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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Mehrfachmetallen Die
Hersfiellung von, Doppel- Lind Mehrfachmetallen, die z. B.. ,aus Eiseen oder Stahl
und einer aufgeschweißten Auflage eeines edleren Metalles, wie z. B.. Kupfer oder
Bronze, bestehen, gewinnt immer mehr an Bedeutung. Es ist dies in erster Linie darauf
zurückzuführen, daß derartige Doppel- oder Mehrfachmetalle im: den meisten Fällen
dort verwendet werden können, wo bisher lediglich das eedlere Auflagemetall allein
zur Anwendung gelangt ist. Infolgedessen bieten die Doppel- :oder Mehrfachmetalle
die Möglichkeit ;erheblicher Einsparung au wertvollen Metallen, vorzugsweise Einfuhrmetallen.
Andererseits ergibt aber auch die Vereinigung von z. B. Eiseen oder Stahl mit Bronze
oder Kupfer einen Werkstoff, der die wertvollen Werkstoffeigenschaften beider Metalle
in sich vereinigt und dessen. Verwendung darum vielfach ganz bedeutende technische
Vorteile zu bieten vermag. Der Verwendung von Doppel- und Mehrfachmetallen im wünschenswertem
Umfang stehen nun leider die mit der Herstellung dvesier Werkstoffe verbundenen
Schwierigkeiten entgegen, die sich in erster Linie .daraus ergeben, daß eine verschweißungshindernde
Oxydation der zu vereinigenden Metallflächen vor bzw. während der Verschweißung
vermieden und darum Sorge getragen werden muß, daß vor der Vereinigung der Metalle
kein Luftsauerstoff an die Verschweißungsflächen heräntreten kann, was jedoch in
der Regel durch Anwendung komplizierter und kostspieliger Maßnahmen bzw. Mittel
möglich ist. Schwierigkeiten. in dieser Hinsicht ergeben sich insbesondere bei der
Gußplattierung. Bei dieser muß das Kernmetall. zunächst auf Verschweißungstemperatur
erhitzt werden, ehe das Auflagemetall eingegossen werden kann. Diese Erhitzung nimmt
selbst bei geringen Wsrkstückabmessungen
einige Zeit in Anspruch,
während der nach bisheiigerAnschauung schädliche Oxydationen, die bis zur Verzunderung
der Verschw:eißungsfläche führen können, ahne Anwendung einer Schutzgasatmosphäre
unvermeidlich sind. In besonderem Maße zeigt sich dieser Mangel aber bei der Verarbeitung
von großen und schweren Werkstücken, wie z. B. Rohrluppen, die bis zur Erreichung
der Verschweißungstemperatur verhältnismäßig lange Zeit erhitzt werden müssen. Schon
ein Rohling von nur 3o bis 8o1,-,-, Gewicht muß 2o bis 40 Minuten lang erhitzt werden,
bis er beispielsweise die für eine Verschweißung mit Bronze notwendigeTemperatur
von etwa goo bis rooo'C erreicht hat.
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Erfindungsgemäß, können Doppel- und Mehrfachmetalle durch Erhitzen
:eines Kernwerkstückes auf Verschweißungstemperatur und anschließendes Eingießen
des Aufla.gemetalles unter Ausschluß des Luftsauerstoffes auch ohne Anwendung :einer
Sr..hutzgasatmosghäre hergestellt werden, -wenn mann die das Kernwerkstück enthaltende
Form bzw. don mit Verbundmetall auszugießenden Hohlraum während der Erhitzung auf
Verschweißun gstemperatur mit einer leicht entfernbaren Abdeckung verschlossen hält
und das Auflagemetall unmittelbar nasch Entfernen der Abdeckung in die Form bnv.
in den Hohlraum des Werkstückes eingießt.
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Nach einem bekannten Verfahren uierden Gußstücke in der Weise hergestellt,
daß zunächst in eine zum Teil von einem Kern ausgefüllte Kokille (ein Metall :eingegossen,
danach der Kern herausgezogen und nach Maßgabe des Herauszieh eis :ein zweites Metall
in den frei werdenden Raum. nachgegossen wird: Hierbei löst sich die inzwischen
durch oberflächliche Erstarrung entstandene dünne Kruste des ersteingegossenen Metaller
wieder auf, so daß die Metalle sich in ihren Grenzzonen vermischen und durch Legierung
vereinigen. Erfindungsgemäß wird demgegenüber ein Eisen- oder Stahlrohling in. festem
Zustand und abgedeckt auf Verschweißungstemperatur erhitzt und hierauf unmittelbar
nach Entfernung der Abdeckung das Auflagemetalleingegossen. Eine Erweiichunig des
Eisen- oder Stahlrohlings und damit eine Legierung der beiden Metalle in den Grenzzonen
findet nicht statt. Vielmehr tritt lediglich eine Oberfläch@enverschweißung ?ein,
so da, die Metalle, am durchschnittenen Block betrachtet, in einer scharfen Linie
gegeneinander abgesetzt sind. Zwar -wird b:ei diem bekannten Verfahren ebenfalls
:ein Oxydationsschutz angestrebt. Jedoch wird dieses Ziel dort nicht durch Abdeckung
und Luftverdrängung durch Erwärmung, sondern mechanisch durch einen luftverdrängenden
Kern zu verwirklichen versucht. Nach einem anderen bekannten Verfahren wird zunächst
ein in eine Form eingesetztes Werkstück mit dieser auf Schweißtemperatur erhitzt
und danach die Form unter die Schmelztemperatur des Gießmetaller abgekühlt, worauf
das Gießmetall über einen Gießaufsatz und eine auf das Werkstück aufgesetzte Zentrierhaube
in den Zwischenraum zwischen Kern und Formwand eingegossen wird. Auch hier wird
das Werkstück nicht in einer Form erhitzt, die während der Erhitzung mit einer leicht
entfernbaren Abdeckung verschlossen gehalten wird. Von einem Fernhalten des Luftsauerstoffes
von den Verschweißungsflächen kann bei diesem Verfahren keine Rede sein. Durch die
schroffe Abkühlung der Form vor dem Einguß werden vielmehr, da die Zentrierhaube
nach oben offen ist, Bedingungen geschaffen, die das Eintreten der Luft ganz besonders
begünstigen.
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Worauf die bei der Arbeitsweise gemäß Erfindung eintretende Wirkung
beruht, ist nicht ohne weiteres erkennbar. Es darf angenommen werden, daß bei der
Erhitzung des abgedeckten Rohlings der Sauerstoff durch die Trennfugen zwischen
der Abdeckung und dem Rand des Rohlings aus dem Hohlraum entweicht und mit steigender
Erhitzung immer weniger wird, so daß sich schon lange vor Erreichung der Verschweißungstemperatur
in dem Hohlraum praktisch kein Sauerstoff mehr befindet, der zu schädlicher Oxydation
führen könnte.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführangsform der Erfindung besteht darin,
den Hohlraum mit einem durchbrochenen Behälter abzudecken, der mit Holzkohle oder
einem ähnlich wirkenden* Mittel gefüllt ist. Bei dieser Ausbildung kann selbst bei
etwaigem Nachlassen der Temperatur im Erhitzungsofen kein schädlicher Sauerstoff
in den Hohlraum des Rohlings zurücktreten, da mit dem Sauerstoff zugleich in wesentlich
höherem Maße reduzierende Gase als Schutzgase in den Hohlraum eintreten würden.
Diese Schutzgaswirkung kann noch :erhöht werden, wenn man einen Abdeckbehälter verwendet,
der einen in den Hohlraum mehr oder weniger weit hineinragenden Bodenteil besitzt,
aus dessen Holzkohlefüllung ständig reduzierende oder indifferente Gase in dien
Hohlraum austreten.
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Der Abdeckbehälter wird zweckmäßig aus einem nicht zundernden Material,
wie z. B. Schamotte oder zunderfreien Eisen, hergestellt. Auch kann :er aus einem
Material bestehen, dessen Oxydationsprodukte auf die Auflage und auf die Verschweißung
keinen schädlichen Einfluß auszuüben vermag. So kann man z. B. bei Herstellung einer
Kupferauflage einen Behälter aus Kupfer verwenden.
Der eingegossene
Metallkern wird üblicherweise durch Ausdrehen bis auf die gewünschte Auflagestärke
wieder @entfernt. Zur 'Vierbilligung kann man aber erfindungsgemäß auch so verfahren,
daß man das übersc'hüssig'e Auflagemetall anstatt durch Ausbohren durch Ausleeren
beseitigt, nachdem sich an der Wand des Eisenrohlings durch Abkühlung eine genügend
dicke Schicht des Auiagemetalles ankristallisiert hat. Der Hohlraum des so erhaltenen
Blockes kann nun iio,ch ausgedreht werden, ehe der Block z. B. durch Warmpressen
auf der Strangpresse gegebenenfalls mit anschließendem Kaltziehen oder in anderer
Weise, wie z. B. durch Walzen, zum Rohr weiterverarbeitet wird.
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Die Herstellung einer Rohrluppie nach dem Verfahren der Erfindung
ist nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Ein. Eisenrohling von,einem .äußeren Durchmesser von 16o mm und einer
Höhe von 3oomm, der eine Bohrung von 9o mm Durchmesser und einen io mm dicken Boden
besaß, wurde mit :einem Schamotteplättchen abgedeckt und hierauf in einem Flammofen
auf Verschweißungstemperatur erhitzt. Diese liegt zwischen 75o bis i ioo° G, vorzugsweise
zwischen etwa 8oo bzw. 84o und iooo bzw. 9oo°. Nach Erreichung der Verschweißungstemperatur
wurde die Abdeckung entfernt und der Hohlraum unter möglichst geringem Zeitverlust
mit einer warm und kalt knetbaren Zinnbronze ausgegossen. Hiernach wurde der Rohling
abgekühlt inddarauf das eingegossene Auflagemetall bis auf die gewünschte Stärke
ausgedreht. Das so hergerichtete Werkstück wurde sodann auf der Strangpresse warm
vongepreßt und anschließend kalt zu einem nahtlosen Rohr fertiggezogen.
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Die Erfindung, nach der auch andere langgestreckte Körper mit seiner
Auflage verschweißt werden können, stellt !eine Abkehr von der seitherigen Anschauung
dar, nasch der zur Herstellung von Doppel- und Mehrfachmetallen kostspielige Vorsichtsmaßnahmen
zu- Vermeidung von verschweißungshindernden Oxydationen-erforderlich sind.