DE1527513C3 - Anordnung zweier Blechplatten aus Metall zum Explosionsplattieren - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung der Grundmetallplatte kleiner wird, stößt die Plattiezweier Blechplatten aus Metall zum Explosionsplat- rungsplatte mit der Grundmetallplatte zusammen, tieren, bei der die Plattierungsplatte zur Grund- bevor der Metallstrahl vollständig herausgestoßen metallplatte geneigt angeordnet ist, eine Sprengstoff- ist. Der Metallstrahl zwischen der Plattierungsplatte Schicht über einer Pufferschicht auf der Plattierungs- 5 und der Grundmetallplatte wird dann in Form einer platte aufgebracht ist und die Zündung am Ort des weiteren dickeren Bindungszone als harte spröde kleinsten Plattenabstandes vorgesehen ist. Legierungszone eingeschlossen. Es bildet sich des-Es gibt im Prinzip zwei verschiedene bekannte halb ein schlecht gebundener Teil an einigen Stellen Verfahren zum Explosionsplattieren. Bei dem einen der Verbundmetallplatte; weiterhin ist die Plattie-Verfahren (Verfahren nach Davenport) steht eine mit xo rungsplatte mit der Grundmetallplatte durch eine Sprengstoff belegte Plattierungsplatte unter einem Bindungszone verbunden, die aus einer harten und bestimmten Anstellwinkel von etwa 1 bis 32° schräg spröden Legierungszone besteht, so daß die Bindezur Grundplatte. Dieses Verfahren wird nachstehend kraft der Verbundmetallplatte schwach ist und sie als Winkelmethode bezeichnet (britische Patent- nur schwierig mechanisch bearbeitet werden kann, schrift 1 017 059). Bei dem anderen Verfahren ist 15 Bei der durch Explosionsplattieren nach der die mit Sprengstoff belegte Plattierungsplatte in be- Winkelmethode hergestellten Verbundmetallplatte stimmtem Abstand planparallel zur Grundplatte sind auf Grund großer innerer Spannungen im Mateangeordnet. Dieses Verfahren wird nachstehend rial infolge seiner Verhärtung die Verarbeitbarkeit als Parallelmethode bezeichnet (USA.-Patentschrift und Korrosionsbeständigkeit schlecher als bei der 3 137 937). Nach beiden Methoden kann man Plat- 20 Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte selbst, ten aus gleichem oder verschiedenem Metall fest In der erhaltenen Verbundplatte sind häufig Risse miteinander verbinden. vorhanden. Dies kann auf folgenden Gründen beWenn jedoch die Abmessungen der Platten sehr ruhen: Selbst wenn man z.B. die Plattierungsplatte groß sind, z. B. die Größe 500 X 500 mm haben, unter einem Anstellwinkel von 5° zur Grundmetalltreten auch beim Explosionsplattieren zahlreiche 25 platte einstellt, beträgt der Abstand an der offenen Schwierigkeiten auf. Bei der nach der Parallel- Seite des von der Plattierungsplatte und der Grundmethode hergestellten Verbundmetallplatte finden platte gebildeten Winkels bei der Herstellung von sich häufig schlecht gebundene Teile in dem von 1000 X 1000 mm Verbundmetallplatten 87,5 mm. dem Zündungspunkt abgewandten Gebiet. Außerdem Wenn die Plattierungsplatte mit der Grundmetallbesteht die Bindungszone zwischen der Plattierungs- 30 platte mit hoher Geschwindigkeit zusammenstößt, platte und der Grundmetallplatte aus einer harten, wird die Plattierungsplatte über seine Streckgrenze spröden Legierungszone, so daß die Bindekraft zwi- hinaus beansprucht und dabei in unzulässig starkem sehen der Plattierungsplatte und der Grundmetall- Maße verhärtet, so daß hierbei manchmal Risse oder platte schwach ist und die Verbundmetallplatte Sprünge auftreten. Weiterhin wird die Grundmetallschwierig mechanisch bearbeitet werden kann. Dies 35 platte beim Kaltverarbeiten einer Spannung in der hat vermutlich folgende Gründe. Während des Detonationsrichtung unterworfen, indem sie mit der Explosionsplattierens wird die Luft zwischen der Plattierungsplatte zusammenstößt und dann einer Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte in das unzulässig starken Verhärtung ausgesetzt wird,
von dem Zündungspunkt entfernt liegende Gebiet Da die Peripherie der Verbundmetallplatten nicht herausgestoßen und schließlich auch daraus entfernt. 4° genügend nach dem herkömmlichen Explosionsplat-Die Luft in diesem Raum zwischen der Plattierungs- tieren verbünden ist, mußten bisher der Rand der platte und der Grundmetallplatte, der von dem Zün- erhaltenen explosionsplattierten Platten abgeschnitten dungspunkt entfernt ist, kann leichter herausgestoßen werden.

werden als die Luft in dem Gebiet in der Nähe des Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung

Zündungspunktes. Je näher der explosionsplattierte 45 zweier Blechplatten aus Metall zum Explosionsplat-

Teil an das von dem Zündungspunkt entfernt liegende tieren zu schaffen, bei der diese Nachteile für größere

Gebiet herankommt, desto leichter kann die Luft Platten vermieden sind.

zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetall- Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Anplatte herausgestoßen werden. Deshalb wird der Ordnung der eingangs erwähnten Gattung, erfindungs-Raum zwischen der Plattierungsplatte und der Grund- 50 gemäß dadurch gelöst, daß über einem Bereich von metallplatte leicht verengt, trotz der Anordnung 45 bis 80% der Gesamtlänge der Grundmetallplatte eines Abstandshalters in dem Spalt. Der Raum wird in der Detonationsrichtung der eingeschlossene allmählich kleiner und schließlich geringer als der Winkel 0,1 bis 0,5° und im anschließenden Bereich notwendige Raum zum Explosionsplattieren. Hier 0,3 bis 1,2° beträgt, jedoch größer ist als der erste, bildet sich entfernt vom Zündungspunkt ein schlecht 55 Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders plattierter Teil. Wenn die Plattierungsplatte mit der vorteilhaft für Platten von mindestens 500 X 500 mm. Grundmetallplatte zusammenstößt, werden die Be« kleineren Platten hat die erfindungsgemäße Anbeiden gegenüberliegenden Oberflächen unter BiI- Ordnung keine wesentlichen Vorzüge gegenüber der dung des sogenannten Metallstrahls oder Materie- Parallelmethode oder der Winkelmethode.
Strahls geschmolzen. Beim Explosionsplattieren nach 60 Der Abstand zwischen den Platten ist nicht immer der Parallelmethode wird vermutlich ein Teil dieses gleich zu halten, weil er mit der Art und der Stärke Metallstrahls zwischen der Plattierungsplatte und der der Plattierungsplatte und der Art und der Menge Grundmetallplatte eingefangen und gleichzeitig ein des Sprengstoffes schwankt. Wenn das Plattierungsanderer Teil des Metallstrahls zusammen mit Luft blech dünn ist, wird der 0,1 bis O,5°-Winkelbereich aus dem Raum zwischen der Plattierungsplatte und 65 größer und der Winkel selbst kleiner gewählt. Bei der Grundmetallplatte herausgestoßen. Wenn jedoch dicken Plattierungsblechen dagegen wird der 0,1 bis in solch einem Fall wie dem vorstehend. beschrie- 0,5°-Winkelbereich kleiner und der Winkel selbst benen, der Raum zwischen der Plattierungsplatte und größer gewählt.

Wenn der 0,1 bis O,5°-Winkelbereich in der Detonationsrichtung weniger als 45% der Gesamtlänge der Grundmetallplatte beträgt und die Öffnung des Winkels zu groß ist, ist die erhaltene Verbundmetallplatte der gleichen unzulässig starken Verhärtung unterworfen, wie eine nach der Winkelmethode hergestellte. Wenn dieser Bereich größer als 80% der Gesamtlänge der Grundmetallplatte ist, geht die Wirkung der beiden unterschiedlichen Neigungswinkelbereiche verloren.

Wenn der Winkel im ersten Bereich weniger als 0,1° beträgt, kann der zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte gebildete Metallstrahl nur schwierig zusammen mit der Luft aus dem Raum zwischen dem Plattierungsblech und der Grundmetallplatte herausgestoßen werden. Wenn der Neigungswinkel größer als 0,5° ist, ist die erhaltene Verbundmetallplatte unzulässig starker Verhärtung unterworfen.

Wenn der Winkel des zweiten Bereiches weniger als 0,3° beträgt, kann der zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte gebildete Metallstrahl zusammen mit der Luft nur schwierig aus dem Raum zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte herausgestoßen werden. Wenn dieser Winkel mehr als 1,2° beträgt, ist die Verbundmetallplatte unzulässig starker Verhärtung unterworfen. In diesem Falle ist es auch notwendig, diesen Winkel im vom Zündungspunkt entfernt liegenden Gebiet zu halten, als in der Nachbarschaft des Zündungspunktes.

Um den Abstand zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte auf' die vorstehend beschriebene Weise einzuhalten, kann man z. B. auf der Grundmetallplatte Abstandshalter oder Stützstäbe aus Metallfolie oder -blech der gleichen Art wie des Plattierungsmetalls oder des Grundmetalls oder einer anderen Art anordnen, oder die Plattierungsplatte über der Grundmetallplatte aufhängen. Wenn man diesen Abstand auf Grund einer Änderung der Art des Metalls nicht in der angegebenen Weise aufrechterhalten kann, läßt sich das Explosionsplattieren mit Erfolg durchführen, indem man vorher einen Teil der Plattierungsplatte in die erforderliche Gestalt bringt. ■

Die Platten werden vorzugsweise von Schmutz und sonstigen Verunreinigungen an den sich treffenden Oberflächen durch mechanische Behandlung, wie Schmirgeln oder Schleifeni, oder durch chemische Behandlung gereinigt. Als Werkstoffe für die Platten eignen sich z.B. Flußstahl, Nickel, Chrom, Kobalt, Titan, Zirkon, Tantal, Aluminium, Mangan, Molybdän und Kupfer und deren Legierungen.

Die Stärke der Plattierungsplatte beträgt etwa 1,2 bis 4 mm und sie ist geringer als die der Grundplatte. Vorzugsweise ist die Fläche der Plattierungsplatte größer als die der Grundplatte, z. B. um etwa 30 mm größer in der Länge und Breite, wenn sowohl die Plattierungsplatte als auch die Grundplatte rechteckig sind. Weiterhin wird beim erfindungsgemäßen Explosionsplattieren die Plattierungsplatte bevorzugt so angeordnet, daß jede Seite der Plattierungsplatte um mindestens 10 mm über den "entsprechenden Rand der Grundplatte hinausragt.

Ein für das erfindungsgemäße Explosionsplattieren geeigneter Sprengstoff ist ein Sprengstoffpulver aus 5 bis 10% Pentaerithrittetranitrat, 3 bis 13% Stärke, 54 bis 87% Ammoniumnitrat niedriger Dichte und mit einem Wassergehalt von 1 bis 3%. Ein Generator zum Zünden des Sprengstoffes besteht beispielsweise aus einer dreieckigen Platte aus Sperrholz, Kunststoff oder Stahl, einer längs einer Seite dieser Platte angebrachten Zündschnur und einem auf der dreieckigen Platte aufgebrachten Sprengstoff. Die Form dieser dreieckigen Platte hängt ab von der Detonationsgeschwindigkeit der Zündschnur und der Detonationsgeschwindigkeit des zu verwendenden

xo Sprengstoffes, so daß sich über die ganze Blechbreite eine lineare Detonationsfront bildet. Als Pufferschicht kann z. B. ein Klebestreifen, Gummi oder ein Anstrichfilm, z. B. auf Kunstharzbasis, verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine auf der Oberseite oder Unterseite mit einer Nut versehene Plattierungsplatte verwendet, wobei die Plattierungsplatte eine etwas größere Fläche besitzt als die Grundmetallplatte und die Plattierungsplatte über der Grundmetallplatte derartig angeordnet wird, daß diese Nut mit dem Rand der Grundmetallplatte zusammenfällt. Auf dies Weise erhält man eine Verbundmetallplatte mit einwandfreiem Rand.

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen erläutert:

F i g. 1 zeigt im Querschnitt den Aufbau für das herkömmliche Explosionsplattierverfahren nach der Parallelmethode zum Herstellen von Verbundmetallplatten;

F i g. 2 zeigt im Querschnitt den Aufbau für das herkömmliche Explosionsplattierverfahren nach der Winkelmethode zum Herstellen von Verbundmetallplatten;

F i g. 3 zeigt im Querschnitt den Aufbau in der Detonationsrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 4a und 5a zeigen in der Draufsicht unterschiedliche Detonationsfronten eines Sprengstoffes im erfindungsgemäßen Verfahren auf Grund unterschiedlicher Anordnung des Zünders und sie erläutern die Beziehung der Stellen A, B und C im Raum zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte, wie es in F i g. 3 gezeigt ist;

Fig. 4b und 5b zeigen Beispiele für die Anordnung von Abstandshaltern auf den Grundmetallplatten für die in F i g. 4 a und 5 a gezeigten Detonationsfronten;

F i g. 6 zeigt im Querschnitt eine bevorzugte Ausführungsform des Aufbaues zur Durchführung des erfindungsgemäßen Explosionsplattierverfahrens in der Detonationsrichtung;

Fig. 7 ist eine Mikrophotographie in 10Ofacher Vergrößerung des Schliffbildes einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbundmetallplatte in der Bindungszone;

F i g. 8 ist eine Mikrophotographie in lOOfacher Vergrößerung des Schliffbildes einer nach der Parallelmethode hergestellten Verbundmetallplatte in der Bindungszone;

F i g. 9 gibt schematisch die Erscheinungen wieder, die vermutlich im erfindungsgemäßen Verfahren auftreten und

Fig. 10 zeigt schematisch die Erscheinungen, die vermutlich bei der Explosionsplattierung nach der Parallelmethode auftreten.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt den Aufbau für das herkömmliche Verfahren zum Explosionsplattieren nach der Parallelmethode, bei dem die Grundmetall-

platte 2 auf einer Abstützung 1 aufgebracht ist und die Plattierungsplatte 4 planparallel zur Grundmetallplatte 2 in einem Abstand von mindestens 0,0254 mm liegt. Dieser Abstand wird durch Abstandshalter 3 eingehalten. Der Sprengstoff 6 wird auf einer Pufferschicht 5 über der Plattierungsplatte 4 aufgebracht. Der Generator 7 und der Zünder 8 werden an der Plattierungsplatte 4 befestigt und der Sprengstoff 6 wird gezündet.

F i g. 2 zeigt im Querschnitt den Aufbau zur Durchführung des Explosionsplattierens nach der bekannten Winkelmethode. Die Grundmetallplatte 2 liegt auf der Abstützung 1. Der Anstellwinkel der Plattierungsplatte 4 zur Grundmetallplatte 2 wird mit Hilfe der Abstandshalter 3 unterschiedlicher Länge auf einen Wert im Bereich von 1 bis 32° eingestellt und hierauf wird in gleicher Weise wie in Fig. 1 der Sprengstoff gezündet.

F i g. 3 zeigt im Querschnitt den Aufbau zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Grundmetallplattc2 liegt auf der Abstützung 1, und die Plattierungsplatte 4 wird über der Grundmetallplattc 2 durch Abstandshalter 3 gehalten, so daß der Neigungswinkel, den die Plattierungsplatte 4 zur Grundmetallplatte 2 in dem vom Zündungspunkt abgewandten Gebiet B-C bildet, größer ist, als in der Nachbarschaft des Zündungspunktes (Gebiet A-B).

In diesem Fall beträgt die Länge des Gebietes A-B 45 bis 80'Vo der Gesamtlänge der Grundmetallplatte in der Dctonationsrichtung des Sprengstoffes 6, während der Neigungswinkel der Plattierungsplatte 4 zur Grundmctallplatte 2 über diesem Gebiet 0.1 bis 0,5 ' beträgt. Die Länge des Gebietes B-C beträgt dementsprechend 55 bis 2O⁰Ai der Gesamtlänge der Grundmetallplatte, und hier beträgt der Neigungswinkel der Plattierungsplatte 4 zur Grundmetallplatte 0,3 bis 1,2". Wie vorstehend bereits beschrieben, soll der Neigungswinkel der Plattierungsplatte 4 zur Grundmetallplatte 2 in dem vom Zündungspunkt entfernten Gebiet größer sein als in der Nachbarschaft des Zündungspunktes. Es ist auch erwünscht, daß der Abstand zwischen der Plattierungsplatte und der Grundmetallplatte an der Stelle A 0,8 bis 2,0 mm beträgt. Die Pufferschicht 5 wird auf die Plattierungsplatte 4 aufgebracht und ein Rahmen entlang dem Rand des Plattierungsbleches angeordnet. Der Sprengstoff 6 wird aufgebracht, der Generator 7 und der elektrische Zünder 8 werden befestigt, und der Sprengstoff wird zur Detonation gebracht.

Die Detonationsfronten hängen von der angewandten Zündmethode ab. Deshalb wird in den F i g. 4 und 5 eine weitere Erläuterung gegeben, an welchen Stellen auf der Grundmetallplatte 2 die Stellen A, B und C in F i g. 3 angeordnet sind.

Fig. 4a gibt den Fall wieder, bei dem ein dreieckiger Generator 7 aus dem gleichen Sprengstoff wie der Sprengstoff 6 verwendet wird. Die Zündschnur 7', die an der äußeren Seite dieses Generators angebracht ist, hat etwa die dreifache Detonationsgeschwindigkeit des hier verwendeten Sprengstoffpulvers und wird durch den elektrischen Zünder 8 gezündet. Die Detonationsrichtung des Sprengstoffes ist durch Pfeile angegeben, und die Stellen A, B und C auf der Grundmetallplatte in Fig. 3 entsprechen den Linien A, B und C in Fig. 4. Die Linien A, B und C sind in diesem Fall Geraden.

Fig. 4b zeigt mit den schwarzen Punkten ein Beispiel für die Anordnung der Abstandshalter, die auf der Grundmetallplatte 2 von F i g. 4 a aufgestellt sind.

F i g. 5 a erläutert den Fall, bei dem der elektrische

Zünder 8 im Zentrum einer Seite des Sprengstoffs 6 befestigt ist und die Detonationsrichtung des Sprengstoffes radial ist, wie es die Pfeile zeigen. Die Stellen A, B und C in Fig. 3 entsprechen der Stelle A und den Linien B und C in Fig. 5a. Die Linien B und C sind hier kanalförmig. Fig. 5b zeigt mit

ίο schwarzen Punkten ein Beispiel für die Anordnung der Abstandshalter auf der Grundmetallplatte.

F i g. 6 zeigt im Querschnitt einen Aufbau zum Explosionsplattieren, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem auf der Oberseite der Plattierungsplatte 4, die eine etwas größere Fläche hat als die Grundmetallplatte, eine Nut 10 ausgebildet ist. Die Nut 10 ist so angeordnet, daß sie mit dem Rand der Grundmetallplatte 2 zusammenfällt. Der Raum zwischen der Plattierungsplatte 4 und der Grundmetallplatte 2 wird durch Abstandshalter 3 so eingestellt, daß der Neigungswinkel der Plattierungsplatte 4 zur Grundmetallplatte 2 im vom Zündungspunkt weiterwegliegenden Gebiet größer ist als in der Nachbarschaft des Zündungspunktes entlang der Detonationsrichtung. Der Sprengstoff 6 wird auf der Pufferschicht 5 über der Plattierungsplatte 4 angeordnet. .Der Generator 7 und der elektrische Zünder 8 werden dann befestigt, und der Sprengstoff 6 wird zur Detonation gebracht. In der Praxis des erfindungsgemäßen Verfahrens, dessen Aufbau in Fig. 5 gezeigt ist, werden die überschüssigen Ränder der Plattierungsplatte vom Rand der Grundmetallplatte abgeschnitten, wenn die Plattierungsplatte auf die Grundmetallplatte mit sehr hoher Geschwindigkeit aufschlägt. Auf diese Weise wird ein Teil des zum Explosionsplattieren erforderlichen Detonationsdruckes verbraucht, und infolgedessen treten manchmal schlecht gebundene Teile am Rand der Verbundmetallplatte auf. Diese Erscheinung ist noch ausgeprägter mit zunehmender Stärke der Plattierungsplatte. Wenn eine Nut 10 in der Plattierungsplatte wie in Fig. 6 angeordnet ist, und die Plattierungsplatte eine Stärke von 2 bis 4 mm hat, sind auch am Rand der erhaltenen Verbundmetallplatte· die beiden Werkstoffe einwandfrei ge- bunden. Die Tiefe der Nut hängt von der Stärke der Plattierungsplatte < ab, doch beträgt sie höchstens 70 %i, vorzugsweise 30% der Stärke der Plattierungsplatte. Es ist erwünscht, daß die genutete Oberfläche der Plattierungsplatte die Oberseite ist, wie in F i g. 6 gezeigt, doch ist die Wirkung nicht verschieden, wenn man die Unterseite der Plattierungsplatte mit einer Nut versieht.

In der in Fi g. 7 gezeigten Mikrophotographie eines Schliffbildes der Bindungszone bedeutet D eine Grundmetallschicht aus Flußstahl, E die Titanplattierungsschicht und F die.wellige Bindungszone. In der in F i g. 8 gezeigten Mikrophotographie eines Schliffbildes bedeutet D die Grundmetallschicht aus Flußstahl, E die Plattierungsschicht aus Titan und G die Bindungszone, die aus Material aus den Schichten D und E besteht.

In F i g. 9 sind mit 6' die gasförmigen Detonations-• produkte nach der Detonation des Sprengstoffs 6 angedeutet. Zwischen den beiden Platten 2 und 4 entsteht, beginnend von der Berührungsstelle 13 der beiden Platten aus, ein flüssiger Metallstrahl 14.

Fig. 10 zeigt, wie die beiden Platten 2 und 4 durch die Metallschicht 15 miteinander verbunden

sind und wie ein Anteil 16 des flüssigen Metallstrahls längs der einen Platte 4 geführt wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zweier Blechplatten aus Metall zum Explosionsplattieren, bei der die Plattierungsplatte zur Grundmetallplatte geneigt angeordnet ist, eine Sprengstoffschicht über einer Puffer-

   schicht auf der Plattierungsplatte aufgebracht ist und die Zündung am Ort des kleinsten Plattenabstandes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß über einem Bereich von 45 bis 80% der Gesamtlänge der Grundmetallplatte in der Detonationsrichtung der eingeschlossene Winkel 0,1 bis 0,5° und im anschließenden Bereich 0,3 bis 1,2° beträgt, jedoch größer ist als der erste.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   109 550/35