DE972253C - Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallkoerpern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallkoerpern

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DE972253C
DE972253C DEP28149A DEP0028149A DE972253C DE 972253 C DE972253 C DE 972253C DE P28149 A DEP28149 A DE P28149A DE P0028149 A DEP0028149 A DE P0028149A DE 972253 C DE972253 C DE 972253C
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Germany
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steel
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plate
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Expired
Application number
DEP28149A
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English (en)
Inventor
William Barr
John Erskine
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Colvilles Ltd
Original Assignee
Colvilles Ltd
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Expired legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K20/227—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded with ferrous layer

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Description

  • Verfahren. zur Herstellung von Verbundmetallkörpern Die Erfindung bezieht sich auf das Plattieren von Eisenunterlagen, insbesondere von un- oder niedriglegiertem Stahl, und ihr Hauptzweck besteht in der Schaffung eines verbesserten Verfahrens zum Herstellen von Blechen, Platten oder sonstigen Körpern aus unlegiertem oder schmiedbarem Stahl durch Warmwalzen oder Schmieden, die an ihrer Oberfläche mit einer verhältnismäßig dünnen Schicht eines korrosionsfesten, chromlegierten Stahles überzogen sind, wobei die Verbindung zwischen den beiden Metallen durchweg ununterbrochen und dauerhaft ist.
  • Das Verfahren ist besonders auf solche Stahllegierungen anwendbar, die als rostfreier Stahl bekannt sind.
  • Um eine wirksame und ununterbrochene Verbindung während des Warmschmiedens oder Walzens zu erhalten, ist es erforderlich, daß unter dem Einfluß der Temperatur und des Druckes die freie Diffusion zwischen den beiden während des Schmiedens und des Walzens in Berührung befindlichen Oberflächen nicht behindert wird.
  • In gewissen Fällen, z. B. beim Plattieren von unlegiertem Stahl mit Nickel, wird eine wirksame und ununterbrochene Verbindung zwischen den beiden miteinander in Berührung stehenden Metalloberflächen während des Warmschmiedens oder Walzens erreicht, vorausgesetzt, daß die Oberflächen sauber und luftfrei sind.
  • Bei chromlegierten Stählen, besonders bei rostfreien Stählen, besteht jedoch eine besondere Schwierigkeit durch das Auftreten eines Filmes aus Chromoxyd von mikroskopischer Feinheit selbst an einer frisch bearbeiteten Oberfläche, wobei der Oxydfilm ein Hindernis für die Diffusion bildet und auf diese Weise das Verschweißen der Chromstahlfläche mit der Eisenfläche hindert, mit der er während des Warmwalzens oder Schweißens in Berührung steht.
  • Bei bekannten Verfahren zum Plattieren von Stahl, bei denen mit rostfreiem Stahl überzogene Platten im Warmwalz- oder Schmiedeprozeß hergestellt werden, besteht der letzte Verfahrensschritt vor dem Walzen oder Schmieden in der Herstellung einer Verbundbramme, wobei zwei verhältnismäßig dünne Platten aus rostfreiem Stahl zwischen zwei dickere Brammen aus unlegiertem Stahl eingefügt werden. Die beiden Platten aus rostfreiem Stahl sind von kleinerer Ausdehnung als die unlegierten Stahlbrammen, und der Raum um den Umfang wird mit unlegiertem Stahl ausgefüllt, wobei der eingefügte, unlegierte Stahl ringsherum um die Platten aus rostfreiem Stahl einen freien Raum läßt, um eine unterschiedliche Ausdehnung beider Metalle zu gestatten, wenn die Bramme anschließend für das Walzen erhitzt wird. Zwischen den beiden inneren Oberflächen der Platten aus rostfreiem Stahl wird eine Schicht aus feuerfestem Stoff, z. B. Aluminiumoxyd, eingefügt, um die fertiggewalzten Platten leicht voneinander trennen zu können. In einer Verbundbramme dieser Art ist es erwünscht, die Verbindung unter dem Einfluß von Temperatur und Druck während des Warmwalzens oder Schmiedens durch Schweißen zu erzielen. Es gibt verschiedene bekannte Verfahren zur Unschädlichmachung der vorstehend genannten Chromoxydschicht. Eines dieser Verfahren benutzt die Zuführung von Wasserstoff an die Innenseite der Verbundbramme,wobei die Oxydschicht reduziert wird. Bei einem anderen, häufiger benutzten Verfahren wird eine Schicht aus Nickel oder Eisen auf die Oberflächen der Einfügungen rostfreier Stähle, die in Berührung mit den unlegierten Stahlbrammen sind, aufgetragen. Dies wird durch Elektroplattieren in besonderen Elektrolyten durchgeführt und erfolgt, bevor die rostfreien Stahlplatten in die Verbundbramme eingesetzt werden. Dieses Verfahren erfordert ferner eine kathodische Beizung der rostfreien Stahlplatten vor dem Aufbringen der Zwischenschicht.
  • Diese beiden Verfahren haben gewisse Nachteile. In dem einen Falle muß die Zuführung von Wasserstoff in dem Walzwerk möglich sein, in dem anderen Falle muß eine besondere Elektroplattierungsanlage zur Verfügung stehen.
  • Es ist ferner vorgeschlagen worden, eine Schicht von unlegiertem Stahl durch Spritzen auf die Oberfläche der rostfreien Stahleinsätze aufzutragen, die mit dem unlegierten Stahl in Berührung sind. Dieses Verfahren hat jedoch kein befriedigendes Ergebnis, da die Verbindung zwischen den beiden Metallen ungleichmäßig und unzulänglich ist; denn die Chromoxydschicht wird nicht beseitigt. Die Verbindung ist einer wiederholten Benutzung des Verbundkörpers nicht gewachsen.
  • Es ist auch schon vorgeschlagen worden, überzogene Platten im Gießverfahren herzustellen. Dieses Gießverfahren erfordert einen sorgfältigen Einsatz in die Gießgrube und eine genaue überwachung. In diesem Gießverfahren wird der legierte Stahl über zwei unlegierte Stahlplatten gegossen, die in der Mitte der Gußgrube unterstützt und durch eine Schicht aus feuerfestem Stoff voneinander getrennt sind. Dieser Gießprozeß ruft eine Häutung in der Verbindungszone hervor, und anschließendes Walzen oder Schmieden vermehrt diese Schwäche und führt zu keinem zuverlässigen Erzeugnis.
  • Das bekannte Plattieren einer Platine aus Eisen, insbesondere aus un- oder niedriglegiertem Stahl, mit einer Platine aus korrosionsfestem, chromlegiertem Stahl durch Erwärmen und Auswalzen oder Schmieden beider Platinen miteinander, wobei eine der beiden Platinen mit einer zusammenhängenden, eisenhaltigen Zwischenschicht unlösbar verbunden wird, wird gemäß der Erfindung so durchgeführt, daß die Zwischenschicht aus unlegiertem, schmiedbarem Stahl besteht und durch elektrisches oder autogenes Schmelzschweißen auf die chromlegierte Stahlplatine aufgebracht wird, und daß diese Platine mit der Zwischenschicht vor dem Auflegen der Platine aus Eisen bzw. un- oder niedriglegiertem Stahl ausgewalzt oder ausgeschmiedet wird.
  • Vorzugsweise wird bei diesem Verfahren auf die Zwischenschicht vor dem Auswalzen oder Ausschmieden der Platine eine Schicht aus unlegiertem, schmiedbarem Stahl aufgeschweißt. Diese weitere Schicht kann aus nebeneinander angeordneten, rechteckigen Platten bestehen. Das Verfahren kann auch so durchgeführt werden, daß auch auf die Platine aus Eisen bzw. un- oder niedriglegiertem Stahl eine Zwischenschicht aus unlegiertem, schmiedbarem Stahl durch elektrisches oder autogenes Schmelzschweißen aufgebracht wird.
  • Augenscheinlich wäre es weniger wirtschaftlich, die Schicht auf der Oberfläche großer rostfreier Stahlplatten aufzuschweißen, die gewöhnlich zwischen 12 und 25 mm dick sind, als die Schicht im Brammenzustand des chromlegierten Stahles aufzuschweißen, da die Oberfläche hier wesentlich kleiner ist.
  • Beispielsweise wird eine Bramme aus chromlegiertem Stahl von etwa 120 # 75 # 15 mm durch Ab-. schleifen oder eine andere Methode an ihrer Oberfläche enthäutet. Darauf wird eine ununterbrochene Schicht aus unlegiertem Stahl auf diese Oberfläche entweder durch elektrische oder autogene Schweißung aufgetragen.
  • Versuche haben überdies gezeigt, daß eine Oberflächenhaut die Schmelzschweißung durch Lichtbogen- oder Gasschweißen nicht behindert. Hierdurch erhält die rostfreie Bramme einen Überzug von unlegiertem Stahl, der homogen mit dem rostfreien Stahl verbunden ist. Eine solche Oberfläche weist keine die Verbindung hindernde Schicht von Chromoxyd auf und kann ohne weiteres mit unlegiertem Stahl unter Hitze und Druck, wie beim Walzen von Platten, verbunden werden.
  • Eine solche aufgeschweißte Schicht ist gewöhnlich sehr dünn, z. B. 3 mm, und dementsprechend wird ein wesentlicher Teil dieser dünnen Schicht während des Wiedererwärmens für das Walzen oder Schmieden auf eine verringerte Stärke verlorengehen. In der Tat könnte mehr oder weniger die gesamte dünne Schicht bei einem übermäßigen Erwärmen verlorengehen. Es wird daher eine weitere Schicht von unlegiertem Stahl zugefügt. Zum Beispiel kann die Dicke der aufgeschweißten Schicht durch Zufügung einer Platte aus unlegiertem Stahl von 25 mm Stärke erhöht werden, die auf die Oberfläche der Bramme vor dem Walzen aufgeschweißt wird, nachdem die Berührungsoberflächen der aufgeschweißten Schicht und der unlegierten Stahlplatte vollständig durch Abschleifen oder auf andere Art gesäubert worden sind. Diese Bramme kann dann in einem normalen Walzwerk auf eine verringerte Stärke gewalzt werden, wobei die Wirkung der Hitze und des Druckes die unlegierte Stahlplatte mit der aufgeschweißten unlegierten Stahlzwischenschicht verbindet.
  • Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf das Plattieren einer unlegierten Stahlunterlage mit einem rostfreien Stahlüberzug beschrieben. In der Zeichnung zeigt Fig. i einen Querschnitt nach der Linie I-1 der Fig. 2 durch eine Bramme aus rostfreiem Stahl mit angeschweißten Platten aus schmiedbarem Stahl und Fig. 2 einen dazugehörigen Grundriß.
  • In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel stellt a eine Bramme aus rostfreiem Stahl dar, die etwa i8% Chrom und 8% Nickel enthält und i 5o - 9o cm bei 15 cm Stärke mißt und die eine durch Sandblasen enthäutete Oberfläche aufweist. Auf die ganze sandgeblasene Oberfläche a, wurde eine einzige Lage b von Schmelzschweißmetall aus schmiedbarem Stahl in einer Stärke von etwa 3 mm in der üblichen Weise mittels des Lichtbogenverfahrens mit einer gewöhnlichen, mit schmiedbarem Stahl umhüllten Elektrode aufgetragen.
  • Die Auftragschicht aus schmiedbarem Stahl wurde dann eben geschliffen, wonach eine Schicht von Platten c (Fig. i und 2) aus schmiedbarem Stahl, jede ungefähr 28 - 25 cm - 12 mm, mit sandgeblasener Oberfläche auf die Metallschicht b der Bramme a aus rostfreiem Stahl aufgebracht wurde und wobei zwischen jeder Platte eine Rille von ungefähr i2 mm Stärke gelassen wurde. Die Rille wurde anschließend bis oben mit Schmelzschweißmetall d aus schmiedbarem Stahl ausgefüllt. Diese Bramme (hier als plattierte Bramme bezeichnet) weist an einer Fläche eine Ganzstärke des schmiedbaren Stahles von etwa 15 mm auf.
  • Die plattierte Bramme wurde dann auf ii5o bis i i8o° C erhitzt und in einem Plattenwalzwerk auf eine 12 mm starke Platte von i i # 1,4 m ausgewalzt, die an einer Fläche eine Schicht von schmiedbarem Stahl von etwa o,66 mm Stärke aufwies. Auf diese Weise werden die Kosten je Flächeneinheit der mit rostfreiem Stahl bekleideten Platte mit einer geschweißten Schicht aus schmiedbarem Stahl für die Verbindungszwecke durch diese Handhabung beträchtlich verringert, da 1,35 m2 Flächenraum der plattierten Bramme ungefähr i 5m2 der 12-mm-Platte ergeben. Überdies könnten die Kosten durch Ausführung der plattierten Bramme in größerer Stärke noch weiter herabgesetzt werden.
  • Auf die aus schmiedbarem Stahl bestehende Schicht dieser Platte werden Platinen aus Eisen bzw. aus un- oder niedriglegiertem Stahl gelegt, und diese Teile werden in bekannter Weise erwärmt und durch Auswalzen oder Ausschmieden miteinander verbunden. Erschöpfende Versuche, die an diesen Platten ausgeführt wurden und die in Spannungsproben, Kaltbiegeproben, Drehproben und Gefügeuntersuchungen bestanden, zeigten, daß eine wirksame Verbindung gleichförmig über die ganze Fläche der beiden Platten erzielt war.
  • Es hat . sich herausgestellt, daß die für einige Fälle erforderliche Schmelzschweißbekleidung aus schmiedbarem Stahl weniger als 1/1o mm stark zu sein braucht.
  • Durch die Erfindung ist somit ein Verfahren geschaffen worden, das keine verhältnismäßig kostspieligen Elektrodenplattierungsanlagen benötigt, das einfach zu handhaben ist und eine hochwertige Plattierung auf der Grundlage erreicht. Die Erfindung ist innerhalb eines großen Bereiches nutzbar, in dem plattierter Stahl verwendet wird, z. B. für Verbundpanzer, kugelsichere Platten und Panzerplatten.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Plattieren einer Platine aus Eisen, insbesondere aus un- oder niedriglegiertem Stahl, mit einer Platine aus korrosionsfestem, chromlegiertem Stahl, von denen eine mit einer zusammenhängenden, eisenhaltigen Zwischenschicht unlösbar verbunden wird, durch Erwärmen und Auswalzen oder Ausschmieden beider Platinen miteinander, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus unlegiertem, schmiedbarem Stahl besteht und durch elektrisches oder autogenes Schmelzschweißen auf die chromlegierte Stahlplatine aufgebracht wird und daß diese Platine mit der Zwischenschicht vor dem Auflegen der Platine aus Eisen bzw. un- oder niedriglegiertem Stahl ausgewalzt oder ausgeschmiedet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Zwischenschicht vor dem Auswalzen oder Ausschmieden der Platine eine Schicht aus unlegiertem, schmiedbarem Stahl aufgeschweißt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schicht aus nebeneinander angeordneten rechteckigen Platten besteht.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch auf die Platine aus Eisen bzw. un- oder niedriglegiertem Stahl eine Zwischenschicht aus unlegiertem, schmiedbarem Stahl durch elektrisches oder autogenes Schmelzschweißen aufgebracht wird.
DEP28149A 1947-01-07 1948-12-31 Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallkoerpern Expired DE972253C (de)

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