DE19805402C2 - Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Bauteilen mittels einer aus Verbindungsmaterial gebildeten Naht - Google Patents
Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Bauteilen mittels einer aus Verbindungsmaterial gebildeten NahtInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stoffschlüssigen
Verbinden von Bauteilen mittels einer aus Verbindungsmaterial
gebildeten Naht, wobei schnelle Partikel des Verbindungs
materials auf die Oberfläche der miteinander zu verbindenden
Bauteile bzw. des bereits aufgetragenen Verbindungsmaterials
gerichtet werden. Verfahren dieser Art werden der Hauptgruppe
"Fügen" der Fertigungsverfahren zugeordnet. Unter Fügen wird das
auf Dauer angelegte Verbinden von zwei oder mehreren Werkstücken
geometrisch bestimmter oder unbestimmter Form verstanden.
Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE 24 05 490 A1
bekannt. Mittels einer Flammspritzpistole wird ein
Strom heißen Gases erzeugt, in dessen Innerem von der Wärme des
Gasstromes gespeist ein Metalldraht geschmolzen und vom Gasstrom
mitgerissen wird. Die so als Sprühstrahl vorhandenen Partikel
des Verbindungsmaterials werden auf die Oberflächen der mitein
ander zu verbindenden Bauteile bzw. des bereits aufgetragenen
Verbindungsmaterials gerichtet. Die Partikel weisen eine Tempe
ratur auf, die oberhalb der Schmelztemperatur des Verbindungs
materials liegt, d. h. sie sind flüssig. Das Verbindungsmaterial
verbindet sich mit den Bauteilen bzw. mit dem bereits auf
getragenen Verbindungsmaterial aufgrund seiner thermischen
Energie.
Aus der DE 32 47 414 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer
von einer Matte durchsetzten Ablationsschicht an einer Brenn
kammerwand bekannt, bei dem zum Verbinden der Matte mit der
Brennkammerwand thermisch gespritzt wird. Beim thermischen
Spritzen werden die Partikel des Verbindungsmaterials vor dem
Auftreffen auf die Oberfläche der zu verbindenden Bauteile
aufgeschmolzen. Die Partikel weisen also eine Temperatur auf,
die oberhalb der Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials
liegt, d. h. sie sind flüssig. Das thermische Spritzen hat den
Vorteil, daß im Vergleich zum Löten nicht derart hohe Tempera
turen erreicht werden, da die einzelnen Partikel aufgrund ihrer
geringen Masse nur eine geringe Wärmemenge aufweisen.
Ein weiteres Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Bau
teilen ist als Gasschmelzschweißen (Gasschweißen) oder Autogen-
Schweißen bekannt. Hierbei bringt eine Brenngas-Sauerstoff- bzw.
Brenngas-Luft-Flamme die Schweißstelle auf Schmelztemperatur. In
der Schweißfuge fehlender Werkstoff wird durch einen Zusatzdraht
zugegeben, so daß Wärme und Schweißzusatz getrennt zugeführt
werden. Der Werkstoff der Bauteile wird hierbei örtlich aufge
schmolzen und auf eine Temperatur gebracht, die typischerweise
über 2000°C liegt. Beim Abkühlen der Schweißstelle kommt es zu
einer Verbindung des Verbindungsmaterials mit den Materialien
der Bauteile. Durch die beim Aufschmelzen vorliegenden hohen
Temperaturen kommt es zu Grobkornbildung, während kurze Erwär
mungszeiten und große Abkühlungsgeschwindigkeiten eine unvoll
ständige Gefügeumwandlung und das Zurückbleiben von Eigenspan
nungen im Material der Bauteile zur Folge haben. Ein weiteres
Problem ist die Tendenz der Bauteile, sich unter Einfluß hoher
Temperaturen zu verziehen. Die Möglichkeit des Verbindens von
Materialien unterschiedlicher Werkstoffe ist nur eingeschränkt
vorhanden. So treten insbesondere Schwierigkeiten bei der
Verbindung von Aluminiumbauteilen auf, da durch die Erwärmung
die Kaltverfestigung der Aluminiumbauteile aufgehoben wird.
Ein weiteres Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von
Bauteilen ist als Löten bekannt. Unter Löten versteht man das
Verbinden erwärmter, in festem Zustand verbleibender Metalle
durch ein schmelzendes metallisches Verbindungsmaterial. Dabei
müssen die Bauteile an der Lötstelle mindestens die Arbeits
temperatur erreicht haben. Diese liegt stets höher als der
untere Schmelzpunkt des Lotes und kann knapp unterhalb des
oberen Schmelzpunktes liegen. Damit flüssige Lote benetzen und
fließen können, müssen die Oberflächen der Bauteile metallisch
rein sein. Hierfür ist es erforderlich, Oxidschichten zu ent
fernen und ggf. durch Flußmittel zu lösen oder zu reduzieren.
Die Festigkeit von Lötverbindungen beruht auf Oberflächenbindung
zwischen dem Werkstoff des Bauteils und dem Lot und auf Diffu
sion einer oder mehrerer Komponenten des Lotes in den Werkstoff
des Bauteils und umgekehrt. Es wird zwischen Weichlöten und
Hartlöten unterschieden, wobei Weichlöten bei einer Arbeits
temperatur unterhalb von 450°C und Hartlöten bei einer Arbeits
temperatur oberhalb von 450°C durchgeführt wird. Die Festigkeit
von Lötverbindungen ist geringer als die von Schweißverbindungen
und nimmt mit der Dauer der Belastung ab, da die Lote unter Last
kriechen. Zusätzlich sinkt die Festigkeit von Lötverbindungen
bei steigender Temperatur. Die Möglichkeit der Materialpaarung
zu verbindender Bauteile ist ebenfalls begrenzt.
Aus der US 5,302,414 und der EP 0 484 533 A1 sind ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Beschichten bekannt. Bei diesem Ver
fahren zum Beschichten von Bauteilen werden Partikel aus Metall,
Legierungen oder Nichtleitern mit einer Korngröße zwischen 1 bis
50 µm in eine Gasströmung eingeführt. Die Gasströmung weist
Überschallgeschwindigkeit auf, nimmt die Partikel des Verbin
dungsmaterials mit und beschleunigt sie. Die Gas-Partikel-
Mischung ist auf die Oberfläche des Bauteils gerichtet. Die
Partikel des Verbindungsmaterials in der Gas-Partikel-Mischung
weisen eine Geschwindigkeit von 300 bis 1200 m/s auf. Aufgrund
der kinetischen Energie der Partikel kommt es zu einer Verbin
dung der Partikel mit der Oberfläche des Bauteils. Dieses
Verfahren dient zum Beschichten der Oberfläche von Bauteilen
insbesondere zum Verschleißschutz, Korrosionsschutz und zur
elektrischen Isolation bzw. Leitung. Ein Einsatz des Verfahrens
zum Verbinden von Bauteilen ist nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, mit dem das verbin
den von nahezu beliebigen Materialien ermöglicht und dem
Entstehen von Eigenspannungen in den zu verbindenden Bauteilen
entgegengewirkt wird.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs
beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die Partikel des Verbin
dungsmaterials eine Korngröße zwischen 1 bis 50 µm aufweisen,
daß die Temperatur der Partikel des Verbindungsmaterials unter
halb der Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials und des
Materials der zu verbindenden Bauteile liegt, und daß sich die
schnellen Partikel des Verbindungsmaterials aufgrund ihrer
kinetischen Energie mit den Bauteilen bzw. mit dem bereits
aufgetragenen Verbindungsmaterial verbinden.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, Bauteile nicht durch
Erwärmen und Aufschmelzen im Kontaktbereich und nachfolgendes
Abkühlen zu verbinden, sondern die Verbindung der Bauteile durch
Beschuß mit schnellen Partikeln eines Verbindungsmaterials
herzustellen. Speziell in der Luftfahrttechnik besteht der
Wunsch, Bauteile von Flugzeugen nicht durch Vernietungen o. dgl.
sondern durch stoffschlüssige Verbindungen herzustellen, da die
Anforderungen an Haltbarkeit und Dichtigkeit der Verbindungen
besonders hoch sind. Hierbei ist es von großer Bedeutung,
Formänderungen der Bauteile, beipielsweise Verziehen der zu
verbindenden Bauteile, zu vermeiden. Des weiteren finden in der
Luftfahrttechnik verstärkt Leichtmetalle Anwendung, die nicht
oder nur mit hohem Aufwand durch mit Aufschmelzen arbeitenden
Verfahren verbindbar sind. Beim Verfahren der vorliegenden
Erfindung beruht die Haftung des Verbindungsmaterials auf den
Oberflächen der Bauteile auf Mechanismen, die von mechanischer
Verklammerung bis hin zur metallischen Bindung reichen und nicht
zu einem Verziehen der Bauteile führen. Des weiteren weisen mit
dem Verfahren hergestellte Nähte eine hervorragende Variabilität
von Form und Dicke auf, die leicht an die strukturmechanischen
Anforderungen der jeweiligen Verbindung angepaßt werden kann.
Die Anpassung erfolgt dabei durch Steuerung der Verweilzeit des
Strahls auf den zu verbindenden Bauteilen und durch Einstellung
der Menge der Partikel des Verbindungsmaterials. Die Temperatur
der Partikel des Verbindungsmaterials liegt bei dem neuen
Verfahren typischerweise unterhalb der Schmelztemperatur des
Verbindungsmaterials und des Materials der zu verbindenden
Bauteile. Etwaige Erwärmungen der zu verbindenden Bauteile sind
auf die unmittelbare Umgebung der auf die Bauteile auftreffenden
Partikel beschränkt, woraus keine Formänderungs- oder
Verzugsgefahr der zu verbindenden Bauteile resultiert.
Die Partikel des Verbindungsmaterials können in einem Freistrahl
beschleunigt werden. Hierdurch ist es möglich, die zur Verbin
dung des Verbindungsmaterials mit den Materialien der Bauteile
notwendige Geschwindigkeit der Partikel des Verbindungsmaterials
von den Gasmolekülen des Freistrahls auf die Partikel des Ver
bindungsmaterials zu übertragen.
Der Freistrahl kann ein Überschallfreistrahl sein. Insbesondere,
wenn die Geschwindigkeit des Freistrahls oberhalb von 600 m/s
liegt, bleiben die Partikel des Verbindungsmaterials auf den
Bauteilen haften. Die für die Haftung kritische Geschwindigkeit
der Partikel des Verbindungsmaterials ist abhängig von der
verwendeten Kombination Verbindungsmaterial/Bauteilmaterial.
Der Freistrahl kann durch Beschleunigung eines Gases hohen
Druckes durch eine konvergent-divergente Düse erzeugt werden.
Bei dieser Düse kann es sich beispielsweise um eine Lavaldüse
handeln, die das Erreichen einer hohen Strahlgeschwindigkeit
ermöglicht. Die Geschwindigkeit des Freistrahls am Düsenende ist
hierbei eine obere Schranke für die Geschwindigkeit der Partikel
des Verbindungsmaterials.
Das den Freistrahl bildende Trägergas kann ein Leichtgas sein.
Dadurch läßt sich die maximale Strahlgeschwindigkeit zusätzlich
erhöhen. Mit reinem Helium als Trägergas kann beispielsweise
eine Strahlgeschwindigkeit von 1000 bis 1200 m/s erreicht
werden.
Die Partikel des Verbindungsmaterials können eine Korngröße
zwischen 1 bis 50 µm aufweisen. Korngrößen in diesem Bereich
gestatten das Beschleunigen der Partikel des Verbindungs
materials durch das Trägergas hoher kinetischer Energie und
gleichzeitig ein effektives Aufbringen der Partikel des Verbin
dungsmaterials auf den Oberflächen der Bauteile bzw. auf dem
bereits aufgetragenen Verbindungsmaterial. Es handelt sich bei
den Partikeln des Verbindungsmaterials folglich nicht um
einzelne Atome oder kleinere Moleküle sondern um eine größere
Anzahl von Elementarteilchen. Hierdurch ist sowohl die Zusammensetzung
als auch die grundsätzliche Struktur des Verbindungs
materials von vornherein festlegbar. Weiterhin ist der Impuls
der Partikel des Verbindungsmaterials so groß, daß sie von dem
Staudruck vor den zu verbindenden Bauteilen nicht wie das sie
zunächst führende Trägergas seitlich abgelenkt werden, sondern
tatsächlich mit hoher kinetischer Energie auf die zu verbinden
den Bauteile auftreffen.
Das Material der zu verbindenden Bauteile und das Verbindungs
material können metallisch sein. Hierdurch wird das Eingehen von
metallischen Bindungen zwischen Teilchen des Verbindungs
materials und Teilchen des Materials der Bauteile ermöglicht. Es
kann eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Materialpaarungen
miteinander verbunden werden. So können Bauteile gleichen oder
unterschiedlichen Materials mit Partikeln eines gleichen oder
unterschiedlichen Verbindungsmaterials verbünden werden. Es
können auch mehrere unterschiedliche Verbindungsmaterialien
verwendet werden, beispielsweise bei Unterteilung der Naht in
Haftgrundschichten auf den Bauteilen und ein oder mehreren
Mittelschichten zwischen den Haftgrundschichten der Bauteile.
Hierdurch kann die Festigkeit der Verbindung erhöht werden, und
es sind noch mehr Materialien kombinierbar, zwischen denen keine
unmittelbare Verbindung möglich wäre. Somit ist es mit dem neuen
Verfahren im Gegensatz zu Schweiß- oder Lötverfahren möglich,
beispielsweise ein Bauteil aus Aluminium mit einem anderen
Bauteil aus Silber unter Verwendung von Kupfer als Verbindungs
material zu verbinden.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen einer Vor
richtung zum stoffschlüssigen Verbinden von Bauteilen mittels
einer aus Verbindungsmaterial gebildeten Naht weiter erläutert
und beschrieben. Das Prinzip dieser Vorrichtung ist aus der US 5,302,414
und der EP 0 484 533 A1 bekannt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teils der Vorrichtung zum
stoffschlüssigen Verbinden von Bauteilen,
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils der Vorrichtung zum
schlüssigen Verbinden von Bauteilen mit einer
zusätzlichen Absaugeinrichtung und
Fig. 3 die vollständige Vorrichtung zum stoffschlüssigen
Verbinden von Bauteilen.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 mit einer einen konvergent
divergenten Querschnitt aufweisenden Lavaldüse 2 dargestellt. An
ihrem einen Ende wird der Lavaldüse 2 ein sich in Richtung des
Pfeils 3 bewegendes Trägergas 4 durch einen Kanal 5 zugeführt.
Senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Kanals 5 tritt eine
weitere Düse 6 in die Lavaldüse 2 ein. Durch die Düse 6 gelangen
Partikel 7 eines Verbindungsmaterials gemäß Pfeil 8 in die
Lavaldüse 2. Die Partikel 7 werden vom Trägergas 4 mitgenommen
und bewegen sich gemäß Pfeil 9 fort. Dabei bildet sich ein Kern
partikelstrahl 10 aus, der mittig zwischen den Wandungen 11
entlang der horizontalen Symmetrieachse der Lavaldüse 2 ver
läuft. Die Partikel 7 im Kernpartikelstrahl 10 verlassen die
Lavaldüse 2 an ihrem offenen Ende und treffen auf die Ober
flächen der zu verbindenden Bauteile 12, 13 unter Ausbildung
einer die Bauteile 12, 13 verbindenden Naht 14, während das
Trägergas entlang der Pfeile 34 abströmt. Die Bauteile 12, 13
werden an ihrer der Lavaldüse 2 abgewandten Seite durch eine
Abstützung 35 unterstützt, womit eine Zerstörung der Bauteile
12, 13 durch die Strömung des Trägergases 4 verhindert wird.
In Fig. 2 ist eine koaxial zur Lavaldüse 2 angeordnete Absaug
düse 15 dargestellt. Die Absaugdüse 15 nimmt die Lavaldüse 2
vollständig auf und weist Öffnungen 16, 17 zur Aufnahme des
Kanals 5 bzw. der Düse 6 der Lavaldüse 2 auf. Die Absaugdüse 15
ist an ihrem den zu verbindenden Bauteilen 12, 13 zugewandten
Ende offen ausgebildet. Dieses offene Ende der Absaugdüse 15
befindet sich in direkter Nähe zu den zu verbindenden Bauteilen
12, 13, so daß die sich nicht an den Bauteilen 12, 13 anlagern
den Partikel 7 des Verbindungsmaterials und das Trägergas 4
nicht in die Umgebung gelangen, sondern sich entlang der Pfeile
18 und im weiteren Verlauf entgegen der Hauptbewegungsrichtung
gemäß Pfeil 9 des Kernpartikelstrahls 10 in Richtung der Pfeile
19 fortbewegen. Die Partikel 7 und das Trägergas 4 durchströmen
dabei die von der zylindrischen äußeren Oberfläche 20 der
Lavaldüse 2 und der ebenfalls zylindrischen inneren Oberfläche
21 der Absaugdüse 15 begrenzte Ringfläche in Richtung der Pfeile
19 und gelangen in eine Mischkammer 22. Aus der Mischkammer 22
werden die abgesaugten Partikel 7 des Verbindungsmaterials
wieder der Düse 6 zugeführt und treten gemäß Pfeil 8 wieder in
die Lavaldüse 2 ein, um erneut in Richtung der zu verbindenden
Bauteile 12, 13 beschleunigt zu werden.
In Fig. 3 ist ein Kompressor 23 über eine Leitung 24 und einen
Regler 25 mit einem Druckkessel 26 und über einen Regler 27 mit
der Mischkammer 22 verbunden. Die Mischkammer 22 steht über
einen Regler 28 mit einer Vorratskammer 29 für Partikel 7 des
Verbindungsmaterials in Kontakt. Die Mischkammer 22 ist über
einen Regler 30 und eine Leitung 31 mit der hier nicht darge
stellten Düse 6 der Lavaldüse 2 verbunden. Der Druckkessel 26
ist über einen Regler 32 und eine Leitung 33 mit dem hier nicht
dargestellten Kanal 5 der Lavaldüse 2 verbunden.
Im Betrieb der Vorrichtung 1 zum stoffschlüssigen Verbinden von
Bauteilen ergeben sich somit folgende Verhältnisse:
Das unter Druck stehende Trägergas 4 im Kompressor 23 gelangt über die Leitung 24 und den Regler 25 in den Druckkessel 26 und über den Regler 27 in die Mischkammer 22. Aus der Vorratskammer 29 gelangen Partikel 7 beispielsweise aus Kupfer mit einer Korngröße von etwa 25 µm über den Regler 28 in die Mischkammer 22. In der Mischkammer 22 werden die Partikel 7 mit dem Trägergas 4, beispielsweise Helium, in einem einstellbaren Verhältnis durchmischt und verlassen die Mischkammer 22 durch den Regler 30. Das im Druckkessel mit Druck beaufschlagte Trägergas 4 gelangt über den Regler 32 in die Leitung 33 und tritt mit hoher Geschwindigkeit entlang des Kanals 5 in die Lavaldüse 2 ein. Das Trägergas-Partikel-Gemisch strömt durch die Leitung 31 und tritt gemäß Pfeil 8 in die Düse 6 und in die Lavaldüse 2 ein. Die Partikel 7 des Verbindungsmaterials werden durch das Trägergas 4 hoher kinetischer Energie in Richtung des Pfeils 9 beschleu nigt und bilden dabei den Kernpartikelstrahl 10 entlang der horizontalen Symmetrieachse der Lavaldüse 2 aus. Am offenen Ende der Lavaldüse 2 treffen die Partikel 7 mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberflächen der zu verbindenden Bauteile 12 und 13, beispielsweise aus Silber und Aluminium bzw. auf das bereits aufgetragene Verbindungsmaterial auf. Dabei bilden die Partikel 7 auf den Oberflächen der zu verbindenden Bauteile 12, 13 die Naht 14 aus, die fest mit den Oberflächen der Bauteile 12, 13 verbunden ist und somit eine unlösbare Verbindung der Bauteile 12, 13 herstellt. Die Verbindungsmechanismen reichen dabei von mechanischer Verklammerung bis hin zu metallischer Bindung. Bei der Auswahl der Geometrie der Naht 14 ist zu berücksichtigen, daß das Erreichen der Nahtstelle 14 durch die Partikel 7 ungehindert möglich sein muß.
Das unter Druck stehende Trägergas 4 im Kompressor 23 gelangt über die Leitung 24 und den Regler 25 in den Druckkessel 26 und über den Regler 27 in die Mischkammer 22. Aus der Vorratskammer 29 gelangen Partikel 7 beispielsweise aus Kupfer mit einer Korngröße von etwa 25 µm über den Regler 28 in die Mischkammer 22. In der Mischkammer 22 werden die Partikel 7 mit dem Trägergas 4, beispielsweise Helium, in einem einstellbaren Verhältnis durchmischt und verlassen die Mischkammer 22 durch den Regler 30. Das im Druckkessel mit Druck beaufschlagte Trägergas 4 gelangt über den Regler 32 in die Leitung 33 und tritt mit hoher Geschwindigkeit entlang des Kanals 5 in die Lavaldüse 2 ein. Das Trägergas-Partikel-Gemisch strömt durch die Leitung 31 und tritt gemäß Pfeil 8 in die Düse 6 und in die Lavaldüse 2 ein. Die Partikel 7 des Verbindungsmaterials werden durch das Trägergas 4 hoher kinetischer Energie in Richtung des Pfeils 9 beschleu nigt und bilden dabei den Kernpartikelstrahl 10 entlang der horizontalen Symmetrieachse der Lavaldüse 2 aus. Am offenen Ende der Lavaldüse 2 treffen die Partikel 7 mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberflächen der zu verbindenden Bauteile 12 und 13, beispielsweise aus Silber und Aluminium bzw. auf das bereits aufgetragene Verbindungsmaterial auf. Dabei bilden die Partikel 7 auf den Oberflächen der zu verbindenden Bauteile 12, 13 die Naht 14 aus, die fest mit den Oberflächen der Bauteile 12, 13 verbunden ist und somit eine unlösbare Verbindung der Bauteile 12, 13 herstellt. Die Verbindungsmechanismen reichen dabei von mechanischer Verklammerung bis hin zu metallischer Bindung. Bei der Auswahl der Geometrie der Naht 14 ist zu berücksichtigen, daß das Erreichen der Nahtstelle 14 durch die Partikel 7 ungehindert möglich sein muß.
1
Vorrichtung
2
Lavaldüse
3
Pfeil
4
Trägergas
5
Kanal
6
Düse
7
Partikel
8
Pfeil
9
Pfeil
10
Kernpartikelstrahl
11
Wandung
12
Bauteil
13
Bauteil
14
Naht
15
Absaugdüse
16
Öffnung
17
Öffnung
18
Pfeil
19
Pfeil
20
Oberfläche
21
Oberfläche
22
Mischkammer
23
Kompressor
24
Leitung
25
Regler
26
Druckkessel
27
Regler
28
Regler
29
Vorratskammer
30
Regler
31
Leitung
32
Regler
33
Leitung
34
Pfeil
35
Abstützung
Claims (8)
1. Verfahren (1) zum stoffschlüssigen Verbinden von Bauteilen
(12, 13) mittels einer aus Verbindungsmaterial gebildeten Naht
(14), wobei schnelle Partikel (7) des Verbindungsmaterials auf
die Oberflächen der miteinander zu verbindenen Bauteile (12, 13)
bzw. des bereits aufgetragenen Verbindungsmaterials gerichtet
werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Partikel (7) des Verbindungsmaterials eine Korn größe zwischen 1 bis 50 µm aufweisen,
daß die Temperatur der Partikel (7) des Verbindungsmate rials unterhalb der Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials und des Materials der zu verbindenden Bauteile (12, 13) liegt, und
daß sich die schnellen Partikel (7) des Verbindungs materials aufgrund ihrer kinetischen Energie mit den Bauteilen (12, 13) bzw. mit dem bereits aufgetragenen Verbindungsmaterial verbinden.
daß die Partikel (7) des Verbindungsmaterials eine Korn größe zwischen 1 bis 50 µm aufweisen,
daß die Temperatur der Partikel (7) des Verbindungsmate rials unterhalb der Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials und des Materials der zu verbindenden Bauteile (12, 13) liegt, und
daß sich die schnellen Partikel (7) des Verbindungs materials aufgrund ihrer kinetischen Energie mit den Bauteilen (12, 13) bzw. mit dem bereits aufgetragenen Verbindungsmaterial verbinden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Partikel (7) des Verbindungsmaterials in einem Freistrahl
beschleunigt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Freistrahl ein Überschallfreistrahl ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Geschwindigkeit des Freistrahls oberhalb von 500 m/s und insbe
sondere oberhalb von 600 m/s liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Freistrahl durch Beschleunigung eines Träger
gases (4) hohen Druckes durch eine konvergent-divergente Düse
(2) erzeugt wird.
6. verfahren nach einem der Ansprüchen 2 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das den Freistrahl bildende Trägergas (4) ein
Leichtgas ist.
7. verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Material der zu verbindenden Bauteile (12, 13) und das Verbin
dungsmaterial metallisch sind.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Material des einen Bauteils (12) Aluminium, des anderen Bauteils
(13) Silber, ist und als Verbindungsmaterial Kupfer verwendet
wird.
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19918758B4 (de) * | 1999-04-24 | 2007-04-26 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung, insbesondere Korrosionsschutzschicht |
US6139913A (en) * | 1999-06-29 | 2000-10-31 | National Center For Manufacturing Sciences | Kinetic spray coating method and apparatus |
JP6426647B2 (ja) * | 2016-03-24 | 2018-11-21 | タツタ電線株式会社 | スプレーノズル、皮膜形成装置、及び皮膜の形成方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2405490A1 (de) * | 1974-02-02 | 1975-08-14 | Vaillant Joh Kg | Die verwendung des flammspritzens |
DE3247414A1 (de) * | 1982-12-22 | 1984-06-28 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Verfahren zur herstellung einer von einer matte durchsetzten ablationsschicht |
DE3304672A1 (de) * | 1983-02-11 | 1984-08-16 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Verfahren zur kontaktierung von koerpern |
US5070228A (en) * | 1990-06-18 | 1991-12-03 | General Electric Company | Method for plasma spray joining active metal substrates |
EP0484533A1 (de) * | 1990-05-19 | 1992-05-13 | Anatoly Nikiforovich Papyrin | Beschichtungsverfahren und -vorrichtung |
-
1998
- 1998-02-11 DE DE19805402A patent/DE19805402C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2405490A1 (de) * | 1974-02-02 | 1975-08-14 | Vaillant Joh Kg | Die verwendung des flammspritzens |
DE3247414A1 (de) * | 1982-12-22 | 1984-06-28 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Verfahren zur herstellung einer von einer matte durchsetzten ablationsschicht |
DE3304672A1 (de) * | 1983-02-11 | 1984-08-16 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Verfahren zur kontaktierung von koerpern |
EP0484533A1 (de) * | 1990-05-19 | 1992-05-13 | Anatoly Nikiforovich Papyrin | Beschichtungsverfahren und -vorrichtung |
US5302414A (en) * | 1990-05-19 | 1994-04-12 | Anatoly Nikiforovich Papyrin | Gas-dynamic spraying method for applying a coating |
US5302414B1 (en) * | 1990-05-19 | 1997-02-25 | Anatoly N Papyrin | Gas-dynamic spraying method for applying a coating |
US5070228A (en) * | 1990-06-18 | 1991-12-03 | General Electric Company | Method for plasma spray joining active metal substrates |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE19805402A1 (de) | 1999-08-12 |
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