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Verfahren zum Verschmelzen von Eisen und Eisenlegierungen mit Kohlenstoff,
insbesondere Graphit 1'>ei lliirlivakuum- und Gasentladungsapparaten, ferner hei
elektrischen C)fen sowie bei allen anderen Apparaten, hei tvelclien Elektroden,
Heizkörper ()(]er andere Bestandteile aus Graphit oder Kohle als stromführende Kleinente
verwendet werden, treten Gift, je nach den Uniständen, an den l`bergangsstrllen
ztvisclien :Metall und Kohlenstoff KoiitaktscIiwierigkeiten auf. Der LTl>ergangswiderstand
an den I@crühruugsfl:ichen -zwischen Metall und Graphit hingt von verschiedenen
Faktoren ab. so beispielsweise von der beschattenlieit der BerührungsH:ichen, von
der Stromdichte, vom Kontaktdruck sowie von der Temperatur. Bei größeren Striiinen
und Leistungen, wie sie etwa hei Stromrichtern oder bei l#.lcktroiifeti vorkoininen,
können diese zusätzlichen \@erhiste eine so große Erw:ir_ niung der l'bergangsstellen
verursachen, daß im Laufe der Zeit Defekte eintreten. lies ist um so eher in(iglirh.
je liölier die Betriehsteinperatur der Elektroden an sich ist (Anodentemperatur
bei StrOnirichtern und Elektronenröhren oder Temperatur der 1 leizeleniente bei
Vaktitimöfen usw.).
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I1,ei Apparaten der Schwachstromtechnik dagegen sind eli; Nachteile
der mangelhaften Vbergangsstellen anderer Art. Ks treten dort nicht direkt Zerstöi-tinge1i
auf, aber die variablen Cbergangswiderstände verursachen Strotnsch-,vankungen, die
bei elektroakustischen Apparaten oft die Quelle von Geräuschen und anderen Störungen
bilden. Daher ist es genau so wichtig, da,ß auch hei Schwachstroniapparatcn der
l'hergangswiderstand auf einen möglichst kleinen Wert herabgesetzt wird.
13e1
all den bisher bekannten Verbindungen zw-ischell Metall und l#,'ohlelistoft treten
die gescliil(le1-tcit lliiligel auf, weil diese Verbindungen auf rein mechanischem
Wege hergestellt sind und dieWärmeausdehntingskoeffizienten der zu verbindenden
Teile sehr stark verschieden sind. Für Eisen ist licisl>ielsweise vier Atisdehnungskoeffizierit
etwa de lilielt so groß wie für Graphit, so daß nach relativ kurzer Lauer eine mechanische
Verbindung zwischen einem l'isen- und einem Graphitteil locker wir(l, und einen
sehr hohen LTbergangswidetstand aufweist. In vielen Füllei hat diese ungleiche Aus(khitung
der vci-schiedenen Materialien sogar eine Zerstörung der Ver-
bindung zur
Folge.
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Gemäß der Erfindung werden nunmehr die Schwierigkeiten des mangelnden
Kontakts an den Vl)ergangsstellen zwischen Metall (Eisen oder Eisenlegierung) und
Graphit (Bohle) durch e111 \`erfaWen zum Xrerschnielzen der beiden Teile initeinan(ler
beseitigt, wodurch der t'1>er@angsw-ide@-wand auf eiweit hlehwu Bruchteil (res bisher
Iwk.tiii)-tcii Werts reduziert wird. (ietnüli (fiesem @crfahrell wird
der Metallteil mit denn zu verschmelzenden Kohlenstotfteil in Berührung gebracht
und auf eine unterhall) des Schmelzpunkts des lfetalkeils 11-(,ende Temperatur erwärmt.
lwi welchem eine : AN
k(Ailung des Metallteils und eile: @ (-i-sclinielzuiig
mit (lein Graphitteil stattfindet.
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1)1e l-.i-fill(luiig betrifft auch Kiil-1)cr. die flach den] (11)o11
"el;eililzeichileteti Verfahre11 hergestellt sind. :\11 I fand der 7eicl11111tig
ist die I@.rfilulung nül1C1-
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(11-lüutert, u11(1 zwar sind ill den Vig. 1 bis I (frei verschiedene,
flach diesem netten Vorfahren iwigestellte l@i>rl)er dargestellt.
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1)1e Vig. i veranschaulicht im Längsschnitt die Verbindung eines Eisenstücks
1111t einem Graphitstück. während die Fig.2 einen Querschnitt nach der Linie Al
der Fig. i darstellt. Wie die Fig. 1 -zeigt. soll (las zylindrische I?isenstücl;
i mit dein zylindrischen Graphitstiick 2 stt11111)f ZttSallll11C11-gesclini()lzen
werden. :\i11 olleren faule clcs Gralihitstücks 2 ist eine Wcherhi-inige Ausdrchullg
3 von gesehen. und das Eisenstück t ist stirnseitig 11ea1-1)citct, so da13 eine
gute lleriilii-1itig zwischeil Neidei] Teilen gewährleistet ist und die Aufkohlung
von dieser Stelle her einsetzen kann. Auf der llaiitelseite dagegen sollen Berührung
und AufkoW Itnig möglichst verhindert werden. Mit Rücksicht darauf, daß der Metallteil
i einen viel größeren \tls(lelititingskoeMzienten als der (fraphitteil 2 Ilesitzt
und demzufolge beim Abkühlen hohe Sl>annungut auftreten, ist es ferner neit\vendig,
die: Ver-Ihtduilgsteile so zu konstruieren, daß nach der Verschmelzung keine Zug-
sondern nur Drucksl)aiiiitingcii im Graphitteil auftreten. (la (fieser letztere
bekanntlich nur ehe sehr kleine Zugfestigkeit aufweist. Außerdem muß darauf geachtet
,vor (ton. (131i (11e Druckspannungen ilin Graphitteil 2 licht zii @rr(;l:i w-.r(lc#n.
Zu diesetii Zweck werden lahür i@., (::al@hittei( zwei f)iitit<ithmishtgen .1
ein-
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#,1, die tim ()o' gyenellmwler \ ersutzt sind. Die häng; di(-ser l@tig(@n
-1 in axialer Nichturig wird zu echnä 111g glich (Lern I %urchmesser des zylindrisclien
Gralihitteils 2 gemacht, ohne daß nmn alt dieses \laß streng gelmndelf ist. I)ie
lugen 1 (fürfeil jedoch 'licht Iris zttr .-\us(lrohullg 3 (lurchgescllnitten werden,
sondern es und') eilte durchgehendeSchicht stchcnlilcil>:n, die so dich ist. (11f1
diese durch deii Kohlenstoifverbrauch der Aufkuhlung nicht durclllwicht. In den
einzelneu @cl;t@ren des (,i-til)liitteils 2 tvercleli kleine IAchor (> gel)ollrt.
damit (las (furch die Aufkohlung gebildete (@uficiscil il] (fiese hineinfließen
kann, wodurch eine sehr gute \@el)iiulung erreicht wird. Diese 13()1irtingcli 6
l;c)nii(°ll noch nlit gewin(Icartigen Ausschnitten versehen sein, die die I-Iaftfl.'iclie
vergrößern.
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Linz die f)escllriel>ellcil Teile 1. 2 geitiiili Fig. t miteinander
zu vel)inden, wird der AIetalltcil i niit (Im Graphitteil 2 in lleriihßmg gelwacht
und die Verlhiduigsstelle in irgendeiner an sielt bekamst Weise auf eine "I'en]peratur
erwärmt, die tmterhall) (los Schmelzpunkts des I.iscnteils 1 liegt, aber hoch getittg
ist, ttlli eilte Aufko1111111g (1(#;: Eisens durch (las Graphit zu crniöglichcn.
Diese Temperatur liegt, ,vi(# Versuche gezeigt haben. etwa Zoo his 300° unterhalb
des Schinclzl)unkts d','s 1?isens. 1)1e 1-e1-scltinclzung erfolgt ain bcstcn im
Vakuum oder bitter Schutzgas, uni eine (wdathn (1c1 Iwideti \'erhindungsteile zu
verhindern. Es ist alwr auch möglich, die @erschmelzul]g iii Lrift v()rzttllelllllcll.
vorausgesetzt, (lall di(I?rw;irliung auf die :\u11(111 liin(,steml)er:tttti- tili)lliclist
rasch erfolgt, \\as a111 h:#steil mittels cilles clel;trisclfell Strom, llew-irht
wird. 1)tirch \-\'a111 <IC' I@.rwürmungstelilmratur 1n1(1 der Gliillzeit wird
di;# Aufl;olllung bestimmt, 111i(1 mittels des I)cschriel)elfell \'erfahrolis ist
es 11t11illlehr (@luie weiteres ni<iglicll, eilte lnechani#ch fe>tcVerschmelzung
zwischen den) I',isellteil 1 und (lern (,l-@11)llitteil 2 herzustellen. l)t1rch
eilte solche \ ersMuneNtuig der beiden Teile 1. 2- sinkt der AN-
irische Cl)ergangswiderstand
auf einen 13rlicilteil des Wertes einer sonst gritert. aller nur (furch Pressurig
tiergestellten Verbindung. \'crsuclle halwu ferner gezeigt, daß solclw \'crdndnlWcn,
wenn sie richtig konstruiert sind. auch eitle gute thermische Festigkeit aufweisen,
u11(1 (lall (1c1 elektrische L'lier gangswi(1(#rstalul auch flach vielen I:rw-lirniungell
und Abkühlttligen (1c11 nrsprüllglichen \\'crt beibehält.
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1-)1e ErfindmW ist selbstverständlich nicht auf die in den Fig. i
ulid 2 <t<ii-gestellte Verhin(lungsart beschränkt. Für die Verbindtttig v(11
"heilen ilit kleinen Durchiliessert1 1a1111 eilte vereinfachte Ausführung gemäß
Fig. 3 - in Frage 1(111111e11. 111 diesein Fall lwaucht der Graphittcil 2,
mit welchem der Eisenstall i verschmolzen wird, lediglich ritt einer Ausdrehung
3 versehen zu sein, tun ein Fließen (res aufg(a;olilten I'.iseils zu verhindert).
Infolge des kleinen Durclmiessers (ICs ( ;1-al)llitteils 2 ist hier eine
Begrenzung der Zugslamnutigen durch l)ikatationsfugen nicht notwcii(lig.
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In Fig.4 ist eine weitere :\usführungsfortil dargestellt, Und zwar
zeigt die I igttr in] l_<i:igsclinitt die Verbindung zwi@cfcll eilfern I?iseti-
und eisteif Graphitrohr. Das l@.li(le (res Eisenrohrs io wird zunächst so bearbeitet,
dati es in der Ausdrehung l1
i111 (@l-a))ilitn:h- 1= ill ollg(#1-e
13crührung mit die-211l 1:@..@-(r@t) @;:1)r;lcllt «@rd@ll 1;;1111l. Mit 13 ist eitle
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-\117.a111 tll)('i" (1;'1l @ !ili@illg (1@i- @ (@apllltrollrs 12
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«lmolnr,lli@ vrrt:iltur f@ilatati<mstu@@eu 1)ezeichnct. ttüllr.!!@I
1_l I@"il@u:l_@;!1 irfl (,r;il)liittcil sind, die cinc Il.s:(rc \ cralli;_rtill;;
des ;@cschwolzenen Eisens mit ,1c111 l@ra:phit crnlii;;lichel.
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I hircll I@.11!ltrtltl;@ <1:s ir.@schricllencn Z orfahrcns
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t11!(1 u11'(1' li@`.1ci'lt;!1:@ (!@r auftt"et@lld@il Spannungen
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ist es l,@ivilt ln@s@lich, 1ü1- 1,@li@l)i@@ I@,dürfnisse die
g('@'Igll'# t,' 1\,lll#, 11'L!1 111l" (1!@' \.@rl» 11 (11117g Zu 1`@11(hil.