DE958230C

DE958230C - Widerstands-Schweiss-Verfahren zum Befestigen von schneidhaltigen und/oder verschleissfesten Legierungen auf metallischen Werkstoffen

Info

Publication number: DE958230C
Application number: DED11474A
Authority: DE
Inventors: Carl Ballhausen
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1952-02-01
Filing date: 1952-02-01
Publication date: 1957-02-14

Description

Widerstands-Schweiß-Verfahren zum Befestigen von schneidhaltigen und/oder verschleißfesten Legierungen auf metallischen Werkstoffen Die Erfindung betrifft ein Widerstandsschweißverfahren zum Befestigen von schneidhaltigen und/oder verschleißfesten Legierungen auf wetallischen Werkstoffen. Bekanntlich sind derartige Legierungen beispielsweise das sogenannte Hartmetall, d. h. also eine Legierung, bestehend aus hochschmelzenden Hartkarbiden, die mit Metallen der Eisengruppe durch Sinterung gebunden sind, Hartstoffe anderer Art und auch Schnellstähle. Aus diesen Legierungen werden Formkörper hergestellt, die im allgemeinen als Plättchen bezeichnet werden, und diese werden auf Trägern befestigt, die im allgemeinen aus Stahl bestehen, gelegentlich aber auch aus anderen metallischen Werkstoffen bestehen können. Die Plättchen bilden am fertigen Werkstück die schneidhaltige Kante oder die auf Verschleiß beanspruchte Kante.
Das Befestigen solcher Plättchen erfolgt in der Weise, daß zwischen das Plättchen und den Träger, beispielsweise den Werkzeugschaft ein 'niedrigschmelzender Stoff, d. h. ein Lötmittel, eingelegt und die Verbindungsstelle bis zum Schmelzen der Zwischenlage erhitzt wird. Bei Hartmetall wird meist Kupfer oder auch eine Kupferlegierung verwendet, desgleichen bei Schnellstahl, wobei im letztgenannten Fall auch ein sogenanntes Schweißpulver verwendet wird, das aber trotz dieser Bezeichnung eigentlich ein Lötpulver ist, weil es bei niedrigeren Temperaturen schmilzt als die miteinander zu verbindenden Werkstoffe.
In allen Fällen ergeben sich bei dieser Art der Verbindung erhebliche Schwierigkeiten, und zwar insbesondere bei' der Befestigung des Hartmetalls. Sowohl das Hartmetall als auch der Trägerwerkstoff werden auf die notwendige Löttemperatur gebracht und beim Abkühlen treten infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten Spannungen auf, die häufig zum Reißen des Hartmetalls sowohl unmittelbar nach der Befestigung als auch im späteren Gebrauch Veranlassung geben. Das Zwischenlegen von sogenannten Lötfolien, die die Spannungen aufnehmen sollen, hat nicht in jeder Beziehung zu den gewünschten Ergebnissen geführt. Es ist daher auch schon versucht worden., -den. Umfang .der auf Temperatur zu bringenden Massen zu beschränken indem beispielsweise Plättchen und Schaft an der Verbindungsstelle elektroinduktiv erhitzt wurden. Die Verbindung kommt durch dieses Mittel zwar schneller zustande, es konnte aber nicht erreicht werden, -daß sich die Erwärmung auf die eigentlichen Verbindungsistellen beschränkt. Es wird vielmehr auch hierbei unvermeidbar das Hartmetallplättchen und der Schaft miterwärmt, obwohl die Gesamterhitzung auf einen kürzeren Längsabschnitt beschränkt werden kann als dies beim Erhitzen in der Löfanuffel möglich ist. Bei einer Erwärmung im unmittelbaren Stromdurchgang wird das Hartmetallplättchen sehr viel stärker erwärmt als das Schaftmaterial, wodurch eine Zerstörung des Hartmetalles herbeigeführt wird.
Ein reines Schweißen, d. h. also die Herstellung einer Verbindung ohne Verwendung eines Zwischenstoffes mit niedrigerem Schmelzpunkt, gilt daher als völlig unmöglich.
Die in Verbindung mit dem Hartmetall oder sonstigen Hartstoffen geschilderten Schwierigkeiten treten in ähnlicher Form, wenn auch vielleicht gemildert, bei der Verbindung von Schnellstahl mit einem Werkzeugschaft auf.
Die Befestigung von Hartmetallplättchen auf Schnellstahl war also von jeher ein äußerst schwieriges Problem.
Gemäß der Erfindung wird nun das an sich bekannte Impulsschweißverfahren zur Verbindung von verschiedenartigsten Werkstoffen auf das Befestigen von Hartmetall oder Schnellstahl auf einem Stahlträger angewendet. Hierdurch werden nicht nur die durch die Wärmedehnungen eintretenden Schwierigkeiten verhindert, sondern es wird gleichzeitig erreicht, daß die Befestigung durch Löten oder Schweißen mechanisch gesehen der Befestigung mittels Klemmeinrichtungen weitestgehend nahekommt, d. h. daß die Schweiß-oder Lötbefestigung die Vorteile der Klemmbefestigung aufweist. Durch .die erfindungsgemäße Anwendung des Impulsschweißverfahrens wird somit die Befestigung- von Hartmetallplättchen in einfacher und vor allem spannungsfreier Weise ermöglicht. Die- erfindungsgemäße Anwendung des Impulsschweißverfahrens: bringt weiter den Vorteil mit, daß die Befestigung von Hartmetall oder Schnellstahlplättchen auf einem Stahlträger in kürzester Zeit und ohne langwierige anschließende Wärmebehandlung durchzuführen ist.
Diese auf die Verbindungsfläche beschränkte Erhitzung wird erzielt, indem durch die zu verbindenden, Stücke in bekannter Weise ein oder mehrere elektrische Stromstöße geschickt werden. Es ist ohne weiteres möglich, diese Stromstöße entweder einmalig oder wiederholt so groß zu wählen, daß die Berührungsstellen rasch auf so hohe Temperaturen gebracht werden, daß die Verbindung zustande kommt. Die Temperaturerhöhung, die auf die Verbindungsstelle beschränkt bleibt, .ist eine Folge des schlechten elektrischen Kontaktes der lediglich aufeinandergelegten, zu verbindenden Teile. Allerdings muß .dafür gesorgt werden, daß der Kontakt der Stromzuführung zum Plättchen und zum Trägerkörper einen geringeren Übergangswiderstand besitzt als die aufeinandergelegt-en Teile.
Das rasche Erreichen der Temperatur, bei der die Verbindung zustande kommt, d. h, also der Schweiß- bzw. Löttemperatur, wird in, bekannter Weise unterstützt durch künstliche Verschlechterung des elektrischen Übergangswiderstandes an der Verbindungsstelle. Zu diesem Zweck können die Verbindungsflächen aufgerauht werden, wobei dieses Aufrauhen unter anderem auch :darin bestehen kann, daß :die Flächen mit Rippen, Nocken od. dgl, versehen, werden. In diesem Fall kommt es zwischen den zu verbindenden Flächen zu einer punktförmigen Kontaktgabe. Auch durch Einbringen eines Lötmittels,, wie dies. bei :den bekannten Lötverfahren üblich ist, kann der Übergangswiderstand vergrößert werden. Am zweckmäBigsten ist es, ein Pulver gleichen oder niedrigeren Schmelzpunktes einzustreuen. Das Pulver kann dabei bekanntermaßen zu Platten .gepreßt werden, oder es kann ein solches zwisichenzulegendes Formplättchen aus dem Pulver, zweckmäßigerwei:se porös, gesintert werden. Die Maßnahmen des Aufrauhens einerseits und das Zwischenlegen eines Lötmittels andererseits können auch gemeinsam angewendet werden, wobei vorteilhafterweise in ,diesem Falle mit einem verhältnismäßig niedrigschmelzenden Zwischenstoff gearbeitet wird. Das niedrigschmelzende Lötmittel füllt hierbei die Zwischenräume aus,, die zwischen den aufgerauhten Flächen entstehen. Das Lötmittel kann auch in Form eines Drahtgitters, welches aus dem Lötmetall hergestellt ist., eingebracht werden.
Gleichgültig, ob- mit oder ohne Aufrauhen bzw. mit oder ohne Zwischenfügen eines Löt- oder Schweißmittels gearbeitet wird, läßt sich auf diese Weise eine und feste Verbindung erzielen, weil die erforderlicheTemperaturerhöhung vollkommen auf die Verbindungsstelle beschränkt bleibt. Insbesondere der Stahlschaft oder sonstige Stahlkörper bzw. der aus einer anderen Legierung hergestellte Trägerkörper bleibt praktisch vollkommen kalt .und nimmt daher äie durch die Erhit7-ung der Verbindungsfläche entstehende Wärrrie rasch in sich auf. Gelegentlich kann es vorteilhaft sein, insbesondere empfindliche Hartmetallplättchen in, einem gewissen, Umfang vorzuwärmen, -ehe die Verbindung hergestellt wird.
Es kann von Vorteil sein, die Verbindung unter einem Schutzgas herzustellen, wobei eine Wasserstoffatmosphäre besonders zweckmäßig ist. Im allgemeinen wird wegen _ der äußerst kurzen Erhit.zun@gszeit diese Schutzmaßnahme indes nicht erforderlich sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anwendung des an sich bekannten Impulsschiveißverfahrens zur Verbindung von vers,chiedenartiigen. Werkstoffeni auf das Befestigen von Hartmetall oder Schnellistahl auf einem Stahlträger.
2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i, -dadurch gekennzeichnet, daß wie bei üblichen Lötverfahren ein Lötmittel zwischen die zu verbindenden Flächen, gelegt wird.
3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet; daß das Lötmittel wie bei bekannten Lötverfahren als loses Pulver, Pulverpreßling oder porös gesintert eingelegt wird.
4. Anwendung des Verfahrens nach An- spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB das Lötmittel wie bei bekannten Lötverfahren -in Form eines Drahtgitters eingelegt -wird.
5. Anwendung .des Verfahrens. nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Übergangswiderstandes bzw. ,des punktförmigen Kontaktes eine oder beide Verbindungsflächen aufgerauht werden:, beispdelsweise durch Anbringen von Rippen und Nocken. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 399.946, 641723, 705 738, 404 923, 420 083, 402 538; USA.-Patentschrüft Nr. 2 287 54q.; französische Patentschrift Nr. 689 636; Buch von D u not: »La soudureelectrique«, I923, S. 175; Buch von S u d a s ch: »Schweißtechnik«, 195o, S.256.