CH159456A - Verfahren zur innigen Befestigung eines Körpers aus niedrigschmelzendem Metall mit einem Körper aus einem schwerer schmelzenden Metall. - Google Patents

Description

      Verfahren    zur innigen Befestigung eines Körpers aus     niedrigschmelzendem        Metall     mit einem Körper aus einem schwerer schmelzenden Metall.         Verfahren    zur innigen Befestigung eines  Körpers aus     niedrigschmelzendem    Metall mit  einem Körper aus einem schwerer schmelzen  den Metall, zum Beispiel einer aus einer  Kupferlegierung bestehenden Lagerschale  mit einem sie versteifenden Eisen- oder Stahl  mantel, sind bekannt.     Man    hat     zunächst        ver-          ,ucht,    die beiden Körper durch     Lötung    zu  verbinden:

   es ergab sich     jedoch,    dass eine  vollkommene Lötschicht über die gesamte, zu  verbindende Oberfläche nicht erzielt werden  konnte, so dass man zu dem Hilfsmittel einer  siebartigen Ausbildung des versteifenden  Eisen- oder Stahlmantels griff. Dessen Fe  stigkeit wurde hierdurch so herabgesetzt, dass  zu seinem     Aufbau    legierte Stähle verwandt  werden mussten, so- dass das Befestigungs  verfahren unwirtschaftlich wurde.

   Ebenso  unwirtschaftlich war das Verfahren, den Rot  guss oder die Bronze zu überhitzen, um hier  auf das überhitzte Metall in den Stahlmantel       einzugiessen.    Um eine einigermassen     haltbare       Verbindung zu erzielen, musste etwa die vier  fache     -Menge    des     Metalles    überhitzt werden,  das im erstarrten     Zustand        die        Rotguss-    oder  Bronzeschale bildete.

   Man hat weiter Stahl  lamellen ähnlich Kernstützen in das     Rotguss-          oder        Bronzefutter    eingebettet; die Verbin  dung war jedoch äusserst     minderwertig,        weil     jede Massnahme fehlte, um eine innige Ver  bindung sicher zu     stellen.    Man hat schliess  lich die fertig vorgebildete     Rotguss-    oder  Bronzeschale mit     Stahlguss    umgossen;

   es trat  zwar die erstrebte, innige     Verbindung,    aber  gleichzeitig auch eine     Verschweissung    der  beiden     Körper    ein,     welche    der Trennung       Schwierigkeiten    machte, wenn diese nach  Verbrauch der Lagerschale zur Verwertung  des     Altmetalles    durchgeführt werden sollte.  



  Diese Schwierigkeiten der bekannten Ver  fahren beseitigt das     Verfahren    gemäss der  Erfindung, nach dem der     Körper    aus dem  schwerer schmelzenden Metall, vor dem Ein  guss des geschmolzenen Körpers leichterer      Schmelzbarkeit so hoch aufgeheizt     wird,    dass  die     Ausdehnung    einer Längeneinheit gleich  dem Mass ist, um das die Längeneinheit des  geschmolzenen Körpers aus dem Metall leich  terer Schmelzbarkeit beim Erstarren schwin  det, wobei die Verhältnisse     derart    gewählt  werden, dass die sich nach dem Temperatur  ausgleich einstellende     Temperatur    des schwe  rer schmelzbaren Körpers unter der Tem  peratur liegt,

   bei der     eine    Unstetigkeit in der  Zu-     bezw.        Abnahme    seiner     Ausdehnung    in  Abhängigkeit von der Temperatur auftritt.  



  Die Erfindung soll an einem     Ausfüh-          rungsbeispiel        erläutert    werden. Wählt man  beispielsweise als den Körper schwererer  Schmelzbarkeit Eisen     bezw.    Stahl und als  den Körper leichterer Schmelzbarkeit Kup  ferlegierungen, so ist zunächst bekannt, dass  sich beispielsweise ein hochaufgeheizter  Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,5  gleichmässig von seinem Schmelzpunkt bis zu  einer     Temperatur    von<B>700'</B> zusammenzieht.

    Bei<B>700'</B>     hört    die Proportionalität     zwischen          Abkühlung    und Zusammenziehung plötzlich  auf, der Stahl     dehnt    sich     sprungartig        etwas     aus, worauf bei weiterer     Abkühlung    wieder  ein mit der     Abkühlung    proportionales Zu  sammenziehen     eintritt.    Diese Unstetigkeit in  der Abkühlung     entspricht    dem     sogenannten     Haltepunkt, bei ;

  dem bei Stahl die Umwand  lung des Alpha-     bezw.        Betha-Eisens    in       Gamma-Eisen        eintritt.    Würde man diese  Kupferlegierung in einen Stahlmantel ein  giessen, der weit über<B>700'</B>     erhitzt    ist, so  würde sich beim     Haltepunkt    der     innige    Zu  sammenhang zwischen Stahlmantel     und     Kupferlegierung dadurch lösen, dass sich der  Stahl plötzlich     sprungartig    ausdehnt und  erst bei weiterer     Abkühlung    sich wieder zu  sammenzieht.

   Durch diese plötzliche Aus  dehnung hebt er sich von der Kupferlegie  rung ab,     ohne    dass eine Möglichkeit besteht,  dass der bei der     Abhebung    entstandene Zwi  schenraum zwischen Stahlmantel und Kup  ferlegierung durch das weitere gleichartige  Zusammenziehen ausgehoben wird. Der Kör  per schwerer Schmelzbarkeit wird so hoch  aufgeheizt, dass die Ausdehnung einer Län-         geneinheit    gleich dem Mass ist, um das die  Längeneinheit des geschmolzenen Körpers  aus dem Metall     leichterer    Schmelzbarkeit  beim Erstarren schwindet.

   Die     Aufheiz-          temperatur    errechnet sich zum Beispiel aus  der Beziehung:  
EMI0002.0041     
    wobei a ein von der Temperatur linear ab  hängiger, b ein vom Quadrat der Temperatur  abhängiger Beiwert, d das     Schwindmass    des       Metalles    leichterer Schmelzbarkeit ist.  



  Für Bronze beträgt beispielsweise die  Konstante d etwa 1/68, während für Stahl  guss der Wert     a    = 0,000014, der Wert  b - 0,00000000858 ist. Mit diesen Werten  müsste eine Temperaturerhöhung eines     Stahl-          mantels    auf etwa<B>700'</B> vorgenommen wer  den, damit sich bei     E.inguss    von Bronze eine  innige Verbindung zwischen     Stahlmantel     einerseits und Bronze anderseits einstellt, die  auch erhöhten     Temperaturen    gegenüber, wie  sie     beispielsweise    beim     Heisslauf    einer Lager  schale auftreten., standhält.

   Liegen die     Ver-          häHnisse    zunächst derart, dass sich aus der  genannten Beziehung eine Temperatur ergibt,  auf die der Körper schwerer Schmelzbarkeit  aufgeheizt werden müsste, die höher liegt,  wie die Temperatur, bei der der Haltepunkt  eintritt, oder dass infolge des Temperaturaus  gleiches     zwischen    den beiden Körpern die  Temperatur des Körpers schwererer Schmelz  barkeit die genannte     Haltepunkttemperatur     überschreiten würde, so hat man es in der  Hand, dem     Körper    schwerer Schmelzbarkeit       Legierungsbestandteile    zuzuführen,

   die zu  einer Verschiebung des     Haltepunktes    über  die errechnete     Temperatur    führen.     Nimmt     man beispielsweise an, es hätte sich nicht     eine     Temperatur von<B>700',</B> sondern     eine        Tem.-          pera-Lhir    von 750   ergeben, so kann man den  Haltepunkt dadurch nach oben verschieben.  dass     man    den Kohlenstoffgehalt des Stahls  etwas verringert.

   So liegt beispielsweise der  Haltepunkt bei reinem Eisen, also mit einem  Kohlenstoffgehalt von 0 % bei 900  , so dass      durch     Vaizierung        des        Kohlenstoffgehaltes     zwischen 0 und<B>0,5%</B> jeder beliebige Halte  punkt zwischen 700 und<B>900'</B> eingestellt       werden    kann. Weitere Variationen können       durch        qualitative    und quantitative     Änderun-          nen    der     Legiertingsbestandtei.le        herbeigeführt          werden.     



  Die Zeichnung zeigt. eine     Einrichtung,    um  nach dem     beschriebenen    Verfahren zwei  Stahlmäntel gleichzeitig mit einem Bronze  vinguss versehen zu können.  



       Abb.    1 stellt     einen        Längsschnitt.     



       Abb.    2 einen     wagrechten    Querschnitt     nach     Linie     II-II    durch -die     Giesseinrichtung    dar.  In beiden     Abbildungen    sind mit 1 und 2  zwei Stahlmäntel bezeichnet, die nach Er  hitzung auf etwa. 700   mit einem Kern 3  zu einer     Einrichtung    vereinigt werden, wie  sie die Abbildungen zeigen. Durch geeignete  Mittel werden die Teile 1, 2, 3 während des       Gussvorganges    zusammengehalten.

   Der Kern  3 weist in der Mitte einen     Eingiisstrichter    4  auf, der an seinem     untern    Ende über     Guss-          kanäle    5 mit: dem Hohlraum zwischen Kern  3 und den Stahlmänteln 1     -und    Z in Ver  bindung steht. Über     Eingusstrichter    4 wird       unmittelbar    nach     Herausnahme    der Stahl  mäntel 1 und 2 aus der     Aufheizvorrich-          tung    und     unmittelbar    nach     Zusa.mmenstel-          liing    zur Einrichtung nach den Abbildun  gen die giessfertige Bronze eingegossen.

    Diese bildet das Bronzefutter 6, das beim  Erstarren denselben Raum einnimmt, wie er       zwischen    den erkalteten Stahlmänteln und  dem Kern freigelassen wird. Durch Anord  nung von Haftflächen aller Art kann die  Verklammerung, die unter dem Einfluss der  Schwind- und Schrumpfdrücke zwischen den  Stahlmänteln 1 und 2 einerseits, dem Bronze  futter 6 anderseits eintritt, noch     vergrössert     werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur innigen Befestigung eines Körpers aus niedrigschmelzendem Metall mit einem Körper aus einem schwerer schmelzen den Metall, dadurch gekennzeichnet, .dass der Körper aus dem schwerer schmelzenden Me tall vor dem Einguss des geschmolzenen Kör pers leichterer Schmelzbarkeit so hoch. auf geheizt wird, dass die Ausdehnung einer Längeneinheit gleich dem Mass ist, um das die Längeneinheit des geschmolzenen Kör pers aus dem Metall leichterer Schmelzbar- .

   keit beim Erstarren schwindet, wobei die Verhältnisse derart gewählt werden, dass die sich nach dein Temperaturausgleich einstel lende Temperatur des schwerer schmelzbaren Körpers unter der Temperatur liegt, bei der eine Unstetigkeit in .der Zu- bezw. Abnahme seiner Ausdehnung in Abhängigkeit von der Temperatur auftritt. UNTERANSPRüCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Körpers schwerer Schmelzbarkeit, bei der eine Unstetigkeit in der Zu- bezw. Ab nahme seiner Ausdehnung in Abhängig keit seiner Temperatur auftritt, durch Le gierungszusätze auf einen Wert erhöht wird, bei dem sie oberhalb der Aufheiz- temperatur des Körpers schwerer Schmelz barkeit liegt, bei :

   der die Ausdehnung seiner Längeneinheit gleich dem Mass ist, um das die Längeneinheit des geschmol zenen Körpers aus dem Metall leichterer Schmelzbarkeit beim Erstarren schwindet. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei stehende, auf geheizte Stahlmäntel mit einem Kern vereinigt werden, worauf eine Kupfer legierung durch einen im Kern angeord neten Eingusstrichter eingegossen wird, so dass die Kupferlegierung den für das La gerschalenfutter vorgesehenen Hohlraum zwischen Stahlmantel und Kern steigend ausfüllt.