DE10015440A1 - Verbundwerkstoff sowie Halbzeug und Verbundbauteil - Google Patents
Verbundwerkstoff sowie Halbzeug und VerbundbauteilInfo
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Abstract
Ein Verbundwerkstoff weist eine erste Schicht (2) aus einem ersten Werkstoff und eine zweite Schicht (4) aus einem zweiten Werkstoff auf, wobei die Schichten (2, 4) fest miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß sind die Schichten (2, 4) mittels wenigstens einer mit einem Elektronenstrahlschweißverfahren erzeugten Schweißverbindung miteinander verbunden. Die Erfindung betrifft ferner ein Halbzeug sowie ein Verbundbauteil aus einem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff.
Description
Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so
wie ein Halbzeug und ein Verbundbauteil aus diesem
Verbundwerkstoff.
Verbundwerkstoffe der betreffenden Art sind all
gemein bekannt. Sie weisen eine Schicht aus einem
ersten Werkstoff und eine Schicht aus einem zweiten
Werkstoff auf, wobei die Schichten flächig aneinander
anliegen und fest miteinander verbunden sind.
Bei Verbundwerkstoffen, bei denen der erste
Werkstoff ein erstes Metall und der zweite Werkstoff
ein zweites Metall ist, erfolgt die Verbindung der
beiden Metalle beispielsweise mittels mechanischer
Plattierverfahren. Bei der Kaltschweißung, die ein
Beispiel für ein solches mechanisches Plattierverfah
ren ist, werden die Metalle bei Raumtemperatur zu
sammengewalzt oder zusammengepreßt und dadurch an
ihrer Grenzfläche fest miteinander verbunden. Dieses
Herstellungsverfahren ist aufwendig und damit teuer,
so daß die auf diese Weise hergestellten Verbundwerk
stoffe teuer in der Herstellung sind.
Es ist auch bekannt, beispielsweise zwei inein
andergeschobene Rohre ungleicher Werkstoffe durch
Kaltziehen fest miteinander zu verbinden. Auch dieses
Verfahren ist aufwendig, so daß auch die mit diesem
Verfahren hergestellten Verbundwerkstoffe teuer in
der Herstellung sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Verbundwerkstoff der im Oberbegriff des Anspruchs 1
genannten Art anzugeben, der einfacher und damit ko
stengünstiger herstellbar ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß
sich Verbundwerkstoffe der betreffenden Art auf über
raschend einfache Weise dadurch herstellen lassen,
daß die Verbindung der beiden Werkstoffe mittels ei
nes Elektronenstrahlschweißverfahrens erfolgt.
Auf diese Weise ist die Herstellung des erfin
dungsgemäßen Verbundwerkstoffes wesentlich einfacher
und damit kostengünstiger gestaltet. Zur Verbindung
der Werkstoffe ist lediglich eine für sich genommen
allgemein bekannte Elektronenstrahlschweißanlage er
forderlich, so daß aufwendige und einem starken Ver
schleiß unterworfene mechanische Anlagen, die bei
spielsweise zur Kaltschweißung oder zum Kaltziehen
eingesetzt werden, nicht erforderlich sind.
Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff ist in
jeder beliebigen Form und Größe herstellbar.
Er kann aus beliebigen geeigneten Werkstoffen
bestehen, die mittels eines Elektronenstrahlschweiß
verfahrens miteinander verbindbar sind.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre
sieht vor, daß der erste Werkstoff ein Metall, vor
zugsweise Stahl, ist. Bei der Herstellung eines aus
dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes bestehenden
Rohres kann beispielsweise eine tragende Außenschicht
des Rohres aus kostengünstigem Stahl bestehen, wäh
rend eine Innenschicht des Rohres aus einem teureren,
gegen chemische und mechanische Einflüsse wider
standsfähigerem Material bestehen kann.
Eine andere Weiterbildung sieht vor, daß der
zweite Werkstoff ein Metall ist, wobei beliebige ge
eignete Metalle verwendet werden können.
Es ist jedoch auch möglich, daß der zweite Werk
stoff ein Keramikwerkstoff ist, wie dies eine andere
Ausführungsform vorsieht.
Eine Weiterbildung der Ausführungsform, bei der
der zweite Werkstoff ein Metall ist, sieht vor, daß
das Metall ein Nickel enthaltendes und/oder Chrom
enthaltendes und/oder Titan enthaltendes und/oder
Kupfer enthaltendes und/oder Edelmetall enthaltendes
Metall ist. Derartige Werkstoffe weisen eine hohe
Widerstandsfähigkeit gegen chemische bzw. mechanische
Einflüsse auf.
Eine Weiterbildung der Ausführungsform mit dem
Nickel enthaltenden Metall sieht vor, daß dieses
- - handelsübliches reines Nickel oder
- - eine Nickel-Kupfer-Legierung oder
- - eine Nickel-Molybdän-Legierung oder
- - eine Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung oder
- - eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung oder
- - eine Nickel-Eisen-Chrom-Legierung oder
- - eine Eisen-Nickel-Chrom-Legierung oder
- - eine Eisen-Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung oder
- - eine Eisen-Chrom-Nickel-Legierung oder
- - eine Kupfer-Nickel-Legierung oder
- - eine Nickel-Chrom-Molybdän-Vanadium-Niob- Eisen-Legierung oder
- - eine Nickel-Chrom-Molybdän-Vanadium-Niob- Kupfer-Legierung oder
- - eine Nickel-Chrom-Legierung
ist. Derartige Werkstoffe weisen eine besonders
hohe Widerstandsfähigkeit gegen chemische und mecha
nische Einflüsse auf, beispielsweise eine hohe Korrosionsbeständigkeit
bzw. eine hohe Beständigkeit gegen
abrasive Einflüsse.
Eine Weiterbildung der Ausführungsform mit dem
Chrom enthaltenden Metall sieht vor, daß das Chrom
enthaltende Metall
- - eine Chrom-Eisen-Legierung oder
- - eine Chrom-Kobalt-Wolfram-Legierung oder
- - eine Chrom-Molybdän-Vanadium-Legierung oder
- - eine Chrom-Molybdän-Vanadium-Niob-Legierung
ist.
Gemäß einer anderen Weiterbildung ist das Titan
enthaltende Metall Titan oder eine Titan-Palladium-
Legierung.
Entsprechend den jeweiligen Anforderungen kann
die erste Schicht mit der zweiten Schicht über wenig
stens eine punktförmige und/oder linienförmige
und/oder flächige Schweißverbindung verbunden sein,
wie dies Ausführungsformen vorsehen. Derartige
Schweißverbindungen lassen sich mittels eines Elek
tronenstrahlschweißverfahrens in beliebiger Form und
Größe erzeugen.
Die erste Schicht kann flächig an der zweiten
Schicht anliegen, wie dies eine Ausführungsform vor
sieht. Bei dieser Ausführungsform sind die Schichten
unmittelbar miteinander verbunden.
Zwischen der ersten Schicht und der zweiten
Schicht kann jedoch auch eine Verbindungsschicht an
geordnet sein, die die erste Schicht mit der zweiten
Schicht verbindet, wobei die erste Schicht und die
zweite Schicht mit der Verbindungsschicht mittels
wenigstens einer mit einem Elektronenstrahlschweiß
verfahren erzeugten Schweißverbindung verbunden sind,
wie dies eine andere Ausführungsform vorsieht. Diese
Ausführungsform, bei der die Schichten nicht unmittelbar,
sondern über die Verbindungschicht mitein
ander verbunden sind, ist besonders vorteilhaft, wenn
sich die Schichten nicht oder nur schwer mittels ei
nes Elektronenstrahles verschweißen lassen.
Ein aus einem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff
bestehendes Halbzeug ist im Anspruch 13 angegeben.
Im Anspruch 14 ist ein aus einem erfindungsgemä
ßen Verbundwerkstoff bestehendes Verbundbauteil ange
geben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der stark
schematischen Zeichnung näher erläutert, in der Aus
führungsbeispiele dargestellt sind.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungs
beispiel eines erfindungsgemäßen Ver
bundwerkstoffes in Form einer Platte,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Verbundwerk
stoff gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 einen Axialschnitt durch ein Ausfüh
rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Verbundbauteiles in Form eines Rohres.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines er
findungsgemäßen Verbundwerkstoffes in Form einer
Platte dargestellt, die aus einer ersten Schicht 2
aus einem ersten Metall, bei dem Ausführungsbeispiel
Edelstahl, und einer zweiten Schicht 4 aus einem
zweiten Metall, bei dem Ausführungsbeispiel eine Nic
kel-Kupfer-Legierung (Alloy) besteht. Die Schichten
2, 4 liegen an einer Grenzfläche 6 flächig aneinander
an und sind an der Grenzfläche 6 fest miteinander
verbunden.
Erfindungsgemäß sind die Schichten 2, 4 über
Schweißverbindungen verbunden, die mittels eines
Elektronenstrahlschweißverfahrens erzeugt sind und
von denen in Fig. 1 lediglich eine Schweißverbindung
mit dem Bezugszeichen 8 versehen ist. Zur Erzeugung
der Schweißverbindung 8 wird ein Elektronenstrahl
einer Elektronenstrahlschweißanlage in Richtung eines
Pfeiles 10 auf die Oberfläche der ersten Schicht 2
gerichtet. Der Elektronenstrahl schmilzt die erste
Schicht 2 auf, durchdringt diese und verschweißt die
Schichten 2, 4 im Bereich der Grenzfläche 6 mitein
ander, so daß die Schichten 2, 4 fest miteinander
verbunden sind.
Die Verbindung der Schichten 2, 4 mittels eines
Elektronenstrahlschweißverfahrens erfolgt in einfa
cher und schneller Weise, so daß der erfindungsgemäße
Verbundwerkstoff einfach und damit kostengünstig her
stellbar ist.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Verbund
werkstoff gemäß Fig. 1. Die mittels des Elektronen
strahlschweißverfahrens erzeugten Schweißverbindungen
können nicht nur punktförmig sein, wie dies für die
Schweißverbindung 8 dargestellt ist, sondern auch
linienförmig mit beliebiger Geometrie, wie in Fig. 2
bei 12 bzw. 14 dargestellt, oder flächig, wie in Fig.
2 bei 16 dargestellt.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines er
findungsgemäßen Verbundbauteiles in Form eines Rohres
18 dargestellt, bei dem die erste Schicht 2 und die
zweite Schicht 4 rohrförmig ausgebildet sind und an
einer radialen Grenzfläche 6 mittels Schweißverbin
dungen, von denen in Fig. 3 lediglich eine Schweiß
verbindung mit dem Bezugszeichen 8 versehen ist, mit
einander verbunden sind. Zur Erzeugung der Schweiß
verbindung zwischen der ersten Schicht 2 und der
zweiten Schicht 4 wird ein Elektronenstrahl einer
Elektronenstrahlschweißanlage in Richtung eines Pfei
les 10 auf die radiale Außenfläche der ersten Schicht
2 gerichtet, so daß sich die Schweißverbindung 8 in
der oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen
Weise bildet.
Mit dem Elektronenstrahlschweißverfahren ist
auch eine Schweißverbindung in Axialrichtung der
Schichten 2, 4 im Bereich der radialen Grenzfläche 6
erzeugbar, wie in Fig. 3 bei 20 dargestellt. Zur Er
zeugung der Schweißverbindung 20 wird der Elektronen
strahl in Richtung eines Pfeiles 20, also in Axial
richtung der Schichten 2, 4, auf die Grenzfläche 6
gerichtet, so daß die Schichten 2, 4 im Bereich der
Grenzfläche 6 aufgeschmolzen werden und sich die
Schweißverbindung 20 bildet.
Falls erforderlich kann mittels der Elektronen
strahles eine Wärmebehandlung der Schichten vorgenom
men werden.
Durch Aufschmelzen der Schichten im Bereich ih
rer Grenzfläche kann in diesem Bereich eine Legierung
der Werkstoffe gebildet werden, wobei durch Bewegung
des Elektronenstrahles während des Aufschmelzens eine
Vermischung der Werkstoffe gefördert werden kann.
Bei entsprechender Wahl der Prozeßparameter des
Elektronenstrahlschweißverfahrens kann sich an der
Grenzfläche zwischen zwei harten, spröden Werkstoffen
eine elastische Schweißverbindung bilden, so daß ein
Aufplatzen der eine Rißbildung im Bereich der Grenz
fläche vermieden ist.
Claims (14)
1. Verbundwerkstoff,
mit einer Schicht aus einem ersten Werkstoff und
mit einer Schicht aus einem zweiten Werkstoff,
wobei die Schichten fest miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schichten (2, 4) mittels wenigstens einer mit einem Elektronenstrahlschweißverfahren erzeugten Schweißverbindung (8) miteinander verbunden sind.
mit einer Schicht aus einem ersten Werkstoff und
mit einer Schicht aus einem zweiten Werkstoff,
wobei die Schichten fest miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schichten (2, 4) mittels wenigstens einer mit einem Elektronenstrahlschweißverfahren erzeugten Schweißverbindung (8) miteinander verbunden sind.
2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der erste Werkstoff ein Metall ist.
3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der erste Werkstoff Stahl, insbe
sondere Edelstahl, oder Kupfer ist.
4. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zweite Werkstoff Metall ist.
5. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zweite Werkstoff ein Keramikwerkstoff
ist.
6. Verbundwerkstoff nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Metall ein Nickel enthaltendes
und/oder Chrom enthaltendes und/oder Titan enthalten
des und/oder Kupfer enthaltendes und/oder Edelmetall
enthaltendes Metall ist.
7. Verbundwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Nickel enthaltende Metall
- - handelsübliches reines Nickel oder
- - eine Nickel-Kupfer-Legierung oder
- - eine Nickel-Molybdän-Legierung oder
- - eine Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung oder
- - eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung oder
- - eine Nickel-Eisen-Chrom-Legierung oder
- - eine Eisen-Nickel-Chrom-Legierung oder
- - eine Eisen-Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung oder
- - eine Eisen-Chrom-Nickel-Legierung oder
- - eine Kupfer-Nickel-Legierung oder
- - eine Nickel-Chrom-Molybdän-Vanadium-Niob- Eisen-Legierung oder
- - eine Nickel-Chrom-Molybdän-Vanadium-Niob- Kupfer-Legierung oder
- - eine Nickel-Chrom-Legierung
8. Verbundwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Chrom enthaltende Metall
- - eine Chrom-Eisen-Legierung oder
- - eine Chrom-Kobalt-Wolfram-Legierung oder
- - eine Chrom-Molybdän-Vanadium-Legierung
- - eine Chrom-Molybdän-Vanadium-Niob-Legierung
9. Verbundwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Titan enthaltende Metall Titan
oder eine Titan-Palladium-Legierung ist.
10. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die erste Schicht mit der zweiten
Schicht über wenigstens eine punktförmige und/oder
linienförmige und/oder flächige Schweißverbindung
verbunden ist.
11. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die erste Schicht (2) flächig an
der zweiten Schicht (4) anliegt.
12. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß zwischen der ersten Schicht (2) und
der zweiten Schicht (4) eine Verbindungsschicht ange
ordnet ist, die die erste Schicht (2) mit der zwei
ten Schicht (4) verbindet, wobei die erste Schicht
(2) und die zweite Schicht (4) mit der Verbindungs
schicht mittels wenigstens einer mit einem Elektro
nenstrahlschweißverfahren erzeugten Schweißverbindung
verbunden sind.
13. Halbzeug aus einem Verbundwerkstoff, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff ein Verbund
werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ist.
14. Verbundbauteil aus einem Verbundwerkstoff, da
durch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff ein
Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 12
ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000115440 DE10015440A1 (de) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | Verbundwerkstoff sowie Halbzeug und Verbundbauteil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000115440 DE10015440A1 (de) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | Verbundwerkstoff sowie Halbzeug und Verbundbauteil |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10015440A1 true DE10015440A1 (de) | 2001-10-18 |
Family
ID=7636735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2000115440 Ceased DE10015440A1 (de) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | Verbundwerkstoff sowie Halbzeug und Verbundbauteil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10015440A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004023547A1 (de) * | 2004-05-13 | 2005-12-08 | Daimlerchrysler Ag | Bauteil |
| WO2011050777A1 (de) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Aurubis Ag | Elektrolyseelektrode sowie verfahren zur herstellung einer elektrolyseelektrode |
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