CH465780A - Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung eines     Verbundwerkstoffes       Die Erfindung     bezieht    sich auf ein Verfahren zur  Herstellung eines aus     Stahl    und Aluminium bzw. Stahl  und Aluminiumlegierungen bestehenden Verbundwerk  stoffes, wobei mit Aluminium walzplattiertes Stahlblech  als     Ausgangsmaterial    eingesetzt und hieran der     Leicht-          metallanguss    vorgenommen wird. Das     erfindungsgemäs-          se    Verfahren     findet    z. B. Anwendung zur Herstellung  von Gegenständen aus     Stahl-Leichtmetall-Verbund-          werkstoff,    die z.

   B. wegen ihrer Formgestaltung im     An-          gussverfahren    bisher nicht oder nur sehr schwierig  gehandhabt werden konnten, wie     Edelstahlkochgeräte     mit     Aluminium-Bodenverstärkung,    ferner zur     wirtschaft-          licheren    Herstellung von     Stahl-Aluminium-Verbundge-          genständen    einfacher Formgestaltung, wie Bügeleisen  sohlen.  



  Es ist bekannt, Deckschichten aus Aluminium auf  Stahl zur Verbesserung der     Oberflächeneigenschaften          anzubringen.    Hierzu eignen sich u. a. die     bekannten     Verfahren des     Aufdampfens,    Spritzens,     Tauchens    oder       Walzplattierens    von Aluminium.

   Ferner ist es bekannt,  mit Aluminium plattierte Stahlbleche zu     alitieren    und  anschliessend mit einer Aluminiumschicht     überzuplat-          tieren.    Nach einem weiteren bekannten Vorschlag zur  Herstellung von     Stahl/Aluminium-Verbundguss    wird ei  ne Tauchbehandlung zur Erzeugung einer Aluminium  schicht vorgenommen, wobei der Eisenwerkstoff mit  einer Aluminiumschmelze bis zur Ausbildung einer       Eisen-Aluminium-Legierungsschicht    in Kontakt ge  bracht und hierauf an die noch     flüssige        Eisen-Alumi-          nium-Legierungsschicht    ein weiterer     Aluminiumanguss     vorgenommen wird.

   Solche Verfahren befriedigen nicht  in allen Fällen der technischen Praxis, da z. B. das Tau  chen einerseits aufwendig ist, sich auch nur bei kleinen  Gegenständen durchführen lässt und schliesslich auch  die Bildung von     Eisenaluminidschichten    unerwünschte  Dicke und Sprödigkeit herbeiführt. Während das Sprit  zen zwar auch bei grösseren Werkstücken möglich ist,  wird jedoch nach jedem, wegen eines gleichmässigen  Aluminiumauftrages mehrfach erforderlichen Spritzvor-    gang jeweils ein     Einbrennvorgang    notwendig, so dass  dieses Verfahren     umständlich    und aufwendig wird.  



  Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zur Her  stellung von     Stahl/Aluminium-Verbundguss    zur Verfü  gung zu haben, welches sich der in einer     völlig        gleich-          mässig    dicken Aluminiumschicht und in der guten     Ver-          formbarkeit    bestehenden Vorteile     eines    Ausgangsmate  rials aus     walzplattiertem    Stahlblech bedient und welches  ferner die Ausbildung starker und spröder Eisenalu  miniumschichten vermeidet.  



  Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung eines  Verbundwerkstückes gefunden, bei dem auf einer Seite  eines Stahlbleches eine     dünne        Fe-Al-Legierungsschicht     erzeugt und an eine über der letzteren befindlichen,     nicht     mit Eisen     auflegierten        Aluminiumschicht    ein     Anguss     von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung vorge  nommen wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein       Vormaterial    aus einem mit Aluminium     walzplattierten     Stahlblech so kurzzeitig über die     Schmelztemperatur    des  Aluminiums erhitzt wird,

   dass dabei eine     Eisen-Alumi-          niumlegierungsschicht    von weniger als 20     ,u    Dicke er  zeugt wird.  



  Ein solches an sich bekanntes     Ausgangsmaterial    weist  eine Aluminiumschicht von einheitlicher Dicke und  Dichte auf und ist auch frei von einer     Eisenaluminid-          Zwischenschicht    und gestattet weiterhin eine praktisch  beliebige Formgebung des     Vormaterials,    an welches  dann der weitere     Anguss    der Aluminiumschicht erfol  gen soll.

   Zur Durchführung des     erfindungsgemässen    Ver  fahrens kann die     Aluminiumplattierung    aus     Reinalumi-          nium    oder einer Aluminiumlegierung, wie     Aluminium-          Magnesiumlegierung,    bestehen. Geeignete Stähle sind  beispielsweise normaler     Kohlenstoffstahl,    legierter Stahl  oder nichtrostender und säurebeständiger Stahl.  



  Gemäss dem Verfahren der Erfindung wird das mit  Aluminium plattierte Stahlblech einer nur kurzzeitigen  Erhitzung über die Schmelztemperatur des Aluminiums  ausgesetzt mit der Massgabe, dass eine, vorzugsweise  gleichmässige, dünne Eisen-Aluminiumlegierungs-      Schicht von weniger als<I>20</I>     ,cc    Dicke erzeugt wird. Mit  dieser Massnahme wird die Ausbildung einer übermässig  dicken     Legierungszwischenschicht,    wie sie bei der Nach  erhitzung     tauchveraluminierter    Eisenwerkstoffe auftritt,  und die wegen ihrer Sprödigkeit kaum verformbar ist,       verhindert.     



  Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Ver  fahrens hat es ich als zweckmässig erwiesen, die     walz-          plattierte    Aluminiumschicht höchstens 8 Sekunden, vor  zugsweise etwa 4 Sekunden zu erhitzen, bis sie zum  Schmelzen kommt.  



  Während eine solch kurze     Erhitzungsdauer    die Ruf  schmelzung des Aluminiums bewirkt, wird jedoch eine       Eisen-Aluminium-Legierungsschicht    nur geringer Dicke  gebildet, die im allgemeinen     kleiner    als 15     ,u    ist.  



  Eine solche Hitzebehandlung des Verbundwerk  stoffes kann in bekannter Weise erfolgen, z. B. in den  jenigen     Formvorrichtungen,    in denen auch der weitere       Anguss    der Aluminiumschicht im z. B.     Druckgiessver-          fahren    vorgesehen ist.

   Zweckmässig wird eine solche  Hitzebehandlung mit     Spezial-Gasbrennern    vorgenom  men, welche die entscheidende und rasche     Durchschrei-          tung    des kritischen Temperaturgebietes von etwa 600   C gestatten, so dass auch keine Trennung der beiden  Verbundwerkstoffe eintritt.     Üblicherweise    haben solche  Bleche bei einer Gesamtdicke von 0,1 bis 1,5 mm eine       Aluminiumplattierung        von        3-80%        der        Gesamtdicke.     



  Durch das     erfindungsgemässe    Verfahren ist ein Weg  aufgezeigt, auch solche Gegenstände aus     Eisen-Alumi-          niumverbundwerkstoffen    vorteilhaft einem     Aluminium-          angussverfahren    zuzuführen, die wegen ihrer Formge  staltung bisher nicht oder auch nur in teils unvollkom  mener Weise mit einem zusätzlichen     Aluminiumanguss     versehen werden konnten, z.

   B.     Edelstahlkochgeräte    aus       Stahl/Aluminium-Verbundblech    mit zusätzlich erfolgter  Bodenverstärkung durch     Aluminiumanguss.    In den Fäl  len aber, in denen Gegenstände einfacher Form über  zogen und mit einem     Anguss    versehen werden sollen,  bringt das erfindungsgemässe Verfahren eine wesent  liche Vereinfachung der Verfahrensdurchführung bei  gleichzeitig verbesserter Qualität und hoher     Gleichmäs-          sigkeit    des angestrebten Verbundwerkstoffes.  



  In besonders günstiger Weise eignet sich das erfin  dungsgemässe Verfahren für die Herstellung von Bügel  eisensohlen. Während z. B. bei bekannten Herstellungs  prozessen von     Bügeleisensohlen    aus     Verbundwerkstoff     der Eisenwerkstoff, z. B.

   Edelstahlblech, in die Alu  minium- oder     Aluminiumlegierungsschmelze    eingebracht  oder mit einer solchen behandelt, das in dieser Weise  vorbereitete Blech mit der erstarrten Aluminiumschicht  in die Form eingebracht,     dort    die     Aluminiumschicht     wieder     verflüssigt    und hieran der     Anguss    vorgenom  men werden musste, kann demgegenüber das     erfindungs-          gemässe    Verfahren in einfacher und technisch fort  schrittlicher Weise direkt ein Stahlblech mit plattierter  Aluminiumschicht hoher Gleichmässigkeit und Dichte    verwenden,

   welches     Vormaterial    auch unmittelbar in  der Form der an sich bekannten     Angussbehandlung    zu  geführt werden kann.     Anhand    des nachstehenden Bei  spiels wird die     Erfindung    näher erläutert:       Beispiel     Für die Herstellung von     bimetallischen        Verbundguss-          sohlen    für Bügeleisen verwendet man z.

   B. 0,4     mm     dickes Blech aus nichtrostendem     Chrom-Nickel-Stahl          mit        18%        Chrom        und        8%        Nickel        mit        einer        einseitigen          Aluminium-Walzplattierschicht    von etwa 0,1 mm oder  mehr.  



  Ein solches in die     Druckgiessform    eingelegtes Ver  bundblech wird dann auf der     Aluminiumseite    mit einem       Spezialgasbrenner        in    etwa 5     Sekunden    zum Aufschmel  zen gebracht, wobei sich eine etwa     12,u        dicke    Eisen  Aluminium-Zwischenschicht ausbildet. Die Aluminium  sohle wird an den noch flüssigen restlichen Aluminium  überzug mit einer handelsüblichen Aluminiumlegierung,  z. B. vom Typ     AlSi6Cu3,    angegossen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstof fes aus Stahl und Aluminium bzw. Stahl und Alumi niumlegierungen, bei dem auf einer Seite eines Stahl bleches eine dünne Eisen-Aluminium-Legierungsschicht erzeugt und an eine über der letzteren befindlichen, nicht mit Eisen auflegierten Aluminiumschicht ein An- guss von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet,

   dass ein Vormaterial aus einem mit Aluminium walzplattierten Stahlblech so kurzzeitig über die Schmelztemperatur des Aluminiums erhitzt wird, dass dabei in der Kontaktzone eine Eisen-Aluminium-Legierungsschicht von weniger als 20 ,u Dicke gebildet wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass man die walzplattierte Aluminium schicht in einem Zeitraum von höchstens 8 Sekunden, vorzugsweise von etwa 4 Sekunden zum Schmelzen bringt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass man den Anguss mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung unmittelbar im An schluss an das Erhitzen des Vormaterials auf die noch flüssige Plattierungsschicht vornimmt. PATENTANSPRUCH II Anwendung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I zur Herstellung von wärmeübertragenden Gebrauchs gegenständen.