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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung metallischer Verbundwerkstücke, die für eine
anschließende superplastische Verformung geeignet sind.
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Die Vorteile eines superplastischen Verformungs(SPF)/Diffusions-
Bindungs(DB)-Verfahrens sind speziell in der Luftfahrtindustrie
bekannt. Bei einem SPF/DB-Verfahren werden zwei oder mehrere
metallische Komponenten zusammengeklemmt und auf eine Temperatur
erhitzt, bei der eine Diffusionsbindung erfolgen kann,und danach
wird der mit Diffusionsbindung versehene Verbundkörper auf eine
Temperatur erhitzt, bei der das Material superplastisch wird,
d.h. das Material kann um beispielsweise 100% gestreckt werden,
ohne daß Einschnürungen oder Brüche auftreten. Während der
Diffusionsbindungsstufe ist es möglich, gewisse Stellen von der
Diffusionsverbindung auszunehmen, indem ein Trennmittel
aufgebracht wird. Bei einem typischen SPF/DB-Verfahren können zwei
Bleche an ihren Rändern zusammengeklemmt werden, während der
Mittelbereich mit Trennmitteln versehen ist und es wird dieser
Körper auf eine Diffusionsbindungstemperatur erhitzt, bis die
Ränder eine Diffusionsbindung eingegangen sind. Dieser
Verbundkörper wird dann in eine Form eingebracht, die die Ränder der
miteinander verbundenen Bleche hält. Dann wird Druckgas in den
Bereich zwischen den Platten eingelassen, um die voneinander
getrennten Bereiche superplastisch zu verformen, bis der
Verbundkörper die Gestalt der Form annimmt. Das Endprodukt ist
eine Mehrlagentafel, die keine sie zusammenhaltenden
Befestigungsmittel besitzt. Durch diese SPF/DB-Technik können komplexe
Aufbauten geschaffen werden.
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Die Materialien, die gegenwärtig bei SPF/DB-Verfahren benutzt
werden können, beschränken sich auf Metalle mit gleichförmiger
Korngröße, die keine Behinderungsoberflächenoxide bilden. Eine
geeignete Legierung für die Luftfahrtindustrie ist eine
Titanlegierung, die 6% Al und 4% V aufweist.
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Es wäre höchst erwünscht, Verbundaufbauten aus Aluminium und
Aluminiumlegierungen durch derartige SPF/DB-Techniken herstellen
zu können, aber das sich auf der Oberfläche bildende
Aluminiumoxid verhindert jegliche Diffusionsbindung und trotz der
Vorteile der Benutzung von Aluminium gegenüber Titan hat es sich
bisher als unmöglich erwiesen, aus Aluminium bestehende
Verbundkörper zu schaffen, die durch SPF/DB-Techniken hergestellt sind.
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Um ein aus Aluminium bestehendes Verbundwerkstück durch das
SPF-Verfahren herzustellen, müssen die verschiedenen Teile
individuell superplastisch verformt werden, und dann müssen die
einzelnen Bestandteile beispielsweise durch Befestigungsglieder
oder durch Verschweißung verbunden werden, und hierdurch werden
zahlreiche Vorteile der SPF-Technik aufgehoben.
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Die EP-A-309 087 beschreibt ein Verfahren zur Verbindung von
Aluminiumblechen, bei dem eine Explosivverbindung angewandt
wird. Die so verbundenen Bleche können superplastisch verformt
und einer Wärmebehandlung bei 400º bis 600ºC unterzogen werden.
Diese Europäische Patentanmeldung fällt unter die Bestimmungen
des Artikels 54,3 EPÜ.
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Wir haben nunmehr ein Verfahren entwickelt, mit dem Aluminium
und Aluminiumlegierungen zu einem Verbundwerkstück unter
Benutzung der SPF-Technik verformt wird, bei welchem Verfahren
vor der Durchführung der SPF-Stufe die Bestandteile miteinander
durch Explosivbindung miteinander verbunden werden, worauf eine
Wärmebehandlungsstufe folgt. Das sich hieraus ergebende
Werkstück kann dem SPF-Verfahren unterworfen werden, um ein
Fertigwerkstück oder ein Halbfertigfabrikat zu erzeugen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Anspruch 1 beschrieben.
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Vorzugsweise wird darauf das Verbundwerkstück einer
superplastischen Verformung unterworfen.
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Die Wärmebehandlung zur Konsolidierung der Verbindung zwischen
den einzelnen Bestandteilen und zur Stabilisierung der
Mikrostruktur des Materials umfaßt vorzugsweise vier Stufen:
(1) Verbindungskonsolidierung durch Diffusion.
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Während
dieser Stufe können die Atome auf beiden Seiten der
Explosionsbindung gegenseitig diffundieren, um die Verbindungsfestigkeit
zu erhöhen. Dieser Schritt kann bei einer Temperatur von 400 bis
500ºC durchgeführt werden, vorzugsweise bei einer Temperatur von
420º bis 480ºC, z.B. bei 450ºC während wenigstens einer Stunde.
(2) Kornstrukturstabilisierung.
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Die superplastische
Verformung wird bei einer Temperatur über der
Verbindungskonsolidierungstemperatur durchgeführt, beispielsweise bei 520º
bis 580ºC, im typischen Fall bei 530º bis 560ºC. Die Temperatur
sollte graduell von der Verbindungskonsolidierungstemperatur auf
die Temperatur gesteigert werden, bei der eine superplastische
Deformation auftritt und wir benutzen eine
Temperaturanstiegsrate von nicht mehr als 3ºC/Minute, vorzugsweise nicht größer
als 2ºC und allgemein bei ungefähr 1ºC/Minute, obgleich wir
annehmen, daß auch geringere Anstiegsraten benutzt werden können.
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Die superplastische Verformung kann unmittelbar nach dieser
Kornstrukturkonsolidierung vorgenommen werden, und in diesem
Fall kann diese Konsolidierung in dem Formaufbau vorgenommen
werden, in dem die superplastische Deformation stattfindet. Die
superplastische Verformung kann nach Ablauf eines beträchtlichen
Zeitintervalls durchgeführt werden, während dem das
Verbundwerkstück abkühlen kann, und zwar entweder nach einer oder beiden
folgenden Stufen:
(3) Abschrecken durch Luft oder Wasser.
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Nach der
Stabilisierungsstufe (und wahlweise nach der superplastischen
Verformung) wird das Verbundwerkstück in Luft oder Wasser
abgeschreckt, und dies verhindert das Ausfällen von
Verunreinigungen. Das Abschrecken in Luft genügt bei Lithium-Aluminium-
Legierungen, obgleich für Aluminium eine Abschreckung mit Wasser
zu bevorzugen ist.
(4) Alterung.
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Das geformte Verbundwerkstück wird dann
einem Alterungsprozeß bei z.B. 150º bis 250ºC und beispielsweise
170º bis 180ºC wenigstens 5 Stunden lang ausgesetzt, und z.B.
wenigstens 24 Stunden lang und es hat sich gezeigt, daß eine
Alterung bei 170ºC und einer Zeitdauer von 32 Stunden
zufriedenstellende Ergebnisse liefert.
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Wie bereits erwähnt, wird die superplastische Verformung
vorzugsweise nach der Stufe (2) durchgeführt, obgleich - falls
erforderlich - dieser Verfahrensschritt auch nach der Stufe (3)
oder nach der Stufe (4) vorgenommen werden kann. Es ist nicht
notwendig, daß die Stufe (2) unmittelbar auf die Stufe (1)
folgt, und man kann das Werkstück auskühlen lassen, bevor der
Verfahrensschritt (2) eingeleitet wird, und in diesem Fall kann
das Werkstück auf die Temperatur der Stufe (1) wieder erhitzt
werden bevor die Stufe (2) durchgeführt wird. In gleicher Weise
ist es nicht notwendig, daß die Stufe (4) der Stufe (3)
unmittelbar folgt. Es ist zweckmäßig, daß die Stufen (1) und (2)
und die superplastische Verformung aufeinanderfolgend in dem
Formgesenk für die superplastische Verformung durchgeführt
werden, und dies hat den Vorteil, daß das Verbundwerkstück nicht
von einem Ofen in den nächsten überführt werden muß, und es
ergibt sich außerdem der Vorteil, daß das Formgesenk eine
Klemmung im Explosions-Verbindungsbereich vornimmt, so daß ein
Aufreißen der Verbindung während der Wärmebehandlung verhindert
wird.
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Ein zusätzlicher Vorteil der Verbindungskonsolidierungsstufe
besteht darin, daß das Trennmittel veranlaßt wird, gasförmig
zu entweichen, d.h. es wird ein Gas geschaffen, das das
Werkstück teilweise aufbläst, was zu einem Durchbruch durch das
Druckgas in der nachfolgenden superplastischen Verformungsstufe
führt.
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Die Explosivverbindung ist eine bekannte Technik, bei der zwei
metallische Teile kalt miteinander durch die Kraft verschweißt
werden, die durch gesteuerte Detonation eines Sprengstoffes
erzeugt wird. Dieses Verfahren wird gewöhnlich benutzt, um ein
Grundmetall, beispielsweise Stahl mit einer Oberfläche aus einem
korrosionswiderstandsfähigem teurem Metall, z.B. Aluminium oder
Titan zu überziehen. Es ist bekannt, daß die Explosivverbindung
von Aluminium nicht wesentlich durch das Oberflächenoxid
behindert wird, weil dieses durch die gesteuerte Explosion entfernt
wird, aber bisher war es nicht bekannt, das SPF-Verfahren und
die Explosivbindung zu kombinieren, um die Probleme der
Benutzung von Aluminium in einem SPF/DB-Verfahren zu überwinden.
Aus den GB-A-1,130,527 und 1,433,632 ist es bekannt, ein
Trennmaterial zu benutzen, um eine Explosionsverbindung an bestimmten
diskreten Stellen zu verhindern.
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Es ist kommerziell erwünscht, daß die Oberfläche des
Superplastisch verformten Werkstücks eine möglichst hohe Qualität
besitzt, aber die Wirkung der Explosion bei der
Explosionsverbindungsstufe kann die Oberfläche beschädigen, gegen die das
Werkstück gedrückt wird. Wir haben gefunden, daß diese
Verschlechterung dadurch vermindert oder eliminiert werden kann,
daß ein Puffer, vorzugsweise aus elastischem Material, zwischen
den Sprengstoff und die miteinander zu verbindenden
Bestandteile gefügt wird und daß das elastische Material die
Wirksamkeit der Explosionsverbindung nicht merklich verschlechtert. Das
hierfür benutzbare elastische Material umfaßt Karton,
Plastikmaterial, z.B. Polyäthylen oder Gummi. Eine Schicht aus Karton
mit einer Stärke von 2 bis 3 mm hat sich als zufriedenstellend
erwiesen.
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Die vorliegende Erfindung kann für jedes Metall Anwendung
finden, unabhängig davon, ob dies eine Schutzoberfläche besitzt
oder nicht, jedoch ist das Verfahren in erster Linie bestimmt
für Aluminium und Aluminiumlegierungen, und insbesondere für
Aluminium-Lithium-Legierungen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar zur Erzeugung eines
Verbundwerkstücks aus zwei oder mehreren Bestandteilen, und zwar
im typischen Fall aus zwei, drei oder vier Blechen. Bei der
Herstellung eines aus drei Blechen bestehenden Aufbaus kann
beispielsweise ein Trennmittel auf beide Seiten eines Bleches
aufgebracht werden, welches dann zwischen die beiden anderen
Bleche gelegt wird, und die drei Bleche werden dann einer
Explosionsverbindung unterworfen, so daß sie miteinander
verbunden werden. Die so erzeugte Verbundtafel wird der oben
beschriebenen Wärmebehandlung unterworfen, bei welcher die
Explosionsverbindung zwischen den Blechen konsolidiert wird. Die
Wärmebehandlung verursacht außerdem ein Austreiben des
Trennmittel in Gasform, welches teilweise die Tafel in den
Trennbereichen aufbläht, wodurch Teile der Bleche in diesen Bereichen
aufbrechen. Die Bleche können dann superplastisch deformiert
werden, um beispielsweise eine Tafel mit zwei äußeren parallelen
Blechf lächen zu bilden, die durch einen gewellten
Verstärkungskern getrennt sind, welcher von dem mittleren Blech gebildet
wird, das mit den äußeren Blechen an den Wellenbergen verbunden
ist. In gleicher Weise kann eine Tafel aus einem aus vier
Blechen bestehenden Aufbau geschaffen werden, wobei die Tafel
zwei äußere Blechoberflächen und einen inneren Wabenaufbau
aufweist, der von zwei inneren Blechen gebildet wird.
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Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung
zeigen:
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Fig. 1 eine Grundrißansicht eines Bleches, welches bei einem
erfindungsgemäßem Verfahren Anwendung findet;
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Fig. 2 eine perspektivische Darstellung von oben und nach der
Seite hin bei einer Anordnung zur Durchführung der
Explosionsverbindungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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Fig. 2a eine ins einzelne gehende Schnittansicht geschnitten
längs der Linie X-X gemäß Fig. 2, jedoch mit einer Abwandlung
gegenüber der Ausführung nach Fig. 2;
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Fig. 3 eine Grundrißansicht einer durch das erfindungsgemäße
Verfahren erzeugten Tafel;
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Fig. 3a und 3b Schnittansichten geschnitten längs der Linie
A-A und B-B gemäß Fig. 3;
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Fig. 4 eine Seitenansicht eines Formstückes, das bei den im
Beispiel 3 beschriebenen Versuchen benutzt wurde.
BEISPIEL 1
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Es wird auf Figur 1 Bezug genommen. Ein Trennmittel wurde auf
zwei H-förmig gestaltete Mittelbereiche 10 eines 3 mm dicken
Bleches 12 aus einer Legierung 8090 (von British Alcan
geliefert) aufgebracht. Diese Legierung ist eine Aluminium-Lithium-
Legierung mit der folgenden Zusammensetzung: Li 2,2-2,7;
Cu 1,0-1,6, Mg 0,6-1,3, Zr 0,04-0,16, Zn maximal 0,25,
Fe maximal 0,3, Si maximal 0,2, Mn maximal 0,1, Cr maximal 0,1,
Ti maximal 0,1 mit dem Rest Aluminium. Eine solche Legierung
ist jedoch für das übliche DB/SPF-Verfahren wegen der
Schutzoxidoberf lächen nicht anwendbar. Das Blech 12 ist 850 x 1450 mm
groß und es besteht die Absicht, zwei Tafeln 1 und 2 zu
erzeugen, die je eine Größe von 600 x 600 mm haben. Das Blech 12
besitzt einen Einleitungsrand 13 und einen Auslaßrand 14, die
eine Breite von 50 bzw. 200 mm haben. Der 'Einleitungsrand' ist
jener Rand, über welchem der Sprengstoff im
Explosionsschweißverfahren detoniert während der 'Auslaßrand' jener Rand ist,
der dem Einleitungsrand gegenüberliegt (vgl. weiter unten).
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Das Trennmittel kann ein solches sein, welches traditionell
bei dem SPF-Verfahren benutzt wird, beispielsweise kann es ein
inertes Keramikmaterial sein, welches in einer verdampfbaren
Flüssigkeit enthalten ist und durch irgendeine herkömmliche
Technik aufgebracht wird; wir benutzen einen Seidenschirmdruck.
Vorzugsweise ist das Trennmaterial von der in der EP-A-266,073
beschriebenen Art.
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Es wird nunmehr auf Fig. 2 der Zeichnung Bezug genommen. Es
sind Abstandshalter 15 auf dem Blech 12 angeordnet, das mit den
mittleren Trennbereichen 10 nach oben liegend angeordnet ist,
und ein weiteres Blech 16 aus einer Legierung 80, 90, aber ohne
Trennmittel ist auf den Abstandshaltern 15 aufgelegt, so daß es
vom Blech 12 durch einen Spalt l7 getrennt ist, und eine
Sprengstoffschicht
18, die durch vier Hartfaserwände 20 gehalten wird,
ist auf dem Blech 16 angeordnet; eine 2 bis 3 mm dicke
Kartonschicht 19 ist zwischen die Sprengstoffschicht 18 und das Blech
16 gelegt, um eine Beschädigung der äußeren Oberfläche des
Bleches 16 zu vermeiden, wenn der Sprengstoff detoniert. Der
Sprengstoff 18 wird durch eine oder mehrere Sprengkapseln
gezündet, die längs der Seite 24 des Sprengstoffes angeordnet
sind, und hierdurch wird das Blech 16 mit einer solchen Wucht
gegen das Blech 12 gepreßt, daß die beiden Bleche kalt
miteinander verschweißt werden. Die Seite 24 liegt über dem
Einleitungsrand 13 (Fig. 1) der Tafel 12.
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Die Menge und die Art des Sprengstoffes sollte so gewählt
werden, daß die beiden Bleche 12 und 16 miteinander verschweißt
werden, aber sie sollten bei diesem Verfahren nicht wesentlich
deformiert werden. Die resultierende Kaltverschweißung braucht
nicht so fest wie das Grundmetall zu sein, da die beiden Bleche
bei der folgenden Wärmebehandlung noch weiter miteinander
verbunden werden.
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Anstelle der Benutzung von Abstandshaltern 15 kann eines der
beiden Bleche, oder es können beide Bleche 12, 16 mit Flanschen
(vgl. Fig. 2a) versehen sein, um die Bleche 12, 16 im Abstand
zueinander zu halten.
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Durch die Explosivverbindung werden die beiden Bleche 12, 16
so miteinander verbunden, daß ein Schichtenkörper entsteht,
außer in jenen Bereichen 10, wo das Trennmittel vorhanden ist.
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Es werden dann in den zentralen Bereich 10 eines der Bleche 12
oder 16 Löcher gebohrt, damit das Gas während der folgenden
thermischen Behandlung (die weiter unten beschrieben wird)
entweichen kann, denn sonst könnte dieses Gas die durch Explosion
verbundenen Bereiche der Platte aufreißen; die Entlüftungslöcher
können auch eine Verbindung für das Gas beim Aufblasen bilden,
wobei die Tafel superplastisch in ihre Form gebracht wird, wie
dies ebenfalls weiter unten beschrieben wird.
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Die Ränder 13, 14 der Bleche 12, 16 werden dann beschnitten und
die Bleche werden in zwei Teile getrennt, um zwei ebene laminare
Tafeln 1 und 2 der gewünschten Größe zu erzeugen.
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Eine der Tafeln 13 wird dann in einem der superplastischen
Verformung dienenden Formgesenk eingeklemmt, das die Endgestalt des
gewünschten Werkstücks hat, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Das Blech, in dem die Entlüftungslöcher 28 ausgebildet sind,
wird die Basis 30 der fertigen Tafel, und das Blech, in dem
keine Entlüftungslöcher eingebohrt sind, wird das Deckblech 32.
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Die laminare Tafel wird dann einer Wärmebehandlung bei 450ºC
während 1 bis 2 Stunden unterworfen, um die während der
Explosionsverbindung erzeugten Bindungen zu konsolidieren, obgleich
auch andere Wärmebehandlungsbedingungen benutzt werden können.
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Es wird angenommen, daß der Mechanismus für diese Konsolidierung
das Ergebnis einer Diffusion ist. Dann wird die Temperatur der
Tafel langsam mit 1ºC pro Minute auf die Temperatur der
Superplastikformtemperatur von 530º bis 560ºC erhöht. Wenn die
Temeratur stattdessen schnell gesteigertt würde, dann könnten die
Metalle rekristallisieren und ihre Fähigkeit verlieren,
superplastisch deformiert zu werden.
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Dann wird die Tafel einer superplastischen Deformation
unterworfen, während der komprimiertes Gas in das Innere der Form
unter dem Grundblech 30 geblasen wird, und dieses Gas tritt
durch die Entlüftungslöcher im Grundblech 30 hindurch und bläst
das obere Blech 32 auf, bis dieses die Gestalt der Form
eingenommen hat. Diese superplastische Deformation kann einige Zeit
bis zur Vollendung in Anspruch nehmen, und der Gasdruck sollte
gemäß bekannten Druck/Zeitzyklen so geändert werden, daß die
gestreckten Bereiche 34 des Bleches 32 sich bei der superplasti.
schen Deformation nicht einschnüren. Dann wird der Gasdruck
weggenommen und die Form geöffnet, damit die so verformte Tafel an
der Umgebungsluft abkühlen kann. Dann kann die Tafel fertig
bearbeitet werden, d.h. die Ränder können beschnitten werden und
die Tafel kann dann einer abschließenden Alterungsstufe bei
170ºC 32 Stunden lang unterzogen werden.
BEISPIEL 2
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Um die Festigkeit der durch das erfindungsgemäße Verfahren
erzeugten Schweißverbindungen abzuschätzen wird eine Reihe von
Versuchen durchgeführt.
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Zwei Bleche aus einer Aluminium-Lithium-Legierung werden durch
Explosion in der beschriebenen Weise verbunden, lediglich mit
dem Unterschied, daß die Bleche kein Trennmittel enthalten. Es
werden zwei unterschiedliche Explosionsverbindungschargen
benutzt und jeder Versuch wird an verschiedenen Beispielen
durchgeführt. Bei dem ersten Explosionsverbindungsprozeß (Prozeß 1)
wird eine minimale Menge von Sprengstoff benutzt, die gerade
ausreicht, um eine Verbindung zwischen den beiden Blechen
herzustellen, während bei dem zweiten Prozeß (Prozeß 2) eine
größere Menge Sprengstoff benutzt wird, die ausreicht um eine
wellenförmige Verschweißung zwischen den Blechen zu verursachen,
die charakteristisch ist für eine Explosionsverbindung.
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Das laminare Blech, welches bei dem Prozeß 1 erzeugt wird, ist
flach und durch die Explosionsverbindung nicht verzerrt. Wenn
das Kartonblatt 19 nicht vorhanden wäre, dann würde die mit dem
Sprengstoff in Berührung kommende Oberfläche durch den
Sprengstoff etwas verunreinigt, aber selbst wenn das Kartonblatt 19
weggelassen wird, könnt die Verunreinigung durch eine Beizlösung
entfernt werden. Die Zwischenfläche zwischen den beiden Blechen
zeigt eine gute Metall-Metall-Berührungsverbindung mit nur
kleinen Bereichen, wo keine Verbindung zustandegekommen ist.
Das durch den Prozeß 2 erzeugte laminare Blech ist durch die
Explosivverbindungsbedingungen etwas durchgebogen und die
Oberfläche auf der Sprengstoffseite des Bleches zeigt eine
leichte Ribbelwirkung. Die Zwischenfläche zwischen den Blechen
ist fest verbunden.
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Die laminaren Tafeln beider Explosiv-Prozesse werden dann einer
Wärmebehandlung ausgesetzt, wie dies in der nachfolgenden
Tabelle 1 dargestellt ist.
TABELLE 1
Probe
Explosions-Verbindungsprozeß
Temperatur der Wärmebehandlung (ºC)
Dauer der Wärmebehandlung in Minuten
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Die Probe 2/120 wird außerdem einer Alterungsbehandlung und
einer Lösungshärtebehandlung bei 500ºC für 15 Minuten und bei
180ºC über 5 Stunden ausgesetzt.
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Die Festigkeit der Verbindungen der Proben vor der
Wärmebehandlung und nach der Wärmebehandlung wurden geprüft indem versucht
wurde, einen Keil längs der Verschweißungszwischenfläche
einzutreiben und so die beiden Bleche voneinander zu trennen. Die
Ergebnisse sind in der Tabelle 2 niedergelegt. Die Proben vor
der Wärmebehandlung sind mit '1' und '2' bezeichnet, um das
Explosionsverbindungsverfahren anzugeben, das bei ihrer
Herstellung benutzt wurde, während die Nomenklatur der Tabelle 1 für
die wärmebehandelten Proben benutzt wurde.
TABELLE 2
Probe
Schweißfestigkeit
Die Verschweißung konnte mit Schwierigkeiten geöffnet werden
die Verschweißung konnte nicht geöffnet werden
die Verschweißung konnte geöffnet werden, aber nur mit sehr viel größerer Schwierigkeit als bei der Probe 1
die Verschweißung konnte nicht geöffnet werden.
BEISPIEL 3
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Bei jedem von sechs Versuchen wurden zwei Bleche aus der
Legierung 8090 durch Explosionsverbindung miteinander verbunden,
wie dies oben beschrieben wurde, aber ohne dazwischenliegendes
Trennmaterial. Die Explosionsverbindung erzeugte ein
Wellenmuster an der Zwischenfläche zwischen den Flächen; vier
Prüfkörper wurden aus jedem Blech herausgearbeitet und die Form der
Prüfkörper ist in Fig. 4 dargestellt. Die Länge eines jeden
Prüfkörpers l&sub1; beträgt 27 mm, jedes Ende ist 10 mm lang
(l&sub2; und l&sub3;), woraus sich natürlich eine
Überlappungslänge (l&sub2; und l&sub3;), woraus sich natürlich eine
Überlappungslänge (l&sub4;) von 7 mm ergibt. Die Breite der
Prüfkörper betrug 20 mm und die Dicke an jedem Ende (t&sub1;
= t&sub2;) betrug 3 mm, woraus sich die Dicke in
Überlappungsbereich von 6 mm ergibt. Bei zwei Prüfkörpern lagen die
Wellenberge der Wellen parallel zur Längsachse der Prüfkörper (diese
Prüfkörper wurden mit 'T') bezeichnet und bei zwei Prüfkörpern
lagen die Wellenberge senkrecht zur Längsachse der Prüfkörper
(diese Prüfkörper wurden mit dem Buchstaben 'L' bezeichnet).
Bei jedem Versuch wurde ein T-Prüfkörper und ein L-Prüfkörper
der folgenden Wärmebehandlung ausgesetzt:
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(1) Erhitzen des Prüfkörpers auf 4soac eine Stunde lang;
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(2) Erhitzen des Prüfkörpers graduell auf 530ºC mit
einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 1ºC pro Minute;.
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(3) Abschrecken der Pprüfkörper in Luft, d.h. sie kühlten
auf Raumtemperatur in Umgebungsluft ab;
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(4) die Prüfkörper wurden bei 170ºC 32 Stunden lang
gealtert.
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Die beiden anderen Proben wurden keiner Wärmebehandlung
unterworfen.
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Die Enden der Prüfkörper wurden in einem Prüfgesenk eingeklemmt
und einem Scherversuch unterworfen, indem an den Enden der
Prüfkörper gezogen wurde bis die Überlappung aufbrach. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 3 niedergelegt.
TABELLE 3
PRUFNUMMER
NAHTSCHERBEANSPRUCHUNG MN/M²
nach der Verbindung
wärmebehandelt
durchschnittlich
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Die Ergebnisse zeigen den Vorteil der Wärmebehandlungsstufe.