DE641323C - Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtenmetallen aus mehreren, vornehmlich zwei Metallen von sehr verschiedener Streckfaehigkeit oder Bearbeitungsfaehigkeit und Haerte - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
t MÄRZ 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 641323 KLASSE 491 GRUPPE

Fr. Kammerer A.-G. in Pforzheim*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. Mai 1934 ab

Es sind Mehrschichtenmetalle bekannt, bei denen zwischen zwei für das Wesen des Mehrschichtenmetalls wesentlichen Schichten eine Zwischenschicht angebracht ist. Bei den

"5 bekannten derartigen Metallen haben diese Zwischenschichten metallurgische, chemische oder elektrochemische Aufgaben zu erfüllen. So hat man Zwischenschichten verwendet, um die Diffusion der beiden Metalle ineinander oder eine schmelzflüssige Legierungsbildung aus den beiden Metallen während des Schweißvorganges zu verhindern. Weiter hat man solche Zwischenschichten von dem Gesichtspunkte aus gewählt, daß sich das Metall der Zwischenschicht mit jedem der beiden Hauptmetalle leicht und gut verschweißen läßt, was dann von Vorteil ist, -wenn sich die beiden Hauptmetalle selbst nur schlecht schweißen lassen. Auch zur Verstärkung der Schutzwirkung einer nur dünnen Edelmetallauflage auf einer unedlen Unterlage hat man eine Zwischenschicht aus einem widerstandsfähigeren Metall als die Unterlage ist angebracht, z. B. Nickel unter einer sehr dünnen Goldauflage. Dann hat man auch Zwischenschichten so ausgewählt, daß durch sie das elektrochemische Spannungsgefälle zwischen den beiden Hauptmetallen unterteilt ist und so die Korrosionsneigung herabgesetzt wird. Aus Gründen der Metallfärbung hat man auch Zwischenschichten angewendet, um-bei Verletzung der oberen Schicht kein anders gefärbtes Unterlagsmetall zutage treten zu lassen. Schließlich hat man auch schon zwischen zwei Schichten aus harten Metallen eine Zwischenschicht aus einem weichen Metall eingeschaltet, die als eine Art Gleitschicht beim Herüberziehen des einen Metalls über die Kante des anderen dienen soll.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Mehrschichtenmetall mit einer Zwischenschicht zwischen zwei Hauptmetallschichten. Es unterscheidet sich von den bekannten Mehrschichtenmetallen grundsätzlich durch den Zweck, dem die Zwischenschicht dienen soll, und demgemäß auch 'durch die Gesichtspunkte, nach denen die Zwischenschicht ausgewählt ist. In vielen Fällen besteht das Bedürfnis nach Zweischichtenmetallen, die aus zwei Metallen von sehr verschiedenen mechanischen Eigenschaften zusammengesetzt sind, ■welche für -die Möglichkeit der Herstellung und der Bearbeitungsfähigkeit entscheidend sind. Es sind dies die Festigkeit, die Streckfähigkeit und die Härte, kurz alle jene Eigenschäften, die bei der Verschweißung der beiden Metalle und der nachfolgenden Bearbeitung durch Walzen u. dgl. eine Rolle spielen. Sie sollen im folgenden unter dem Begriff der Bearbeitungsfähigkeit zusammengefaßt werden. Dem Auswalzen zweier derartig verschiedener, miteinander verschweißter Me-

*) Von detn Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Difl.-Ing. Georg Durst in Pforzheim.

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taue haben sich bisher nahezu unüberwindliche Schwierigkeiten entgegengesetzt, so daß solche Zweischichtenmetalle überhaupt nicht oder mit einem durchaus unwirtschaftlichen Aufwand an Herstellungskosten und mit außerordentlich großem Ausschuß hergestellt werden konnten. So kann man z. B. Bimetalle, bestehend aus einem Nickelstahl mit einer Festigkeit von 65 kg/mm² und aus einer Aluminiumlegierung mit einer Festigkeit von 12 kg/mm² wegen der großen Festigkeitsunterschiede nicht fabrikmäßig herstellen. Denn beim Walzen löst sich wegen der verschiedenen Streckfähigkeit der beiden Metalle die Schweißverbindung zwischen ihnen. Diese Schwierigkeiten werden durch die Erfindung behoben, die darin besteht, daß das Mehrschichtenmetall aus zwei Hauptschichten von Metallen mit sehr verschiedener Bearbeitungsf ähigkeit und einer Zwischenschicht mit einer mittleren Bearbeitungsfähigkeit zusammengesetzt ist. Es kann unter Umständen wünschenswert sein, die Unterschiede in der Bearbeitungsfähigkeit der beiden Hauptschichten nicht durch eine, sondern mehrere Zwischenschichten aufnehmen zu lassen. Zu diesem Zweck kann man die Zwischenschicht in mehrere Schichten unterteilen, deren Bearbeitungsfähigkeit schrittweise zunimmt und die den Unterschied zweckmäßig annähernd gleichmäßig aufteilen.

Die Erfindung ist sowohl auf platten-, blech- und bandförmige Mehrschichtenmetalle als auch auf Drähte oder Rohre aus mehreren Schichten anwendbar, ebenso sinngemäß auf Mehrschichtenmetalle aus beliebig vielen Schichten zum Ausgleich von Härte- usw. Unterschieden der einzelnen Schichten. Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet ergibt sich für solche Zweischichtenmetalle, bei denen das eine Hauptmetall streifenförmige oder ähnliche Einlagen im anderen Hauptmetall bildet. Derartige Bimetalle werden z. B. für elektrische Kontakte verwendet. Bei derartigen Zweischichtenmetallen, bei denen die schmale, im wesentlichen rechteckige Einlage auf drei Seiten von dem Unterlagsmetall umgeben ist, genügt es nicht, nur auf der Unterseite der Einlage eine Zwischenschicht anzuordnen, denn auch durch eine solche werden die Schwierigkeiten der Verbindung zwischen Einlage und Unterlage an den Seiten nicht beseitigt. Vielmehr hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die streifenförmige Einlage auf allen Seiten von der Unterlage durch eine Zwischenschicht zu trennen.

Auch bei dieser Anordnung haben sich noch Nachteile in solchen Fällen herausgestellt, in denen die ausgeschnittenen Kontakte noch Biegungen quer zur Längsrichtung des Einlagestreifens unterworfen werden.

Dann können sich leicht Risse an den seitlichen Schweißfugen bilden. Dieser Übelstand kann erfindungsgemäß dadurch behoben . werden, daß die Einlage mit ihrer Unterlage in einer gewölbten Fläche zusammenstößt. An die Stelle der im allgemeinen rechteckigen Einlage tritt also jetzt eine Einlage mit einem Querschnitt etwa von der Form eines Kreisabschnittes. Selbstverständlich muß dabei die gebogene Begrenzungslinie des Querschnittes kein Kreisbogen sein, sondern kann auch durch einen ellipsenförmigen oder ähnlichen Bogen gebildet werden.

Auf der Zeichnung sind beispielsweise einige Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. ι den Schnitt durch ein Mehrschichtenmetall mit zwei Hauptschichten und einer Zwischenschicht,

Fig. 2 den Schnitt durch ein -solches Metall mit mehreren Zwischenschichten,

Fig. 3 den Querschnitt durch einen Draht, Fig. 4 den Schnitt durch ein Mehrschichtenmetall, bei dem das Auflagemetall eine Einlage im Unterlagsmetall bildet, mit Zwischenschicht und

Fig. 5 eine andere Ausführungsform davon. Das Mehrschichtenmetall nach Fig. 1 besteht aus einer Metallschicht 1 von sehr hoher Festigkeit und einer Metallschicht 2 von sehr geringer Festigkeit. Zwischen beiden sitzt die Zwischenschicht 3, deren Metall so ausgewählt ist, daß die Festigkeit in der Nähe des Mittelwertes der beiden Hauptschichten liegt. Beispielsweise könnten die beiden Hauptschichten durch einen Nickelstahl und eine Aluminiumlegierung, die Zwischenschicht durch Kupfernickel mit einer Festigkeit von etwa 35 kg/mm^a gebildet werden. Dadurch ergibt sich eine Walzausbeute, welche der von Bimetallen mit annähernd gleichharten Teilschichten nicht nachsteht.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform gezeichnet, bei der zwischen die beiden Hauptschichten 1 und 2 drei Zwischenschichten 4, 5 und '6 eingeschaltet sind. Hat das Metall der Schicht ι die größte und das Metall der Schicht 2 die kleinste Festigkeit, dann sinken die Festigkeitszahlen der Metalle der Schich- no ten 4, 5 und 6 stufenweise um annähernd gleiche Beträge, so daß die Differenz der beiden Festigkeiten durch sie unterteilt wird. Die Gesamtdicke der Zwischenschichten hängt vom Einzelfall ab. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Zwischenschichtdicke im Rahmen der an das Bimetall gestellten Anforderungen möglichst groß zu wählen.

In Fig. 3 ist der Querschnitt eines in gleicher Weise hergestellten Mehrschichtenoder Manteldrahtes gezeichnet, bei dem 1 den

Kern, 2 die Mantelschicht und .3 die Zwischenschicht darstellt, für deren Festigkeit das gleiche gilt, das zu Fig. 1 gesagt wurde. Fig. 4 zeigt den Querschnitt durch ein Kontaktband mit einer streifenförmigen Einlage, wobei die Banddicke zehnfach übertrieben gezeichnet ist. Die Unterlage 2 besteht aus einem Metall von verhältnismäßig geringer Härte, z. B. Messing, die Einlage 1 aus einem sehr harten Metall, z. B. 20°/_Oigem Platiniridium. Die harte Einlage von rechteckigem Querschnitt. ist auf drei Seiten von der Zwischenschicht 3 aus einem Werkstoff mittlerer Härte, z. B. Nickelstahl, Monelmetall "o. dgl., umgeben.

In Fig. 5 ist gezeigt, wie die Unterseite der Einlage zweckmäßig gewölbt gestaltet wird. Dadurch wird der.Gefahr des Einreißens vorgebeugt, die sich bei der Ausführungsform nach der Fig. 4 an den seitlichen Schweiß-' nähten 7, 8, 9 und 10 bei Querbiegungen zeigt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 tritt an den Stellen 7, 8, 9 und 10 kein derartiges Reißen mehr ein.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtenmetallen aus mehreren vornehmlich zwei Metallen von sehr verschiedener Streckfähigkeit oder Bearbeitungsfähigkeit und Härte durch Walzen oder Ziehen eines durch. Preßschweißung gebildeten Blockes, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Schichten des Blockes unter Zwischenlegen je .einer.Schicht eines Me- · tails von mittlerer Streckfähigkeit und Härte zusammengeschweißt werden und der Block dann in der üblichen Weise ausgewalzt oder gezogen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Unterteilung der Zwischenschicht in mehrere Schichten, die den Unterschied der Streckfähigkeit oder Härte der Hauptschichten, zweckmäßig annähernd gleichmäßig, aμfteilen.
3. 3. Verfahren nach, Anspruch 1 oder 2 für Mehrschichtenmetalle, bei denen das eine Hauptmetall streifenförmige oder ähnliche Einlagen im anderen Hauptmetall bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmige Einlage auf allen mit der Unterlage in Berührung stehenden Seiten mit einer Zwischenschicht umgeben wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfläche zwischen Einlage und Unterlage gewölbt gestaltet wird.

   Hierzu r Blatt Zeichnungen

   Berlin. GEbttuCttr in öek rfichsdruckerei