DE1427367A1 - Verfahren zum Herstellen eines zusammengesetzten Aluminium- und Stahllagerstreifens - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen eines zusammengesetzten Aluminium- und Stahllagerntreifens. Die Erfindüng bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Herstellen von zusammengesetztem Lagermetall und insbesondere auf ein verbessertes Verfahren zum festen Verbinden von Aluminium mit Stahl durch Walzen.
• 81n zusammengesetztes Aluminium- und Stahllager ist in vielen. Anlagen sehr erwünscht, weil es eine hohe ErmUdungs-Festigkeit und ein hohes Laattragvermögen besitzt und korroaionsfest ist. Ein solches Lagermaterial wird dadurch herge- stellt, daß streifen aus Aluminium und Stahl erhitzt werden, worauf ein Zusammenwalzen der Streifen folgt, um die aneinanderliegenden glächen der Streifen metallurgisch aneinanderzubinden. Die zur lierbeifUhrung dieser Bindung erforderlichen Walz drttake rufen Verminderungen der Dicke der Streiten hervor, und diene Bearbeitung des Stahlstreifens bewirkt ein Härten des Stahles. Da die Dickenverminderung in vielen Fällen bei Temperaturen zwischen 315 und 483° C stattfindet, die in dem "blaubrüchigen" Bereich liegen, in welchem die Bearbeitung von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt erhöhte Härtungsettekte in dem Arbeitsstück hervorruft, ttthrt jede Bearbeitung den Stahistreitene zu einer beträchtlichen Härtung des Stahles. Dies ist nachteilig, weil ein hager, dass aus einem zusammengesetzten Streifen gebildet wird, der ei- ne Stahlschicht aufweist, die oberhalb einer bestimmten Har- te liegt,sohwierig herzustellen und schwierig maschinell zu bearbeiten ist, und-einige aus einem solchen Streiten herge- stellte Lager sind unstabil, und zwar otfeneiohtlioh deswe- gen, weil die Rostspannungen, die in dem hager während sei- ner Formgebung entstehen, später eine Verformung den Lagern hervorrufen.
• $i Zweck der-Erfindung besteht daher darin, ein Vert'ahren zum Herstellen eines zusammengesetzten Aluminium- und Stahhtreifens zu schaffen, bei welchem das Aluminium an den Stahl mit einer minimalen Erhöhung der Stahlhärte zurolge der Bearbeitung tost gebunden wird. En sei bs»rkt, daß der hier gebrauchte Ausdruck "Aluminium"-Streiten.oder -Teil reinen Aluminium und die Ubliohen Lagerlegäeaur.mgen ust'assen soll, bei denen Aluminium vorherrscht, :.ß. solch! mit Caämium, 1 Jg Kupfer, 1 % Nickel, Rest Aleniun oder 4 . Silizium, 1 % Cadmium, Rest Aluminium oder Zinn,. 2 1/2'% 8ilisiuw, 1j2 % Wickel, 1 X Kupfer, Rest Aluminium u.dgl. Beider @rtiudu erfolgt die oder das in der .festes Phase stattfindende Verschweigen des Aluminium. und des Uahlstreitens daß die Streifen zwischen einen Paar Valzau histduroigetUhrt w®rdens von denen die ei- ne merklich größer als die andere ist. Die größere Walze tritt mit dem Stahl und die kleinere Walze mit der Aluminium in . Es ist wichtig, das film einen maximalen Vorteil ein grofms VerlMtnis der Walzendurchmesser erhalten wird und äa# die obere Valse blichst klein ist, um dadurch die rexderimg des zusammengesetzten Streitens soWit wie rftliob in dem Altweiniurostreitea zu konzentrieren und eine wlislietmt kleine Bearbeitung des Stahlstreitens zu schatten. Die kleinste Größe der seit dem Aluminium in Eingriff tretm4sn Halse ermöglicht, an das Alumixilum einen sehr hohem Druck je ylEorimwinheit ansuleten" der einem sehr niedriM Druck je hläohenelnheit entgegenwirkt, veloher an den Stahlstreiten ilfer eine mit der grasen Walze 3n Eingriff tretend* grolle plgahe amelegt wird.
• Mit anderen Wortes, die drllakenden Teile, aolohe mit den gef'liSeiten der fortlaufend= Alutei.aiurr-Wod atahlatreltea in 3erCbrms treten, werden auf ei» solehe llrdle eifsttllt, dat, oelbst essatt die w! den Almi.. a.um- und d« 9tahlstraifsn suseabtea oeewtlarILtte einen. der dleieä sind, darr je ilRahawitheit auf das Aluminium Virka"t Lruak iah MUT ist als der je lliohetteir#. dies @@. der, mw lieupt3eeIm Al=Imat" n daß eine Verb der 9eraltmi Eni t einem he-"F,*.e3et3@en ;izesäian Bearei-$des@``@cp@ ®3`icht wird® m @L*10 Gate lära aG11 dIrt Diakt ea 4V@e16:.@T."1?1J-dfibtPiüV' `ryL rJ@"SJr..r 2-19 1:.n >: @`7 @@ OM-s"'Y w8`'e '2-`1,, Fra `1 MIt a`hmd ob.,'tlez .: Büß Fig. 2 ist mir Cuerachnitt olPos iuitr Vei:ri»nz- dao ir'&ri ahrena g«&3 derxR.1.:dazx, sexgs. =:=_. zusaa. gesetzten n:.
• 14t eine [email protected]$a@ [email protected]: gegedarr grfiuri,.& -@ieruia Die in Fig. i da#;#edtalito «Varric:"-t@i@ den Verfahrens g'a t,er6lst re. .:.x 144) mit gerag®lter Atmagc e4 c%nssl`@ U-A den e:.x° *: # z.x° oinar tluzi:lumlogieruug stehen-iätr sstrahlw s tmi4 an 1 4 eixzsfwLrt voxdetx, nxs@ac-s a1.° c. g,frei-@ä. ä: @' 4 z`. : a.r aigt und ontf et wnrdku aimd. se: r Mit DrrhtbUraten Zeinig@_, chm :e ..gx X".t ". au ,Jerbi»d»a" FLäcLe enrecttet worde:i cheuda Fläche [email protected]:,Zexa'@:@@ä .rr @;i``tt@4 mIt Sand i.,ePzelt, cb;@.lOiC#i d barm. %aumte1' iäb wirlät@g' Un Gdere3""n harten ,8 a110 1 cen au: den z#,2 t°'.'" W -"Y s , .` Tc>"ug, RtarUnkbleIbt.
• Der gcwöhnl i chs Ls.ic@-a. . ä@@ R s e, ,a p übgl,9ic.y b48Limt(j sposlo.ble :..-_3`Z;Lh:-Stahl eri'ordern, 11e L.%?. SAE- $02#J. 0d41. und $ow1Feu hochlreatäi [email protected]. t#" jeng die ;fiter dena$t`&`Fslbti@5', @"'ä`ri-Ten"d der" t#7i.tod statea stce a'Dzkc, Ihnen qutvmig s,V-Uee D1.@ lot eil A ü@- e°d durch tallmeiGen Verbaeaia.
• no-a von JPat-9,%g (Met&m) arlialten., Obgleich h er-Stoff. ®doi:@@ - @@ werden kön® lo beiden Streifen 12 d 1 4 beugen aloh diwah 4Qa Ofno daß ge Ido a-ut -eine v°beatt;c Te'a-aTä' o-v-higzt rdeni, obgaolch es auch möglich lots das Vorf sah.-n iL3-£r Sz"tindun mit°@ii@aa igbs o rflno de--9 zM-t nur deguhitz@ Si n-lG.UVPbA:bouot wird,' r iße . C'!c@?.8r? b"@J°L@3e',äd@° habeac vqaio e Walzen aco Da aich .dmer zwiacaznläche eLne.. Aldio c-iner Bin d,- nodlloh. Ist, bot oiu-von atNa -100 C biletp wird die .: Etrelftuatorhullb 510® G lies' c-om 0.'o 10 .olch die Sig>@?-d 1 rNoGe und treten au@ m Ofon el . in olnn tt,@ 210 le et, 4y in der Nahe da-@a des Ofl@@ tot. Dow W¢lzL-w@ . -20 UIM .f eine @e stiehtwa 931-c durch beliebige sF@@g@ Mittels zB, duroh Heisvorriohtungen" die bei 17 angedeutet sind, erhitzt. Pi.= lotbrenneer 21 oder andere geeignete Flammenerzeuger sind nahe dem Austritteandee des MtxndstUokes 15 angeordnet, welche das aus dem NundztUak entweichende Gas vorbreennen und das Vorhandensein einer Schutzatmosphäro ringe um die Streeifem bei ihrem Auatritt aus deren Walzenaufbau 20 geeghrleeisten. Nach dem Walzen wird; der %usw-."nf-Ängesatztee Streiten gekülalt, und eine zufrJ3eencatallendu, siel, über den ganzen Streeeifex>-bertich erstreokende metallurgische .Bindung ist zwischen.
• deal Aluminiu-ivchicht 12 und .der Stedilunterle_ge 14 herge@ stellt worden.
• Der Walzvorgang; ist derFrt, daß dar Aluminlastiten 12 t n ae iner Dicke m wo,gate-#m 40 und vorzu;owü iiee um 50 hin 5'T % reluzaort wirdf ao da.di e beiden Streifen 12 und 4 mit r1 äf t zunawten.gfü.11>Uckt werden, wobei ,die Ausbildung des6icraxra.a#.xs 2z9° `°e d,e,eas Walzvorgangee sehr @1e;:tl., istg um den geastwten Streifen zu erhalten.
• ULee in Fig* 1 dargentelt 3.st betateht der a.f# bau 20 aus * :rrr Walze 22, einer ober Walze 24 und einer Azl ugewalm 2!i tUr dies obere Walze 2$. Die ob«** Wal= hat" Nm rpWimaleE-eiäinisse i11, e#'ziel*n". e Nahtat kleinen Durcaarrl der einzig* Faktor, welcher dir Kleinheit der walze 24 begrenzt, tat ihrer Verform, Andeederemlite hast die untere Walzea 22 eimn s01eehen fi»°g ßaß da* grö'Btml%3 iahe VerUltnis der iumeeueder Valten 22 und 24 erhalten wird. Ein befriedigenden Vnbinden der Streifen 12 imä 1 4 rütteln den Verfahrens gemäß der ErfIndung kam erhalten werden., wenn das Verhältnis des Durchmessera der Walze 22 zu dem Durchmesser der Walze 24 eimn Wert von mindestens 291 hat, wobei *In Verhältnis von 50 oder mehr vorgezogen wird.
• Bei einer AusfUhrungsfo-rm der Erfindwig hat die untere Walze einen Durchmesser von etwa 2T994 cm (11") und die-obere Wallre 24 einen l=es.eer von etwa 5! 03 cm no daß ein i%rhültnin von etwa 5,-5 z.1 erhalten wird. Bei einer weiteren Auardhrungsfaz@n der Erfindung wird eine untere Walze 22 mlt eixam Dur4oh=enseri von t7.,7$ am i7"3 und eine obere Walz® 2$ mit einem) Dcrahmeeoer von 2,54 ass (9°') ver@!@endet. _ Die riachfolgtnde Tabelle gibt die erhaltenen Ergebnisse fUr verschiedene Dicken des zusamengesetzten ßtreiterm" für zwei versohiedene Walzenaufbauten" die &&M der Mrfindung proportioniert sind, und zu Verg18iQ1wz»oken die schlechteren Ergebnisse wieder, die mit Walzen gieiaher Qrc:8t erhalten werden. (i der Tabelle sind der bsaserrn Übersicht halber die DiakennbTessungen in angl. Zoll " Vene die verwendete Aluminiumlegiez%ag olne solche ist, die e@r. großen Prozentsatz an einem Metall enthält, dass einen niedrigen Schmelzpunkt hat, damk muß die Vorwärmteeperatur horabgenetzt werden. Falle die Towgeratur zu hoch ist, schmilzt daa Metall von niedrigem Sah:ss1zpunkt aus du, Legierung heraus und wird bei dem Wals,-Torgang durch die Txermlinie hindunrchgedrUekt, wo es die Bindung der Notaüastreiten 12 und 14 stä -t. Diene a Problem tritt bei hochzinnhaltigen Aluminieunlegieren, d. h. Ieglerungen auf, die etwa 15 bis 30 X tim enthalten, das einen Schmelzpunkt von etwa 2330 G hat*- Beim Verbinden er solchen Aluminlpm,logimit ein« 8tahlatreifen =p die Voraämtessporatxr derart gesenkt n, das der Schmelzpunkt des Zinne nicht wesentlich tibereohrittsn wird. Die Vorwärm# tomperatur wird so eingestellt, daß die Temperatur der Streifen eben unter *»' C liegt. In diesem besonderen Fall, wo die 1,#®ä°mt«rperatur niedrig lat, Ist keine MMhitzung der Walzen 22 und 24 echt. Denn Walzen der Streiten 12 und 14 bei die«r gesenkten 'mplratw macht en erforderlioh, des aus dar AlunBniumlegieruueg boatn Streifen auf einen Eiger elastiochm Zustand zu wallen, ale wenn er auf eins hiTemferntur erhitzt wird. Da joch eine -LS..
• gierung mit hohem Ziauhalt gegen #erfoxmmg wnig« Wlderetandnfähig f at; als OL-» Legierung mit niedrigem xixuxm. kam .eine aufriedeaatellende Bindeweg zwischen den 1elden Streifen bei dieser niedrigen Vdneämt«Weratur ohne eine nonmenawrrte .rt@öhumg der Härte des gtahlatreifem auf Grund risset solchen Ausbildung das 20 erhalt= wräen, daß die klein* Walze 24 mit cm aus der» Aluminiumlegierung bestehenden Streifen und die größere Valse 22 mit dem Stshlatreiten in Bergung tritt.
• »e wurde gefunden" daß es schwieriger ist, die richtise Sahutsat=sphäm Mr den Stahlstreiten aufrenhtzurrrhalten, Wenn der Ofen 10 sich auf der niedrig«on vozwärMteepe»tur befindet. Die Bildeng eines Ggopdn auf der Wtflg.-oäe des Staälstretfens ist bei äug vatabrn der Erfindung basosöara mhädliah, teil ein lrüniraua an Bearbeitung des Stahls vorgasahan ist und das Bearbeiten dazu n*igt, das Oxyd auszubreiten und nioht-oxdrdiertan Stahl an der Zxiaohentlxahe t»Lzulo"n. Wolgedosseh kaum die Atd`bringu eiMsa SchutaWrersua« aws Niekol, Silber, Xtpter oder rein»» Altminivm auf dis Xattfläahe den Stahles vor dm. Eintritt in den Ofen bm»,ttat , um lins gute Hindu suisctxaa den Streiten 12 und !4 zu gewährleisten, Ein solcher. ti'hat vor»,tg»»! » einte Diolot von 0" 003 >sec (0, OW1* ) oder weniger und besteht vorzugerrriae aus 'Biohai.
• Bei ftlurdsr#.weatgiszagea, die icleimsy ?razentartse an Nots1laa sm aaledri*» Schmelzpunkt haben, ist se nicht not.. wudig, die V=-4lrmtur bis etwa auf des. 3ah»lgMn*t des Mietallee von niedrigen lMwlzptmxt zu aratkenm. Heispia1s.. wlee kaamm aiw Aluninitmlftsnmg, die 7 % Zim mttnt, au. friaäe'msiliwd so eixre italumrterhage gebuamm wrden, j"m " 1-gt, Icb Cut, @ttvr um etra 55° C aus! eise ratur von etwa 42'j0 C herabgesetzt Wird. Off enslahtlich ist die Menge des Zinns, die ausaclhrrihzt,, nicht groß genug, um die Dndunr, n£Ciituilig zu In. Fig. 3 ist 01.n &bgegnderter Walzenaufbau ?f dargestellt, vier :statt des Aufbaus 20 in den Verf&hren der E.rfinduz. verwendet werden kanx), Der Valzenaurbau 20a enthK1t ei-ne untere W#naze 30 von großem Dtsrchi-neener, eine obere Walze 32 von kleinem Durchmesser und eire (zier Anlagewal--en 34, die an gegenUberliegeMen Seite: der oberen Walze 32 angcordrut aind und sie mit der ßberzeite eines-in dem Walzenaufbau 20a gebildeten zuammengasotzten Staureifens im Eingriff halten. Bei beiden W8lzenauf bauen 20 und 27a wird die untere Walze r»glichat groß gehalten, und die obere Walze ist möglichst kä.ein, u#; die gewtnschte Vex"inderng der Dicke der Alumlnluma@chich° mit einem Mininame an Bearbeitung de^ Zte-hlechicht au ortsalten. Bei belder: tn°alze,ia:iibauten wird nix,-rm die :uzte,- e Walze &-igetrieben.
• Aus der vorEtehenden Eezchreibur@n ist erafr@@tlic;h, de:ß dis Erfindung ein verbesserter Verfahren zum BirOen von Alu-. minlu°r, wi Stahl durch einen Walzvorgang sohaftt, das eine minimale Härtung dox StKiles zufolge der Bearl>e:.ttnng wY..hmnd des VerbIndens er#gI bt. Die Dicken des Stahl- und des Aluminium streifenc kiJnnen In einem weiten Bereich und viele vc: s-@@:.ted.xet#.@^z!e und Aluniniuml®gierz.:ngen können, wi.o oben. erläutert, ver'rrendet wexdan. hie Mehrzahl der Lager-. raafi.."u@i@ @-cn verxendet einenAE..1C@1C-t@hl, der eine Härtet zwischen 5 (aesser nach der Ro ik»i -ß-akala) hat, und das Verfahren gefl der Erfindung ist zum Verbinden von Alum!.aium und Aluminiumlegierungen mit diesem Stahl und anderen Stählen in geglahtem Zustand mit einer Erhöhung der $tahlhRrte um 10 Punkte oder weniger, gemessen nach der Ro skwell-B#-9kala, wnmndbar: Während ein veri*ltnis der Yalsendurahrresaer und Infolgedessen ein Verhältnis der fcke je Flächeneinheit an der Aluminium- und dem Staahlstrtlrsn von ? : 1 oder befriedigend ist, wird ein Verhältnis swiaahen 5 s 1 und 7 : 1 In einet» technischen Arbeitsvorgang vorgezogen, wo= man die gewünschten walzendrttcke, .die Walsengr39en und die erforderlichen üalsenteatigkeiten bew rücksichtigt.

Claims (1)

1. @aggrüc:Yie g l e) Vert&'#xan z= Hezatellan eines zuaamnengesetzten Aluminium- und st@h@,ler@a eiste, bei welchem die streifen In euer reduzierenden Atmosphäre vorgewärmt, die Streiten t,4baereita@erlgegend in Berdthrung miteinander gebracht und Bindgreke an die gegenüberliegenden Seiten vier Streitenelagt werden, dadurch gekanra:iahnet, daß der Druck in Solcher Vene angelegt wird, daü dar auf den Aluminiumatrelfen ja F1bchinheit ausgeUvte Druck batriicht# lach größer als der r n Statalatreiten je Flächeneixhslt imgiUb te Druck Ist und ausreicht, um eins wenigstens 40 ige Vermindernder Dicke das Aluminiutreltens zu bewirken, 2,) itertahxsn nach Anspruch 1, dadurch gekerimzeichnet, daß r auf denn Aluminittreiren je Flächeneinheit ausgaz te Druck v-jartigztena zwei- bin fgmg wie darr auf de Stahlatifen je giatneiaiheit gefIbt® Druck lat, 3.) Yertahren nacäi Anspra oh j oder 2, dadurch Sekinnzelehnet, äag der Druck durch eium Wals au legt wird, der ein Pa&r Walzsnenthglt, von denen dis ei» w®nigstartn den doppelten ahmesser der anderen Walze hats t daä die Walze von grö£eram Durchmesser an dem Stahlteil und dis Walze von kleinerem Durchmesser an dem Aluziniumteii mit gentagendem Druck angreifen" um diese teile dumm einen Wals. vor$smiteinander zu verbinden. Verrmah Anspruah 1 oder 2, dadwah Z zeichnet, das der Druck durch einem Walzenaufbau angelegt wird, der ein Paar Walzen enthält, von denen die eine we# nIgstens den fitnffaohen Durchmesser der anderen Walze hat, und daß die Walze von Durchmesser an dem Stahlteil und die Walze von kleinerem Durchmesser an dem Aluminiumteil mit gentagendem Druck angreifen, um diese Teile durch einen Walzvorgang miteinander zu verbinden, 5.) Verfahren neeh Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere Walze an wenigstens einer Hinterwalzo anliegend angeordnet wird. . 6.) Yerrahren nach einem der vcrhargehenden Aru;prüche, dadurch gekennzeichnet, daß die VorwIrmtemperatur auf einen Wert zwischen 426 und 5t0° C eingeregelt wird. `j.) Yerfahron nach einem der AnsprUehe 1 bis 5 unter Verwendung einen Streifens aua e"iiex ßluminiumlegierung, die etwa 15 bis 30 % eines Metalles enthält, das einen niedrigen Schmelzpunkt unterhalb 4820 C hat, dadurch gekennzeinhnet, daß die Vorwärmtemperatur so geregelt wird, de9 sie den Schmelzpunkt des niedrigaahmelxenden Metallen nicht wesentlich überschreitet. 8.) Verfahren nach einem dar vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das ein dtinner SchutzUberzug dun Nieitel, ät4pfer, Silber oder Aluminium auf die Oberfläche des Stahletreitenz aufgebracht wird, die: mit dem Aluminium. streifen verbunden werden voll. 9.) Verfahren nach Ansproch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bein Aufbr irxgen eines dünnen SchutsUberzs,ges aus Nickel auf die aberf lgche des gtahlstreirƒns die Streiten In einer reduzierenden Atmosphäre auf etwaz wea3.ger aln 233o C- vor.. gewämt werden.