DE19633614A1 - Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers aus mehreren, vorzugsweise zwei Metallteilen, insbesondere eines Ver­ bundkörpers zur Herstellung von Maschinenmessern, bei dem die ein­ zelnen Körperteile an ihren miteinander zu verbindenden Körperflächen Ar­ beitsbedingungen ausgesetzt werden, bei denen durch Diffusion oder durch physikalisch - chemische Reaktionen unter der Zugabe von Hilfs­ stoffen, z. B. eines Lotmetalls, eine Zwischenschicht ausgebildet wird, die die zu fügenden Körperteile von unterschiedlicher, werkstoffspezifischer Beschaffenheit stoffschlüssig miteinander verbindet.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Verbundkörper der unter der Anwendung einer Lötung zu einem Werkstoffverbund führt, der bei ver­ ringerten Kosten wesentlich verbesserte Gebrauchswerte erreichen läßt. In vielen Bereichen der Technik finden seit langem verschiedenartig aufge­ baute Verbundwerkstoffe Anwendung, die sich einesteils die unterschied­ lichen Eigenschaften zweier gepaart verarbeiteter Werkstoffe zur Er­ reichung technisch-funktioneller Effekte, wie z. B. die des Bi-Metalls, zunutze machen, oder die zur Erreichung verbesserter technisch-ökono­ mischer Effekte z. B. hinsichtlich des Oberflächenschutzes geschaffen worden sind.

Solche Metall-Verbundwerkstoffe können beispielsweise als Halbzeug beim Walzen oder beim Plattieren von Eisenwerkstoffen, durch Kalt- oder Preß­ schweißen und schließlich auch durch Löten hergestellt werden.

So finden bereits seit längerem bei der Herstellung von Maschinenmessern Verbundstähle, auch in verschiedenen Stahlqualitäten Verwendung. Bei diesen ist der im allgemeinen voluminöse Messerkörper aus Konstruktions­ stahl, z. B. aus Bau- oder Kohlenstoffstahl hergestellt ist, während im Be­ reich seiner Werkzeugschneide einer Auflage oder ein Einsatz aus einem hochleistungsfähigem Schneidwerkstoff, z. B. SS-Stahl aufgebracht ist.

Dadurch wird einerseits wertvoller Schneidstoff eingespart und anderer­ seits der Werkzeugschneide verbesserte Gerauchseigenschaften verliehen. Sowohl bei den industriell hergestellten Werkstoffverbunden als auch bei den vom Werkzeughersteller teilweise gefertigten Sonderausführungen solcher Verbundstähle bereitet das stoffschlüssige Verbinden der Metall­ teile, hier beispielsweise das Löten, und auch die Wärmbehandlung solcher Werkstoffverbundkörper erhebliche Schwierigkeiten. Diese treten vor allem dann in Erscheinung, wenn es sich um Messerkörper mit relativ großer Masse oder relativ großen Abmessungen handelt, weil deren fertigungstechnische und fertigungsorganisatorische Handhabung ohnehin schon problematisch ist. Hinzu tritt der Umstand, daß einerseits die stoffschlüssige Verbindung, wie Löten bzw. Plattieren und anschließend das Vergüten bzw. Härten in jeweils getrennten Behandlungsprozessen und ebenso in gesonderten Fertigungseinrichtungen durchgeführt wird, was verschiedene Nachteile, insbesondere aber nachteilige Auswirkungen auf das bei solchen Werkstoffverbunden erzielbare Ergebnis der Wärmebe­ handlung mit sich bringt. So ist beispielsweise eine zufriedenstellende Martensit-Umwandlung hierbei relativ schwer zu beherrschen.

Aus diesen Unzulänglichkeiten resultiert der Zweck und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Herstellung von Werkstoffver­ bunden, wie sie für technische Messer größerer Masse und Abmessungen zur Anwendung gelangen, zu vereinfachen und kostengünstiger zu ge­ stalten.

Es wird von der Aufgabenstellung ausgegangen, ein Verfahren zu ent­ wickeln, mit dem die Herstellung als auch die thermische Vor- und Nachbehandlung von Verbundkörpern besagter Materialbeschaffenheit vereinfacht ausgeführt werden kann und einen Plattierungsvorgang ermöglicht, der verbesserte Gebrauchswerte an derart hergestellten Produkten, insbesondere Maschinenmessern relativ großer Masse und Abmessungen erreichen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß unter Anwendung der in den Patent­ ansprüchen dieser Patentanmeldung charakterisierten technischen Mittel gelöst. Spezifische Lösungsvorschläge zur Verfahrensweise bei der Her­ stellung des Verbundwerkstoffes für technischen Messer der genannten Art und Größenordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die praktischen Erprobungen des Verfahrens haben überraschenderweise gezeigt, daß die Ausführung des Lötvorganges während des Wärmebe­ handlungszyklusses zum Härten und Vergüten des Schneidenwerkstoffes besonders auch unter dem Einfluß von äußeren Krafteinwirkungen die dem Werkstückverzug entgegenwirken und von im Zeitintervall unterschied­ licher Größe, oder auf- und abschwellend gesteuert zu einer hohen Qualität und Festigkeit der Lötverbindung führt, soweit der Lötprozeß entsprechend vorbereitet unter den übrigen erfindungsgemäßen Bedingungen durchge­ führt wird, und insbesondere, soweit bei diesem Arbeitsverfahren die gänz­ liche Isolation der Fügeflächen und des Lotes durch Einschließen in einen an den äußeren Fügerändern der Verbundteile gebildeten Schutzmantel gewährleistet ist.

Diesem letzteren Umstand kommt bei relativ großen Körperteilen be­ sondere Bedeutung zu. Einmal schon deswegen, weil großflächige Füge­ stellen, wie im gegebenen Falle bei großen Maschinenmessern, durch das Auftreten von Fehlstellen z. B. infolge ungleichmäßiger Flußmittelverteilung und dadurch hervorgerufener Benetzungsfehler, hinsichtlich der Ausbildung einer durchgehend gleichmäßigen homogenen Lötflächen besonders ge­ fährdet bzw. beeinträchtigt sind, und zum anderen deswegen, weil korro­ dierende Einflüsse dadurch vermeidbar geworden sind.

Ein weiterer vorteilhafter Umstand besteht auch darin, daß bei diesem Verfahren durch den voraus- und einhergehenden Prozeß zum Warmbe­ handeln der Werkstücke bzw. Bauteile eine durchweg gleichmäßige Erwärmung bzw. Durchwärmung erfolgt, so daß der Lotwerkstoff gleich­ mäßig aufschmilzt, sich über die gesamte Lötfläche besser verteilt und unter der Mitwirkung des Flußmittels eine vollkommene Benetzung zustande kommt.

Die sonst an dem Metall-Verbund vielfach noch vorhandenen oder übrig bleibenden Lot- und Flußmittelreste werden dadurch ebenfalls reduziert, und können nicht mehr in dem Maße qualitätsbeeinträchtigend wirken, wie das ehedem der Fall gewesen ist. Diesbezügliche Nacharbeit wurde damit verringert.

Zum weiteren Verständnis des Wesens der Erfindung soll nachstehend noch an Hand einer Zeichnung die Anordnung des in der Art eines Verbund­ körpers ausgebildeten Werkstückes bei der Ausführung des kombinierten Wärmebehandlungs- und Lötverfahrens veranschaulicht werden.

Die zeichnerische Darstellung veranschaulicht schematisch den Querschnitt eines Maschinenmessers in Verbundausführung, wobei in den Messer­ grundkörper 1 in einer beispielsweise taschenartig ausgeführten Frei­ machung mit Kontaktflächen 2 der Schneideneinsatz 3 aus hochleistungs­ fähigem Schneidwerkstoff, z. B. aus SS-Stahl oder aus Hartmetall aufge­ nommen und entlang seiner Füge- bzw. Kontaktflächen 2 verlötet ist. Die Fügeränder der beiden Verbundteile sind durch einen außen aufge­ tragenen raupenförmigen Schutzmantel 4 gasdicht verschlossen, um die Füge- bzw. Kontaktfläche 2 gänzlich vor dem Zutritt der Außenluft zu schützen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern aus zwei oder mehreren Metallteilen unterschiedlicher werkstofftypischer Beschaffenheit, ins­ besondere von Verbundkörpern zur Herstellung von mit einem Schneidenwerkstoff bestückten Maschinenmessern für unterschiedliche Anwendungszwecke, bei dem die einzelnen Körperteile an ihren mit­ einander zu verbindenden Körperflächen Arbeitsbedingungen ausgesetzt werden, bei denen durch Diffusion oder/und durch physikalisch - chemische Reaktionen unter der Zugabe von Hilfsstoffen, z. B. eines Lotmetalls, eine Zwischenschicht ausgebildet wird, die die zusammenzu­ fügenden Körperteile stoffschlüssig miteinander verbindet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindung der beiden Körperteile durch Löten während des Warmbehandlungszyklusses für das Austenitisieren des Schneidenwerkstoffes vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen den Kontaktflächen eingebrachte Lot durch das Flußmittel gasdicht eingelagert ist, wobei die Einlagerung durch das Einpacken des aufzu­ lötenden Körperteiles entlang der gemeinsamen Körperkanten der beiden Körperteile vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Körperteile während der Austenitisierungsphase des Schneid­ werkstoffes einen senkrecht auf die Lötfläche gleichmäßig wirkenden Druck ausgesetzt werden und dabei durch den bzw. die Druckstempel bzw. Druckplatten eine gesteuerte Abkühlung des Schneidenwerkstoffes vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gegenseitige Anpressen der Körperteile mit auf- und abschwellender Druckkraft erfolgt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 ge­ kennzeichneten, daß als Lot eine Hochtemperatur-Lotlegierung verwendet wird.

6. Verbundkörper, hergestellt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung als Maschinenmesser für die Metall-, Papier-, Holz- und Kunststoffindustrie.