier System GmbH
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1982-06-18
Publication date: 1986-02-27
Also published as: DE3222739A1

Abstract

Bei dem Verfahren zum Verschließen der Enden eines aus einem gebrannten, gesinterten und reaktionsgesinterten keramischen Material bestehenden Rohres (2) wird in das bzw. werden in die Enden des Rohres (2) als Verschluß ein Stopfen (1) eingebracht, welcher in seiner chemischen Zusammensetzung und im Mischungsverhältnis den Komponenten des Rohres (2) entspricht oder angepaßt ist. Das Rohr (2) wird durch gemeinsames Verschmelzen von Rohrende(n) und Stopfen (1) ohne Zusatz verschlossen.

Description

Pulverpreßling ist Bei den im allgemeinen hohen Einsatztemperaturen

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- diffundieren die Hilfsstoffe in das Gitter der Keramik zeichnet, daß der Stopfen (1) vorgebrannt, gesintert, 20 und verändern die elektrischen Eigenschaften in unzureaktionsgesintert oder gebrannt ist lässiger Weise.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenri- Aus der Praxis bekanntgewordene Fügetechniken zeichnet, daß der Stopfen (1) aus einem dem Rohr (2) (DE-OS 30 03 186) verwenden ohne Verwendung von in dessen Zusammensetzung identischen Material Hilfsstoffen z. B. zum Verschweißen eines gebrannten besteht 25 keramischen Rohres das (Preß)-Diffusionsschweißen

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- unterhalb des Schmelzpunktes an, bei welchem kein Zuzeichnet, daß der Stopfen (1) aus einem dem Rohr (2) satz erfolgt

in dessen Zusammensetzung identischen Material Das Diffusionsschweißen erfordert eine sehr gute Bebesteht arbeitung der zu verbindenden Flächen (z. B. durch auf-

30 wendiges Polieren), so daß es unwirtschaftlich und nur

für einfachste, möglichst ebene Geometrien möglich ist.

Außerdem verlaufen die Diffusionsvorgänge langsam, so daß starke Gefügeveränderungen mit Verschlechte-

Däe Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschlie- rung der mechanischen Eigenschaften des Bau- oder Ben der Enden eines aus einem gebrannten, gesinterten 35 Formteiles zu befürchten sind.

oder reaktionsgesinterten keramischen Material beste- Ein Verschließen eines gebrannten keramischen Roh-

henden Rohres, bei dem die Enden ohne Zusätze oder res durch Schmelzschweißen ohne fremde Zusätze ge-Hilfsstoffe verschlossen werden. tingi im allgemeinen nicht bei Rohren mit Innendurch-

Ausgehend von einem Pulver oder Pulvergemisch messern über ca. 0,5 cm. Der Rand des Rohres schmilzt werden nach einem Mischprozeß, bei welchem Hilfsmit- 40 zwar auf, der Hohlraum füllt sich aber nicht mit Schmeltel für die Formgebung oder Zusätze für den Brand oder ze; diese verbleibt aufgrund der Oerflächenspannung die Sinterung beigegeben und homogen verteilt werden, auf dem Rand in Form einer Wulst, durch einen Formgebungsprozeß keramische Bauteile, Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein

sogenannte Grünlinge, hergestellt. Nach erfolgter Verfahren zu finden, mit welchem ein offenes, gebrann-Formgebung und Vortrocknung werden die Grünlinge 45 tes keramisches, gesintertes oder reaktionsgesintertes gebrannt bzw. einem Sinterprozeß unterzogen und da- Rohr durch Zuschmelzen an seinen Enden in kurzer Zeit durch in einen festen Zustand überführt. Das Brennen so verschlossen wird, daß das Rohr gasdicht ist, sich der Grünlinge erfolgt deutlich unterhalb der Tempera- dabei in seiner chemischen Zusammensetzung nicht äntur, bei welcher das dazu verwendete Material bzw. das dert und in seiner Geometrie (Rundung, Ovalität und Bauteil vollständig in den schmelzflüssigen Zustand 50 Geradheit) erhalten bleibt, übergeht. Erfindungsgemäß sind zur Lösung der gestellten Auf-

Nach erfolgtem Brennen bzw. Sintern oder Reak- gäbe die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 tionssintern haben keramische Bauteile und Formstücke und die der ihm folgenden Unteransprüche vorgesehen, vergleichsweise zu deren Grünlinge in ihren Eigenschaf- Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Reinten Veränderungen erfahren, welche sich u. a. in der 55 heitsbedingungen während des einfach durchzuführen-Zunahme ihres Raumgewichts, in der Abnahme ihrer den Schmelzprozesses eingehalten werden können und Porösität und in einer deutlichen Erhöhung in ihrer Fe- der Schmelzvorgang selbst in kurzer Zeit durchführbar stigkeit auswirken. ist. Eine Gefügeänderung durch die Wärmebehandlung

Komplizierte Bauteile und Formstücke, z. B. ein lan- tritt praktisch nicht ein. Auch treten bei nicht dickwanges, einseitig geschlossenes Rohr, sind in einem Stück 60 digen Bau- und Formteilen keinerlei Risse aufgrund nur schwer herstellbar und werden deshalb aus Kompo- thermischer Spannungen auf. Besondere Vorkehrungen nenten entweder vor dem Brennen bzw. Sintern oder zu Abkühlung können unberücksichtigt bleiben. Reaktionssintern, z. B. durch Garnieren oder nach dem Ein Ausführungsbeispiel ist folgend beschrieben und

Brenn- bzw. Sinter- oder Reaktionssinterprozeß durch aus einer Skizze ersichtlich.

Kleben, Kitten oder Löten mit Glas- oder Metallot zu- 65 Die Figur zeigt einen Schnitt durch ein mit einem sammengefügt. Ohne besondere Zusätze oder Hilfsstof- Stopfen 1 an einer Seite zugeschmolzenes gebranntes fe ist ein Verbinden gebrannter bzw. gesinterter oder keramisches Rohr 2 aus 99,7%igem «-Aluminiumoxid reaktionsgesinterter keramischer Komponenten nicht (Al₂O₃). Es ist geeignet für einen Schmelzpunkt von ca.

2050° C und für Einsatztemperaturen bis ca. 1900° C. Das Rohr ist einseitig verschlossen.

In das gerade abgesägte, nicht nachgearbeitete, aber gereinigte Rohr 2 wird als Stopfen 1 ein Abschnitt eingeführt, der von einem Vollstab aus rohrgleichem Material abgetrennt wurde. Der Durchmesser D\ des z. B. zylindrischen Stopfens 1 ist dem Innendurchmesser Ü2 des Rohres 2 anzupassen, wobei ein Spalt 5 zwischen Stopfen 1 und Rohrinnenwand von ca. 0,5 bis 1 mm zulässig ist. Vorzugsweise sollte die Höhe h des Stopfens 1 ca. 0,5· bis lmal dem Innendurchmesser Lh entsprechen. Der Spalt S füllt sich bei der Wärmebehandlung beim Aufschmelzen durch die Schmelze 3 ganz oder teilweise.

Das Verschmelzen von Rohrende und Stopfen erfolgt mit einem herkömmlichen Acethylen-Sauerstoffbrenner in Umgebungsluft. Das so verschlossene Rohr ist rißfrei und gasdicht (geprüft mit einem Heiium-Lecksucher).

Selbstverständlich sind Rohre und Stopfen aus anderen keramischen Oxidmaterialien, z. B. /?-Aluminiumoxid, teil- oder vollstabilisiertes Zirkoniumoxid oder aus Nichtoxidkeramik, z. B. mit Silizium infiltriertes Siliziumkarbid mit dem gleichen Schmelzverfahren miteinander verbindbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims

1 2 möglich. Allgemein gilt, daß mechanische Eigenschaften Patentansprüche: eines Verbundes bei Verwendung von Zusätzen schlechter sind als die des Grundmaterials, da es prak-

1. Verfahren zum Verschließen der Enden eines tisch unmöglich ist über weite Temperaturbereiche den aus einem gebrannten, gesinterten oder reaktions- s Wärmekoeffizienten und Elastizitätsmodul von Keragesinterten keramischen Material bestehendes Roh- mik und Fügehilfsmittel ideal aufeinander abzustimmen, res, bei dem die Enden ohne Zusätze oder Hilfsstoffe so daß mit Spannungen im Verbund zu rechnen ist verschlossen werden, dadurch gekenn- Aufgrund solcher Spannungen im Fügebereich ist die zeichnet, daß in die Enden des Rohres (2) je ein Lebensdauer des Bau- oder Formteils stark verringert in seiner chemischen Zusammensetzung und im Mi- io die Ausfallwahrscheinlichkeit erhöht und die maximale schungsverhältnis den Komponenten des Rohres (2) Belastbarkeit im Vergleich zum Grundmaterial stark entsprechender und/oder angepaßter Stopfen (1) herabgesetzt Außerdem beeinträchtigen Hilfsstoffe wie eingebracht wird und anschließend die Rohrenden Lote. Kitt oder Kleber unter Umständen die Funktion mit Stopfen (1) miteinander verschmolzen werden. des Gesamtbau- oder -formteils. Dies ist stets der Fall,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 wenn Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit oder zeichnet, daß der Stopfen (1) ein ungebrannter bzw. selektive Ionenleitfähigkeit für Meßzwecke ausgenutzt nicht gesinterter oder nicht reaktionsgesintsrter werden.