DE3877376T2 - Verfahren und vorrichtung zum verbinden zweier oder mehrerer teile. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Teilen, insbesondere von metallischen und/oder keramischen Teilen.
• Das US-Patent 4 252 263 beschreibt eine Presse zum Verbinden von Metalloberflächen miteinander durch Diffusion. Die Presse hat zwei Metallplatten, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Jede Platte hat einen vorher festgelegten Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die Platten sind durch Schraubenbolzen verbunden. Zwischen den Platten verbleibt ein ausreichender Raum, um zusammenzupressende Metallelemente aufzunehmen. Die Schraubenbolzen bestehen aus einem Material, das so ausgewählt ist, daß es einen solchen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, daß, wenn die Anordnung aus Platten und den Schraubenbolzen auf eine erhöhte Temperatur während eines Diffusionsverbindungsvorgangs erwärmt wird, sich die Metallplatten in einem stärkeren Ausmaß ausdehnen als die Schraubenbolzen. Dadurch wird eine Druckkraft durch die beiden Platten auf die miteinander zu verbindenden Elemente zwischen den beiden Platten ausgeübt.
• Mit der Presse können eine gerippte Kupferscheibe und eine Metallfolie in einer Inert-Atmosphäre miteinander verbunden werden. Die Kupferscheibe ist von einem Haltering umgeben, um die Kupferscheibe zusammenzuhalten, wenn die Scheibe und die Metallfolie mit hohem Druck bei einer ausreichend niedrigen angehobenen Temperatur zusammengequetscht werden, um die Diffusionsverbindung der beiden Teile zu bewirken.
• Eine ähnliche Anordnung wird, wie in der EP 0 090 658 gezeigt ist, zum Verbinden eines Schleifmittelpreßstücks mit einem Körper aus zementiertem Karbid durch Einsetzen einer dünnen Schicht aus Nickel, Kupfer, Kobalt, Eisen oder einer Legierung, die eines oder mehrere dieser Metalle enthält. Anstelle von zwei Platten und Schraubenbolzen wird ein rechteckiger Rahmenaufbau verwendet, in welchem der Körper in Form eines Werkzeugschaftes, der dünnen Metallschicht und des Schleifmittelpreßstücks angeordnet und durch Keile festgelegt ist. Die Anordnung wird auf eine Temperatur erhitzt, die es ermöglicht, daß eine Diffusionsverschweißung erfolgt. Bei dieser Temperatur dehnen sich die Keile mit größerer Geschwindigkeit als der Rahmenaufbau aus. Dies hat die Wirkung, daß ein Verbindungsdruck auf den Werkzeugschaft und das Preßstück ausgeübt wird. Durch die Diffusionsverbindung wird ein zusammengesetztes Schleifmittelpreßstück hergestellt.
• Die Verwendung solcher Preßanordnungen erfordert das Aufbringen sehr hoher Drücke während der Verbindung, um den gewünschten Bindeeffekt zu erhalten.
• Die EP 0 135 937 A3 bezieht sich auf ein Verbinden von Aluminiumoxid mit einem Metall, die durch Erhitzen und Pressen miteinander verbunden werden, wobei eine Zwischenschicht zwischen den Oberflächen des Aluminiumoxids und des Metalls, die miteinander zu verbinden sind, angeordnet ist. Diese Zwischenschicht besteht aus einer Kernschicht, aus einer Legierung auf Aluminiumbasis und aus zwei Häuten aus einer Aluminium-Silizium-Legierung. Das Erhitzen wird bis zu einer Temperatur bewirkt, die höher ist als die Soliduslinie der Aluminium-Silizium- Legierung.
• Während dieses Verbindungsvorgangs strömt das leicht schmelzbare Material der Häute oder der Oberflächenschichten radial nach außen mit der Folge, daß bei der Erhitzung kein Druck erzeugt wird, der für ein Verbinden der aus einem Aluminiumoxidteil und einem Metallteil bestehenden Teile miteinander bis zu einem Ausmaß hoch genug wäre, das erforderlich ist, um die erforderliche Verbindungsfestigkeit und die geforderte Fluiddichtigkeit an dem Verbindungsabschnitt des verbundenen Aufbaus zu gewährleisten. Zur Kompensierung des Druckabfalls infolge eines solchen Stroms der Oberflächenschichten des Einsatzes wird ein Hydraulikzylinder verwendet, durch den ein hoher Druck zwischen den zu verbindenden Teilen aufrechterhalten wird. Ein solcher Hydraulikzylinder unterbindet eine Massenfertigung von verbundenen zusammengesetzten Gegenständen.
• Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Teilen, insbesondere von metallischen und/oder keramischen Teilen, zu schaffen, bei welchem die Differenz der Wärmeausdehnung zwischen den zu verbindenden Teilen und einem umgebenden Preßstück genutzt wird, wobei das Verfahren zur Serienfertigung genutzt werden kann.
• Dieses Ziel wird mit dem vorstehend erwähnten Verfahren dadurch erreicht, daß zwischen die beiden Teile ein Einsatz gelegt wird, der Oberflächenschichten aus einer Aluminium-Silizium-Legierung und eine Kernschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung aufweist, welche einen Schmelzpunkt hat, der höher als der der Oberflächenschichten ist, daß der Stapel, bestehend aus den zwei Teilen und dem dazwischenliegenden Einsatz zwischen ein Paar von Klemmplatten angeordnet wird, die durch Schraubenbolzen und Muttern verbunden sind, daß der Stapel in Richtung seiner Dicke mit einem Druck von nicht weniger als 15 x 10&sup5; Pa gepreßt wird, daß die Muttern und die Schraubenbolzen mit einem Drehmoment angezogen werden, das von 1 bis 12 Nm reicht, daß der Druck entfernt wird, daß die Anordnung, bestehend aus dem Stapel, den Klemmplatten, den Schraubenbolzen und den Muttern, auf eine Temperatur erhitzt wird, die so ausgewählt ist, daß nur die Oberflächenschichten des Einsatzes zum Schmelzen gebracht werden, und daß dadurch die beiden Teile gegeneinander aufgrund einer Differenz in der Wärmeausdehnung zwischen dem Stapel mit den Klemmplatten und den Schraubenbolzen mit den Muttern gepreßt werden, wobei die Differenz nicht kleiner als 75 % der gesamten Dicke der Oberflächenschichten des Einsatzes ist.
• Wenn der Anfangsdruck, der auf den Stapel vor dem Erhitzen aufgebracht wird, 15 x 10&sup5; Pa oder weniger beträgt, besteht die Gefahr, daß die Teile unvollständig wegen des Vorhandenseins von Hohlräumen verbunden werden, die auf eine Verunreinigung der Bindeoberflächen aufgrund beispielsweise durch die Erhitzung verursachter Oxidation, zurückgehen, mit der Folge, daß sowohl die Bindefestigkeit als auch die Gasdichtheit der Bindung beeinträchtigt werden. Bei der Erfindung werden iedoch die Erzeugung von Hohlräumen und somit eine unvollständige Bindung dadurch vermieden, daß eine Anfangsdruckkraft auf den Stapel der zu verbindenden Teile ausgeübt wird, vorausgesetzt, daß der anfänglich aufgebrachte Druck nicht niedriger als 15 x 10&sup5; Pa ist und daß die Muttern des Aufbaus, der aus dem Paar von Klemmplatten besteht, die durch Schraubenbolzen und Muttern verbunden sind, mit einem Drehmoment im Bereich von 1 bis 12 Nm angezogen werden. Als Folge der Erhitzung schmilzt das Aluminiumeinsatzteil, wodurch die Dicke um einen Betrag verringert wird, der von der vorstehend erwähnten Differenz der Wärmeausdehnung festgelegt ist, so daß die Bindung derart erreicht wird, daß eine hochgradige Dimensionsgenauigkeit eines daraus resultierenden Produkts gewährleistet ist.
• Die Anordnungen, bestehend aus den beiden miteinander mit ihrem Einsatz zu verbindenden Teilen, den Klemmplatten, den Schraubenbolzen und den Muttern, können leicht durch Positionieren einer Vielzahl von Anordnungen auf einem Förderband erhitzt werden, das durch einen Erhitzungsofen durchläuft, in welchem ein Vakuum oder eine Argongasatmosphäre aufrechterhalten wird, wodurch sich ein hoher Produktionswirkungsgrad ergibt und eine Serienfertigung möglich ist, während Beschränkungen hinsichtlich der Größen und Formen der zu verbindenden Teile aufgrund der Eliminierung einer Schrumpfpassung verringert werden.
• Vorteilhafterweise werden Schraubenbolzen aus einem Material, das Niob oder Molybdän enthält, üblicherweise zusammen mit Klemmplatten verwendet, die aus Stahl hergestellt sind.
• Vorzugsweise wird der Stapel aus den zwei Teilen mit dem dazwischengelegten Einsatz durch ein Preßstück ergänzt, um den Stapel in Richtung der Dicke zu pressen, wobei das Preßstück eine Wärmeausdehnung hat, die kleiner ist als die gesamte Wärmeausdehnung des Stapels und der Klemmplatten mit Schraubenbolzen und Muttern.
• Als Preßstück wird vorzugsweise eine Stange aus einem austenitischen rostfreien Stahl verwendet, während die Schraubenbolzen für die Klemmplatten aus weichem Kohlenstoffstahl bestehen.
• Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
• Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Bindevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Preßkraft und der Biegefestigkeit eines Produkts zeigt, das aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, die miteinander mittels der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung verbunden wurden.
• Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer praktischen Ausführung einer gestapelten Anordnung der zu verbindenden Teile und der in Fig. 1 gezeigten Bindevorrichtung.
• Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der während des Verbindens durch die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform aufgebrachten Druckkraft und der Scherfestigkeit eines Produkts zeigt.
• Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem vor dem Erhitzen in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform aufgebrachten Anziehdrehmoment und der Scherfestigkeit des Produkts zeigt.
• Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer Stapelanordnung von zu verbindenden Teilen und einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bindevorrichtung.
• Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Anziehdrehmoment vor dem Erhitzen in der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform und der Scherfestigkeit des Produkts zeigt.
• Fig. 8 ist ein Diagramm, welches den Effekt der Preßkraft und der Verbindungstemperatur auf die Biegefestigkeit des Produkts zeigt, das durch die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform erhalten wird.
• Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bindevorrichtung bzw. Verbindungsvorrichtung. Diese Ausführungsform verwendet eine gestapelte Anordnung 8 und umfaßt, wie im vergrößerten Maßstab in einem Kreis dargestellt ist, einen Stapel aus einer Keramikplatte 4 aus einem geeigneten keramischen Material, wie Sialon [(Si,Al)&sub3;(O,N)&sub4;], eine Platte 6 aus einem metallischen Material, wie weichem Kohlenstoffstahl, und ein Einsatzteil 5 aus beispielsweise Aluminium, das sandwichartig zwischen der Keramikplatte 4 und der Metallplatte 6 angeordnet ist. Die Anordnung 8 hat weiterhin eine Klemmvorrichtung, welche ein Paar von Klemmplatten 3 aufweist, welche zwischen sich den Stapel aus der Keramikplatte 4, dem Einsatzteil 5 und der Metallplatte 6 klemmend halten, und Bolzen 1 zum Festziehen der Klemmplatten 3 gegeneinander, um dadurch den Stapel aus der Keramikplatte 4, dem Einsatzteil 5 und der Metallplatte 6, der zwischen diesen Klemmplatten angeordnet ist, unter Druck zu setzen.
• Die so vorbereitete Anordnung 8 wird auf einen Förderer 9 gesetzt, der durch einen Erhitzungsofen 7 läuft. Der Erhitzungsofen 7 dient somit als kontinuierlicher Bindeofen, durch welchen eine Vielzahl solcher Anordnungen 8 nacheinander erhitzt werden, so daß die Teile jedes Stapels miteinander verbunden werden.
• Die Verbindung wird in einer Atmosphäre aus Argongas unter Atmosphärendruck bewirkt. Der Druck wird durch die Klemmvorrichtung aufgebracht, wie sie in Fig. 1 in dem Kreis oder in Fig. 3 gezeigt ist.
• Die beschriebene Anordnung eignet sich zur Verwendung in der Massenfertigung von zusammengesetzten Gegenständen, beispielsweise eines Kipphebels eines Ventilbetätigungsmechanismus in einer Brennkraftmaschine. Insbesondere ermöglicht es die beschriebene Anordnung, hundert oder mehr Kipphebel pro Stunde in Serienfertigung herzustellen. Die Festigkeit der Produkte hängt von der Preßkraft ab, die während der Herstellung der Verbindung aufgebracht wird, was aus Fig. 2 zu ersehen ist.
• Anhand von Fig. 3 bis 5 wird eine praktische Ausführungsform beschrieben. Gemäß Fig. 3 wird ein Stapel vorbereitet, in dem ein Weichstahlelement 6 aus JIS S20C (0,2 % Kohlenstoff) mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Höhe von 10 mm, ein Sialonteil 4 mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 10 mm sowie ein Einsatzteil 5 gestapelt werden, das einen Durchmesser von 10 mm und eine Dicke von 0,6 mm hat und das von einer zusammengesetzten Aluminiumfolie gebildet wird, die aus Oberflächenschichten, von denen jede aus einer Aluminium-Silizium-Magnesiumlegierung (Al - 10 % Si - 2 % Mg Legierung) mit einer Dicke von 0,06 mm besteht, und aus einer Kernschicht aus einer Aluminium (Al)-Mangan(Mn)-Legierung zusammengesetzt ist. Der so vorbereitete Stapel wird zwischen ein Paar von Klemmplatten 3 angeordnet, die aus SUS304 (18 % Cr - 8 % Ni)-Stahl oder aus SCM430 (0,2 Gewichtsprozent C - 1 Gewichtsprozent Cr - 0,25 Gewichtsprozent Mo)-Stahl hergestellt sind und eine Anordnung bilden, die dann in einer Hydraulikpresse angeordnet wird, in der die Anordnung mit einem vorher festgelegten Druck zusammengedrückt wird. In diesem Stadium werden die Klemmplatten 3 mit Hilfe von vier Schraubenbolzen 1, die aus einem Molybdän (Mo) oder Niob (Nb) enthaltenden Material bestehen und von auf die Schraubenbolzen geschraubten Muttern 2 zusammengehalten werden, die mit einem vorher festgelegten Drehmoment mittels eines Drehmomentschlüssels angezogen werden. Dann wird der hydraulische Druck, der durch die hydraulische Presse ausgeübt wird, aufgehoben, wodurch ein Stapel mit einer Spannvorrichtung, d.h. eine gestapelte Anordnung 8, bereitgestellt ist. Diese Anordnung 8 wird dann in einem Ofen angeordnet, der eine Argongasatmosphäre enthält und auf 610ºC gehalten wird (eine Temperatur, bei welcher die Oberflächenschichten des Einsatzteils 5 schmelzen). Die Anordnung 8 wird in dem Ofen 20 Minuten gehalten. Als Folge werden das Sialonteil 4 und das JIS S20C-Stahlteil 6 miteinander durch die geschmolzenen Oberflächenschichten des Einsatzteils 5 verbunden.
• Fig. 4 zeigt, wie die Scherfestigkeit des Produkts sich abhängig von den Größen der Druckkraft ändert, wenn das Drehmoment auf einem konstanten Wert von 200 N cm gehalten wird. Insbesondere zeigt in Fig. 4 eine Kurve (1) ein Ergebnis, das man erhält, wenn die Klemmplatten 3 aus SCM 430-Stahl in Kombination mit Schraubenbolzen aus einem Niob enthaltenden Material verwendet werden, während eine Kurve (2) ein Ergebnis zeigt, das man erhält, wenn die Klemmplatten 3 aus SUS 340-Stahl in Kombination mit Schraubenbolzen aus einem Material verwendet werden, das Mo enthält. Wenn die preßkraft unter 0,25 N/mm² liegt, ist die Scherfestigkeit des Produkts nicht so hoch aufgrund des Vorhandenseins eines Bereichs zwischen dem Al- Einsatzteil 5 und dem S20C-Teil 6, der nicht reagiert hat. Der Bereich zwischen dem Al-Einsatzteil 5 und dem S20C-Teil 6, der nicht reagiert hat, wird jedoch sehr klein, wenn die Druckkraft über 1 N/mm² hinaus erhöht wird, so daß die Bindefestigkeit merklich verbessert wird. Eine hohe Scherfestigkeit von 50 N/mm² kann erhalten werden, wenn die Preßkraft oder der Druck 2 N/mm² beträgt oder höher ist. Selbstverständlich hat die Kombination aus Klemmplatten aus SUS 304-Stahl und aus Mo enthaltenden Schraubenbolzen, wie durch die Kurve (2) gezeigt ist, eine Scherfestigkeit, die höher ist als die der Kombination aus Klemmplatten aus SCM 430 und Nb enthaltenden Schraubenbolzen, was durch die Kurve (1) gezeigt ist, in dem Bereich, wo der Druck niedrig ist. Dies trägt dazu bei, daß die durch die Kurve (2) gezeigte Kombination einem stärkeren Zusammendrücken als die durch die Kurve (1) gezeigte Kombination im Verlauf des Aufheizens auf die Verbindungstemperatur unterliegt.
• Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Anziehdrehmoment und der Scherfestigkeit, die sich ergibt, wenn eine Kombination aus Klemmplatten aus SUS 304-Stahl und aus Nb- Schraubenbolzen bei einer konstanten Preßkraft von 3 N/mm² verwendet wird. Die Scherfestigkeit ist etwas niedrig, wenn das Anziehdrehmoment 25 N cm oder kleiner ist, und zwar aufgrund des Vorhandenseins eines geringen Bereichs, der nicht gebunden hat. Man kann jedoch eine hohe Scherfestigkeit von 50 N/mm² oder mehr in stabiler Weise erhalten, wenn das Anziehdrehmoment über 100 N cm gesteigert wird.
• Bei der beschriebenen Ausführungsform ist das Anziehdrehmoment vorzugsweise nicht niedriger als 100 N cm, um eine Erzeugung eines nicht verbundenen Bereichs (Hohlraum) zu unterbinden, der durch unzureichenden Kontakt zwischen dem Aluminiumeinsatzteil und den miteinander zu verbindenden Teilen verursacht wird. Andererseits muß ein zu hoher Wert des Anziehdrehmoments vermieden werden, da ein derart hohes Drehmoment eine Verformung der Schraubenbolzen oder der Klemmplatten herbeiführen könnte, was dazu führen würde, daß die Spannvorrichtung nicht wiederholt eingesetzt werden kann. Das Anziehdrehmoment sollte deshalb so gewählt werden, daß die in dem Schraubenbolzen verursachte Zugspannung nicht größer als die halbe Zugfestigkeit des Bolzens oder derart ist, daß die auf die Klemmplatten aufgebrachte Biegebeanspruchung nicht größer als die Hälfte der kritischen Beanspruchung ist, welche die Klemmplatten zum Biegen veranlaßt. Bei dieser Ausführung wird deshalb das Anziehdrehmoment so gewählt, daß es nicht größer als 1200 N cm ist.
• Im folgenden wird unter Bezug auf die Figuren 6 und 7 eine zweite praktische Ausführungsform erläutert. In diesem Fall wird ein Stapel hergestellt, in dem in der in Fig. 6 gezeigten Weise ein Teil 13 aus Siliziumnitrid (Si&sub3;N&sub4;) mit einem Durchmesser von 10 mm und mit einer Höhe von 20 min und ein Teil 14 aus Siliziumkarbid (SiC) mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 10 min mit einem dazwischenliegenden Al-Einsatz 5 gestapelt werden, der der gleiche ist, wie er bei der in Zusammenhang mit Fig. 3 und 5 beschriebenen Ausführungsform verwendet wird. Zusätzlich wird eine Preßstange 10 aus austenitischem rostfreiem Stahl (SUS 304) mit einer Länge von 20 mm und einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizient auf dem Siliziumnitridteil 13 angeordnet. Der so gebildete Stapel wird dann zwischen Kleminplatten 3 (10 min dick) aus SUS 304 rostfreiem Stahl angeordnet. Die Klemmplatten 3 werden durch eine hydraulische Presse mit einem Druck von 40 kg zusaminengedrückt. In diesem Stadium werden die Klemmplatten 3 mit dem dazwischen eingespannten Stapel durch Schraubenbolzen 11 aus weichem Kohlenstoffstahl und guttern 12 zusammengehalten, die mit einem vorgegebenen Wert eines Anziehdrehmoments angezogen werden, um die Stapelanordnung zu bilden. Die so vorbereitete Anordnung wird dann auf 600ºC erhitzt und 30 Minuten lang auf dieser Temperatur in einer Argongasatmosphäre gehalten, wodurch ein Produkt erhalten wird, das aus den Teilen 13 und 14 zusammengesetzt ist, die miteinander verbunden sind. Das so erhaltene Produkt wird einem Scherversuch unterworfen, dessen Ergebnis in Fig. 7 gezeigt ist.
• Wie aus Fig. 7 zu sehen ist, kann bei dieser Ausführung eine hohe Scherfestigkeit von 150 N/mm² in stabiler Weise erhalten werden, wenn das Anziehdrehmoinent 200 N cm oder größer ist. Somit wird der gleiche Vorteil erhalten, wie er bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gegeben ist, auch wenn die Schraubenbolzen und Muttern aus üblichen Materialien bestehen.
• Fig. 8 zeigt, wie die Bindefestigkeit von der Bindetemperatur und der Druckkraft beeinflußt wird. Die Bindefestigkeit ist insbesondere in Ausdrücken der Vier-Punkt- Biegemoment-Biegefestigkeit eines Produkts gezeigt, das aus einem Sialonteil und einem JIS S20C-Stahlteil zusammengesetzt ist, die miteinander mit einem Al-Einsatzteil verbunden sind. Aus dieser Figur sieht man, daß die Bindetemperatur vorzugsweise zwischen 585ºC und 630ºC liegt.
• Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf den Fall beschrieben wurde, in welchem ein keramisches Material und ein Metallteil miteinander verbunden werden, sowie für den Fall, bei welchem unterschiedliche keramische Materialien verbunden werden, kann die Erfindung in gleicher Weise in Fällen eingesetzt werden, bei welchen das Verbinden zwischen Teilen aus dem gleichen keramischen Material, zwischen Teilen des gleichen metallischen Materials und zwischen Teilen unterschiedlichem metallischer Materialien durchzuführen ist. Die verwendung des dazwischenliegenden Einsatzteils ist nicht wesentlich. Beispiels weise können das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung verwendet werden, wenn zwei Teile, beispielsweise aus Kupfer, direkt oder indirekt durch die Zwischenlage von Silberplattierungsschichten an den Verbindungsflächen dieser Kupferteile zu verbinden sind. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können auch bei dem Verbinden von zwei Teilen mit einem Hartlötmaterial, beispielsweise einem Kupferhartlötmaterial oder einem Lötmetall, verwendet werden. Es ist ferner möglich, eine Schicht aus Titan, Kupfer und dergleichen als Einsatzteil einzusetzen.
• Obwohl die beschriebene Ausführungform eine Argonatmosphäre verwendet, ist dies keine Ausschließung. Selbstverständlich kann das Bindeverfahren der Erfindung erfolgreich in Vakuum oder auch in atmosphärischer Luft durchgeführt werden, vorausgesetzt, daß das Drehmoment, mit welchem die Muttern an den Schraubenbolzen angezogen werden, ausreichend groß ist.
• Wenn die miteinander zu verbindenden Teile durch eine Einspannvorrichtung zusammengedrückt werden, wird erfindungsgemäß die Druckkraft auf 1,5 N/mm² oder mehr eingestellt, während das Drehmoment, mit welchem die Muttern an den Schraubenbolzen angezogen werden, auf 100 N cm oder mehr eingestellt wird. Die miteinander zu verbindenden Teile werden dadurch in engem Kontakt mit dem Einsatzteil gehalten, so daß eine Erzeugung von Hohlräumen beseitigt wird, die zur Verunreinigung der Oberflächen der zu verbindenden Teile und/oder des Einsatzteils beitragen könnten, wodurch eine ausreichend hohe Verbindungsfestigkeit in stabiler Weise erhalten wird. Zusätzlich ist es möglich, eine hohe Abmessungsgenauigkeit des Produkts mit minimaler Dickenschwankung zu erhalten, wenn eine Spannvorrichtung verwendet wird, die eine ausreichend hohe Steifigkeit hat. Die Verwendung einer einfachen Spannvorrichtung macht es möglich, einen kontinuierlichen Erhitzungsofen zu verwenden, wodurch es möglich wird, die Produkte mit mäßigen Herstellungskosten in Serie zu produzieren.

Claims (6)

1. Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Teilen, insbesondere metallischen und/oder keramischen Teilen, welches die Schritte aufweist

a) Legen eines Einsatzes (5), der Oberflächenschichten aus einer Aluminium-Siliziumlegierung und eine Kernschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung aufweist, welche einen Schmelzpunkt hat, der höher als der der Oberflächenschichten ist, zwischen die beiden Teile (4, 6; 13, 14),

b) Anordnen des Stapels bestehend aus den beiden Teilen (4, 6; 13, 14) und dem dazwischengelegten Einsatz (5) zwischen einem Paar von Klemmplatten (3), die durch Schraubenbolzen (1, 11) und Muttern (2, 12) verbunden sind,

c) Pressen des Stapels in Richtung seiner Dicke mit einem Druck von nicht weniger als 15 x 10&sup5; Pa,

d) Anziehen der Muttern (2, 12) und der Schraubenbolzen (1, 11) mit einem Drehmoment, das sich von 1 bis 12 Nm erstreckt,

e) Entfernen des Drucks,

f) Erhitzen der Anordnung, bestehend aus dem Stapel, den Klemmplatten (3), den Schraubenbolzen (1, 11) und Muttern (2, 12) auf eine Temperatur, die so ausgewählt ist, daß nur die Oberflächenschichten des Einsatzes (5) zum Schmelzen gebracht werden, und

g) dadurch Pressen der beiden Teile (4, 6; 13, 14) gegeneinander aufgrund einer Differenz in der Wärmeausdehnung zwischen dem Stapel mit den Klemmplatten (3) und den Schraubenbolzen (1, 11) mit Muttern (2, 12), wobei die Differenz nicht kleiner als 75 % der gesamten Dicke der Oberflächenschichten des Einsatzes (5) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem Schraubenbolzen (1) aus einem Material verwendet werden, das Niob oder Molybdän enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Stapel aus den beiden Teilen (13, 14) mit dem dazwischengelegten Einsatz (5) ein Preßstück (10) aufweist, um den Stapel in Richtung seiner Dicke zu pressen, wobei das Preßstück (10) eine Wärmeausdehnung hat, die kleiner ist als die gesamte Wärmeausdehnung des Stapels und der Klemmplatten (3) mit Schraubenbolzen (11) und Muttern (12).

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem eine Stange (10) aus einem austenitischen rostfreien Stahl als preßstück (10) verwendet wird, wobei die Schraubenbolzen (11) für die Klemmplatten (3) aus weichem Kohlenstoffstahl bestehen.

5,. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine Vielzahl von Anordnungen (8) auf einem Förderer (9) aufgelegt werden, der durch einen Heizofen (7) läuft, in welchem ein Vakuum oder eine Argongasatmosphäre aufrechterhalten wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem Klemmplatten (3) verwendet werden, die aus Stahl hergestellt sind.