NL8100545A - Magneetkop met gepuntlaste al-fe-si lamellen. - Google Patents

Description

Γ "* > ΡΗΝ 9952 1 N.V. Philips* Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Magneetkop net gepuntlaste Al-Fe-Si lamellen.

De uitvinding heeft betrekking op een gevormd voorwerp net twee metalen platen waarvan er tenminste één een legering qp basis van Si (4-12%), Al (13-18%) en Fe bevat, waarbij de twee platen langs een scheidingsvlak plaatselijk aan elkaar gelast zijn.

5 Specifieke voorbeelden van zulke voorwerpen zijn bijvoorbeeld

Al-Fe-Si lamellenpakketten voor (poolschoenen van) magneetkoppen, gela-melleerde magneetkopkemen met een uit een Al-Fe-Si plaat of platen bestaand band-kontaktvlak, op een grondplaat gelaste Al-Fe-Si lamellen, en stomp tegen elkaar gelaste magneetkernhelften van Al-Fe-Si. In al deze 10 gevallen is er sprake van een plaatvormig onderdeel van Al-Fe-Si dat aan een tweede plaatvormig onderdeel, hetzij eveneens van Al-Fe-Si, hetzij van een ander metaal puntgewijs is vastgelast. Voor het lasprocédé kan daarbij gebruik zijn gemaakt van een bekende bundel-lastechniek als vonkboog-lassen, laserlassen, elektronenstraallassen, piasmalassen. Deze contact-15 loze lastechnieken worden bij voorkeur toegepast, omdat ze het voordeel bieden dat zonder mechanische belasting, zoals die bij weerstand lassen bij het aanleggen van de elektroden ontstaat, en eveneens zonder het daarbij optredende gevaar dat de onderdelen ten opzichte van elkaar verschuiven, gedurende een korte tijd zoveel energie toegevoerd kan worden, dat zonder 20 schadelijke verhitting van de onderdelen een smeltl as verbinding tot stand gebracht kan worden.

In de gevallen dat tenminste één van de aan elkaar te lassen onderdelen een Al-Fe-Si legering bevat, blijkt ter plaatse van de las-plaatsen vaak scheurvorming in het Al-Fe-Si op te treden. In de Japanse 25 octrooiaanvrage No. 52-9709, ter visie gelegd als Kokai No. 53-95847, wordt deze scheurvorming toegeschreven aan het ontstaan van spanningen ten gevolge van de qp het lassen volgende snelle afkoeling van het materiaal en wordt als oplossing voorgesteld de aan elkaar te lassen onderdelen voor te verwarmen qp een temperatuur tussen 300 en 1400°C, 30 waarbij de preciese voorverwarmingsterrperatuur afhangt van de gebruikte Al-Fe-Si samenstelling.en bij voorkeur boven 1000°C ligt. Dit is echter een voer massafabricage minder geschikte methode.

Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag zodanige voor- 8100545 ΡΗΝ 9952 2 ί· ·*?· * zieningen aan te lassen platen van Al-Fe-Si te treffen dat deze normaal verwerkt kunnen worden, zonder dat een voorverwarmstap of iets dergelijks nodig is.

Een gevormd voorwerp volgens de utivinding heeft hiertoe als 5 kenmerk, dat de Al-Fe-Si plaat tenminste op de lasplaatsen van een goed hechtende duktiele metaal laag met een dikte tussen 5 en 500 ^um is voorzien. Het blijkt dat met een dergelijke (tussen) laag zowel een goede verbinding gerealiseerd kan worden, als ervoor gezorg dat het Al-Fe-Si bij het afkoelen niet aan scheuren veroorzakende spanningen wordt blootgesteld. Naarmate de duktiele laag dunner is neemt de mechanische sterkte van de uiteindelijke verbinding tussen de platen af, diktes van minder dan 5 ^um zijn voor het onderhavige doel niet neer geschikt.

Diktes van meer dan 500 ^um zijn uit technologisch oogpunt niet interessant, omdat het opbrengen dan te lang gaat duren. (Galvanisch opbrengen gaat.

15 bijvoorbeeld met een snelheid van 35 ^um per uur.) Een in de praktijk zeer geschikt gebleken dikte ligt rond de 100 ^um, zodat in het algemeen de werkdikte tussen 50 en 200 ^um zal liggen.

Een gevormd voorwerp volgens de uitvinding wordt meer in het bijzonder gekenmerkt,, doordat de duktiele laag Ni, Fe en/of Mo bevat en 2Q aan een oppervlak met een gedeformeerde kristalstructuur van de Al-Fe-Si plaat grenst.

De uitvinding betreft tevens een lasbaar plaatvormig onderdeel van een op Al-Fe-Si gebaseerde legering voor toepassing in een magneetkop, gekenmerkt doordat tenminste één oppervlak van het onderdeel van een 25 duktiele metaal laag met een dikte tussen 5 en 500 ^um,bij voorkeur tussen ongeveer 50 en 200 ^um, is voorzien.’

De uitvinding zal bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van de tekening.

Figuur 1 toont een aan de buitenzijde van een duktiele laag voor-30 ziene geprofileerde staaf van een Al-Fe-Si legering waaruit lamellen voor een magneetkop verkregen worden.

Figuur 2 toont een uit samengelaste lamellen bestaand kerndeel · geschikt voor toepassing in een magneetkop.

Figuur 3 toont een grondplaat waarop twee kerndelen van het 35 type van figuur 2 zijn bevestigd.

Figuur 4 toont een vergrote weergave van een doorsnede door twee samengelaste lamellen van het kerndeel van figuur 2.

Figuur 5 toont een vergrote weergave van een doorsnede door een 8100545 EHN 9952 3 lamel en de grondplaat van figuur 3 ter plaatse van een las.

Cm lamellen voor een magneetkop te vervaardigen wordt eerst een massieve staaf met bijvoorbeeld rechthoekige doorsnede van een materiaal net de gewenste Al-Fe-Si samenstelling gegoten. Voor toepassing in magneet-5 koppen is een samenstelling met 9,6% Si; 5,8% Al; rest Fe zeer geschikt. Door deze staaf aan een uitwendige slijpbewarking en aan een profiel-slijpbewarking te onderwerpen ontstaat een staaf met een vorm zoals aangegeven net het referentiecijfer 1 in figuur 1 waarvan de doorsnede de uitgangsvorm van een magneetkop lamel representeert. Overigens kan ook to eerst alleen uitwendig geslepen worden en een profilering in een later stadium van de bewerking aangebracht warden. Een dergelijke staaf van magnetisch materiaal wordt na het slijpen in het algemeen aan een gloei-behandeling onderworpen cm de magnetische eigenschappen te herstellen. De vlakken 2, 3 en 4 worden van een duktiele metaal laag 5 voorzien, waarbij 15 het praktisch is als bijvoorbeeld de vlakken 6 en 8 vrij blijven opdat die bij volgende bewerkingsstappen als referentievlakken kunnen dienen.

De laag 5 heeft in dit voorbeeld een dikte van 1 QQ^um, en is bij voorkeur niet dunner dan 50 ^um en niet dikker dan 200 ^um.

Indien noodzakelijk wordt staaf 1 nabewerkt cm de buitenaf -20 metingen aan een gewenste maat te laten voldoen. Staaf 1 wordt uiteindelijk in een aantal kemlamellen 9 enz. opgedeeld die zonodig op gewenste dikte d worden geslepen en daarna gegloeid.

Een aantal kernplaten (bijvoorbeeld vier) wordt tot een kerndeel samengevoegd. Figuur 2 toont zo'n kerndeel (of kernhelft) 12 met vier 25 lamellen 13 die door middel van lassen op de punten A, B en C worden samengehouden. De lasdiepte is bij voorkeur zodanig dat niet door de duktiele laag wordt heengelast (zie figuur 4) opdat de eigenschappen van het materiaal van de lamellen zo min mogelijk beïnvloed worden. In het getoonde voorbeeld bevinden de lasplaatsen zich aan de buitenkant van het 30 kerndeel 12, ze kunnen zich echter ook aan de binnenkant,of verdeeld over binnen- en buitenkant, bevinden.

Voor het lassen is een gepulste (vaste stof) laser zeer geschikt, bijvoorbeeld een Nd-YAG laser die licht met een golflengte van 1,06 ^um uitzendt. In het voorbeeld van figuren 2 en 4 hadden de 35 lamellen 13 een dikte van 300 ^um en waren aan hun rugzijde bedekt met een galvanisch aangebrachte nikkellaag van 100 ^um dik. De lasduur per lasplaats was 3 milli sec. ,de lasenergie 1 Joule en de diameter van de bestraalde plaatsen (de spotgrootte) 500 ^um, terwijl het lassen 8100545 PEN 9952 4 e plaatsvond in een licht reducerende atmosfeer. De lamellen 13 zijn elektrisch van elkaar geïsoleerd door een dunne oxydehuid 15 (figuur 4) van ongeveer 600 £ dik.

De lamellen 13 kunnen verder voorzien zijn van aanlegvlakjes 5 14 waarmee ze op een grondplaat vastgelast kunnen worden. De nokjes 14 zitten buiten het feitelijke magnetische circuit en de lasbewerking die ze ondergaan kan de magnetische eigenschappen van de lamellen dus praktisch niet beïnvloeden. Figuur 3 toont een grondplaat 16 waarop twee kerndelen 17 en 18 van het in figuur 2 getoonde type na met behulp van een mal 10 nauwkeurig gepositioneerd te zijn op de plaatsen E, F, G en H zijn vastgelast. De kerndelen 17, 18 kunnen bovendien aan de bovenzijde aan elkaar worden vastgelast (punt D) ter bevordering van de stabiliteit bij een in een later bewerkingsstadium uit te voeren slijpproces van de spleetvlakken 20, 20" en 21, 21*. De grondplaat 16 was in dit voorbeeld 15 van chrocm-nikkelstaal met een dikte van 500 ^um en het lassen vond op dezelfde wijze plaats als hiervoor beschreven, zij het dat de lasenergie nu 4 Joules bedroeg omdat door de grondplaat 16 wordt heengelast, zie figuur 5. De grondplaat 16 is voorzien van opstaande zijranden 22, 23 die uitlopen in verhogingen 24, 25 die tijdens het slijpproces van 20 de spleetvlakken worden meegeslepen, zodat ze in één vlak met de spleetvlakken komen te liggen en als referentievlakken dienst kunnen doen. Langs de onderkant van de spleetvlakken 20, 20' wordt materiaal evenwijdig aan de verbindingslijn 26 van de referentievlakken 24, 25 weggeslepen zodat schuine vlakjes zoals aangegeven met 27 in figuur 2 ontstaan. De onder-25 kant van de spleetvlakken 20, 20', aangegeven door de lijn 28, komt daardoor op een vaste afstand van, en evenwijdig aan, de referentielijn 26 te liggen. Voor het realiseren van een magneetkqp wordt grondplaat 16 tegenover een tweede grondplaat, waarop twee met de kerndelen 17, 18 corresponderende kerndelen zijn gelast, geplaatst en daarmee sairengevoegd.

30 Vóór het samenvoegen van de grondplaten kunnen eerste nog niet-magnetische afstandstukjes in de vorm van dunne laagjes op de spleetvlakken 20, 20' worden afgezet en spoelen op de kerndelen 17, 18 geschoven.

Bij alle hiervoor beschreven lasstappen is het van groot belang dat de te lassen Al-Fe-Si onderdelen van een duktiele metaal laag zijn 35 voorzien die niet alleen goed hecht op Al-Fe-Si maar ook goed lasbaar is. Hierbij is niet alleen de samenstelling van de. duktiele laag (Ni en Ni-legeringen zijn geschikt gebleken, maar ook laserstraling van 1 ^um golflengte goed absorberende materialen als Fe en Mo komen in aanmerking), 8100545 ΕΉΝ 9952 5 * j? ook de wijze van aanbrengen en in het bijzonder de structuur van het oppervlak waarop de duktiele laag wordt aangebracht, van groot belang.

Goede resultaten qua hechting worden bereikt als er voor wordt gezorgd dat het Al-Fe-Si oppervlak een gedeformeerde kristal structuur heeft. De 5 benodigde deformatie kan op verschillende manieren gerealiseerd worden.

In het bijzonder dienen zich hier thermisch etsen en stralen met een mineraal straalmiddel aan. Voor het tot de benodigde dikte aanbrengen van de duktiele metaal laag op de z ij oppervlakken van de gegoten staaf is een electrolytisch proces zeer geschikt. Wordt echter niet uitgegaan 10 van een gegoten staaf, doch van losse uit een band van Al-Fe-Si geëtste lamellen, dan is in hét bijzonder plasmaspuiten een geëigende methode.

Mser in het bijzonder biedt de laatste methode de mogelijkheid om eerst een aantal lamellen tot een pakket te stapelen, waarna de op de "ruggen" gespoten duktiele metaal laag het pakket tijdens het lasproces bijeenhoudt. 15 In het kader van de uitvinding zijn verschillende varianten mogelijk, zowel wat de samenstelling van de Al-Fe-Si platen, als de samenstelling van de duktiele laag betreft.

De platen bevatten een legering qp basis van Al, Fe en Si. Het is bekend dat deze nog verschillende toevoegingen kan bevatten, bijvoor-20 beeld tot 5 gew,% P (zie Duits Offenlegungsschrift 2.944.790); tot 7 gew.% Ytrrium en/of Zeldzame Aard metalen (zie Amerikaans octrooi-schrift 4.065.330); een hoeveelheid B (zie Duits Auslegeschrift 2.604.057); een hoeveelheid Ti, Zr, Mn, Nb, Ta, Mo,Cr, V en/of W (zie Brits octrooischrift 1.513.298); tot 3 gew.% Hf, Th, Sc, Cd en/of Mg 25 (zie Amerikaans octrooischrift 3.663.767).

De duktiele laag kan bijvoorbeeld bestaan uit een dunne laag van 1 a 2 ^um Ni, die door middel van opdampen, sputteren of electroless neerslaan kan zijn aangebracht, waarop een dikkere laag van een materiaal dat sneller groeit dan Ni, goed lasbaar is doch minder goed aan 30 Al-Fe-Si hecht dan Ni, kan zijn aangebracht.

35 8100545

Claims (12)

1. Gevormd voorwerp met twee metalen platen waarvan er tenminste één een legering op basis van Si (4 tot 12%), Al (3 tot 18%) en Fe bevat, waarbij de twee platen langs een scheidingsvlak plaatselijk aan elkaar gelast zijn, met het kenmerk, dat de (tenminste één) Al-Fe-Si plaat ten- 5 minste op de lasplaatsen van een duktiele metaal laag met een dikte tussen 5 en 500^υτη is voorzien.

2. Gevormd voorwerp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de duktiele metaal laag een dikte heeft tussen ongeveer 50 en 200 ^,um.

3. Gevormd voorwerp volgens conclusie -1 of 2, met het kenmerk, dat 10 de diepte van de lassen zich in hoofdzaak niet verder uitstrekt dan de duktiele laag.

4. Gevormd voorwerp volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de duktiele laag Ni, Fe en/of Mo bevat.

5. Gevormd voorwerp volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, 15 dat de duktiele laag een Ni- bevattende sublaag bevat waarmee hij aan de Al-Fe-Si plaat is gebonden.

6. Gevormd voorwerp volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat de duktiele metaal laag aan een oppervlak met een gedeformeerde kristal structuur van de Al-Fe-Si plaat grenst.

7. Gevormd voorwerp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de platen met hun grote vlakken, respectievelijk hun kleine vlakken, respectievelijk een groot en een klein vlak, aan elkaar grenzen.

8. Gevormd voorwerp volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het als magneetkop, respectievelijk als een deel van een magneetkop is ge- 25 vormd.

9. Plaatvormig onderdeel van een op Al, Fe en Si gebaseerde legering voor toepassing in een magneetkop, met het kenmerk, dat tenminste één vlak van het onderdeel van een duktiele metaal laag net een dikte tussen 5 en 500^um is voorzien,

10. Plaatvormig onderdeel volgens conclusie 9, net het kenmerk, dat de duktiele metaal laag een dikte heeft tussen ongeveer 50 en 200 ^um.

11. Plaatvormig onderdeel volgens conclusie 9 of 10, met het kennerk, dat de duktiele laag Ni, Fe en/of Mo bevat.

12. Plaatvormig onderdeel volgens conclusie 9, 10 of 11, net het 35 kenmerk, dat de duktiele metaal laag aan een oppervlak met een gedeformeerde kristal structuur van de Al-Fe-Si plaat grenst. 8100545