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Vorrichtung zum Herstellen metallischer Überzüge auf Metallbändern
Die bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Herstellung von metallischen Überzügen
auf Metallbändern bestehen im wesentlichen darin, daß das bandförmige Stützmetall,
beispielsweise Stahl, in einem mehrere Meter langen Heizkanal durch Strahlung auf
eine Temperatur gebracht wird, die einen Verband zwischen Ausgußmetall und Stützmetall
herbeizuführen gestattet. Handelt es sich beispielsweise um Bleibronze, so muß das
Stützmetall auf etwa iooo bis izoo° erwärmt werden. Alsdann kann die flüssige Bleibronze
aufgegossen werden und, nachdem sie einige Zeit zwecks Bildung eines Diffusionsvorganges
auf den Stahl eingewirkt hat, wird durch schnelle Abkühlung das Aussaigern des Bleies
aus dem Kupfer vermieden. Das Erhitzungsverfahren ist teuer, umständlich und bedingt
bei einer Störung im Gießprozeß einen großen Abfall an Metall. Es ist außerdem bei
der Herstellung von Verbundmetallbändern, bei denen für die Verbandsbildung vergleichsweise
niedrige Temperaturen, bis etwa 6oo°, angewandt werden, bekanntgeworden, die Aufheizung
des Stützmetallbandes durch Gasbrenner auf einem verhältnismäßig kleinen Raume vorzunehmen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine Vorrichtung zur
Herstellung von Verbundgußmetallen, bei denen das Ausgußmetall auf ein bandförmiges
Stützmetall aufgegeben wird, und zwar auf eine besonders günstige Ausgestaltung
der Heizvorrichtung. Bei der Herstellung metallischer Überzüge auf Metallbänder,
die vor dem Aufbringen des flüssigen Verbundgußmetalls kurzzeitig auf Diffusionstemperatur
erwärmt werden, ist die Vorrichtung erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein oder
mehrere mit Hochfrequent
gespeiste Leiter, die den zweckmäßig vorher
gereinigten und unter Schutzgasabdeckung stehenden Bandteil schleifenförmig oder
aber spulenförmig derart umgeben, daß der von ihnen ausgehende Kraftlinienfluß den
zu erhitzenden Bandteil möglichst vollkommen durchsetzt.
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Der Grundgedanke torliegender Erfindung
liegt darin, daß diese
Erhitzung währe' 44, eines vergleichsweise kurzen Zeitraumes @nür; an der Stelle
vorgenommen wird, an der auch die Wärme zwecks Vergießen benötigt wird. Die Erhitzung
erfölgt mit Hilfe hochfrequenter Wirbelströme, die durch die aiigewendeten Glühkopfformen
derartig große Stärke annehmen, daß- die Erwärmung in kürzester Zeit eintritt.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß die vor V erzunderung
zu schützende Fläche des Stützmetalls klein ist gegenüber dem bekannten Verfahren,
daß keine Anlaufzeiten benötigt werden und die Anlage jederzeit ein- und ausgeschaltet
werden kann. Es ist bei Anordnungen gemäß der Erfindung zu beachten, welche Stärken
und welche Art von Stützmetall man verwenden will, da hiervon die Wahl der zugeführten
Leistung und Frequenz des Hochfrequenzstromes abhängig ist. Da beispielsweise aus
dem fertigen Bimetallstreifen nachher halbrunde Lagerschalen, gegebenenfalls mit
Bunden, zu pressen sind, wird im allgemeinen die Wandstärke des Bleches in der Größenordnung
von i bis 2 nim liegen. Aus metallurgischen Gründen wird man den Ausguß etwa 3 bis
4 nim stark wählen, um ihn dann bis auf die benötigte Ausgußstärke abzufräsen oder
anderweitig zu entfernen.
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Die für die Erhitzung anzuwendenden Leistungen liegen theoretisch
bei etwa 12 kW erzeugter Wärmeleistung im Werkstück bei einer Durchzugsgeschwindigkeit
von etwa 1,5 bis 2 m/Min., einer Temperatur von i ioo bis i2oo° und i bis 2 inm
starkem Eisenblech.
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Zur Ausführung des Erfindungsgedankens in bezug auf die Erwärmung
stehen nun zwei verschiedene Wege offen. Handelt es sich darum, daß man vergleichsweise
hohe Frequenzen, etwa ioo kHz und mehr, zur Verfügung hat, so können Spüleriforinen
Verwendung finden, die das Band schleifenförmig umfassen. Es empfiehlt sich dann
auch, zwecks Ausnutzung der bei Konzentration von Stromfäden hervorgerufenen besonderen
Wärmewirkung, einen eigentlichen Heizleiter mit vergleichsweise gering-ein Querschnitt
und einen Rückführungsleiter mit vergleichsweise großem Querschnitt zu benutzen.
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Stehen derartig hohe Frequenzen jedoch nicht zur Verfügung, so muß
die Spulenforin so ausgebildet werden, daß eine möglichst große Fläche des zu erhitzenden
Bandes von den Kraftlinien geschnitten- «-erden kann. Besonders günstig wirken sich
dabei naturgemäß diejenigen Anordnungen aus, die nach .Art von konzentrischen Leitern
zwangsmäßig :@sÄmtliche Kraftlinien durch das Werkstück eiben. Man kann dann finit
niedrigerer .` equenz in der Größenordnung v011 2 bis '°@4o kHz auskommen, muß aber
wegen der Entkopplung bei Überschreiten des Kuriepunktes bei der Erhitzung vergleichsweise
größere Leistungen zur Verfügung stellen. Wenn vorhin davon die Rede war, daß 12
kW im Werkstück erzeugt werden müßten, so bleibt diese Zahl an und für sich erhalten;
während man im Falle höherer Frequenzen jedoch mit einem Wirkungsgrad von vielleicht
5o o/o rechnen kann, muß im Falle der niedrigeren Frequenzen der Wirkungsgrad mit
nur etwa 5 bis io o/o angesetzt werden.
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Das Stützinetallband muß derart ausgebildet «-erden, daß es in Trogform
das flüssige Angußmetall aufnehmen kann. Ferner muß für die nachfolgende mechanische
Bearbeitung ein von Angußmetall freier Teil des Bandes bestehen bleiben. Die günstigste
Form hierfür ist in den weiter unten näher beschriebenen Abbildungen dargestellt
worden.
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Da das als Walzband angelieferte Stützmetallmaterial oberflächlich
stark verunreinigt ist, muß es zuerst beispielsweise mechanisch durch ein Sandstrahlgebläse
gereinigt werden. Auch durch eine thermische Behandlung, Blankglühen in wasserstoffhaltiger
Atmosphäre, kann eine hervorragende Reinigung der Oberfläche des Stützmetalls erzielt
werden. Schließlich kann allein oder zusätzlich eine chemische oder cheinisch-elektrische
Reinigung eingeschaltet «-erden. Bewährt haben sich io % Salz- oder Salpetersäurelösungen
oder auch die bekannten elektrolytischen Reinigungsbäder.
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Die weiteren Ausbildungen der Vorrichtung gemäß der ..Erfindung sind
in den Abbildungen näher erläutert. Will man mit vergleichsweise hohen Frequenzen
arbeiten, so kann zur Erhitzung des Bandes i, das zwecks späterer Aufnalime des
Ausgußmetalls eine gekröpfte: Form erhalten hat, eine Spule 2 (vgl. Abb. i) verwendet
werden. Die Spule .2 besteht aus einem ebenfalls gekröpften Heizleiter 3 mit vergleichsweise
kleinem Querschnitt und einem Rückführungsleiter 4 mit entsprechend vergrößertem
Querschnitt, wie aus Abb. 11) liervorgeht. Heiz- und Rückführungsleiter bestehen
wegen der hohen Stromdichten aus wassergekühltem Kupferrohr. Je nachdem, wie man
die Heizvorrichtung anordnet, kann
auch die räumliche Umkehrung,
wie sie in Abb. 2 dargestellt worden ist, verwendet werden. In Abb. 3 ist unter
Andeutung eines ebenfalls mit einem Heizleiter 3 geringeren Querschnittes arbeitenden
Glühkopfes schematisch eine Gesamtanordnung zur Herstellung von Verbundgußmetallen
dargestellt. Das Band i wird von links nach rechts durchgezogen und unter der Kante
des Heizleiters 3 bis auf die gewünschte Temperatur gebracht. Unmittelbar anschließend
läuft aus dem Tiegel 5, der mit einem Ventil 6 versehen ist, das Angußmetall, beispielsweise
die Bleibronze 7, auf das Stahlblech. Anschließend an das Vergießen wird durch eine
Vorrichtung 8, beispielsweise einen Eisenklotz, der durch ein Wasserrohr g gekühlt
wird, die Bleibronze zum Erstarren gebracht.
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Beim Arbeiten mit vergleichsweise niedrigeren Frequenzen wählt man
die Anordnung beispielsweise, wie die Abb. 4a bis 4c zeigen. Der Glühkopf besteht
aus einer Spulenform. Heizleiter und Rückführungsleiter 3 und 4 haben annähernd
gleiche Größe. Dabei ergibt sich allerdings die Unannehmlichkeit, daß die Aufheizung
als Abbild der Heizleiter erfolgt, d. h. also, daß zwei Heizzonen entstehen. Will
man das vermeiden, so kann man die Anordnung so wählen, wie das die Abb. 5 zeigt.
Hier wird ein Heizleiter 3 gewählt und zwei Rückführungsleiter 4. Der eine Rückführungsleiter
wird dabei abgewinkelt, damit das auf dieser Seite entstehende magnetische Feld
nicht mehr so groß ist und nicht das flüssig abgebrachte Metall, das kurz hinter
dem Heizleiter 3 auf das Band aufgegossen wird, in Bewegung versetzt. Eine ähnliche
Anordnung zeigt auch noch die Abb. 6, bei der gegebenenfalls von zwei getrennten
Hochfrequenzgeneratoren zwei Spulenanordnungen 3, 4 und 3', 4 gespeist werden.
Schließlich zeigt die Abb. 7a und 7b,eine ähnliche Anordnung wie Abb. 5, nur mit
dem Unterschied, daß das Eisenblech durch den Glühkopf durchgezogen wird.
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Die Glühköpfe nach Abb.8 und g sind nach dem Prinzip konzentrischer
Leiter aufgebaut. Die von dem Leiter 3 erzeugten Kraftlinien müssen unter allen
Umständen, wenn sie nicht einen sehr großen Umweg machen wollen, durch das Band
i hindurchtreten. Die Stromführüng erfolgt in Richtung des Bandes als Projektion
des Heizleiters 3, die Rückführung in den abgekröpften Teilen des Bandes, und zwar
auf zwei Wegen, je einer rechts und links. In ähnlicher Weise geschieht dies auch
bei der Anordnung nach Abb. ga und gb, wobei der Heizleiter 3 noch schräg gelagert
ist, damit die Hauptaufheizung an der Austrittsstelle des Stahlbandes auftritt.
Bei der Gesamtanordnung der Erfindung wird nun so vorgegangen, - daß das in Rollen
vorliegende Band durch Walzenpaare die gewünschte Profilform erhält, daß dann Reinigungsprozesse
der oben geschilderten Form sich anschließen. Alsdann erfolgt, gegebenenfalls unter
Schutzgas oder anderen abdekkenden Mitteln (Borax), die hochfrequente Erwärmung
des Bandes. Unmittelbar hierauf wird das'Angußmetall auf das Band aufgebracht, und
zwar durch einen Ventiltiegel. Nachdem die für den Diffusionsvorgang (Verbandsbildung)
notwendige Zeit verstrichen ist, wird insbesondere bei Bleibronze das Verbundmetall
abgekühlt. Dies kann dadurch erfolgen, daß Luft oder Wasser, beispielsweise durch
Düsen, gegen das Stahlband gespritzt wird. Man kann aber auch so, wie in Abb. 3
gezeigt, vorgehen und durch eine gekühlte Platte eine indirekte Wärmeableitung hervorrufen.
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Das so erhaltene Enderzeugnis kann nun entsprechend seinem Verwendungszweck,
beispielsweise Gleitlagerherstellung, weiter bearbeitet werden. Hierzu muß das Band,
um eine gleichmäßige Angußmetallstärke zu erhalten, beim Ziehen über eine Kante
in bekannter Weise abgefräst werden. Nach dem Ausschneiden geeigneter Platinen kann
durch einen Preßvorgang die halbe Lagerschale gebogen werden. Hieran schließt sich
dann die Feinbearbeitung an.