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In
der Glasindustrie, insbesondere in Anlagen zum Schmelzen und Heißformen
von Spezialglas, sind Bauteile aus Edelmetall und Edelmetalllegierungen
wie vorzugsweise aus PGM-Werkstoffen im Einsatz. Diese schmelztechnischen
Anlagenkomponenten oder auch PGM-(Platinum Group Metals)Produkte
genannt, dienen zum Schmelzen, Läutern, Transportieren,
Homogenisieren, sowie zum Portionieren des flüssigen Glases. Bei
diesen Edelmetall-Legierungen handelt es sich meist um Platin-Basislegierungen
mit Legierungszusätzen von Rhodium, Iridium oder Gold.
Werden sehr hohe Bauteilfestigkeiten aufgrund mechanischer und/oder
thermischer Belastungen durch die Glasschmelze gefordert, werden
zunehmend oxid-dispersionsverstärkte Platin-Basislegierungen
eingesetzt, da diese durch eine höhere thermische, mechanische
und chemische Belastbarkeit als Standardlegierungen charakterisiert
sind. Oxid-dispergierte Legierungen, im folgenden auch ODS-Legierungen
genannt, zeichnen sich dabei durch ein sehr homogenes Gefüge
aus.
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Glasschmelze
führende Anlagenteile sind häufig Edelmetallblech-Konstruktionen,
die als dünnwandige Rohrsysteme ausgeführt sind.
Durch diese strömt das schmelzflüssige Glas mit
Temperaturen zwischen 1000°C und 1700°C
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PGM-(Platinum
Group Metals)Werkstoffe zeichnen sich aufgrund ihres hohen Schmelzpunktes
durch eine hohe Temperaturbeständigkeit und weiterhin durch
hohe mechanische Festigkeit sowie Beständigkeit gegen Abrieb
aus und eignen sich daher in besonderem Maße zur Herstellung
von Konstruktionsteilen in Anlagen oder Anlagenteilen, die in Kontakt
mit der Glasschmelze kommen. Geeignete Materialien sind Platin und
Legierungen von Platin und/oder anderen PGM-Metallen, die gegebenenfalls
auch untergeordnete Mengen an Unedelmetallen als weitere Legierungskomponenten
oder oxidische Zusätze enthalten können. Typische Werkstoffe
sind Feinplatin, Platin-Rhodium-Legierungen und Platin-Iridium-Legierungen
die zur Steigerung der Festigkeit und Hochtemperaturkriechfestigkeit
eine geringe Menge an feinverteiltem Refraktärmetalloxid,
wie insbesondere Zirkondioxid oder Yttriumoxid enthalten.
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Neben
der Wahl des geeigneten Werkstoffes spielt jedoch auch die Herstellung,
insbesondere Formgebung der Edelmetall-Bauelemente eine wesentliche
Rolle für die Festigkeit. In der Regel werden sie aus einzelnen
Blechen zur geforderten Geometrie zusammengefügt und gewöhnlich
durch Schmelzschweißen miteinander verbunden. Dabei werden
die Stoßstellen der miteinander zu verbindenden Bleche
und gegebenenfalls ein artgleicher Zusatzwerkstoff durch Wärmezufuhr
in den schmelzflüssigen Zustand überführt
und zusammengeschmolzen. Die Schmelzwärme kann dabei durch
einen elektrischen Lichtbogen oder ein entzündetes Gas-Sauerstoff-Gemisch
erzeugt werden. Werden jedoch derartig gefügte Bauelemente
sehr hohen Temperaturen, beispielsweise oberhalb von 1200°C
ausgesetzt, bildet die Schweißnaht häufig die
Schwachstelle des gesamten Materialverbundes. Als Ursache konnten
Inhomogenitäten in der Schweißnaht und Gefügeveränderungen
in der Wärmeeinflusszone ermittelt werden. Besonders Längsschweißnähte
in zylindrischen Bauteilen, wie beispielsweise Rohren, sind bedingt
durch die annähernd doppelt so hohen wirkenden Spannungen
verglichen mit umlaufenden Schweißnähten besonders
gefährdet, so dass diese Nähte häufig
versagen und aufreißen. Beim Einsatz bekannter Schweißverfahren,
wie beispielsweise dem Wolfram-Inert-Gasschweißen (WIG-Schweißen),
Plasmaschweißen, Laser- oder autogenen Schweißen
wird ein Aufschmelzen der Legierung herbeigeführt. Während
beim Aufschmelzen klassischer Substitutions-Mischkristalllegierungen durch
Rekristallisation beim Einsatz von oberhalb 1200°C nur
sehr geringe Festigkeitsverluste in der Schweißnaht zu
beobachten sind, führt das Aufschmelzen beim Schweißen
von oxid-dispersions-verstärkten Legierungen jedoch zum
Koagulieren und Aufschwimmen eines Großteils der Dispersoide,
typischerweise von ZrO2 und/oder Y2O3 in der Schmelze.
Es entsteht ein grobkörniges Erstarrungsgefüge
in der Schweißnaht. Die verfestigende Wirkung der Dispersoide
in der Schweißnaht ist somit aufgehoben. Die Belastbarkeit
und Lebensdauer eines derart zusammengefügten Bauelementes
sinkt dann auf das Niveau von aus Standardlegierungen gefügten
Bauelementen.
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Maßnahmen
zur Vermeidung dieses Nachteils sind aus den Druckschriften
JP 5212577 A und
EP 0320877 B1 bekannt.
Bei den darin offenbarten Verfahren wird eine Schmelzschweißnaht
an ODS-Blechen nachträglich mit einer Pt-ODS-Folie belegt
und durch Verhämmern bei hohen Temperaturen in die Naht
gedrückt. Diese Maßnahme bewirkt eine Verfeinerung
der Korngrößenverteilung der Schweißnaht
durch die Folie und damit eine Reduzierung der Wahrscheinlichkeit
der Rissbildung an der Oberfläche. Neben weiteren veralteten
Alternativen wurde auf stoffschlüssige Verbindungen mittels
Hammerschweißnähten zurückgegriffen. Derartige
Verbindungen unterliegen jedoch sehr hohen Qualitätsschwankungen.
Um diese auszuschließen, sind ein extrem hoher Aufwand
für die Schweißnahtvorbereitung und eine sehr
genaue Regelung der Prozessparameter während des Schweißens
erforderlich. Schwierig bei diesem Verfahren erweist sich beim Verhämmern
die gleichmäßige Erwärmung der beiden
zu fügenden Werkstoffe, insbesondere Bleche. Dabei ist
es häufig kaum möglich, das in der Schweißposition
untere Blech mit dem Brenner ausreichend zu erwärmen, um eine
gute Klebwirkung beim Verhämmern zu erreichen. Das Verfahren
ist somit sehr aufwendig, führt nicht zwangsläufig
zu einem optimalen Ergebnis und ist sehr kostenintensiv. Ferner
besteht ein prinzipielles Problem beim Anfertigen von Hammerschweißnähten
darin, dass bei Legierungen mit einem Rhodium-Gehalt > 4 Gew.-% und generell
bei ODS-Legierungen eine geringe Klebeneigung des Materials während
des Verhämmerns vorliegt. Die im ODS-Material bereits enthaltenen
Oxide bzw. die sich beim Verhämmern bildenden Oxide, in
der Hauptsache Rhodiumoxid, verringern deutlich das Verkleben der
beiden Bauteile, insbesondere Bleche. Durch das schlechte Verkleben
erhöht sich der Fertigungsaufwand erheblich, gleichzeitig
steigt aber auch das Risiko, das in bestimmten Bereichen des Fügbereiches
in der Naht kein ausreichender Verbund mehr erzielt wird.
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Bei
der
DE 10237763 B4 erfolgt
bei der Herstellung unlösbarer stoffschlüssiger
Verbindungen von Bauteilen aus oxid-dispergierten-(ODS)-metallischen
Werkstoffen das Verschweißen der einzelnen Werkstoffe jeweils
unterhalb ihrer Schmelztemperatur unter wenigstens teilweiser Bildung
eines Diffusionsverbundes im Fügebereich. In einem zweiten
Verfahrensschritt wird der Diffusionsverbund, vorzugsweise der gesamte
Fügebereich, auf eine Temperatur, welche ebenfalls unterhalb
der Schmelztemperatur der miteinander zu verbindenden Werkstoffe
bzw. Bauteile liegt, erwärmt und bei dieser Temperatur
mechanisch nachverdichtet, vorzugsweise verhämmert. Die
beiden miteinander zu verbindenden Werkstoffe definieren dabei je
nach Anordnung zueinander vor dem Schweißvorgang die Stoßstellen,
wobei diese in der Regel auch den Fügebereich, d. h. den
Bereich, in welchem die gewünschte Verbindung zwischen
beiden erzeugt werden soll, bilden. Dabei wird somit eine unlösbare
stoffschlüssige Verbindung von Bauteilen aus oxid-dispergierten-(ODS)-metallischen
Werkstoffen durch die Vorschaltung der Herstellung eines Diffusionsschweißverbundes
vor die mechanische Nachverdichtung unter Wärme geschaffen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist es vorgesehen, einen Schweißzusatz zu verwenden. Dieser
wird im Fügebereich zwischen den beiden miteinander zu verbindenden
Werkstoffen bzw. Bauteilen aus oxid-dispergierten-metallischen Werkstoffen
angeordnet. Der Schweißzusatz kann dabei in Form eines
separaten Elementes oder aber einer Beschichtung auf wenigstens einer
der zueinander weisenden Fügeflächen im Fügebereich
ausgebildet sein. Als Schweißzusätze eignen sich
dabei besonders duktile schmelzlegierte Legierungen, beispielsweise
PtAu5, PtIr1, Rein-Pt, aber auch festere Legierungen, beispielsweise
PtRh5, PtRh10, PtIr3. In dieser Druckschrift wird hervorgehoben,
dass durch den Schweißzusatz ein wesentlich besserer Verbund
zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Werkstoffen erzielt
werden kann, da die Klebeneigung zwischen den beiden Werkstoffen
deutlich erhöht wird, was den Fertigungsaufwand erheblich
reduziert. Des weiteren soll die thermische und mechanische Belastbarkeit
der Fügezonen erheblich gesteigert werden.
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Weiterhin
wird hervorgehoben, dass vor allem das Einlegen einer Edelmetallfolie
bevorzugt wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes bzw. alternatives
Verfahren zum Verbinden von oxid-dispergierten Edelmetallblechen
und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens
bereitzustellen.
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Geeignete
Edelmetallpleche sind Bleche aus einem Edelmetall ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Ruthenium, Rhodium, Palladium, Silber,
Osmium, Iridium, Platin, Gold und deren Legierungen miteinander sowie
anderen Metallen, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Gold, Platin, Rhodium, Iridium und deren Legierungen miteinander
sowie anderen Metallen, insbesondere Rein-Platin, Legierungen aus
Platin mit Gold, Iridium oder Rhodium, insbesondere Legierungen
ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PtAu5, PtIr1, PtRh5,
PtRh10, PtIr3. Gemäß der Erfindung sind die Edelmetallbleche
oxid-dispergiert, d. H. durch Dispersion von geeigneten Oxiden feinkornstabilisiert.
Dabei handelt es sich im Allgemeinen um Seltenerdoxide wie beispielsweise
Yttriumoxid, Zircondioxid. Besonders bevorzugt sind Bleche aus Platin,
PtAu5, PtIr1, PtRh5, PtRh10 oder PtIr3, welche entweder mit Yttriumoxid
oder Zircondioxid oxid-dispergiert sind.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Gegenstand der Ansprüche und wie in
der vorliegenden Beschreibung offenbart gelöst.
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Die
Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt insbesondere
ein zuvor genanntes Verfahren mit den Schritten: Vorwärmen
einer Unterlage, Überlappendes Anordnen mindestens zweier
zu verbindender Blechabschnitte, wobei mindestens der eine Blechabschnitt
auf der Unterlage ruht; und Diffusionshammerschweißen der
Blechabschnitte. Eine Unterlage kann dabei eine gerade, gebogene
oder jegliche andere einheitliche oder zusammengesetzte Formen aufweisen
und kann ein Amboß sein. Vorzugsweise weist die Unterlage
eine Form auf, die insbesondere der später im Bereich des
Diffusionsschweißens gewünschten Form entspricht.
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Soll
also ein rohrförmiger Gegenstand gebildet werden, ist die
Unterlage vorzugsweise mit einem gleichen oder ähnlichen
Krümmungsradius wie der rohrförmige Gegenstand
ausgebildet. Das überlappende Anordnen kann von Hand oder
mittels Maschinenhilfe erfolgen. Bevorzugt werden Blechbereiche
eingespannt, die den zu überlappenden Blechabschnitten
benachbart sind, um ein Verrutschen bei der Vorbereitung und dem
Diffusionshammerschweißen zu verhindern.
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Weiter
werden Kanten bevorzugt gemäß einem weiteren Aspekt
angefast, weiter bevorzugt gerade angefast. Dabei geschieht das
Anfasen der zu verbindender Blechabschnitte derart, dass sich später
bei einem überlappenden Anordnen der Blechabschnitte die
angefasten Kanten nach außen, also weg vom benachbarten
Blechabschnitt, erstrecken. Es hat sich gezeigt, dass ein Anfasen
und Ausrichten der Blechabschnitte in dieser Weise eine erhöhte
Zeitstandfestigkeit des fertigen gefügten Produktes zur
Folge hat. Dies wird nachfolgend noch eingehender dargestellt. Auch
hier erfolgt ein Diffusionshammerschweißen der Blechabschnitte. Ein
bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren umfasst
auch die beiden zuvor diskutierten Aspekte, also das Vorsehen und
Vorwärmen einer Unterlage als auch die Ausbildung der Fasen
in der genannten Weise.
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Vorzugsweise
beträgt eine Fasenbreite (F) der angefasten Kanten das
1 bis 3-fache, vorzugsweise das doppelte, der ursprünglichen
Blechdicke (t0). Weiter bevorzugt beträgt
der Fasenwinkel α etwa 15 bis etwa 27°, vorzugsweise
etwa 17,6 bis etwa 25,6°, weiter bevorzugt etwa 19,6 bis
etwa 23,6° und am meisten bevorzugt etwa 21,6°.
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Erfindungsgemäß wird
die Unterlage auf etwa 300 bis etwa 600°C, vorzugsweise
etwa 350 bis etwa 550°C, weiter bevorzugt auf etwa 400
bis etwa 500°C vorgewärmt. Dies kann auf beliebige
Weise bewirkt werden, beispielsweise Erwärmung der Unterlage
mit einer Flamme, in einem geeigneten Ofen oder vorzugsweise durch
in bzw. an der Unterlage vorgesehene Induktions- oder Widerstandsheizungen.
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Weiter
werden die Blechabschnitte erfindungsgemäß beim überlappenden
Anordnen vorzugsweise unmittelbar über-/untereinander angeordnet.
Es werden also keine Schweißzusätze bzw. Folien
zwischen den Blechabschnitten vorgesehen. Es hat sich gezeigt, dass
die vorliegende Erfindung dennoch bessere Standfestigkeiten als
der Stand der Technik liefert.
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Vorzugsweise
geschieht das überlappende Anordnen der Blechabschnitte
mit einer Überlappungslänge, die das 2,5 bis 7,5-fache
einer ursprünglichen Blechdicke (t0),
vorzugsweise das 4 bis 7-fache der ursprünglichen Blechdicke
(t0) beträgt. Nach dem Diffusionsschweißen
beträgt die Überlappung der Blechabschnitte das
3 bis 8-fache einer ursprünglichen Blechdicke (t0), vorzugsweise das 5 bis 7-fache der ursprünglichen
Blechdicke (t0).
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Bevorzugt
geschieht das Diffusionshammerschweißen unter Verwendung
eines Gas-Sauerstoff-Brenners. Damit werden die Blechabschnitte
lokal erhitzt, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 1000°C
bis etwa 1700°C, weiter bevorzugt auf eine Temperatur von
etwa 1200°C bis etwa 1300°C oder von etwa 1400°C bis
etwa 1600°C.
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Weiter
bevorzugt werden die Blechabschnitte vor dem überlappenden
Anordnen an den einander zugewandten Seiten aufgeraut, vorzugsweise
mit einer Oberflächenrauigkeit Ra von
etwa 0,05 bis etwa 25 μm und weiter bevorzugt von etwa
0,5 bis etwa 10 μm. Diese Rauigkeit kann dabei bereits
beim Anfasen durch Trennen mit definierten Schneiden oder aber durch
spätere Oberflächenbearbeitung durch Trennen mit
undefinierten Schneiden, beispielsweise Schleifen erfolgen. Eine
Aufrauung ermöglicht eine vergrößerte
Oberfläche im Bereich des Diffusionsschweißens
bzw. eine bessere Kontrollierbarkeit der Schweißparameter.
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Die
Erfindung sieht weiter nach dem Diffusionshammerschweißen
ein Kalt- oder Warmumformen der durch das Diffusionshammerschweißen
entstandenen Naht vor, um die Naht zu Glätten und/oder
ihre Dicke zu reduzieren. Dabei wird die Dicke vorzugsweise auf
das 0,9 bis 1,2-fache der ursprünglichen Blechdicke (t0) und weiter bevorzugt auf etwa die ursprüngliche
Blechdicke (t0) reduziert. Anschließend
kann die Naht noch mit einem Oberflächenfinish versehen
werden, indem die Naht – gegebenenfalls gemeinsam mit der
gesamten Oberfläche- verschliffen und poliert wird um eine
einheitliche Oberflächenqualität zu erhalten.
Vorzugsweise wird das Verfahren derart gesteuert, dass die Naht
nach dem Kalt- oder Warmumformen eine Breite vom etwa 5 bis etwa
10-fachen einer ursprünglichen Blechdicke (t0)
und weiter bevorzugt vom etwa 6 bis etwa 7-fachen der ursprünglichen
Blechdicke (t0) aufweist.
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Weiter
bevorzugt erfolgt nach dem Diffusionsschweißen eine Wärmebehandlung
(„Spannungsarmglühen”) bei einer Temperatur
von etwa 900°C bis etwa 1400°C und vorzugsweise
von etwa 1000°C bis etwa 1200°C.
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Gemäß der
Erfindung sind an den nach dem Verfahren gemäß der
Erfindung erhaltenen Nahtstelle in einem metallurgischen Schliff
keine Unterschiede zu den benachbarten Blechabschnitten erkennbar,
welche keine Nahtstelle aufweisen. [Haben wir hier ein Schliffbild,
welches wir in die Patentanmeldung einbauen können, vorzugsweise
in elektronischer Form ?]
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Die
Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt
außerdem eine Vorrichtung zum Verbinden von oxid-dispergierten
Edelmetallblechen, insbesondere zum Ausführen des Verfahrens
gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung weist insbesondere
eine beheizbare Unterlage auf, die ausgebildet und ausgestattet
sein kann, wir zuvor beschrieben. Ferner ist ein Ausrichter zum überlappenden
Anordnen mindestens zweier zu verbindender Blechabschnitte vorgesehen.
Dieser Ausrichter kann hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch
betätigbare Klemmbacken aufweisen. Nach dem Klemmen ruht
mindestens einer der mindestens zwei Blechabschnitte auf der Unterlage.
Weiter ist ein Hammer zum Diffusionshammerschweißen der
Blechabschnitte vorgesehen. Es können halbautomatische
oder vollautomatische Hämmer eingesetzt werden.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise
ein beheizbare Unterlage auf, die geeignet ist, auf etwa 300°C
bis etwa 600°C, vorzugsweise auf etwa 350°C bis
etwa 550°C, weiter bevorzugt auf etwa 400°C bis
etwa 500°C, zumindest an ihrer von dem/den Blechabschitt(en)
kontaktierten Oberfläche beheizt zu werden.
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Die
folgende Beschreibung diskutiert anhand von beispielhaften bevorzugten
Ausführungsformen die Erfindung. Es zeigen:
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1 eine
Prinzipienskizze, die zwei angefaste Blechabschnitte vor dem Fügen
zeigt, wobei gemäß der Erfindung die Fasen einander
abgewandt sind;
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2 eine
weitere Prinzipienskizze ähnlich zu 1, in der
ein Blechabschnitt jedoch auf einer erwärmten Unterlage 10 bzw.
einem Amboß positioniert ist;
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3 eine
weitere Prinzipienskizze mit zwei durch Diffusionshammerschweißen
verbundenen Blechabschnitten;
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4 eine
weitere Prinzipienskizze mit den beiden diffusionshammergeschweißten
Blechabschnitten, die weiter kaltverformt wurden; und
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5 eine
weitere Prinzipienskizze mit zwei durch Diffusionshammerschweißen
nach den Verfahren des Standes der Technik verbundenen Blechabschnitten,
die weiter kaltverformt wurden; und
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6 eine
graphische Darstellug der normierten Zeitstandfestigkeiten.
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In 1 sind
die beiden Blechabschnitte, ein erster Blechabschnitt 1 und
ein zweiter Blechabschnitt 4, erkennbar, die in dieser
Ausführungsform eine gleich oder zumindest sehr ähnliche
Blechdicke t0 aufweisen. Diese Dicke kann
auch voneinander abweichen. Beide Enden der Blechabschnitte sind
nach außen, also auf der dem jeweils benachbarten Blechabschnitt
abgewandten Seite, gerade angefast, sodass sich Fasen 3 und 6 mit
einem Fasenwinkel α ausbilden, wobei die Fasenbreite mit
F gekennzeichnet ist. Gemäß einem Aspekt der Erfindung
sind diese Fasen also so ausgerichtet, dass sich im ungefügten
Zustand beide Blechabschnitte nicht in einer oder nicht im Wesentlichen
in einer Ebene befinden. In einem Überlappungsbereich mit
einer Überlappungsbreite Ü liegen sich beide Blechabschnitte
mit ihren jeweils nachfolgend zu kontaktierenden Kontaktabschnitten 2 und 5 gegenüber,
welche aufgeraut sein können. Die Überlappungsbreite Ü ist
stets größer als die Fasenbreite F.
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2 zeigt
eine Ausführungsform, bei der der zweite Blechabschnitt 4 auf
einer bereits erwärmten oder noch zu erwärmenden
Unterlage 10, wie einem Amboß, aufliegend angeordnet
ist. Dabei soll die Wärme von der Unterlage zunächst
auf den zweiten Blechabschnitt 4 und ggf. auch auf den
ersten Blechabschnitt 1 übertragen werden. Falls
auch ein Teil des ersten Blechabschnittes 1 auf der Unterlage 10 aufliegt,
so erfolgt auch hierüber die Wärmeübertragung,
wobei jedoch die Vorwärmung der zu verschweißenden
Stellen der Blechabschnitte von Bedeutung ist.
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Beide
Blechabschnitte 1 und 4 sind durch einen (nicht
dargestellten) Ausrichter mit einer Einspannkraft FE eingespannt.
Die Ausrichter sind in der Regel nur indirekt über die
gespannten Blechabschnitte mit der Unterlage 10 verbunden.
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3 zeigt
beide Blechabschnitte 1 und 4 in durch Diffusionshammerschweißen
zusammengefügter Form. Es ergibt sich dabei eine Struktur,
wie in der 3 schematisch dargestellt. Im
Bereich der Schweißnaht beträgt die Dicke das
1,0 bis 1,6fache der ursprünglichen Blechdicke t0. Die Breite der Schweißnaht beträgt Bgeschw und ist in der Regel breiter als die
ursprüngliche Überlappungsbreite Ü (vgl. 1).
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4 veranschaulicht
vor allem die durch eine Kaltumformung erzielte Dickenreduktion
mit einer Dicke tfertig im Bereich der Schweißnaht.
Wie bereits erwähnt entspricht diese im Wesentlichen t0 oder ist nur unwesentlich größer.
Die fertige Breite B der Schweißnaht ist wiederum breiter
als die Schweißnahtbreite gleich nach dem Diffusionshammerschweißen.
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Beispiele
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In
einem Vergleichsbeispiel wurde ein Blechabschnitt mit einer Dicke
von 0,8 mm aus dem Material FKSPtRh10 (mit Zirkonoxid feinkornstabilisiertes
PtRh10) und einer zwischen den Blechabschnitten eingelegten chemisch
reinen Platinfolie diffusionsgeschweißt, als Beispiele
gemäß der Erfindung wurden mehrere Blechabschnitte
mit unterschiedlichen Anfasungen und Überlappungen. Die
unterschiedlichen Überlappungslängen und Fasenwinkel
sind in Tabelle 1 angegeben. Die Unterlage wurde auf eine Temperatur
von etwa 400°C vorgewärmt und anschließend
bei einer Temperatur von etwa 1250°C diffusionsgeschweißt.
Nach dem Abkühlen wurde bei Raumtemperatur die Naht bis
auf die ursprüngliche Blechdicke gehämmert. Die
auf das Vergleichsbeispiel normierten Ergebnisse der Zeitstandfestigkeit
bei einer, zehn und hundert Stunden bei einer Temperatur von 1400°C
sind in Tabelle 2 aufgeführt und in 6 dargestellt.
Zur Bestimmung der Zeitstandfestigkeit werden Streifen, welche eine
Naht und ein Länge, Breite und Höhe von 600 mm,
5 mm und 0,8 mm aufweisen mit unterschiedlichen Gewichten bei einer
Temperatur von 1400°C in einem Ofen belastet und die Zeitdauer
bis zum Riß gegen die Zugkraft aufgetragen. Aus der erhaltenen
Auftragung werden die Zeitstandfestigkeiten bei einer, zehn und
hundert Stunden ermittelt und auf die Zeitstandfestigkeit des Vergleichsbeispiels
normiert.
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Die Überlappungslängen
und Fasenwinkel sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1:
| Beispiel | Überlappung Ü [mm] | Anfasung |
| 1 | 5 | ohne |
| 2 | 5 | < 27° |
| 3 | 5 | < 20° |
| 4 | 7 | < 27° |
| 5 | 3 | < 27° |
| Vergleich | 7 | < 27° |
Tabelle 2:
| Zeit
[h] | Beispiel
1 | Beispiel
2 | Beispiel
4 | Beispiel
5 | Beispiel
3 | Vergleichsbeispiel |
| 1,0 | 1,0 | 1,3 | 1,4 | 1,7 | 1,5 | 1 |
| 10,0 | 1,2 | 1,3 | 1,5 | 1,7 | 1,5 | 1 |
| 100,0 | 1,3 | 1,3 | 1,5 | 1,6 | 1,5 | 1 |
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Aus
diesen Ergebnis ist die gegenüber dem Vergleichsversuch
deutlich verbesserte Zeitstandsfestigkeit erkennbar.
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Die
Streckgrenze ist gegenüber dem unverschweißten
Ausgangsmaterial nur wenig verringert. Die Zeitstandfestigkeit ist
auch nach längerer Zeit (100 h im Testbetrieb) nur maximal
ca. 20% niedriger als die des unverschweißten Ausgangsmaterials.
Bei höheren Temperaturen (1400°C) ist die Zeitstandfestigkeit
nahezu 50% höher als bei der Probe mit einer in die Schweißnaht
eingelegten Folie.
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Die
Erfindung umfasst ebenfalls einzelne Merkmale in den Figuren, auch
wenn sie dort im Zusammenhang mit anderen Merkmalen gezeigt sind
und/oder vorstehend oder nachfolgend nicht genannt sind.
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Die
Erfindung umfasst ebenfalls Ausführungsformen mit jeglicher
Kombination von Merkmalen, die vorstehend oder nachfolgend zu verschiedenen
Ausführungsformen genannt oder gezeigt sind.
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Die
Erfindung umfasst ebenfalls die genauen oder exakten Ausdrücke,
Merkmale, numerischen Werte oder Bereiche usw., wenn vorstehend
oder nachfolgend diese Ausdrücke, Merkmale, numerischen
Werte oder Bereiche im Zusammenhang mit Ausdrücken wie
z. B. „etwa, ca., um, im Wesentlichen, im Allgemeinen,
zumindest, mindestens” usw. genannt wurden (also „etwa
3” soll ebenfalls „3” oder „im
Wesentlichen radial” soll auch „radial” umfassen).
Der Ausdruck „bzw.” bedeutet überdies „und/oder”.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 5212577
A [0005]
- - EP 0320877 B1 [0005]
- - DE 10237763 B4 [0006]