DE2716975B2 - Method for joining cast iron parts or steel parts with cast iron parts - Google Patents
Method for joining cast iron parts or steel parts with cast iron partsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vakuumlöten von Gußeisenteilen oder Stahlteilen mit Gußeisenteilen. The invention relates to a method for vacuum brazing cast iron parts or steel parts with cast iron parts.
Es ist bekannt, daß das Hartlöten von Gußeisenteilen besonders problematisch ist und bei diesem schwierigen Material nicht jeder Lötvorgang zum Erfolg führt. Aus dem »Handbuch der Löttechnik« von E. Lüder ist bekannt, daß beim Lötvorgang die Grenzflächenreaktion zwischen Gußeisen und geschmolzenem Lot träger verläuft und zuweilen gänzlich unterbleibt. Die Schuld an der mangelnden Bindung trägt vor allem das Graphit in der Lötfläche beim Gußeisen. Ohne die Beseitigung des Graphits, die mechanisch durch Sandstrahlen oder mit Oxydation durch Zugabe von Kupferoxyd beim Boraxflußmittel erreichbar erscheint, also erhebliche Vorarbeiten und Zusatzmittel notwendig sind, läßt sich nach herkömmlicher Weise eine feste Lötverbindung kaum erreichen.It is known that brazing cast iron parts is particularly problematic and difficult to do so Material not every soldering process leads to success. From the "Handbook of Soldering Technology" by E. Lüder is known that the interface reaction between cast iron and molten solder is slower during the soldering process runs and sometimes does not take place at all. The graphite is primarily to blame for the lack of bonding in the soldering surface of cast iron. Without removing the graphite mechanically by sandblasting or with oxidation by the addition of copper oxide in the case of borax flux appears to be achievable, thus considerable Preparatory work and additives are necessary, a fixed soldered connection can be made in the conventional manner hardly reach.
In der DE-AS 12 28 125 wird die Möglichkeit des Hartlötens von einem stählernen Tragkörper, beispielsweise einem Ventilschaft, mit einer gußeisernen Endkappe beschrieben. Das gußeiserne Teil muß hierzu galvanisch vorbehandelt werden, um einen Überzug von Lot auf die zu lötende Fläche zu bekommen. Erst dann läßt sich durch Löten der Teile eine feste Bindung schaffen. Dies ist aber nur bei kleinen Teilen zu realisieren. Die galvanischen Vorarbeiten sind recht aufwendig und lassen sich an sperrigen Gegenständen kaum durchführen. Es ist auch sehr schwierig, die galvanischen Überzüge nur an den Stellen zu erhalten, die als Schweißstelle betrachtet wird. Vielmehr wird der Lötüberzug auch an Stellen entstehen, die nicht zur Bearbeitungsfläche gehören und infolgedessen teuer und zum Teil nicht durchführbar sein.In DE-AS 12 28 125 the possibility of Brazing of a steel support body, for example a valve stem, with a cast iron End cap described. The cast iron part must be galvanically pretreated for this purpose in order to obtain a coating of Get solder on the surface to be soldered. Only then can a firm bond be established by soldering the parts create. However, this can only be achieved with small parts. The galvanic preparatory work is right expensive and can hardly be carried out on bulky objects. It's also very difficult to do that to obtain galvanic coatings only at the points that are considered to be welds. Rather, the Solder coating also arise in places that do not belong to the processing surface and are therefore expensive and sometimes not be feasible.
Schließlich ist aus den Berichten von Firma Degussa eine Veröffentlichung über Vakuumhartlote bekannt, mit denen je nach Grundwerkstoff und Löttemperatur im Vakuum zwischen 10~2 und 1O-6 Torr gelötet werden soll. Die dabei anzuwendenden Lote sollen freiFinally, a publication on vacuum brazing alloys is known from the reports by Degussa, which is to be soldered, depending on the base material and brazing temperature in a vacuum between 10 -2 and 1O -6 Torr. The plumb bobs to be used should be free
von fluchtigen metallischen und nicht-metallischen Verunreinigungen sein. Es werden hierbei die reinen Metalle, wie z.B. Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Germanium, Indium, Platin und Paladium sowie ihre Legierungen genutzt Diese Lote sind sehr teuer. Man wird infolgedessen diese Loie nur für sehr hochwertige Werkstoffe, wie hochlegierte Stähle verwenden. Gußeisen, das von Hause aus sehr viele unreine Einschlüsse besitzt und sehr billig ist, wird man nicht mit diesen sehr kostspieligen und hochlegierten Loten verbinden. In dem vorbekannten Bericht von Firma Degussa wird besonders darauf hingewiesen, daß die zu lötenden Flächen und Teile sorgfältig vorbearbeitet werden müssen und dabei von Oxydhäuten, Fett, Schmutz usw. auf chemischen und mechanischem Wege gereinigt und anschließend mit Trichlorethylen gespült werden müssen. Man hat auch erkannt, daß man mit hohem Vakuum die Oxydhaut auf dem Werkstück während der Erhitzung im Ofen reduzieren kann und diese umso schneller schwindet, je tiefer das Vakuum angesetzt ist. Deshalb war bisher auch immer das Bestreben, bei einem möglichst niedrigen Druck zu arbeiten. Bei Gußeisen stellte man aber fest, daß die Verbindung eine schlechte Qualität aufweist und daß das Gußeisen selbst sehr schlechte Eigenschaften davon bekam. Deshalb war bisher die Meinung, daß Gußeisen nicht vakuumgelötet werden könne, zumal ein so billiges Material nicht mit den Edelloten in Verbindung gebracht wurde, die sehr teuer sind und normalerweise nur für die Raumfahrttechnik in Frage kommen.volatile metallic and non-metallic impurities. The pure metals such as copper, silver, gold, nickel, germanium, indium, platinum and palladium and their alloys are used here. These solders are very expensive. As a result, this loie will only be used for very high-quality materials, such as high-alloy steels. Cast iron, which inherently has a lot of impure inclusions and is very cheap, will not be combined with these very expensive and high-alloy solders. In the previously known report from Degussa it is particularly pointed out that the surfaces and parts to be soldered must be carefully prepared and cleaned of oxide skins, grease, dirt, etc. by chemical and mechanical means and then rinsed with trichlorethylene. It has also been recognized that, with a high vacuum, the oxide skin on the workpiece can be reduced while it is being heated in the furnace and that the lower the vacuum, the faster it disappears . That is why the aim has always been to work at the lowest possible pressure. In the case of cast iron, however, it was found that the connection was of poor quality and that the cast iron itself acquired very poor properties from it. This is why the opinion so far was that cast iron could not be vacuum-brazed, especially since such a cheap material was not associated with noble solders, which are very expensive and normally only used for space technology.
Die Aufgabe der Erfindung liegt nun in dem Schaffen eines Verfahrens, mit dem Gußeisenteile bzw. Gußeisen- mit Stahlteilcn in beliebiger Form und Größe fest zu einem Stück verbunden werden können, wobei die mechanischen Eigenschaften und der Werkstoffzustand mindestens die gleiche Qualität behalten soll, die vor der Verbindung uiid vor der Behandlung vorhanden waren.The object of the invention is to create a method with which cast iron parts or cast iron can be firmly connected to one piece with steel parts of any shape and size mechanical properties and the material condition should retain at least the same quality as before Compound uiid were present before treatment.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß 1er Merkmale des Anspruchs 1. Die zu verbindenden Gußteile werden dabei unter Zugabe eines bekannten Lots, das mindestens 50% Kupfer enthält bei einem gemäßigten Druck, der zwischen ΙΟ"4 und 100 Torr beträgt, zusammengelötet. Wie die Praxis gezeigt hat, treten an dem zu bearbeitenden Werkstück bei dieser Temperatur- und Druckbehandlung keine Strukturwandlungen auf. Viele Versuche haben gezeigt, daß die dabei verlöteten Gußeisenteile und auch Guß-/Stahlteile sich sehr gut und innig verbinden lassen und ihre mechanischen Eigenschaften unverändert geblieben sind und zum Teil verbessert wurden. Diese Schweißverbindung bei dem genannten Druck und den übrigen Bedingungen gemäß dem Hauptanspruch läßt sich beliebig oft mit dem jeweils gleich guten Ergebnis wiederholen. Entscheidend ist natürlich auch, daß der Lötvorgang in einem geschlossenen Raum, d. h. in einem Ofen vollzogen wird. Wie bereits erwähnt, sind die Temperaturen so zu wählen, daß das Lot gut fließt und die zu verbindenden Teile nur aufnahmebereit für das Lot sind, ohne selbst in Fluß zu geraten. Dies erfolgt selbst bei starken und auch bei kleinen Teilen in dem Temperaturbereich von 800°C bis 1350°C.This object is achieved according to 1er features of claim 1. The cast parts to be connected are soldered together with the addition of a known solder containing at least 50% copper at a moderate pressure of between ΙΟ " 4 and 100 Torr. As shown in practice No structural changes occur on the workpiece to be machined during this temperature and pressure treatment This welded connection at the specified pressure and the other conditions according to the main claim can be repeated as often as required with the same good result. Of course, it is also crucial that the soldering process is carried out in a closed space, ie in a furnace already mentioned, the temperatures are to be chosen so that the solder flows well u nd the parts to be connected are only ready to accept the solder without getting themselves into a flow. This takes place even with strong and also with small parts in the temperature range of 800 ° C to 1350 ° C.
Für das Verfahren hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Merkmale des Anspruchs 2 genutzt werden. Das Verfahren ist überraschend einfach, weil die zu verbindenden Teile vorab bereits in die Lage gebracht und fixiert werden, wie sie später fest verbunden sein sollen. Außerdem legt man das zu verbindende Lotmaterial bereits auf die Stellen, die sichIt has proven to be particularly advantageous for the method if the features of claim 2 are used will. The process is surprisingly simple because the parts to be connected are already in place in advance be brought and fixed in the way they should be firmly connected later. In addition, you increase that connecting solder material already on the places that are
innig verbinden sollen, je nach Größe des Objekts und der Spaltweite wird man Draht oder Pulver nehmen oder gar eine Folie dazwischenlegen. Durch das Fixieren werden die Teile während des Lötvorgangs sich nicht verschieben, und in dem Vakuum wird das mit mindestens 50% Kupfer enthaltende Lot die Lötnaht voll ausfüllen.should intimately connect, depending on the size of the object and wire or powder or even put a foil between them. By the Fixing the parts will not move during the soldering process, and in the vacuum it will Solder containing at least 50% copper completely fill the soldered seam.
Um eine saubere Lotnaht zu erreichen, sind die Anwendung bestimmter Verfahrensschritte von großem Vorteil, welche aus Patentanspruch 3 hervorgehen. Bei Verwendung eines solchen Verfahrens ergibt sich eine besonders hochwertige Verbindung zwischen den unterschiedlichen Teilen. Die Praxis hat gezeigt, daß die Eigenschaften cn der Verbindungsstelle nahezu gleich oder sogar besser als die Eigenschaften der zu verbindenden Materialien sind. Das Verfahren eignet sich zum Löten von aller Art Gußeisen, wie ferritiscfves, ferritische-i und perlitisches, perlitisches und/oder austenitisches Gußeisen, nicht legiertes, niedrig legiertes und/oder hochlegiertes Gußeisen, für Gußeisen mil Schichtenstruktur, Nodularstruktur und/oder zwischenliegender Mischstruktur, wobei diese Gußeisenarten miteinander und/oder mit jeder Art von Stahl verbunden werden können. Da die Aufheizung in einem Ofen erfolgt, ergibt sich eine gleichmäßige, allseitige Erwärmung, so daß keine Verformung der zu verbindenden Teile auftritt Auch Verbindungen an sehr schwer zugänglichen Stellen und Verbindungen von Teilen mit sehr verschiedenem Querschnitt sind ohne Schwierigkeiten mit dem Verfahren herstellbar. Bei diesem Lötverfahren im Ofen ist ein Flußmittel entbehrlich. Dadurch wird der Nachteil vermieden, daß wegen eventuell zu großer Mengen Flußmittel das LotIn order to achieve a clean solder seam, the application of certain process steps are of great importance Advantage, which emerge from claim 3. Using such a method results a particularly high-quality connection between the different parts. Practice has shown that the Properties cn of the connection point almost equal to or even better than the properties of the to connecting materials are. The process is suitable for soldering all types of cast iron, such as ferritiscfves, ferritic-i and pearlitic, pearlitic and / or Austenitic cast iron, non-alloyed, low-alloyed and / or high-alloyed cast iron, for cast iron mil Layer structure, nodular structure and / or intermediate mixed structure, these types of cast iron can be connected to each other and / or to any type of steel. Since the heating in one Oven takes place, there is a uniform, all-round heating, so that no deformation of the to be connected Parts also occurs connections in very difficult to access places and connections of Parts with very different cross-sections can be produced with the method without difficulty. at This soldering process in the oven does not require a flux. This avoids the disadvantage that due to possibly too large amounts of flux the solder
ίο nicht an alle Stellen gelangen kann. Die zusammengelöteten
Gegenstände sind nach dem Lötvorgang vollkommen sauber, so daß eine nachträgliche Reinigung sich
erübrigt
Mit diesem neuartigen Verfahren in Druckbereichen,ίο cannot get to all places. The soldered together objects are completely clean after the soldering process, so that subsequent cleaning is not necessary
With this new process in pressure areas,
i"> die im allgemeinen und insbesondere für Gußeisen bisher nicht denkbar waren, erreicht man hochwertige Verbindungen, ohne daß Vorarbeiten stattfinden müssen und zu dem auch keine Nacharbeiten notwendig sind. Ein einfacheres Lötverfahren für Gußeisenteile, deren gule mechanischen Eigenschaften nach der Verbindung beibehalten bleiben, und mit dem auch eine innige und feste Verbindung erreicht wird, ist kaum denkbar und auch aus der Praxis bisher nicht bekannt.i "> those in general and especially for cast iron were previously unthinkable, high-quality connections can be achieved without preliminary work having to take place and for which no reworking is necessary. A simpler soldering process for cast iron parts, whose good mechanical properties are retained after the connection, and with the one too intimate and firm connection is achieved is hardly conceivable and also not known from practice.
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