DE97585C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Das Charakteristische des nachfolgenden Verfahrens ist, dafs ein chemischer Procefs, und zwar.'der der Verbrennung eines Metalles, nä'mlich Aluminiums oder Magnesiums, oder Aluminiums in Verbindung oder Legirung mit Magnesium oder eines anderen Metalles in Gegenwart bezw. mit einer Metall-Sauerstoff-, oder Schwefelverbindung, ausgenutzt wird zum Zweck des Warmmachens von Metall. Durch die Wahl der . erwähnten Metallverbindungen hat man es vollkommen in der Hand, die Temperatur, welche erzeugt werden soll, zu

■ regeln. Es soll kurz erst das Verfahren an " einem Beispiel erläutert werden.

Will man einen Niet warm machen, so wird ■derselbe mit einer Mischung von fein zertheiltem Aluminium und etwas Eisenoxyd umgeben; diese Mischung wird dann möglichst fest um den Niet herumgeprefst und zum Schutz gegen das Abfallen der Masse mit irgend einer Hülle, beispielsweise von Formsand, Asbestpappe oder dergl., umgeben und gesichert." Die Schichtdicke, -welche zum Erwärmen nöthig ist, ' mufs je nach der Stärke des Bolzens verändert werden, z. B. wird man für einen Niet von 17 mrri Durchmesser und bei etwa 90 mm Länge des zu erhitzenden Bolzens, der ca. 250 g wiegt, eine Aluminium-.

. Metalloxydschicht von etwa 4 mm anwenden

■ (d. h. etwa 120 bis 150 g dieser Mischung, die ca. 30 g Aluminium enthält).

Fig. ι der beiliegenden Zeichnung zeigt den so behandelten Niet im Querschnitt.

■Die Entzündung der Reactionsmasse kann direct mittelst eines in die Masse gesteckten Magnesiumstäbchens eingeleitet werden, doch ist es vorteilhafter, wenn die Entzündung Zündpille vermittelt wird, bestehen aus Aluminium-

durch eine sogen.
Diese Zündpillen
pulver und einer ihren Sauerstoff oder Schwefel leicht abgebenden oxydischen oder sulfidischen Verbindung, wie z. B. Bariumsuperoxyd oder Bleioxyd oder dergl., die infolge ihrer leichten Reducirbarkeit mit dem Aluminiumpulver unter sehr hoher Temperaturentwickelung reagirt. Die Entzündung der Zündpille kann sowohl direct durch eine Flamme, als vermittelst eines Magnesiumstäbchens herbeigeführt-werden. Die . Entzündungsoperation gestaltet sich also wie folgt:

Nachdem die Metallteile, z.. B. Niete, mit der Aluminium - Oxydmischung umgeben, in den Tiegel eingebracht und festgedrückt sind, legt man auf die Oberfläche der Reactionsmasse eine Entzündungspille und bringt diese zur Reaction, wie oben beschrieben. Die Reaction überträgt sich von dieser Zündpille leicht und sicher auf die Reactionsmasse. Es erfolgt eine Umsetzung, indem sich Aluminiumoxyd (Thonerde), und zwar in flüssigem'Zustande bildet, während das Metall des Oxydes sich als solches abscheidet bezw. ausschmilzt. Durch diese chemische Reaction, welche in einem Bruchtheil einer Minute verläuft, wird der Nietbolzen auf die gehörige Temperatur gebracht und ist fertig zum Stauchen. Die noch anhängende Hülle und Theile, die vom Erhitzüngsprocefs herrühren, werden abgeschlagen oder abgestreift.

Wie ersichtlich, kann die Operation überall ausgeführt werden; Es bedarf dazu keines. Kohlenfeuers, keines elektrischen Stromes, keiner besonderen activen Wärme. ·

Natürlich kann man auch, wenn gröfsere Eisenstücke erwärmt werden sollen, diese ge-

meinsam in eine derartige Badmischung einbringen. Für derartige Zwecke kann man Magnesiatiegel verwenden, wie aus Fig. 2 zu ersehen. Diese werden höchst einfach hergestellt, indem man aus Drahtgewebe die gewünschte Tiegelform anfertigt, dieselbe mit angefeuchteter Magnesia ausschmiert und trocknen la'fst, dann ist der Trog für die Anwärmoperation fertig. Man kann aber auch Tiegel aus anderem Material — hessische, auch Graphittiegel —τ·- anwenden;, allein jene Magnesiatiegel haben sich als besonders widerstandsfähig gegen schmelzende Thonerde erwiesen, und da man die Wandstärke leicht beliebig dick machen kann, werden Wärmeverluste sehr vermieden. Es werden die Mischungen von zerkleinertem

■Aluminium und dem entsprechenden Metalloxyd in dem Tiegel eingestampft und die betreffenden Eisenstücke oder dergl. eingesteckt. Durch Nachfüllen neuer Gemengtheile der

■Zündungsmasse (welche vortheilhafter Weise zu kleinen Briketts geprefst werden) in den Tiegel, nachdem die Reaction ' eingeleitet, kann die Wärmemenge in demselben vermehrt und vor allem längere Zeit unterhalten werden, so dafs auch einegröfsere Anzahl von Nieterwärmungen, Schweifsungen und dergl. aus demselben Tiegel ausgeführt werden können.

Es ist selbstverständlich, dafs der oben er-; wähnte Tiegel zur. Aufnahme der Erhitzungsinasse dadurch überflüssig gemacht werden kann, dafs das pulverförmige Gemisch des Aluminiums mit den Sauerstoff- etc. Verbindungen mit einem Klebmittel angemacht und nach Art eines Cementes um das zu erwärmende Metallstück herumgelegt wird. Diese Art der Anwendung wird in ihrer Einfachheit überall da mit Vortheil Verwendung finden können, wo die Hantirung mit Tiegel, Formholz etc. unbequem sein könnte, da man die Metallstücke bereits vorher mit der Masse umgeben und im Vorrath herstellen kann. . „,

Man kann natürlich, statt von Anfang Dn die zu erwähnenden Metallstücke oder Theile ini die Masse einzubetten, erst die Reaction im Tiegel eintreten lassen und in die flüssige Masse die zu erwärmenden Stäbe eine entsprechende Zeit einbringen, doch ist es schwieriger, wenn man eine grofse Reactionsmasse benutzt, die Zeitdauer des Einsteckens und die Temperatur so genau zu treuen, wie bei dem erstbeschriebeneii Verfahren, doch kann hier sehr wohl wieder durch entsprechende Wahl des Metalloxydes die Temperatur so geregelt werden, dafs ein Ueberhitzen (über das Gewünschte) nicht stattfindet.

Alle diese Ausführungsarten ergeben sich für den Chemiker und besonders aus der Praxis ohne Weiteres. Die niedrigsten Temperaturen bei diesem Procefs erhält man durch Verbrennen eines Sulfides bezw. Sulfürs, beispielsweise derjenigen von Blei oder Kupfer, die bei Rothglut vor sich geht, bei der auch das sich bildende Schwefelaluminium schmilzt, während man andererseits durch Verbrennen der " Sauerstoffverbindungen Temperaturen erreichen kann, die man bisher nur im elektrischen Flammbogen erzielen konnte, da beispielsweise bei der Verbrennung des Chromoxydes mit Aluminium eine derartige Temperatur entsteht, dafs das Chrom schmilzt, ein Metall, das bisher nur im elektrischen Flammbogen geschmolzen werden konnte, also schwerer schmelzbar ist wie Platin.

Die verschiedenartigsten Sauerstoff- bezw. Schwefelverbindungen können gewählt werden, so z. B. das schon erwähnte Eisenoxyd, auch Sand, Glaspulver. Man kann auch- Sulfate, wie Gyps, Carbonate, wie Marmor, für den Procefs verwenden. Man kann auch eine Mischung von mehreren Metallverbindungen mit Aluminium benutzen, je nachdem man höhere oder niedrigere Temperaturen erzielen '■ will, und je nachdem man das anzuwärmende Metall von etwaigen Beimischungen freihalten oder etwaige Beimischungen einfügen will. Das ist Sache des praktischen Specialfalles, ebenso wie die Wahl des Metalloxydes oder Metallsulfates eine chemische Frage ist.

Zumeist werden die gemischten Körper in den chemischen Formeln entsprechenden Verhältnissen gewählt. Ein gröfserer Ueberschufs von dem einen oder anderen wirkt natürlich herabmindernd auf die Temperatur der Schmelze ein. Ferner können ■ zur Regulirung der Reaction —- besonders bei sauerstoffreichen Körpern — inerte. Körper aller Art der Mischung beigefügt werden, wie z. B. Flufsspath, Kryolith etc. Wendet man einen Ueberschufs von Aluminium an, so wird das ausschmelzende Metall mit Aluminium gemischt ausgeschieden und den"betreffenden Niet bezw. das zu bearbeitende Metallstück-event, beeinflussen, umhüllen oder in denselben eindringen. Da Aluminium eine gröfsere Verbrennungswärme als Magnesium hat und zur Zeit billiger ist wie dieses, wird in erster Linie Aluminium verwendet, doch kann man auch, wie eingangs erwähnt, nicht nur ein Gemisch dieser beiden Metalle wählen, sondern auch andere Metalle oder Metalloide zumischen bezw. Aluminium- und Magnesiumlegirungen verwenden. Diese anderen Metalle nehmen dann bei der hohen Temperatur mehr oder minder mit an der Reaction Theil, können auch als inerte Massen zur Regulirung der Temperatur mitwirken.

Man hat es vollkommen in der Hand, und das ist der grofse Vortheil dieses Verfahrens, die Temperatur ganz genau, zu regeln durch die Mengenverhältnisse des- verwendeten Ge-' misches, etwaige Zuschläge und durch die Wahl der Metallverbindungen (Schwefelverbindungen, Sauerstoffverbindungen, Schwefelsauerstolfverbindungen etc.). Es soll nicht versäumt

werden, darauf hinzuweisen, dafs mannigfache j Modifikationen des Verfahrens ohne Weiteres sich ergeben. Man kann z. B., um den Procefs biüit; zu machen, das Gemisch verschiedenartig zusammensetzen, theihveise z. B. aus Sand !'Kieselsäure) mit Aluminium und theihveise aus einem Gemisch von Gyps mit Aluminium. Man entzündet dann am zweckmäßigsten in der oben beschriebenen Weise mittels einer Zündpille. Man kann auch, da die Magnesiumstäbchen beim Abbrennen unter- Umständen leicht, verlöschen oder abbrechen, durch ein kleines Gebläse (Löthlampe) diese Barium-' superoxydpille (gemischt' mit Aluminiumpulver) erhitzen. ■·- .

" Man kann auch, wie Fig. 3 zeigt, den Metallstab einseitig erhitzen, indem "man auf den horizontal zu haltenden Stab die Mischung von Aluminium und Eisenoxyd, Kupferoxyd oder dergl. aufbringt.„.und- dieselbe mit Formsand zusammenhält. Man kann auf diese Weise Stäbe zusammenschweifsen, man kann sie auch verlölhen und, wie Fig. 4 zeigt, beide zu vereinigenden Theile des Stabes auf einander legen unter Zwischenschaltung einer eine genügende Erhitzung beim Verbrennen erreichenden Mischungsschicht.

Die Methode ist auch anwendbar bei Hartlöthen, z. B. beim Zusammenlöthen von Kupferblechen und Auflötheri von Bordscheiben, indem an Stelle des -Kohlengebläsefeuers jene Aluminiummischung angewendet wird, die die nöthige Temperatur zum Löthen hergiebt, während sonst das Verfahren des Hartlöthens mit Borax und Hartloth — also die Vorbereitung der Gegenstände — genau die alte bleibt.

Ferner ist es auch möglich, bei gewissen fehlerhaften Gufsstücken durch Auflöthen bezw. Aufschmelzen von Metall dieselben verwendbar zu machen, indem man durch Auftragen der Mischung und Entzündung derselben die auszubessernden Stellen erhitzt und sowohl das dabei abgeschiedene Metall — z. B. Eisen aus Eisenoxyd — event, noch während der Reaction hinzugefügtes Eisen, das sogleich schmilzt, in bezw. auf die betreffende Stelle fliefsen läfst. Dieses Ausbessern der Gufsstücke war bisher nur durch Elektricität — mit Aufwendung eines grofsen Maschinenapparates also nur in ganz grofsen Werkstätten — möglich und kann nun mit dieser neuen Methode allerorts leicht angewendet werden.

Man kann auf diese Weise Vertiefungen, Deformirungen, Löcher in Metallen und Metallplatten etc. erreichen.

Fig. 5 stellt dar, wie man durch Bedecken eines bestimmten, von Magnesiahülle oder Formsand umgebenen Theiles der Eisenplatte ein Loch in der Eisenplatte herstellen kann, indem man in der dargestellten Höhe das Ge- ■ misch aufbringt und, wenn die Reaction in vorgeschriebener Weise eingeleitet und das Metall warm gemacht ist, entweder durch einfaches Durchschmelzen eine Oeffnung hervorruft oder den nur schmelzwarm gemachten Plattentheil durch einen Stempel durchtreibt.

Die Verwendungsarten sind mannigfach, neu ist die Verwendung von derartigen Gemischen von Aluminium bezw. Magnesium oder beiden mit Metalloxyden, Sauerstoffverbindungen, ζ. Β. Carbonaten, oder Schwefelverbindungen, ζ. Β. Sulfiden oder Sulfaten, für diese Zwecke. Neu ist* ferner, dafs dieses Gemisch nicht in seiner ganzen Masse erhitzt wird, sondern dafs man nur einen besimmten Punkt oder Theil dieses Gemisches durch ein kleines Gebläse (Löthlampe) oder durch Verbrennen eines Magnesiumstreifens oder sonstwie erhitzt und die chemische Reaction durch die Entzündungstemperatur des einen Theiles auf die anderen Theile übertreten läfst.

Wenn die Gegenwart von Kohle nicht aus irgend welchen Gründen störend ist, so kann ein Theil des Aluminiums durch Kohle ersetzt werden.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:. .

   ι. Verfahren zum Erhitzen von Metallen zwecks Bearbeitung und Vereinigung derselben, dadurch gekennzeichnet, dafs die Reactionswärme, welche beim Verbrennen eines Gemisches einerseits von Aluminium oder Magnesium oder eines Aluminium oder Magnesium enthaltenden Metallgemisches, andererseits mit Sauerstoff- und Schwefelverbindungen von Metallen, als welche auch die verschiedenen Sauerstoff oder Schwefel enthaltenden Salze der Metalle zu betrachten sind, entsteht, zur Einwirkung auf die zu erhitzenden Metalle gebracht wird.
2. 2. Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs die Reaction der Hauptmasse durch die Entzündung einer .in ihrer chemischen Zusammensetzung von der Grundmasse verschiedenen Erregermasse, bestehend aus Aluminiumpulver oder Magnesium, oder einem Aluminium oder Magnesium enthaltenden Metallgemische und solchen sauerstoff- oder schwefelhaltigen Körpern, die ihren Sauerstoff bezw. Schwefel leicht abgeben, eingeleitet wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.