DE966193C - Verfahren zum Verbinden von gleichartigen Metallen durch Druck ohne wesentliche Zufuhr von Waerme - Google Patents

Description

• Verfahren zum Verbinden von gleichartigen Metallen durch Druck ohne wesentliche Zufuhr von Wärme Das Kaltpreßschweißen der Metalle ist als neuartiges Verbindungsverfahren. im dem Jahren nach dem Kriege entwickelt worden. Nach diesem Verfahren werden die Oberflächen .der zu verbindenden Teile geretinigt und durch Anwendung von Druck zum plästischen F'lii!eßen und damit zium Verschweißen gebrooht. Die für den Eintritt der Verschweäßung notwendige Oberflächenvergrößerung beträgt bei denn Paar Alum.imium-Alurninium etwa 16o"/o, beL Kupfer-Kupf@er i8oo/o. Man kann in dieser Weise gleichartige und umgleichartige Metalle stumpf oder überlappt miteinander verschweißen. Die Verschweißung unterschiedlicher Metalle erfordert Maßnahmen., durch die nicht nur die Oberfläche dies weichen., sonldern auch diejenige des härteren: Metalls hinreichend verformt wird.
• Auch die Kalt:preßschweißung von Stahl ist grundsätzlich möglich; die notwendigen Verformungen und anzuwendenden Drücke -sind jedoch so hoch, daßeine praktische Anwendung des Verfahrens kaum möglich erscheint. Will man, etwa Bleche aus Armcoeilsen überlappt schweißen, so ruß ihr Quersphni:tt örtlich mit einem Stempel auf i5o/o der Ausgangsdicke verringert werden. Zur Stumpfsrhweißun!g von Armweisen ist aber, wie Versuche ergaben, eine Oberflächenvergrößerung von etwa 8oo °/o noch nicht ausreichend. Bei Stahl ist eine Temperaturerhöhung auf ioo oder Zoo' günstig. D.aß die Versahweißung von Stahl wesentlich schwieriger isst als ditejenige von Kupfer oder Aluminium, dürfte mit dem hohen Schmelzpunkt von Eisen zusammenhängen,. Es kommt also bei der Kadtpreßschwoißung offenbar - nicht nur auf die hohe Oberflächenvergrößerung an der Berührungsstelle, sondern. auch auf die Größe der ohne Anwendung von Wärme gegebenen thermischen Schwingungen der Atome in der Oberfläche an.
• Die Verbindung von Stahl mit Stahl bei Raumtemperatur und bei wenig erhöhten Temperaturen bietet daher bessere Aussichten, wenn. man zwischen die gereinigten Stahloberflächen ein. Blech oder eine Fod@ie aus einem Metall mit niedrigerem Schmelzpunkt legt. Dieses Metall wird .im allgemeinen auch weicher sein als Stahl und daher bei der Verformung stärker fließen.
• Versuche haben nun gezeigt, daß Zylinder aus Armcoeisen mit z. B. io mm 0 dadurch miteinander verbunden werden: können, daß Aluminiumscherben mit z. B. q. man Dicke zwischen die Endflächen gelegt und die Teeide in eine Vorrichtung, ähnlich der in den, Fig. i bis 3 dargestellten, gebracht werden. Fig. i zeigt die Ausgangsstell:ung mit den beiden zu verbindenden Teilen a und b aus Armweisen und der zwischengelegten Scheibe c aus Aluminium. Bei Anwendung eines axialen Druckes fließt das Aluminium radial nach außen, es verfestigt sich dabei. mehr und mehr, so daß schließlich auch der Stahl wullsbartig gestaucht wird (Fig. a und 3). Nach Entfernung ,des überstehenden Aluminiums und Abdreh en des Wulstes entsteht ein glatter Stab, dessen Zerreißfestigkeit zwischen io und 16 kg/mm2 liegt. Aus den Fig. 2 und 3 ist zu ersehen, daß das zuerst ausgepreßte weiche Metall einen Ring mit verhältnismäßig großer Dicke bildet, dessen Durchmesser im weiteren Verlauf des Preßvorganges vergrößert werden muß. Durch Anbringen von Schlitzen im Aluminium nach Fig.4 wird der Ring unterteilt und damit der Fließvorgang erleichtert. Verssuche an Alum:iniumzyli.nidern mit zwischengelegten Bleiplättchen ergaben Verbundstücke mit einer Zerreißfestigkeit von a bis 4. kg/mm2. Die beiden Hälften. des zerrissenen Stabes wiesen einen feinen Überzug von Blei auf.
• Dass Verfahren gestattet viele Veränderungsmöglichkeiten. So kann die Dicke, der zwischen die Stahlflächen gelegten Aluminiumplatte in weiten Grenzen geändert werden. Mit abnehmender Dicke wird der beim Stauchen ausgequetschte Ring aus Aluminium im Durchmesser kleiner werden. Wollte man dieses Ausquetschen ganz vermeiden, so müßte man eine dünne Aluminiumfolie anwenden oder die Oberfläche des eingelegten Aluminiums kleiner wählen als die des Stahles, oder man müßte von der ebenen Oberfläche des Stahles zu einer anderen Gestaltung, z. B. zu konkaven Endflächen, übergehen. Wie die Versuche zeigten, findet die ,Bindung von Stahl und Aluminium bei niedriger Verformungsgeschwindigkei.t ohne wesentliche Erwärmung statt. Soll die Verform:ungswärme für dein Schweißvorgang ausgenützt werden, ist mit hoher Stauchgeschwindigkeit, ähnlich wie beim sogenannten Fließpressen oder Kaltspritzen, zu arbeiten. Die Verschweißung setzt hierbei geringere Verformungsgrade des weicheren und auch des härteren Metalls voraus als bei langsamem Arbeiten. Es kann unter Umständen auf eine wesentliche Verformung des harten Metalls überhaupt verzichtet werden und die als Fressen bekannte Erscheinung zu einem nutzbringenden Verfahren ausgenützt weiden. Beim Fressen trocken laufender Lager tritt bekanntlich eine Verbindung (Verschweißung) von Lager und Zapfen durch die innige Berührung und die infolge der Ralativbewegung entstehende Reibungswärme -ein. Weicher Stahl neigt bekanntlich besonders stark zum Fressen. Man kann diese Tatsache ausnützen, indem man erfindungsgemäß die zu verbindenden Sta lteile: oi.ner vorherigen Glühung in oxydierender Atmosphäre oder in Wasserstoff unterzieht, um eine Kdhlenstoffverarmu.ng der zu verschweißenden Oberflächen herbeizuführen.
• Das im vorstehenden beschriebene Verfahren kann wegen seiner Analogie mit dem Löten als Kaltpreßlöten bezeichnet werden. Selbstverständlich ist hierbei nicht an eine Verflüssigung des Zwischenmediums gedacht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Verbinden von gleichartigen Metallen durch Druck ohne wesentliche Zufuhr von Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die durch Druck zu verbindenden, gesäuberten Flächen der zu verbindenden Metalle ein gereinigtes Blech oder eine Folie eines weicheren Metalls gelegt wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dfaseingelegte Blech oder die Fodiie geschlitzt ist. 3. Verfahren nach Anspruch i und a zum Verbinden von Stal#;lteilen erhöhten Kohlenstoffgehaltes, dadurch geilaennzeichnet, daß die Stahloberflächen vor denn Verbinden zur Randentkohlung geglüht werden.