DE744031C - Verfahren zur Herstellung von Doppel- oder Mehrfachmetallwerkstuecken - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Doppel- oddr Mehrfachmetallwerkstücken Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von miteinander verschweißten Doppel- oder Mehrfachmetallwerkstücken sowie auf .dieAnfertigung von Blöcken und Brammen für die H:albzeugfabrikation, insbesondere auf die Anfertigung von Buchsen für Lagerschalen, deren .auf Eisen oder Stahl aufgebrachte Auflage aus Nichteisenmetall unter Verwendung einer metallischen Zwischenschicht besteht.
• Bekanntlich erfolgt die Verschweißung von Metallen, wie z. B. Eisen oder Stahl, mit Kupier oder Kupferlegierungen unter Anwendung eines Preß- oder Walzdruckes oder auch durch den Guß selbst. Bei idem zuerst genannten Verfahren: werden gegebenenfalls ,diffusnon.sfördernde bzw.diffusionshindernde Zwischenschichten benutzt. Eine diffusionshindernde Schicht widerstrebt der erwünschten innigen Verbindung zwischen dem Eisen und dem Kupfer bzw. der Kupferlegierung. Eine diffusionsfördernde Zwischenlage erscheint deshalb nicht angebracht, weil die Verschweißung zwischen Eisen und Kupfer und seinen Legierungen bei der Gußplattierung dann am vollkommensten gelingt, wenn zwischen :den -beiden Metallen. eine scharf ausgeprägte Trennlinie besteht. Findet ein tieferes Eindringen des Kupfers in, das Eisen statt, so wird dadurch die Güte des Doppelmetalls beeinträchtigt.
• Die diffusionsfördernden bzw. hindernden Schichten sind dünne Filme, idie in Form von Folien eingelegt oder auch als galvanische Niederschläge aufgebracht werden. Sieidienen meistens zum Schutze des Eisens gegen Oxydation und pflegen. infolge ihrer geringen Stärke nach der Weiterverarbeitung durch Diffusion verbraucht oder wenigstens infolge weitgehender Verminderung ihrer Dicke nicht mehr sichtbar zu sein.
• Zur Herstellung von Lagerschalen, deren Stützkörper aus Stahl und deren Lauffläche aus einer Stahlbronzeverbindung besteht, ist auch schon vorgeschlagen worden,eine dünne Graugußschicht durch Eintauchen der Stahl- ' fläche in ein Bad als Zwischenlage aufzit-@., bringen.
• Es hat sich nun aber gezeigt, dar sich beim Verschweißen ;des Auflagemetalls mit dem Eisen oder Stahl durch Gußplattierung Fremdkörper bilden, die in dein noch flüssigen. Auflagemetall schwimmen und beim Erkalten an irgendeiner Stelle des Querschnitts festfrieren. Bestimmte Angaben über die Zusammensetzung dieser Fremdkörper können zur Zeit noch nicht gemacht werden. Inn Schliffbild haben sie meist eine stahlblaue Farbe und weisen häufig die Gestalt von stäbchenförmigen Splittern auf. Sei es nun, @daß es sich bei diesen Fremdkörpern um aus dem Eisenverband losgelöste Eisensplitter handelt, sei es, .dar eine Legierung besonderer Art vorliegt, so kann doch festgestellt werden, dar ihre Zusammensetzung wesentlich von der des Auflagemetalls abweicht.
• Die Fremdkörper haben ferner, wie es scheint, große Härte. Wenn die Fremdkörper daher .innerhalb bzw. in der Nähe der Oberfläche des Auflagemetalls festfrieren, geben sie bei den in Frage kommenden Werkstücken zu starken. Störungen verschiedener Art Anlaß. Erstaunlich ist, dar diese Störungen auch bei der Herstellung von verformten Materialien trotz der dabei auftretenden Kristallzertrümmerung erhalten bleiben. So werden bei Werkstücken., die zu Leitungszwecken dienen, wie z. B. bei Ventilen., Pumpenzylindern oder Leitungen, Korrosionserscheinungen ausgelöst, die deshalb besonders gefährlich sind, weil nach einer Durchlochung der dünnen. Schicht des Auflagemetalls eine Berührung zwischen: dein letzteren und dem Eisen stattfindet.
• Eine schädliche Einwirkung besitzen ferner diese Fremdkörper bei Werkstücken, die einer gleitenden Beanspruchung unterworfen sind, wie z. B. bei Schneckeirrädern oder auch bei Lagern. Infolge der Härte der kleinen Fremdkörper tritt -vveitgelienid eine Herabsetzung der Laufeigenschaften des Auflagewerkstoffes ein. Es zeigt sich ferner alsbald eine Riefenbildung und schließlich ein völliges Festfressen insbesondere bei großer Beanspruchung ungeachtet einer ausreichenden Schmierung. Versuche haben ergeben, dar die Belastungsfähigkeit der gleitenden Teile, die derartige Einschlüsse aufweisen, gegenüber nicht verunreinigten Legierungen gleieher Zusammensetzung um die Hälfte und mehr herabgesetzt wird.
• Außer den vorerwähnten Schädigungen können auch noch andere Eigenschaften. des Auflagemetalls durch den Übergang von Eisen in das letztere beeinträchtigt werden. Auch soweit eine Auflösung des Eisens in dem Plattiermetall auftritt, besteht die Gefahr ;einer ungünstigenBeeinflussung der letzteren. Die vorerwähnten Mängel, die sich bisher bei der Herstellung von Doppel- oder Mehrfachmetallwerkstücken:, besonders von Lagerschalen aus Eisen oder Stahl mit einer Auflage aus Nichteisenmetall, unter Verwendung einer metallischen Zwischenschicht gezeigt haben, werden erfindungsgemäß dadurch behoben, dar die Zwischenschicht aus Kupfer gewählt und durch Guß- oder Druckplattieren erzeugt wird; und zwar in einer Stärke von mindestens 0,2 mm.
• Die Trennschicht wird zweckmäßig zwischen dein Kernstück, beispielsweise einem Eisenmantel, und dem Auflagemetall, das beispielsweise aus Messing oder Bronze besteht, eingeschweißt. Die Herstellung der Werkstücke gestaltet sich dann am einfachsten, wenn das für die Trennschicht verwendete Metall oder die betreffende Metallegierung einen höheren Schmelzpunkt hat als das Auflagemetall. Das Anschweißen des Auflagemetalls an die Trennschicht kann in diesem Fall ohne Zerstörung der letzteren vor sich gehen.
• Es hat sich ferner gezeigt, dar die Gefahr des Auftretens der Fremdkörpereinschlüsse vermindert wird, wenn die zu verschweißende Fläche des Kernstücks, beispielsweise eines Eisenrohlings, nicht durch spanabhebende Werkzeuge, sondern durch spanlose Verformung bearbeitet wird.
• Die Verschweißung der Trennschicht mit dem Eisenmantel kann nach einem Druck-oder Gußplattiernerfahren erfolgen. Die Verschweißung desAuflageinetalls mit derTrennschicht dagegen wird nach einem der bekannten Gußplatüerungsverfahren durchgeführt. Die Anbringung der Trennschicht bedeutet natürlich eine Wiederholung des Schweißvorganges.
• Die nach der Erfindung vorzusehende schützende Trennschicht, durch welche überdies die Verschweißung erleichtert und die Zuverlässigkeit des Werkstückes erhöht wird, kann durch Eingießen in den Eisenrohling, der dabei mit einer Art Kokille verglichen werden kann, hergestellt werden. Das flüssige Trennschichtrnetall bleibt so lange in dem Eisenrohling, bis eine bestimmte Dicke der Trennschicht erreicht ist. Nachdem eine angemessen dicke Schicht des Trennschichtmetalls an der Wand des Rohlings ankristallisiert ist, wird .die Form rasch umgedreht und der noch flüssige Teil des Metalls ausgegossen. Es bleibt dann ein mit der Eisenwari:dung verschweißter Mantel aus Trennschichtmetall zurück. Das Entfernen des überschüssigen flüssigen. Trennschichtmetalls kann. auch auf andere Art erfolgen, .beispielsweise durch Einsenken eines entsprechend starken. Dornes in das flüssige Zwischenschichtmetall. Unmittelbar auf die, noch verschweißfähige Zwischenschicht des Kupfers wird dann .das Auflagemetall aufgegossen. Die sich aus der Ankristallisation ergebende Temperatur muß mit der Gießtemperatur des Metalls, das zur Auskleidung dient, so .abgestimmt werden, daß einerseits die Trennschicht nicht oder wenigstens nicht zu stark abschmilzt und -daß andererseits noch eine völlige Verschweißung zwischen der letzteren und dem AuskleIdungsmetall stattfindet. Diese Forderung muß auch eingehalten werden, wenn. nicht, wie es als zweckmäßig erachtet wird, das Auflagemetall auf die noch verschwaißfähige Zwischenschicht aufgegossen wird, sondern die letztere mach ihrem Erkalten einem Verfahren: zur Befreiung vors Verunreinigungen ihrer Ober-Fläche -unterworfen wird und alsdann nochmals zum Aufschweißen. des Auflagemetalls erwärmt werden muß. ' .
• Um bei .diesem Vorgang das Auftreten einer Oxydation an .der Trennschicht zu vermeiden" können verschiedene Maßnahmen Anwendung finden. So kann z. B. ein Schutzgas eingeleitet werden. Es besteht -jedoch auch die Möglichkeit, die Verschweißung bei geschickter und rascher Handhabung des Ausleergießvorganges auch durch einfaches Eingießen zu erreichen. Überraschend ist .dabei, daß sich nachdem vorbeschriebenen Verfahren eine für die Bedingungen der Praxis ausreichende gleichmäßige Dicke und daher genügend Jünrne Trennschicht- mit verhältnismäßig glatter Oberfläche bei völliger Verschweißung der beiden Schichten herbeiführen läßt.
• Ein ähnliches Verfahren ist bei der Herstellung von Verbundgußwalzen bekanntgeworden, nach welchem die Walzenform zunächst mit dem Mantelwerkstoff aus hartem Eisen gefüllt, nach dessen teilweisem Erstarren °Jer noch flüssige Teil des Metalls abgelassen und ?der aus weicherem Eisen bestehende Kernwerkstoff nuchgegossen wird. Bei diesem Gießverfahren handelt es sich aber nicht wie bei der Erfindung darum, zwei verschiedenartige metallische Werkstoffe miteinander zu verschweißen, sondern zwei gleichartige Werkstoffe, die sich an der Grenzfläche weitgehend miteinander vermischen, zu verbinden.
• Das Hauptanwenclung;sgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Verschweißung von; Eisen mit Kupfer oder Kupferlegierungen. Es besteht natürlich auch die Mög-Idchlceit,bei anderem Metall oder Metallegierungen *das Verfahren anzuwenden. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn von nahtlosen Eisen- oder Stahlrohren albgetrennte Lagerbuchsen hergestellt werden sollen, ;die innen .mit einer Plattierung aus einer 2- bis 14/,i,-en, vorzugsweise einer 8°/oigen Zinnbronze oder einer dieser Bronze ähnlichen Legierung versehen sind.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Herstellung von Doppel- oder Mehrfachmetallwerkstücken, besonders von Lagerschalen .aus Eisen oder Stahl mit einer Auflage aus Nichteisenmetall, unter Verwendung einer metallischen Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Kupfer besteht und durch Guß- oder Druckplattieren erzeugt wird, und zwar in einer Stärke von mindestens o,2 mm.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nach ,dem Eingießen - der Zwischenschicht und nach einer in angemessener Stärke herbeigeführten Ankristaliisation des Kupfers an die Lagerschale das überschießende noch flüssige Metall entfernt wird z. B. durch Ausgießen, und daß danach .das Auflagemetall unmittelbar auf die noch verschweißfähige Zwischenschicht aus Kupfer aufgegossen wird. Zur Abgrenzung .des Anmeldungsgegen.-standes vom Stand .der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften .... Nr. 368 303, 656 224 300 277.