DED0011474MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 31. Januar 1952 Bekanntgemacht am 9. August 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft ein Widerstandsschweißverfahren zum Befestigen, von schneidhaltigen und/oder verschleißfesten Legierungen auf metallischen Werkstoffen. Bekanntlich sind derartige Legierungen beispielsweise das sogenannte Hartmetall, d. Ir. also eine Legierung, bestehend aus hochschmelzenden Hartkarbiden, die mit Metallen der Eisengruppe durch Sinterung gebunden sind, Hartstoffe anderer Art und auch Schnellstähle. Aus diesen Legierungen werden Formkörper hergestellt, die im allgemeinen als Plättchen bezeichnet werden, und diese werden auf Trägern befestigt, die im allgemeinen aus Stahl bestehen, gelegentlich aber auch aus anderen metallischen Werkstoffen bestehen können. Die Plättchen bilden am fertigen Werkstück die schneidhaltige Kante oder die auf Verschleiß beanspruchte Kante.

Das Befestigen solcher Plättchen erfolgt in der Weise, daß zwischen das Plättchen und den Träger, beispielsweise den Werkzeugschaft, ein niedrigschmelzender Stoff, d.h. ein Lötmittel, eingelegt und die Verbindungsstelle bis zum Schmelzen der Zwischenlage erhitzt wird. Bei Hartmetall wird meist Kupfer oder auch eine Kupferlegierung verwendet, desgleichen bei Schnellstahl, wobei im letztgenannten Fall auch ein sogenanntes Schweißpulver verwendet wird, das aber trotz dieser Bezeichnung eigentlich ein Lötpulver ist, weil es bei

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niedrigeren Temperaturen schmilzt als die miteinander zu verbindenden Werkstoffe.

In allen Fällen ergeben sich bei dieser Art der Verbindung erhebliche Schwierigkeiten, und zwar

. s insbesondere bei der Befestigung des Hartmetalls. Sowohl das Hartmetall als auch der Trägerwerkstoff werden auf die notwendige Löttemperatur gebracht und beim Abkühlen treten infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten Spannungen

ίο auf, die häufig zum Reißen des Hartmetalls sowohl unmittelbar nach der Befestigung als auch im späteren Gebrauch Veranlassung geben. Das Zwischenlegen von sogenannten Lötfolien, die die Spannungen aufnehmen sollen, hat nicht in jeder Beziehung

\5 zu den gewünschten Ergebnissen geführt. Es ist daher auch schon versucht worden, den Umfang ■der auf Temperatur zu bringenden Massen zu beschränken, indem beispielsweise Plättchen und Schaft an der Verbindungsstelle elektroinduktiv erhitzt wurden. Die Verbindung kommt durch dieses Mittel zwar schneller zustande, es konnte aber nicht erreicht werden, daß sich die Erwärmung auf die eigentlichen Verbindungsstellen beschränkt. Es wird vielmehr auch hierbei unvermeidbar das Hartmetallplättchen und der Schaft miterwärmt, obwohl die Gesamterhitzung auf einen kürzeren Längsabschnitt beschränkt werden kann als dies beim Erhitzen in der Lötmuffel möglich ist. Bei einer Erwärmung im unmittelbaren Stromdurchgang wird das Hartmetallplättchen sehr viel stärker erwärmt als das Schaftmaterial, wodurch eine Zerstörung des Hartmetälles herbeigeführt wird.

Ein reines Schweißen, d. h. also die Herstellung einer Verbindung ohne Verwendung eines Zwi-

schenstoffes mit niedrigerem Schmelzpunkt, gilt daher als völlig unmöglich.

Die in Verbindung mit dem Hartmetall oder sonstigen Hartstoffen geschilderten Schwierigkeiten treten in ähnlicher Form, wenn auch vielleicht gemildert, bei der Verbindung von Schnellstahl mit einem Werkzeugschaft auf.

Die Befestigung von Hartmetallplättchen auf Schnellstahl war also von jeher ein äußerst schwieriges Problem.

Gemäß der Erfindung wird nun das an sich bekannte Impulsschweißverfahren zur Verbindung von verschiedenartigsten Werkstoffen auf das Befestigen von Hartmetall oder Schnellstahl auf einem Stahlträger angewendet. Hierdurch werden nicht nur die durch die Wärmedehnungen eintretenden Schwierigkeiten verhindert, sondern es wird gleichzeitig erreicht, daß die Befestigung durch Löten oder Schweißen mechanisch gesehen der Befestigung mittels Klemmeinrichtungen weitestgehend nahekommt, d. h. daß die Schweißoder Lötbefestigung . die Vorteile der Klemmbefestigung aufweist. Durch die erfindungsgemäße Anwendung des Impulsschweißverfahrens wird somit die Befestigung von Hartmetallplättchen in einfacher und vor allem spannungsfreier Weise ermöglicht. Die erfindungsgemäße Anwendung des Impulsschweißverfahrens bringt weiter den Vorteil mit, daß die Befestigung von Hartmetall oder SchnellstahlpLättchen auf einem Stahlträger in kür- .·.; zester Zeit und ohne langwierige anschließende Wärmebehandlung durchzuführen ist.

Diese auf die Verbindungsfläche !beschränkte Erhitzung wird erzielt, indem durch die aufeinandergelegten', zu verbindenden . Stücke in bekannter Weise ein oder mehrere elektrische Stromstöße geschickt werfen. Es ist ohne weiteres· möglich, diese Stromstöße entweder einmalig oder wiederholt so groß zu wählen, daiß die Berührungsstellen rasch auf so hohe Temperaturen gebracht werden, daß die Verbindung zustande kommt. Die Temperaturerhöhung, die auf die Verbindungsstelle beschränkt bleibt, .ist eine Folge des schlechten elektrischen Kontaktes der lediglich aufeinandergelegten, zu verbindenden Teile. Allerdings muß dafür gesorgt werden, daß der Kontakt der Stromzuführung zum Plättchen und zum Trägerkörper einen geringeren Übergangswiderstand¹ besitzt als die aufeinandergelegten Teile.

Das rasche Erreichen der Temperatur, bei der die Verbindung zustande kämmt; d. h. also der Schweiß- bzw. Löttemperatur, wird im bekannter Weise unterstützt durch künstliche Verschlechterung des elektrischen Übergangswiderstandes an der Verbindungsstelle. Zu diesem Zweck können die Verbindungsflächen aufgerauht werden, wobei dieses Aufrauhen unter anderem auch darin bestehen kann, daß die Flächen mit Rippen, Nocken od. dgl. versehen, werden. In diesem Fall kommt es zwischen den zu verbindenden Flächen zu einer punlktförmigen Kontaktgabe. Auch durch Einbringen eineis Lötmatteis, wie dies bei den be- ' kannten Lötverfahren üblich ist, kann der Übergangswiderstand vergrößert werden. Am zweckmäßigsten ist es, ein- Pulver gleichen oder niedrigeren Schmelzpunktes einzustreuen. Das Pulver kann dabei bekanntermaßen zu Platten gepreßt werden,. oder es kann ein solches zwischenizulegendes Formplättchen· aus dem Pulver, zweckmäßigerweise porös, gesintert werden. Die Maßnahmen des Aufrauhens einensei ts und das Zwiischenilegen eines Lötmittels andererseits können auch gemeinsam angewendet werden!, wobei vdrteilhafterweise in diesem Falle mit einem verhältnismäßig niedrigschmelzenden Zwischenistoff gearbeitet wird. Das· niedrig-schmelzende Lötmittel füllt hierbei die uo Zwischenräume aus, die zwischen den aufgerauhten Flächen entstehen. Das· Lötmittel kann auch in Form eines Driahtgitters, -welches aus dem Lötmetall hergestellt ist, eingebracht werden.

Gleichgültig, ob mit oder ohne Aufrauhen bzw. mit oder ohne Zwischenifügen eines Lot- oder Schweißmittels gearbeitet wird, läßt sich auf diese Weise eine spannungsfreie und feste Verbindung erzielen, weil die erforderliche Temperaturerhöhung vollkommen auf die Verbindungsstelle beschränkt bleibt. Insbesondere der Stahlschaft oder sonstige Stahlkörper bzw. der aus einer anderen Legierung hergestellte Trägerkörper bleibt praktisch vollkommen kalt und nimmt daher die durch die Erhitzung der Verbirudungsfiäche entstehende Wärme rasch in sich auf. Gelegentlich kann es vorteilhaft

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sein, insbesondere empfindliche HartmetaUplättchen in einem gewissen Umfang vorzuwärmen, ehe die Verbindung hergestellt wird.

Es kann von Vorteil sein, die Verbindung unter einem Schutzgas herzustellen, wobei eine Wasserstoffatmosphäre besonders zweckmäßig ist. Im allgemeinen wird wegen der äußerst kurzen Erhitzungszeit diese Schutzmaßnahme indes nicht erforderlich sein.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anwendung des an sich bekannten Impulsschweißverfahrens zur Verbindung von verschiedenartigen Werkstoffen auf dais Befestigen von Hartmetall oder Schnellstahl auf einem Stahlträger.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß wie bei üblichen Lötverfahren ein Lötmittel zwischen die zu verbindenden Flächen gelegt wird.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel wie bei bekannten Lötverfahren als loses Pulver, Pulverpreßl'ing oder porös gesintert eingelegt wird.

.4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel wie bei bekannten Lötverfahren: in Form eines Drahtgitters eingelegt wird.

5. Anwendung des Verfahrens, nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des ÜbergangswiderStandes bzw. des punktförmigen Kontaktes eine oder beide Verbindungsflächen aufgerauht werden, beispielsweise durch Anbringen von Rippen, und Nocken.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 399946, 641 723, 738, 404923, 420 083, 402 538; USA-Patentschrift Nr. 2 287 544; französische Patentschrift Nr. 689636; Buch von Dunot: »La soudureelectrique«, 1923,

s. 175;

Buch von Sudasch: »Schweißtechnik«, 1950, S. 256.