DE645049C - Metal strips, which are to experience a variable curvature depending on the temperature, and processes for the production of such metal strips - Google Patents

Description

Metallstreifen, die in Abhängigkeit von der Temperatur eine veränderliche Krümmung erfahren sollen, -und Verfahren zur Herstellung solcher Metallstreifen Bei der Herstellung und der Benutzung üblicher Bimetalle treten Schwierigkeiten dadurch auf, daß zwei Metalle mit wesentlich verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten unmittelbar an@einandergrenzen. Bei der Herstellung eines solchen Bimetalls äußert sich die Schwierigkeit in der Weise, daß @es nur hei ganz besonders sorgfältigem Arbeiten gelingt, beim Walzen zweier aufeinandergelegter Bleche aus Materialien mit verschiedenenAusdehnungskoeffizienten diese beiden Metalle zum einwandfreien Verschweißen miteinander zu bringen. Bei nicht ganz sorgfältiger Arbeit fällt die Schweißung ganz oder teilweise unvollkommen aus, so daß das fertige Bimetall nachträglich beispielsweise bei Biegungen längs der Schweißnaht aufplatzt. Noch schlechter sind die Verhältnisse für Bimetalle, die aus Vormaterial hergestellt werden, das durch Verbundguß erzeugt wird. Dort sind beide Komponenten durch den Guß bereits ziemlich fest vereinigt und haben beim Anwärmen zum Walzen die Tendenz, sich zu krümmen und auseinanderzuneißen, da die Kräfte bei den dicken Dimensionen sehr groß werden. Beim Zusammenwalzen k5nnen sich die Komponenten dagegen gegeneinander verschieben, bis sie durch den ersten Walzstich vereinigt und unmittelbar in der gleichen Hitze bis zu dünner Stärke ausgewalzt werden. Für die Benutzung des fertigen Bimetalls ist es ebenfalls nachteilig, daß die beiden Schichten mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten unmittelbar aneinandergrenzen, weil infolge der verschieden starken Ausdehnung beider Schichten beim Erwärmen des Bimetalls längs der Schweißnaht bzw. in einer schmalen Zone, benachbart zur Schweißnaht, in den Komponenten des Bimetalls überelastische Deformationen auftreten, die zu Ermüdungserscheinungen des Bimetalls Anlaß geben bzw. zu einer Verlagerung des Nullpunktes.Metal strips, which should experience a variable curvature as a function of the temperature, - and method for producing such metal strips In the production and use of conventional bimetals, difficulties arise from the fact that two metals with significantly different expansion coefficients are directly adjacent to each other. In the production of such a bimetal manifests itself in the way that it can only be achieved by working very carefully when rolling two sheets of material with different expansion coefficients that these two metals are perfectly welded to one another. If the work is not carried out very carefully, the weld will be completely or partially imperfect, so that the finished bimetal will subsequently burst open, for example in the event of bends along the weld seam. The ratios are even worse for bimetals that are manufactured from primary material that is produced by composite casting. There, both components are already pretty firmly united by the casting and have a tendency to bend and tear apart when they are heated for rolling, since the forces are very large with the thick dimensions. When rolling together, on the other hand, the components can shift against each other until they are united by the first rolling pass and immediately rolled out to a thin thickness in the same heat. For the use of the finished bimetal, it is also disadvantageous that the two layers with different expansion coefficients directly adjoin one another, because as a result of the different degrees of expansion of the two layers when the bimetal is heated along the weld seam or in a narrow zone adjacent to the weld seam in the components of the bimetal, over-elastic deformations occur, which give rise to signs of fatigue in the bimetal or to a shift in the zero point.

Man hat sich bereits bemüht, die geschilderten Schwierigkeiten -bei der Herstellung des Bimetalls dadurch zu beheben, daß man noch eine als Lot wirkende Zwischenschicht zwischen die die Bimetallkomponenten bildenden Metalle oder Legierungen brachte, um damit eine festere Verbindung zwischen den beiden Komponenten mit verschiedenerWärmeausdehnung zu schaffen. Wenn dabei diese als Lot wirkende Zwischenschicht einen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der zwischen denjenigen der beiden eigentlichen Bimetallkomp:onenten liegt; dann sind auch die mechanischen Beanspruchungen durch Zug bzw. Druck längs der Schweißnaht etwas vermindert. Zu einem wirklich nennenswerten Erfolg führte jedoch auch diese Maßnahme nicht. Ähnliches gilt für die Bimetalle, die aus drei Schichten von großer, mittlerer und kleiner Wärmeausdehnung nach einem der drei Verfahren hergestellt sind.Efforts have already been made to resolve the difficulties outlined above to fix the production of the bimetal by adding another one that acts as a solder Intermediate layer between the metals or alloys forming the bimetal components brought about a stronger connection between the two components with different thermal expansion to accomplish. If this intermediate layer, which acts as a solder, has a coefficient of expansion which lies between those of the two actual bimetallic components; then there are also the mechanical stresses caused by tension or pressure along the weld seam somewhat diminished. However, this also led to a really noteworthy success Measure not. The same applies to the bimetals, which consist of three layers of large, medium and low thermal expansion produced by one of the three methods are.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Metallstreifen, der in Abhängigkeit von der Temperatur eine veränderliche Krümmung erfährt, und das Verfahren zu dessen Herstellung, bei dem nicht zwei getrennte Schichten von Metallen vorhanden sind und siez nicht der Ausdehnungskoeffizient an eine' (oder im Falle der Verwendung einer Zwi-,' schenschicht an zwei Stellen) Stelle des Querschnitts des Bimetalls unstetig ändert, sondern ein Metallstreifen, bei dem eine stetige oder mindestens feinstufige Änderung des Ausdehnungskoaeffizienten über den ganzen Querschnitt vorhanden ist. Dies wird dadurch erreicht, daß der Streifen nicht aus zwei scharf voneinander getrennten Schichten aus in sich homogenen Metallen oder Legierungen besteht, sondern indem seine Zusammensetzung über den- ganzen Querschnitt sich kontinuierlich oder annähernd kontinuierlich ändert. Bei einem solchen Streifen ist dann auch keine Zone mehr vorhanden, in der überelastische Deformationen auftreten können. Ein solcher Streifen wird sich deshalb besonders dadurch auszeichnen, daß sein Nullpunkt sich auch nach langer Gebrauchsdauer stets sehr genau wieder einstellt.The invention now relates to a metal strip that is dependent on of the Temperature experiences a changing curvature, and that Process for its manufacture in which there are not two separate layers of metals are present and the expansion coefficient does not correspond to a '(or in the case of the use of an intermediate layer in two places) point of the cross-section of the bimetal changes discontinuously, but a metal strip in which a continuous or at least fine-graded change of the expansion coefficient over the whole Cross-section is present. This is achieved by the fact that the strip does not come off two sharply separated layers of homogeneous metals or Alloys consists, but rather by its composition over the whole cross-section changes continuously or almost continuously. With such a strip there is then no longer any zone in which over-elastic deformations occur can. Such a strip will therefore be particularly characterized by the fact that its zero point always adjusts itself very precisely, even after a long period of use.

Für die Herstellung eines solchen Streifens geht man zweckmäßig von Metallpulvern aus, die man preßt oder preßt und sintert und dann dem Walzvorgang unterwirft. Die Metallpulver können dabei in einer beliebigen Weise gewonnen worden sein, beispielsweise in bekannter Weise auf dem Wege über die `letallcarbonyle, durch Verglühen und Reduzieren der Nitrate, durch Reduktion der Oxyde USW. Will man nun beispielsweise einen Streifen herstellen, der einem an sich bekannten Bimetall entspricht, dessen eine Seite aus einer etwa 36o'oigen Nickeleisenlegienung besteht und deren andere aus 27 o/oigem Nickeleisen mit Zusatz von etwa 5 Molybdän gewählt ist, so wird man zunächst von einer Mischung von Nickel- und Eisenpulver im Verhältnis 36:64 ausgehen. Auf diese Schicht werden dann allmählich an Eisen angereicherte Schichten aufgetragen. Nach Erreichung einer gewissen Schichthöhe werden dann den weiteren Schichten allmählich steigende Molybdängehalte zugesetzt, bis man schließlich als oberste Schicht eine solche aus 27 Teilen Nickel, 73 Teilen Eisen und 5 Teilen Molybdän wählt. Die so aufgeschichteten Metallpulver unterwirft man dann der direkten Sinterung oder einem starken Druck, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Erwärmung, erwärmt dann bis zur Sinterungstemperatur und erhält somit einen Ausgangsblock, den man in üblicher Weise zu Blechen oder Streifen auswalzen kann. Da bei dem Pressen und gegebenenfalls Sintern eine ge- w.s, ischung der einzelnen Schichten ist es in der Regel nicht erforder- lfi '@esehr große Zahl von verschiedenen ' Sduchten von Anfang an aufeinanäerzulirin- gen, sondern es genügt, wenn man nur wenige Schichten verschiedener Zusammensetzung vorsieht.For the production of such a strip, one expediently starts from metal powders which are pressed or pressed and sintered and then subjected to the rolling process. The metal powders can thereby have been obtained in any manner, for example in a known manner by way of the `letallcarbonyle, by calcining and reducing the nitrates, by reducing the oxides ETC. For example, if you want to produce a strip that corresponds to a bimetal known per se, one side of which consists of an approximately 3,600 nickel-iron alloy and the other side of which is made of 27% nickel iron with the addition of about 5 molybdenum, one is initially selected from start from a mixture of nickel and iron powder in a ratio of 36:64. Iron-enriched layers are then gradually applied to this layer. After a certain layer height has been reached, gradually increasing molybdenum contents are then added to the other layers until one finally chooses a top layer consisting of 27 parts of nickel, 73 parts of iron and 5 parts of molybdenum. The so coated metal powders are then subjected to direct sintering or a strong pressure, optionally with simultaneous heating, then heated to the sintering temperature and thus a starting block is obtained which can be rolled out in the usual way into sheets or strips. An overall since, in the pressing and optionally sintering ws, ischation of the individual layers it is usually not necessary- lfi '@very large number of different From the beginning they looked for one another but it is sufficient if only a few layers of different composition are provided.

Das Sintern von Metallpulvern zum Zwecke poröse oder nicht poröse Metallstücke herzustellen, ist an sich bekannt.The sintering of metal powders for porous or non-porous purposes Making pieces of metal is known per se.

Ferner ist vorgeschlagen worden, ohne daß dies zum Stande der Technik gehört, Verbundmetalle durch Sintern mehrerer Schichten pulverförmiger Metalle zu erzeugen. Es war aber nicht bekannt oder vorgeschlagen, Me- tallstreifen, die eine mit der Temperatur veränderliche Krümmung erfahren sollen, durch Sintern mehrerer aufeinandergeschichteter Metallpulver herzustellen, mit dem Ziel, einen Streifen zu erhalten, dessen Ausdehnungskoeffizient sich über den Querschnitt des Streifens kontinuierlich oder feinstufig ändert.It has also been proposed, without belonging to the prior art, to produce composite metals by sintering multiple layers of powdered metals. However, it was not known or suggested to produce metal strips, which should experience a curvature that changes with temperature, by sintering several metal powders stacked on top of one another, with the aim of obtaining a strip whose coefficient of expansion changes continuously or in fine steps over the cross section of the strip .

Es dürfte ohne weiteres klar sein, daß ein gemäß der Erfindung hergestellter Streifen auch einen bedeutend festeren inneren Zusammenhalt und wesentlich exaktere Biegungseigenschaften und Nullpunktsreproduktion be- sitzt als ein in üblicher Weise durch Schweißen hergestelltes Bimetall, bei dem die einzelnen Bestandteile scharf voneinander getrennt sind.It should be readily apparent that a strip manufactured according to the invention also has a significantly stronger internal cohesion and significantly more exact bending properties and zero point reproduction than a bimetal manufactured in the usual way by welding, in which the individual components are sharply separated from one another.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE-i. Metallstreifen, die in Abhängigkeit von der Temperatur eine veränderliche Krümmung erfahren sollen, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ausdehnungskoeffizient dies Metallstreifens über den Querschnitt hinweg durch kontinuierliche oder feinstufige Änderung der Zusammensetzung des Metalls kontinuierlich oder feinstufig ändert. PATENT CLAIMS-i. Metal strips which are to undergo a variable curvature, depending on the temperature, characterized in that the expansion coefficient of the metal strip over the cross section of time the composition of the metal by continuous or finely change, ode r finely continuously changes. 2. Verfahren zur Herstellung von -e# tallstreifen nach Anspruch t; dadurch gekennzeichnet, daß auf ein Gemisch aus Nickel.- und Eisenpulver im Verhältnis 36:6q. an Eisen angereicherte Schichten aus Nickel- und Eisenpulver und schWßlich Schichten mit zunehmendem Molybdängehalt geschichtet werden, wobei die obere Schicht 27 Teile Nickel, 73 Teile Eisen und 5 Teile Molybdän enthält.2. A method for the production of -e # tallstrips according to claim t; characterized in that a mixture of nickel and iron powder in a ratio of 36: 6q. iron-enriched layers of nickel and iron powder and all layers of increasing molybdenum content can be layered, the top layer containing 27 parts nickel, 73 parts iron and 5 parts molybdenum.