DE750457C - Hartlotzwischenlage zum spannungsfreien Verloeten von Werkstuecken mit sehr verschiedenen Waermeausdehnungskoeffizienten, insbesondere von Hartmetallschneiden mit Schneidentraegern aus Stahl - Google Patents

Description

• Hartlotzwischenlage zum spannungsfreien Verlöten von Werkstücken mit sehr verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten, insbesondere von Hartmetallschneiden mit Schneidenträgern aus Stahl Zer spanungswerkzeuge werden heute in großem Umfange in der Weise hergestellt, daß ein als Schneide dienendes Hartmetallstück mit :dem Schneidenträger aus Eisen oder Stahl verlötet wird. Diese Verbindung muß sehr fest sein, damit sie den starken Beanspruchungen im Betrieb und beim Abkühlen der Lötverbindung gewachsen ist. Die Verbindung muß außerdem spannungsausgleichend wirken. Spannungen treten auf, weil dieHartmetallstücke einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben als die Schneidenträger und das Lot. Im rauben Zerspanungsbetrieab wird die Hartmetallschneide nicht nur bis zur Rotglut erhitzt, wodurch die Wärmespannungen dauernd wechseln, sondern sie wird in diesem Zustand auch noch starken wedhselnden Stoß- und Druckbeanspruchungen unterworfen, die bei ungeeigneter Lötverbindung sehr rasch zum Bruchoder zum Abspringen :der Hartmetallauflage führen.
• Um die schädliche Wirkung solcher Spanriungen zu vermeiden, hat man die Lötung' unter Verwendung von Zwischenlagen aus Eisen ausgeführt. Als Zwischenlage hat man anfangs- volle Eisenplättchen verwendet, ist aber dann dazu übergegangen, diese zu unterteilen, indem manDrahtgewebe oderVerbundmetalle mit Bandeinlagen verwendet hat.
• Bei Verwendung von Drahtgeweben als spannungsausgleichende Zwischenlage wird das Hartlot beim Lötprozeß zwischen den zu verlötenden Teilen geschmolzen, um das Gewebe vollständig in das Lot zu betten. Dabei besteht die Gefahr, daß der Lötprozeß nicht bis zur vollkommenen Ausfüllung des Drahtgewebes durchgeführt wird. Die so entstandenen Lücken in der Lotverbindung können mangels genügender Entspannung oder durch die durch sie bedingte geringere Druckfestigkeit der Lötzwischenlage zu frühem Bruch der Hartmetallauflage führen.
• Ein anderes Hartmetallot, das als Verbundmetall geliefert wird und in dem die spannungsausgleichenden Eisenteile als Lamellen in das Kupfer eingebettet oder eingeschweißt sind, kann aus ähnlichen Gründen nieht in allen Fällen finit Erfolg verwendet werden. Dies zeigt sieh insbesondere beim Einlö ten von Formstählen und Messern in Fräs.l;öpfe. Bohrer u. dgl. Zerspanungsiverkzeuge. Hierbei können die Eisenlamellen .den gleicliiniifigen Durchfluß des Kupfers in dem zur Verfügung stehenden, möglichst klein gehaltenetl Spalt zwischen Hartmetall und Hartmetall--' träger verhindern. Diesen Harttnetallotver- _ Bindungen liegt der gemeinsame Gedanke z117 grunde, die zu verlötenden Flächen durch die elastischen Eisengitter oder -lamellen zu unterteilen, so daß die über die ganze Anlötfl@iclie wirkenden Ausdehnungsunterschiede und damit Spannungen durch die Unterteilung in viele kleine Flächen entsprechend verkleinert werden. Alle diese Zwischenlagen sind aber lieben den sonstigen Nachteilen ininier noch verhältnismäßig starr und können nur eine grobe Unterteilung der Flächen und Lötfugen bewirken. Infolgedessen befriedigen die finit ihnen vorgenommenen Löturigen nicht vollständig.
• Zweck der Erfindung ist, eine solche Zwischenlage anzugeben. die diese Nachteile nicht mehr hat, sondern eine so feine Unterteilung des eingelegten Eisenkörpers sowohl in den Flächen als auch senkrecht zur Lötfuge auf-'veist, daß die Lötverbindung allen Spanliungen nachgeben kann, und die dabei so fest ist. daß sie allen Betriebsanforderungen standhält. Dabei soll die Zwischenlage samt Lotwerkstoff aus einem Stück .bestellen. Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß eine durch Zusammenschmelzen von L,otwerkstoff und Eisen oder Eisenlegierungen in fein verteiltem Zustand in Form von Pulver, Körnern, Spänen o. dgl. gewonnene Hartlotzwischenlage verwendet -wird.
• Es ist bereits eine Hartlotzwischenlage aus Lotwerkstof und in ihm in fein verteilter Form enthaltenem Eisen zum Vereinigen von Werkzeugschneiden mit Schneidenträgern aus Stahl bekannt. Diese wird aber in der Weise gebildet, d.aß eine plastische Paste in Form eines gewöhnlichen Teiges aus Schellack o. dgl. und Eisenpulver zwischen die zu verlötenden Teile gebracht und darauf die Lötstelle unter Beilegen von Kupfer erhitzt wird. Diese Hartverlötung hakt den Zweck, zwei Metalle miteinander auch dann hart zu verlöten, wenn der Spalt zwischen beiden zu =regelmäßig oder zu breit ist, um das geschmolzene Kupfer bis zum Erstarren allein darin zu halten. Beim Lötvorgang wird der Schellack zersetzt, und das Kupfer fließt in die Zwischenräume der zurückbleibenden schwaminigen Zwischenschicht ein. Da :aber die Eisenteilchen mit aus der Verbrennung des Schellacks entstandenen hohleteilvheil umgeben sind, ist keine Gewähr dafür gegeben, daß das in die Hohlräume der Zwischenschicht eindringend e Kupfer in metallene Berührung mit den Eisenteilchen kommt. Vielmehr wirken die Kohlenstoffteilcheil isolierend, trentiend und bindungshemmend, so daß einerseits ,liese bekannte Lötverbindung unsicher wird, andererseits auch die Übertragung der Wärme ati fischen den einzelnen Eisen- und Kupferbehindert ist und ein Spannungsausgleich nicht mit Sicherheit erwartet werden ann.
• Diese Nachteile treten bei der Zwischenlage gVt11iiß der Erfindung nicht ein, weil eine einwalidfreie metallische Verbindung und Berührung zwischen dem Lotmetall und dein darin in fein verteilter Form enthaltenen Eisen durch -das Zusammenschmelzen der beiden Bestandteile gesichert ist.
• Es ist auch schon bekannt, einem gewöhnlichen Weichlot ein Metall oder eine Metalllegierttiig mit höherem Schmelzpunkt als das Lot in fein verteilter Form beizufügen, doch ist dieses Lot nur für Weichlotungen brauchbar.
• Als Lotwerhstoff sind Kupfer-Zink-Legierungen mit "Zusätzen empfehlenswert, die ein fertiges Lot mit einer unter iooo° C liegenden Schinelztemperaturergeben. Dabei kann durch die Wahl der Zusätze der Lotwerkstoff in seinen Eigenschaften und in der Höhe seines Schmelzpunktes den besonderen Eigenschaften der zu verlötenden Stoffe weitgehend angepaßt werden, wobei gleichzeitig bei Lotw2rkätoff mit niedrigem Schmelzpunkt die Schrumpfspannungen von vornherein niedrig gehalten werden können. Im besonderen haben sich solche Legierungen mit Nickel-und Silberzusatz bewährt, z. B. eine Legierung, die aus etwa 810/, Kupfer, etwa i"1, Nickel, etwa o,61,'0 Silber und den Rest Zink besteht.
• Die Form des in den Lotwerkstoff einzubringenden Eisen- oder Eisenlegierungszusatzes richtet sich ebenso wie die Menge nach dein besondern Verwendungszweck und den Anforderungen, die an die Zwischenlage gestellt werden. Es haben sich Eisen- oder Eisenlegierungszusätze bis zu 3o°,`0 als vorteilhaft erwiesen.
• Das 1?isen oder die Eisenlegierungen ist dein Lotwerkstoff so beizumischen, daß es in allen Teilen der Legierung gleichmäßig verteilt ist. Das kann vollständig erreicht werden, cla das Eisenpulver und er Lotwerkstoff nahezu das gleiche spezifische Gewicht haben. Metallographische Untersuchungen des Gefüges volierfindungslnäßigen Hartlotzwischenlagen zeigen in der Tat eine völlig gleichmäßige Verteilung des Eisens im Lotwerk-Stoff nach allen Richtungen hin. Besonders nach dein Aus;valz°n der Legierung ist in dem Blech ein Gerüst feinster Eisenteilchen vorhanden, das die ganze Zwischenlage und damit den Raum der Lötfuge nach allen Richtungen unterteilt und überall mit Lotwerkstoff umkleidet und ausgefüllt ist. Infolgedessen wird überall eine vollkommene Lötverbindung ohne irgendwelche Zwischenräume erzielt, und -die Zwischenlage kann allen Spannungen nachgeben und sie ausgleichen. Zugleich bewirkt aber die Eisen- oder Eisenlegierungsbeimisahung eine wesentliche Erhöhung .der Festigkeit der Zwischenlage, so daß die Lötfuge größten Beanspruchungen gewachsen -ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung einer durch Zusammenschmelzen von Lotwerkstoff und Eisen oder einer Eisenlegierung in fein verteiltem Zustände in Form von Pulver, Körnern, Spänen o. dgl. gewonnenen Hartlotzwischenlage zum spannungsfreien Verlöten von Werkstücken mit sehr verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten, insbesondere von Hartmetallschneiden m,it Schneidenträgern aus Stahl. a. Verw=endung einer nach Anspruch i mit einem Zusatz bis zu 30% Eisen oder Eisenlegierung hergestellten Hartlotzwischenlage zu dem in Anspruch i angegebenen Zweck. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften .. Nr. 613 878, 654 109 (S. z Z. q.7ff.); USA.-Patentschrift ...... - 2 oho 959 (bes. Abb. 3) ; britische Patentschrift i08 gib.