Verfahren zur Verbundschweißung von Grauguß mit Gleitlagermetallen
Zur Verbundschweißung von Metallen und Legierungen auf Stahl sind schon vielerlei
Verfahren bekannt. So arbeitet man teilweise mit Hartlotzwischenschichten, teilweise
in sauren oder indifferenten Gasen oder mit flüssigen Salzschutzmitteln. Alle diese
Verfahren sind für Grauguß nicht anwendbar, weil dieser Werkstoff Umwandlungen erleidet
und bei höheren Temperaturen Gase abgibt. Die entweichenden Gase setzen sich an
der Berührungsstelle mit dem Verbundmetall um und machen dieses dadurch blasig und
oxydisch verunreinigt. Es 'kommt also kein fester und dichter Verbund zustande,
dessen Qualität für höchste Beanspruchung genügt. Die Übertragung und Anschweißung
von Metallen und Buntmetall-Legierungen scheitert des weiteren insbesondere auch
an dem niedrigen Schmelzpunkt des Gußeisens, denn es entspricht den Erkenntnissen
der erstengrundlegenden Umgußpatente, daß das zu umgießende Metall mindestens ioo°
über dem Schmelzpunkt des Umgußmetalls als Schweißtemperatur haben muß. Da Grauguß
bei etwa iooo° schmilzt, also etwa denselben Schmelzpunkt hat wie,die üblichen Gleitlagermetalle,,
ist ein direktes Aufschweißen dieser Legierungen auf Grauguß in einem Arbeitsgang
nicht möglich. Wenn man deswegen mit Hartlotzwischenschichten arbeitet und, wie
das meistens derFall ist, dazu aluminiumhaltigeZirtklegierungen benutzt, wirken
sich die oben geschilderten Gasabgaben und Umsetzungen sehr schädlich aus.Process for composite welding of gray cast iron with plain bearing metals
There are many ways to weld metals and alloys to steel
Procedure known. So one works partly with hard brazing interlayers, partly
in acidic or inert gases or with liquid salt protection agents. All these
Processes cannot be used for gray cast iron because this material undergoes transformations
and emits gases at higher temperatures. The escaping gases settle
the point of contact with the composite metal and make this blistered and
Oxydically contaminated. So there is no firm and tight bond,
whose quality is sufficient for the highest demands. The transfer and welding
of metals and non-ferrous metal alloys also fail in particular
at the low melting point of cast iron, because it corresponds to the findings
of the first basic casting patents that the metal to be cast is at least ioo °
Must have above the melting point of the casting metal as the welding temperature. There gray cast iron
melts at about iooo °, i.e. has about the same melting point as the usual plain bearing metals,
is a direct welding of these alloys onto gray cast iron in one operation
not possible. If you therefore work with brazing interlayers and how
which is mostly the case, when using aluminum-containing zirconia alloys, work
the gas emissions and reactions described above are very harmful.
Es wurde nun ,durch viele Versuche festgestellt, daß die gleichzeitig
zu steuernden Faktoren, wie Temperatur, Bindung der Oxyde zu leichtflüssiger Schlacke
und Bindung des Wasserstoffs zu einer
festen, in der LegierungnichtstörendenVerbindung,
die sieh dem Aufbau de's Buntmetalls als Legierungskomponente gut einfügt, sich
beherrschen lassen, wenn man die Schweißung in zwei getrennten Arbeitsvorgängen-vornimmt,
nämlich einer Vorschweißung und einer -Hauptschweißung, und sich dabei zur Vorschweißung
eines Tauchbades bedient, das zur Wasserstoffentfernung Lithium und zwecks Sauerstoffentfernung
Phosphor enthält, während dieselben Komponenten der Angußlegierung bei der Hauptschweißung
ebenfalls zugesetzt werden.It has now been established through many experiments that the simultaneous
Factors to be controlled, such as temperature, binding of the oxides to easily flowing slag
and binding the hydrogen to one
solid connection that does not interfere with the alloy,
which looks good as an alloy component in the structure of the non-ferrous metal
can be mastered if the welding is carried out in two separate work processes,
namely a pre-weld and a main weld, and thereby to the pre-weld
a dip bath, which uses lithium for hydrogen removal and for oxygen removal
Phosphorus contains, while the same components of the cast-on alloy in the main weld
can also be added.
Zum Unterschied .zu dem bekannten Mascherverfahren führt das vorliegende
neue Verfahren zu einer direktenKupfer-Eisen-!Bindux<gvonZwischenloten auf dem
Eisen, also zu einer direkten SchNveißung zwischen dem Verbundmetall und dem Gußeisen,
nachdem vorher Aale störenden Einflüsse unschädlich gemacht worden sind, Da beim
:-tascherverfahren das Verzinkungsbad nur zum Vorwärmen des Eisenkörpers in der
Art verwendet wird, daß die haftende Zinkschicht mit dem Lagermetall ein Messinglot
bildet, werden beim Anguß der Lagerlegierungen die Eisenkörper auf höhere Temperaturen
als bei der Vorwärmung erwärmt, und infolgedessen werden bei Gußeisen dann noch
Gase frei, die sich nicht mehr aus dem Zwischenlot und der Lagerlegierung entfernen
lassen und somit die Güte der Schweißung eFheblich herabsetzen.In contrast to the known Mascher method, the present one leads
new method for a direct copper-iron! bindux <g of intermediate solders on the
Iron, i.e. a direct weld between the composite metal and the cast iron,
after eels have been rendered harmless to disruptive influences, as the
: -tascher process the galvanizing bath only to preheat the iron body in the
Kind is used that the adhesive zinc layer with the bearing metal is a brass solder
forms, the iron bodies are raised to higher temperatures when the bearing alloys are cast
than heated during preheating, and as a result, cast iron is then still
Free gases that can no longer be removed from the intermediate solder and the bearing alloy
and thus significantly reduce the quality of the weld.
Das vorliegende Verfahren arbeitet nun derartig, daß einerseits schon
bei höheren Temperaturen vorgewärmt wird, die der Schweißtemperatur praktisch gleichkommen,
und daß andererseits in den Legierungen der Vor- und Hauptschweißung durch Zusätze
von Lithium und Phosphor die schädlichen Gase in eine unschädliche Foren übergeführt
werden.The present method works in such a way that on the one hand already
is preheated at higher temperatures, which are practically the same as the welding temperature,
and on the other hand, in the alloys of the preliminary and main welds, by means of additives
of lithium and phosphorus transferred the harmful gases into harmless forums
will.
Die Schweißung erfolgt gemäß vorliegender Erfindung dadurch, daß das
oberflächlich sorgfältig gereinigte Gußeisenstück, welches auch verzinkt sein kann,
im phösphor- und lithiumhaltigen Tauchbad auf die Schweißtemperatur gebracht wird
und dann nach Erreichung der notwendigen Temperaturen nach dem Herausziehen und
Einstellen in eine vorgewärmte Form mit dem phosphor- und lithiumhaltigen Verbundmetall
möglichst im steigenden Guß =gossen wird. Hierbei verschweißen die Metalle ineinander,,
und das Wettkstück ist nach dem Erkalten bearbeitungsfähig. Im Gegensatz zu dem
bekannten aluminiumlialtigen.Zinkbad, dessen haftende oxydische Verunreinigungen
den Umguß unbrauchbar machen, wird bei dem vorliegenden Verfahren das entstehende
Phosphoroxyd fortgeschwemmt. Ferner wird, im Gegensatz zu den Wasserstoffporen der
zinkhaltigen Hartlotschicht, der Wasserstoff bei diesem Verfahren als Hydrid gebunden,
wodurch sich ein blasenfreier Umguß ergibt.The welding is carried out according to the present invention in that the
Cast iron piece carefully cleaned on the surface, which can also be galvanized,
is brought to the welding temperature in the phosphor and lithium-containing immersion bath
and then after reaching the necessary temperatures after pulling out and
Set in a preheated form with the composite metal containing phosphorus and lithium
if possible in a rising pour = is poured. Here the metals weld together,
and the competition piece can be processed after cooling. In contrast to that
well-known aluminiumlialtigen.Zinc bath, its adhering oxidic impurities
make the casting unusable, in the present process the resulting
Phosphorus oxide washed away. Furthermore, in contrast to the hydrogen pores, the
zinc-containing brazing layer, which binds hydrogen as hydride in this process,
which results in a bubble-free casting.
Zusätze von Lithium zu Lagerlegierungen sind in der Technik bekannt.
Aber diese Zusätze dienen der Steigerung der Härte durch Bildung härtender metallischer
Verbindungen. Auch als Desoxydationsmittel anstatt von Phosphor wird Lithium bei
der Entfernung des Sauerstoffs aus raffiniertem Kupfer verwendet. Die gleichzeitige
Verwendung von Phosphor und Lithium zur Entfernung des Sauerstoffs und zur Bindung
des Wasserstoffs als Lithiumhy.drid ist dagegen in der Technik noch nicht bekannt
und -stellt in dieser Verbindung einen beachtlichen technischen Fortschritt dar"
weil somit die bisher ungelöste Aufgabe, auf wasserstoffhaltigem Stahl oder Grauguß
auf rationelle Weise einen hochwertigen Verbundguß aufzubringen, befriedigend gelöst
wird. Daß der im Kupfer gelöste Wasserstoff durch Lithium zu einem Hydrid gebunden
wird, wird in der Dissertation Klare, Berlin 1943, nachgewiesen, und zwar in der
Größenordnung bis zur dritten Dezimale nachdem Komma. Im vorliegenden Verfahren
wird .darüber hinaus nicht nur der im Metall gelöste Wasserstoff durch Lithium gebunden,
sondern auch 'der Wasserstoff, der sich aus dem Eisenkörper im Moment der Schweißung
abspaltet. Es wird somit eine Ausschußursache beim Verbundguß von wasserstofffreier
Lagerlegierung an wasserstoffhaltigen Stahl vermieden, die bei der röntgenografischen
Prüfung hochbeanspruchter Lager teilweise zu erheblichem Ausschuß geführt hat. Der
Zusatz von Lithium in eine wasserstofffreie Legierung als Vorbeugung gegen den aus
Fremdkörpern hineindiffundierenden Wasserstoff ist ein Charakteristikum des beschriebenen
Verbundgußverfahrens.Additions of lithium to bearing alloys are known in the art.
But these additives serve to increase the hardness by forming hardening metallic ones
Links. Lithium is also used as a deoxidizer instead of phosphorus
used to remove oxygen from refined copper. The simultaneous
Use of phosphorus and lithium to remove oxygen and bond
of hydrogen as lithium hydride, on the other hand, is not yet known in the art
and - in this connection represents a considerable technical advance "
because this is the hitherto unsolved problem on hydrogen-containing steel or gray cast iron
to apply a high-quality composite casting in a rational way, solved satisfactorily
will. That the hydrogen dissolved in the copper is bound by lithium to form a hydride
is, is shown in the dissertation Klare, Berlin 1943, namely in the
Order of magnitude up to the third decimal point. In the present proceedings
In addition, not only the hydrogen dissolved in the metal is bound by lithium,
but also 'the hydrogen that emerges from the iron body at the moment of welding
splits off. It thus becomes a cause of rejects in composite casting of hydrogen-free
Bearing alloy on hydrogen-containing steel avoided that in the radiographic
Testing of highly stressed bearings has led to considerable scrap in some cases. Of the
Addition of lithium to a hydrogen-free alloy as a prevention against the out
Foreign bodies diffusing into hydrogen is a characteristic of the described
Composite casting process.
Als Beispiel diene der Verbundguß von Rg 9 an eine Lagerstützschale
aus Grauguß, Die Stützschale wird sorgfältig sandgestrahlt und zweckmäßig, wie z,
B. nach dem Mascherverfahren, vorverzinkt. Die verzinkte Schale wird dann wärm oder
kalt in ein Messingbad getaucht,, dessen Zusammensetzung aus 68% Kupfer, 2% P'hosp'hor,
30% Zink und etwa 0,2% Lithium besteht. In diesem Bad wird das Gußstück so lange
gehaltem, bis es die Badtemperatur angenommen hat, also etwa 1o Minuten. Sodann
wird es herausgenommen und in eine vorgewärmte, mehrteilige, eiserne Kokille gesetzt,
die es erlaubt, einerseits schnell den Eisenkörper zu umgießen und andererseits
die Kokille nach denn Erkalten schneller auseinanderzunehmen und wieder zusammenzusetzen.
Als Umgußmetall dient die bekannte Lagerlegierung Rg 9, die einen zusätzlichen Gehalt
von o, i % Phosphor und o,oi % Lithium enthält. Während also nach dem Umgießen und
Erkalten des Werkstücks die Lagerschale aus der Form herausgenommen und dieselbe
wieder zusammengesetzt wird, wird andererseits eine neue Lagerschale im Messingbad
vorgewärmt und vorgeschweißt. Das Tauchbad erschöpft sich mit der Zeit, es müssen
daher -die leicht herausbrennbaren Komponenten von Zeit zu Zeit nachgesetzt werden.
Ein Merkmal des vorliegenden Schweißverfahrens liegt also darin, daß durch die gleichzeitige
Anwesenheit von Lithium und Phosphor Sauerstoff und Wasserstoff chemisch gebunden
wird, und daß die Lithiumzugabe auch bei wasserstofffreien Legierungen zu dem Zweck
erfolgt, daß gegebenenfalls entstehender -Wasserstoff sich nicht zu Poren vereinigen
kann, sondern schon als chemische Verbindung gebunden wird,
bevor
er sich in der Lagerlegierung schädlich bemerkbar macht.The composite casting of Rg 9 on a bearing support shell serves as an example
made of gray cast iron, the support shell is carefully sandblasted and appropriate, such as,
B. by the Mascher method, pre-galvanized. The galvanized shell is then warmed or
immersed cold in a brass bath, the composition of which consists of 68% copper, 2% phosp'hor,
30% zinc and about 0.2% lithium. In this bath the casting will last so long
held until it has reached the bath temperature, i.e. about 10 minutes. Then
it is taken out and placed in a preheated, multi-part, iron mold,
which allows on the one hand to quickly cast around the iron body and on the other hand
to disassemble and reassemble the mold faster after it has cooled down.
The known bearing alloy Rg 9, which has an additional content, is used as the encapsulation metal
Contains o, i% phosphorus and o, oi% lithium. So while after pouring and
Cooling of the workpiece, the bearing shell is removed from the mold and the same
is reassembled, on the other hand, a new bearing shell in the brass bath
preheated and pre-welded. The immersion bath is exhausted over time, it must
therefore -the easily burn-out components are topped up from time to time.
A feature of the present welding process is that by the simultaneous
Presence of lithium and phosphorus, oxygen and hydrogen chemically bound
is, and that the addition of lithium also in hydrogen-free alloys for the purpose
takes place that any -hydrogen that may be formed does not combine to form pores
can, but is already bound as a chemical compound,
before
it is detrimentally noticeable in the bearing alloy.