DE1924418A1

DE1924418A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Erzeugnissen aus Metall

Info

Publication number: DE1924418A1
Application number: DE19691924418
Authority: DE
Inventors: Singer Alfred Richard Eric
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1968-05-14
Filing date: 1969-05-13
Publication date: 1969-11-20
Also published as: CA929737A; FR2016098A1; BE733004A

Description

Verfahren und Vorriohtung zum Herstellen von Erzeugnissen aus Metall.

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Erzeugnissen aus Metall.

Es ist seit vielen Jahren bekannt, daß es vorteilhaft ist, zur Erzeugung dünner Streifen aus verschiedenen Metallen feste Teilchen aus dem betreffenden Metall zu vereinigen, statt massive Barren oder dergleichen bereitzustellen und den Querschnitt des Werkstoffs bis auf die gewünschten Abmessungen zu verkleinern} auf dem Gebiet der sogenannten Pulvermetallurgie ist inzwischen eine umfangreiche Fachliteratur entstanden. Zwar handelt es sich beim direkten Walzen von pulverförmigen Materialien zu streifenformigen Erzeugnissen grundsätzlich um ein einfaches Verfahren, doch ergeben sich in der Praxis zahlreiche Schwierigkeiten, und obwohl umfangreiche Versuche angestellt wurden, um die sich stellenden Aufgaben zu lösen, werden bis Jetzt Metallstreifen nicht in einem bemerkenswerten Umfang unter Anwendung dieses Verfahrens hergestellte Zu den erwähnten Schwierigkeiten gehören auch die Einschränkungen, die sich bezüglich der Geschwindigkeit ergeben, mit der das Pulver der Walzvorrichtung zugeführt werden kann; diese Einschränkungen sind auf das Ausströmen von Luft und andere Faktoren zurückzuführen. Ferner sind die

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friscii hergi bellten Streifsn relativ zerbrechlich, so daß ihre HaiHluafcuiig Schwierigkeiten bereitet. Gemäß einem alternativen Verfahren zum Walzen von Pulver wird ein Bindemittel verwendet, Jedoch ergeben sich auch in diesem Fall zusätzliche Schwierigkeiten daraus, daß das Bindemittel zuerst dem Pulver beigefügt werden muß, um dann während der nachfolgenden Weiterverarbeitung wieder entfernt zu werden,

Nunmehr wurde festgestellt, daß man eine hervorragende Qualität aufweisende Metallerzeugnisse mit bestimmten Profilformen kontinuierlich oder in Form langer Abschnitte bei relativ dünnem Querschnitt z.B. in Form von Streifen oder Rohren dadurch herstellen kann, daß man ein geschmolzenes Metall so auf eine Unterlage aufbringt, daß eine zusammenhängende Schicht entsteht, die in einem späteren Zeitpunkt von der Unterlage abgenommen wird· Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die gewünschte Porosität und die gewünschten mechanischen Eigenschaften bzw. die Festigkeitseigenschaften des fertigen Metallerzeugnisses dadurch erzielt werden, daß man das abgelagerte Metall im heißen Zustand verformt, nachdem die Metallteilchen im noch heißen Zustand eine zusammenhängende Schicht gebildet haben. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß die "frische" Schicht, die sich auf der Unterlage durch eine Verschmelzung bzw. Zusammenballung von Metallteil— chen bildet, eine ausreichende Festigkeit und Geschmeidigkeit besitzt, so daß sie in Form eines selbsttragenden Erzeugnisses von der Unterlage getrennt werden kann., und zwar sogar dann, wenn sich die Schicht noch auf der für die Warmverformung erforderlichen Temperatur befindet. Diese Tatsache erweist sich als besonders vorteilhaft, weil bei einem wichtigen erfindungsgemäßen Verfahren zum Verarbeiten von Metall Unterlagen verwendet werden, deren Dicke mit der Dicke der Metallschicht vergleichbar ist, und die z.B. ein endloses Band bilden; in diesem Fall ist eine Warmverformung des noch in Berührung mit der Unterlage stehenden Metalls praktisch unmöglich, da hierbei die Unterlage verformt und schließlich zerstört würde»

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Gemäß der Erfindung wird ein Metall dadurch zu profilierten Erzeugnissen von großer Länge bei relativ kleiner Querschnittsfläche verarbeitet, daß das Metall im geschmolzenen Zustand auf eine Unterlage aufgebracht wird, und daß danach das geformte Metallerzeugnis von der Unterlage getrennt wird} zu diesem Zweck wird ein Strahl aus mit Hilfe von Gas zerstäubten geschmolzenen Metallteilchen auf eine Unterlage geleitet und veranlaßt, durch ein Verschmelzen der Teilchen eine zusammenhängende Schicht zu bilden, die noch im heißen Zustand einer Warmverformung unterzogen wird; diese Warmverformung wird entweder vor oder nach dem Abnehmen der Schicht von einer nicht verformbaren Unterlage oder aber nach dem Trennen der Schicht von einer verformbaren Unterlage durchgeführt·

Ferner sieht die Erfindung Vorrichtungen zum Herstellen von Metallerzeugnissen von großer Länge bei einer relativ kleinen Querschnittsfläche vor, die eine Kammer umfassen, die mit einer Vorrichtung versehen ist, mittels deren ein Strom aus mit Hilfe eines Gases zerstäubten geschmolzenen Metallteilchen erzeugt und innerhalb der Kammer derart auf eine nicht verformbare oder eine verformbare Unterlage aufgebracht wird, daß das Zusammenfließen der Teilchen zur Entstehung einer zusammenhängenden Schicht führt\ ferner umfaßt eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine weitere Vorrichtung, mittels deren die ,erzeugte Schicht nach Bedarf vor oder nach ihrer Trennung von der Unterlage und im noch heißen Zustand einer Warmverformung unterzogen werden kann, sowie eine Vorrichtung zum Herausziehen der erzeugten Schicht aus der Kammer.

Vorzugsweise wird die Unterlage gegenüber der Vorrichtung zum Zuführen der Teilchen bewegt, so daß auf der Unterlage eine zusammenhängende «schicht aus metallischem Material abgelagert wird.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Erzeugnisse aus Metall direkt aus einem geschmolzenen Metall so hergestellt werden, daß man auf die Anwendung der bis jetzt in der Letallindustrie gebräuchlichen Verfahren zum

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Gießen und zum Verkleinern des Querschnitts verzichten kann. Die im folgenden näher beschriebenen Verfahren ermöglichen esj ein aus einem Erz durch Schmelzen oder auf andere Weise gewonnenes geschmolzenes Metall direkt zu Streifen, Rohren und anderen Profilen zu verarbeiten.

Zwar gestattet das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Erzeugnisses mit den verschiedensten Querschnittsformen, doch sei bemerkt, daß das Verfahren insbesondere zur Herstellung von Streifen oder Bändern, Rohren, Stangen oder dergleichen geeignet ist, welche die übliche Querschnittsform habenβ Gemäß der Erfindung kann man Metalle in elementarer Form oder in Form von Legierungen oder Metallverbindungen verwenden«. Genauer gesagt gestattet das erfindungsgemäße Verfahren die Verarbeitung von hochschmelzenden Werkstoffen unter Einschluß eisenhaltiger Metalle und Legierungen, z.B. von Kohlenstoffstählen und legierten Stählen sowie der verschiedensten Nichteisenmetalle oder Nichteisenlegierungen unter Einschluß von Nickel, Kupfer und Aluminiunu Aus Schichten aufgebaute Verbände bzw, sogenannte Verbundwerkstoffe wie solche mit Schichten aus Aluminium und Kupfer, aus Kupfer, Aluminium und Kupfer oder aus Kupfer, Eisen und Kupfer, oder aus Eisen und Kupfer oder aus Eisen und Messing oder aus Eisen und Aluminium oder aus Aluminium und Messing oder aus nichtrostendem Stahl und Eisen oder aus Aluminium und Eisen sowie aus Nickel und Eisen können in der Weise erzeugt werden, daß man zerstäubte iDeilchen der betreffenden Stoffe nacheinander auf eine Unterlage aufbringt; diese erfindungsgemäßen Erzeugnisse zeigen im Vergleich zu nach bekannten Verfahren hergestellten Verbundwerkstoffen, deren Schichten dazu neigen, sich während der Verarbeitung voneinander zu trennen, eine hervorragende Stabilität,, Ferner ist es möglich, Verstärkung smate rial i en oder andere Materialien zwischen aufeinander folgenden Schichten anzuordnen und danach zu Verdichten.

Wenn zusammengesetzte Materialien unter Verwendung zusätzlicher Stoffe erzeugt werden sollen, die sich nur unter

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Schwierigkeiten gemeinsam mit dem Hauptflüssigkeitsstrom zuführen lassen, kann man diese zusätzlichen Stoffe oder Bestandteile gesondert auf die Unterlage leiten, und zwar entweder gleichzeitig oder nacheinander, so daß der zusätzliche Bestandteil mit der abgelagerten Schicht vereinigt wird und zusammen mit dieser ein zusammengesetztes Material bildet«, Zu diesen zusammengesetzten Materialien gehören Z₀B₀ solche, die unter Verwendung von Blei, das sich im geschmolzenen Zustand mit zahlreichen anderen Metallen nicht mischen läßt, und unter Verwendung keramischer Stoffe, z.B. von fein pulverisierten Metalloxiden, hergestellt sindo Diese Verbindungen können gesondert oder zusammen mit dem zerstäubten flüssigen Metall auf die Unterlage gesprüht werden, so daß sie eine zusammenhängende Schicht bilden,. Bei Metallen, z.B„ bei Blei, kann sich der Sprühstrahl aus flüssigen 'leuchen oder aus Pulverteilchen zusammensetzen« Die auf diese Weise zugeführten Stoffe werden in Form feiner Teilchen in der gesamten auf der Unterlage erzeugten Schicht dispergierto Wenn Materialteilchen, die entweder im flüssigen Zustand zugeführt oder gesondert beigefügt werden, teilweise oder vollständig in einer bestimmten Richtung orientiert werden sollen, so läßt sich diese Wirkung dadurch erzielen, daß man den den Zusatzstoff enthaltenden Sprühstrahl unter einem stumpfen Winkel auf die Unterlage auftreffen läßt«, Wenn Fasern in Metalle eingelagert werden sollen, kann man die gewünschte Orientierung dadurch erzielen, daß man die Oberfläche der Unterlage unter einem stumpfen Winkel in der Laufrichtung der Unterlage bespritzt·

Gemäß der Erfindung ist es ferner ohne Schwierigkeiten möglich, zusammengesetzte Materialien zu erzeugen, die örtliche Unterschiede bezüglich ihrer metallischen Zusammensetzung aufweisen; hierzu gehören Z₀B₀ Materialien, bei denen einender benachbarte Flächenabschnitte nacheinander eine unterschiedliche Zusammensetzung= aufweisen und Z₀B₀ abwechselnd aus zwei verschiedenen Metallen bestehen,.

Auf diese Weise ist es möglich, "Zwillings"-Metalle herzustellen, die z.Bo am einen Ende aus Kupfer und*am anderen

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Ende aus Stahl bestehen, und bei denen diese Enden durch einen Übergangsabschnitt verbunden sind, rfenn eine solche Verbindungs- oder Übergangsstelle dadurch erzeugt wird, daß man die Sprühstrahlen sich überlappen läßt, woraufhin das Material gewalzt wird, zeigt es sich, daß eine solche Übergangsstelle wegen der großen Länge der Trennfläche eine sehr hohe Festigkeit besitzt. Entsprechend ist es möglich, eine beliebige Zahl von Kombinationen verschiedener Metalle und Legierungen zu verwenden_o

Das geschmolzene Material kann mit Hilfe eines beliebigen geeigneten gasförmigen Mediums oder teilweise auf mechanischem Wege und teilweise mit Hilfe eines Gases zerstäubt werden, z.B„ mit Hilfe eines Zerstäubers der mit einer drehbaren Schüssel und einem Gasstrahl arbeitenden Bauart» Die Verwendung von Stickstoff, Wasserstoff oder anderer chemisch neutraler oder reduzierender Gase wird bevorzugt, da hierbei nur eine minimale Oxidation der metallischen Bestandteile eintritt, Zwar verwendet man vorzugsweise Stickstoff oder Gemische aus Stickstoff und Wasserstoff, doch kann man auch zahlreiche andere mit geringen Kosten zu beschaffende und in reichlichen Mengen verfügbare Gase und Gasgemische verwenden, vorausgesetzt, daß die Gase nicht verunreinigt sind und keinen freien Sauerstoff enthaltene Beispielsweise kann man bei Stahl ein gereinigtes Rauchgas oder Gichtgas verwenden, vorausgesetzt, daß es möglich ist, das Verhältnis zwischen dem Kohlenmonoxid und dem Kohlendioxid so einzustellen, daß das Erzeugnis im erforderlichen Ausmaß aufgekohlt oder entkohlt wird. Luft kann dann verwendet werden, wenn eine gewisse Oxidation des Material zulässig ist, oder wenn es möglich ist, ein Erzeugnis mit den gewünschten Eigenschaften mit Hilfe einer Nachbehandlung unter reduzierenden Bedingungen, z„B_o in einer Wasserstoffatmosphäre, herzustellen» Die Zufuhr geregelter Luft- oder Sauerstoffmengen erweist sich als vorteilhaft, wenn in das Erzeugnis feine Metalloxidteilchen eingearbeitet werden sollen. Beispielsweise ist es mit Hilfe dieser Maßnahme möglich, Streifen aus einer Aluminiumlegierung herzustellen, in der kleine Mengen von Al₂O, dispergiert sind* Solche Strei-

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fen zeigen dann eine Dispersionshärtungswirkung und eine Hemmung des Kornwachstums· Die Vorteile der Zerstäubung mit Hilfe eines Gases bestellen darin, daß die latente Schmelzwärme der Teilchen durch das Gas "beseitigt werden kann, während sich die Teilchen in Richtung auf die Unterlage bewegen, sowie darin, daß die Teilchen dazu neigen, keine unregelmäßige Gestalt, sondern die Form einer Kugel anzunehmen_e Solche kugelförmige Teilchen werden beim Auftreffen auf die Unterlage plastisch verformt, und sie fließen leichter zu einer zusammenhängenden Schicht zusammen_e

Das zerstäubte Material kann durch eine in sine Wand der Kammer eingebaute Düse abgegeben werden, und in der Praxis ist es üblich, mehrere Düsen zu benutzen, die gegenüber der Unterlage in Längs- und Querabständen verteilt sind. Alternativ kann man einen Strahl aus zerstäubten Teilchen mit Hilfe eines unter hohem Druck stehenden Gases erzeugen, der einen dünnen, aus einem flüssigen Metall bestehenden Film zerstäubt, während sich.der PiIm über ein Wehr hinweg bewegt oder aus einem sich über die ganze Breite der Unterlage erstreckenden Schlitz austritt.

Der in allen Teilen der Kammer herrschende Druck wird vorzugsweise auf einem den Druck der Atmosphäre etwas überschreitenden V/ert gehalten, um das unerwünschte Eintreten von Luft in die Kammer zu verhindern.

Wenn streifenförmige Materialien erzeugt werden sollen, kann die Unterlage z.B. durch ein endloses Band gebildet sein, vorausgesetzt, daß die aufgebrachte Schicht von dem Band vor der Warmverformung des Materials entfernt wird; alternativ kann man als Unterlage eine umlaufende 'Trommel verwenden, wenn rohrförmige Profile erzeugt werden sollen, kann die Unterlage in Form eines drehbaren Dorns ausgebildet sein..

Die die Teilchen aufnehmende Unterlage soll eine solche Oberfläche haben, daß die Teilchen nicht oder nicht besonders fest daran haften, denn das hergestellte Erzeugnis muß wieder von der Unterlage getrennt werden können. Verformbare Unter-

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lagen, d_oh« solche, die aus Materialien bestehen, die unter den Bedingungen, unter denen die Warmverformung der abgelagerten Schicht erfolgt, plastisch verformt oder zerbrochen 'werden, können z.B. aus keramischen oder glasähnlichen Materialien oder aus Asbest hergestellt sein und aus endlosen Metallbändern bestehende Unterlagen umfassen,. Nicht verformbare Unterlagen werden gewöhnlich aus Metall hergestellt, und in diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß sich Unterlagen aus Stahl oder Kupfer als besonders zweckmäßig erweisen. In Verbindung mit beiden genannten Arten von Unterlagen kann man erforderlichenfalls ein Trennmittel verwenden. Der Oberflächenzustand der Unterlage spielt eine wichtige Rolle, und w . die Oberfläche soll nicht zu glatt sein, denn bei einer zu großen Glätte wird es schwieriger, die anfänglich erzeugte zusammenhängende Schicht auf der Unterlage abzulagern,, Wenn man eine Fläche von geeigneter Rauhigkeit verwendet und eine geeignete Geschwindigkeit des sich aus dem Gas und den Teilchen zusammensetzenden Stroms wählt, baut sich eine primäre Schicht mit geeigneten Eigenschaften auf, und danach kann die Geschwindigkeit des Auftreffens des Stroms auf die Unterlage erhöht werden.

Wird das Verfahren in Form eines kontinuierlichen Prozesses durchgeführt, können sich gewisse Schwierigkeiten aus der Notwendigkeit ergeben, daß die abgelagerte Metallschicht F kontinuierlich aus der Zone herausgezogen wird, in der sie anfänglich erzeugt wird« Wenn man Z₀B, Rohre kontinuierlich nach unten zieht, oder wenn flache Erzeugnisse oder einfache offene Profile kontinuierlich in einer waagerechten Richtung weitertransportiert werden, kann es sich zeigen, daß man ein nicht einwandfreies Erzeugnis erhält, da Teile des -zuerst erzeugten Niederschlags zeitweilig an der Unterlage haften, und daß das Abheben des Erzeugnisses von der Unterlage in den erwähnten Zonen zum Auftreten von Brüchen in dem Material führt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Verfahren kontinuierlich durchgeführt, und die Unterlage, auf der die Metallschicht erzeugt wird, wird geradlinig bewegt,

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und dieser Bewegung wird eine dazu parallele hin- und hergehende Bewegung überlagerte Der Ablauf dieser hin- und hergehenden Bewegung kann in weiten Grenzen variiert werden, doch wird die Unterlage vorzugsweise in ,.> ihrer Laufrichtung mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit längs einer kurzen Strecke in der Vorwärtsrichtung bewegt,, woraufhin sie mit einer vergleichsweise höheren Geschwindigkeit in der Rückwärtsrichtung bewegt wird, bis ein Arbeitsspiel abgeschlossen isto Bei einer typischen Anordnung könnte die erzeugte Schicht mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,05 m/min senkrecht nach unten gezogen werden, wobei die Unterlage jeweils mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,20 m/min längs einer Strecke von etwa 25 mm nach unten bewegt wird, woraufhin die Unterlage zur Vervollständigung des Arbeitsspiels mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,2 m/min nach oben bewegt wird« In manchen Fällen kann es sich als notwendig erweisen, ein Trennmittel, ζ.Β_β in einer Ölbasis suspendierten Graphit, zu verwenden, und dieses Trennmittel kann kontinuierlich in Form eines dünnen Films auf die Oberseite der Unterlage aufgetragen werdenο

Flach Erzeugnisse und Rohre, die durch Ablagern von Material auf der Innenseite einer das Material umschließenden Unterlage erzeugt werden, können von der Unterlage leicht durch einfaches Herausziehen getrennt werden; werden jedoch Schichten auf eine Unterlage in Form eines Dorns aufgebracht, kann es sich als schwierig erweisen, das Erzeugnis von dem Dorn abzuziehen, da es einer Schrumpfung unterliegt, wenn man den Dorn nicht leicht konisch ausbildete In den meisten Fällen erweist sich eine Konizität von etwa 2 % als ausreichend. Kontinuierlich erzeugte Rohre können mit Hilfe einer fliegend gelagerten Säge in Abschnitte mit der gewünschten Länge zerlegt werden, nachdem sie sich in der chemisch neutralen oder reduzierenden Atmosphäre auf eine solche Temperatur abgekühlt habend daß die danach bei der' Berührung mit der Umgebungsluft eintretende Oxidation nicht zu schädlichen Wirkungen führt.

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Bei der Herstellung von Metallstreifen lassen sich hervorragende Ergebnisse bei Schichtdicken von bis zu etwa 12,5 mm und insbesondere im Bereich von Schichtdicken von etwa 0,25 bis 9,5 mm erzielen, wenn die Abmessungen der Teilchen in der Größenordnung von z_oB_e 0,020 bis etwa 0,200 mm liegen,. Die Porosität der auf diese Weise erhaltenen Schichten liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 15 % bis 20 %, und die Schichten sind ziemlich kohärent und fest, und sie können im noch heißen Zustand leicht von der Unterlage abgeschält und danach einer Warmverformung unterzogen werden. Da sich das niedergeschlagene Metall aus sehr feinen Teilchen zusammensetzt, werden nicht nur die sich normalerweise infolge einer Ausseigerung der Bestandteile ergebenden Schwierigkeiten vermieden, sondern man erhält auch ein hervorragendes Ausgangsmaterial für die Herstellung von superplastischen Legierungen« Erforderlichenfalls kann man Vorkehrungen treffen, um die Unterlage zu kühlen und so zu gewährleisten, daß die Schicht dort, wo sie von der Unterlage getrennt wird, in einem hinreichenden Ausmaß selbsttragend ist} jedoch ist in vielen Fällen eine solche Kühlung nicht erforderlich, da die Temperatur der niedergeschlagenen Schicht durch die Regelung der Menge des der Kammer zugeführten Zerstäubungsgases geregelt werden kann_o

Die erzeugte Schicht wird normalerweise von der Unterlage getrennt, bevor sie im warmen Zustand gewalzt oder auf andere Weise verdichtet wird, denn hierbei kann sich die Temperatur innerhalb der Dicke der Schicht ausgleichen; bei manchen der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist dies jedoch nicht erforderlich« Bei den meisten Metallen ist es erwünscht, daß der "frische" Streifen bis zum Erreichen des Spaltes zwischen den Walzen oder des entsprechenden Teils einer anderen Verdichtungsvorrichtung von einer chemisch neutralen oder reduzierend wirkenden gasförmigen Atmosphäre umgeben "bleibte Zu diesem Zweck kann man die Kam- * mer so ausbilden, daß sie sich bis zu*r Verdichtungsvorrichtung erstreckt. In der Praxis wird ferner vorzugsweise dafür gesorgt, daß das Metall des verdichteten bzw. gewalzten Strei-

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fens, der das Walzgerüst verläßt, auch während der nachfolgenden Behandlungsschritte nur in einem minimalen Ausmaß einer Oxidation ausgesetzt ist. Normalerweise soll der gewalzte Streifen nicht porös sein, und wenn die Poren der abgelagerten Schicht geschlossen werden sollen, ist eine verhältnismäßig große Querschnittsverminderung erforderlich. Gewöhnlich beträgt die Querschnittsverminderung 10 bis 60 %_t und bei der Verformung im warmen Zustand ist z.B. eine Querschnittsverminderung um etwa 30 % erforderlich. Der Ausdruck "Verformung im v/armen Zustand" bezeichnet hier jedes Verfahren, bei dem eine plastische Verformung eines Metalls bei einer Temperatur bewirkt wird, die über der Rekristallisationstemperatur liegt, welche gewöhnlich den 0,4- bis 0,5-fachen Wert der Schmelztemperatur gemessen in der absoluten Temperaturskala hat.

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Die oberste Fläche der Schicht ist häufig relativ rauh} wenn man sie mit der Fläche vergleicht, die der Unterlage benachbart war, und diese Tatsache kann sich auch nach der Verformung im warmen Zustand auf die Oberflächengüte auswirken. Eine Verbesserung der Oberflächengüte läßt sich erzielen, wenn man auf die auf der Unterlage erzeugte Schicht vor deren Verdichtung einen Überzug in Form einer dünnen Schicht aus einem Metallpulver vorsieht» Das Metallpulver kann dann in die Unregelmäßigkeiten der ursprünglichen Oberfläche eingewalzt werden, so daß eine hervorragende Oberflächengüte erzielt wird. Alternativ kann man einen Streifen, dessen Flachheiten ähnliche Eigenschaften haben, erzeugen, indem man mehrere zusammenhängende Schichten auf einer Unterlage erzeugt und diese Schichten dann unter der Wirkung von Wärme und Druck miteinander verschweißt. Das Verfahren kann auch, angewendet werden, um Streifen zu erzeugen, deren Dicke größer ist als die Dicke einer ohne Schwierigkeiten erzeugbaren einzelnen Schicht, und in diesem Fall brauchen die Flachseiten des Streifens keine ähnlichen Eigenschaften aufzuweisen. "

Das Verfahren läßt sich, bequem anwenden, indem man die niedergeschlagenen metallischen bzw. metallhaltigen Schichten im noch heißen Zustand zwischen zwei walzen hindurchführt. Auf

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diese Weise ist es möglich, die Arbeitsschritte zum Verschweißen und zum Verdichten der Schichten zu einem einzigen Arbeitsschritt zu vereinigen·

Bei einem bevorzugten Verfahren nach der Erfindung, bei dem dieses Merkmal vorgesehen ist, wird das Verfahren kontinuierlich durchgeführt, und das metallische bzw« metallhaltige Material wird auf zwei Unterlagen in Form von Trommeln, rohrförmigen Ringen oder Walzen, die sich in entgegengesetzten Eichtungen drehen, aufgebracht» Die so erzeugten Schichten werden von beiden Unterlagen abgezogen, wobei sie gewöhnlich von einer chemisch neutralen oder reduzierenden P Atmosphäre umgeben sind, und man sorgt dafür, daß sich die Schichten in dem Spalt zwischen zwei Walzen vereinigen, so daß die beiden bei dem Spritzvorgang entstandenen Flächen in Deckung miteinander gebracht werden, während die beiden den Unterlagen benachbarten Flächen die Außenflächen des fertigen Materials bilden. Die Wirkung der Walzen besteht hierbei darin, daß die beiden Schichten durch Aufbringen von Druck miteinander verschweißt und verdichtet werden, so daß man einen einzigen Streifen erhält.

Ein alternatives Verfahren besteht darin, daß man die beiden Schichten auf den sich drehenden Unterlagen oder Trägern in Form von Trommeln, rohrförmigen Ringen oder Walzen ψ zusammenbringt, so daß sie durch den aufgebrachten Druck miteinander verschweißt werden, bevor die Außenflächen des durch das Verschweißen erzeugten einzigen Streifens von den Unterlagen getrennt werden. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß sich der Streifen von den umlaufenden Unterlagen besonders leicht ablösen läßt, und daß Abstreifmesser nur vorgesehen zu werden brauchen, um ein zufälliges Festhaften des Materials an den Unterlagen zu verhindern.

Diese Verfahren bieten den Vorteil, daß sie es ermöglichen, geschichtete Verbände oder sogenannte Laminate dadurch zu 'erzeugen, daß man ein Metall oder mehrere verschiedene Metalle auf jede der sich drehenden Unterlagen vor dem Verschweißen und Verdichten aufbringt,, Ferner ermöglichen es

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diese Verfahren, zwischen den beiden Schichten Verstärkungsmaterialien oder andere Stoffe, z.B. ein Metall oder einen Streifen aus einem nichtmetallischen Material, oder einen zusätzlichen Metallsprühstrahl oder ein Metallpulver anzuordnen, woraufhin die beiden Schichten zusammen mit diesen Materialien verdichtet werden« Entsprechend ist es möglich, geeignete Trennmittel' und Verbindungen zwischen den beiden Schichten vorzusehen, um ein Verschweißen der Schichten innerhalb bestimmter Teile des Streifens zu verhindern» Diese Trennmittel können nach einem bestimmten Muster aus Papier oder anderen Werkstoffen hergestellt werden und dazu dienen, ein Verschweißen der Schichten zu verhindern. Mach der Verdichtung oder nach der Durchführung weiterer Behandlungsschritte können die nicht miteinander verschweißten Teile des Streifens auf pneumatischem oder hydraulischem Wege aufgeblasen bzwo voneinander getrennt werden, so daß in dem Streifen miteinander verbundene rohrförmige· oder andere Hohlräume entstehen. Ein versteiftes streifenförmiges Material kann erzeugt werden, wenn man zwischen den Schichten vor deren Eintreten in den Spalt zwischen den Verdichtungswalzen ein Wabenmaterial oder ein gewelltes Material oder ein sonstiges Versteifungsmaterial anordnete

Dünnwandige Rohre lassen sich mit Hilfe bekannter Verfahren nur unter besonders großen Schwierigkeiten und hohem Kostenaufwand herstellen, während es das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, auf diesem Gebiet hervorragende Ergebnisse zu erzielen. Zur Herstellung von Rohren kann man einen umlaufenden Dorn als Unterlage oder Träger benutzen_o Um die Entstehung einer gleichmäßigen Metallschicht zu gewährleisten, wird der Zerstäubungsstrom längs des Dorns bewegt, doch ist es auch möglich, den Dorn gegenüber dem Strom oder Strahl zu bewegenc Die Bedingungen, unter denen das Material abgelagert wird, und die Eigenschaften der Schicht sind ähnlich wie bei der schon beschriebenen Herstellung eines streifenförmigen Materials. Nachdem der Dorn mit einem Uherzug versehen worden ist, wird das Material im heißen Zustand verdichtet, und dies kann durch einen Schmiedevorgang oder unter Anwendung eines

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Rohrwalzverfahrens geschehen, während sich das Material· noch in einer Schutzatmosphäre befindet, oder während es im Fall seiner Berührung mit Luft eine geeignete Temperatur hat. Der Verdichtungsvorgang führt außerdem zu einer Vergrößerung der lichten Weite des Rohrs, so daß das Rohr leicht von dem Dorn abgezogen werden kann«, Ein auf diese Weise erzeugtes Rohr kann dann nach bekannten Verfahren behandelt werden, z.B. durch eine erneute Erhitzung in einer Schutzatmosphäre, wenn eine Sinterung erfolgen soll, odqr durch Glühen, bevor das Material der weiteren Verarbeitung zugeführt wird.

Wenn das Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden w muß, kann es sich als schwierig erweisen, die Dorne aus den Rohren herauszuziehen, nachdem das Material aufgespritzt worden ist, oder nachdem das aufgespritzte Material verdichtet wurde. In diesem Fall kann man das Verfahren in der Weise durchführen, daß man zerstäubte Teilchen eines geschmolzenen metallischen oder metallhaltigen Materials auf eine Unterlage leitet, die mehrere Ende an Ende miteinander verbundene Dorne umfaßt, die gedreht werden, so daß das aufgebrachte Material eine zusammenhängende Schicht bildet. Das Verfahren wird vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt, und die Dorne werden durch eine mit Düsen zum Einleiten der Metallteilchen ausgerüstete Kammer geführt« Die Kammer kann mit einer oder mehreren Düsen versehen sein_o Um eine hohe Produktionsgeschwindigkeit zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, mehrere Düsen vorzusehen, die gegenüber den Dornen sowohl in der Längsrichtung geneigt als auch radial angeordnet sein können. Eine radiale oder nahezu radiale Anordnung von zwei oder mehr Düsen erweist sich als besonders zweckmäßig, denn das Auftreffen der Teilchenströme auf die Dorne bewirkt, daß sich die Teilchen innerhalb einer achmalen Ringzone von hoher Spritzdichte längs des Dorns ausbreiten« Alternativ kann man den Sprühstrahl auf eine noch zu beschreibende Weise umlenken, um die Dichte des auf den Dorn auftreffenden Sprühstrahls zu erhöhen und zu gewährleisten, daß nur ein kleiner Anteil der ausgespritzten Teilchen verloren geht«. Die einzelnen Dorne können an jedem Ende mit Verschraubungen oder anderen Vorrich-

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tungen versehen sein, so daß man sie auf der Eintrittsseite der Spritzkammer Ende an Ende miteinander verbinden kann, und die Dorne können drehbar gelagert sein₀ Nach dem Austreten aus der Spritzkammer, d_eho nach der Ablagerung der Metallteilchen auf den Dornen, bewegen sich die Dorne durch einen kurzen Ühinnel direkt zu der Verdichtungsvorrichtung«, Im allgemeinen ist es erwünscht, vor der Verdichtung in dem Tunnel eine chemisch neutrale oder reduzierende Atmosphäre aufrechtzuerhalten, um eine Oxidation des Metalls zu verhindern

Die mit einem Überzug versehenen Dorne durchlaufen im noch heißen Zustand die Verdichtungsvorrichtung, die auf bekannte Weise als Rohr- oder Stangenwalzvorrichtung ausgebildet sein kann. Nach der Verdichtung des Materials kann man die betreffenden Dorne voneinander trennen und das Rohr von den Dornen abziehen«

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet ,es weiterhin, ohne Schwierigkeiten aus Schichten aufgebaute Rohre herzustellen· Rohre, die auf der Innenseite und/oder auf der Außenseite mit verschiedenen Metallen überzogen waren, wurden unter Anwendung der gleichen Materialkombinationen wie bei Streifen in der tfeise hergestellt, daß vor dem Verdichten des Materials nacheinander ein Sprühstrahl oder ein Metallpulver auf die betreffende Fläche aufgebracht wurde· Ferner ist es durch Aufbauen einer dickeren Schicht aus dem Überzugs- oder Verkleidungsmetall an den Enden z_oB. Stahlrohre herzustellen, die m-it Kupfer ausgekleidet sind, und bei denen die Enden aus massivem Kupfer bestehen«

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen von Metallstreifen im Längsschnitt,

Figo 2 ist ein Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

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Fig, 3 zeigt in einem senkrechten Schnitt eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen von Metallrohren durch das Aufbringen von Material auf die Innenfläche einer das Rohr umschließenden, aufwärts und abwärts bewegbare Unterlage_β

Fig. 4 zeigt im Längsschnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Metallstreifen durch Aufbringen von Material auf zwei sich drehende Rohroder Ringteile <=

Fig» 5 zeigt in einem Teilschnitt eine Einzelheit der Vorrichtung nach Fig. 4.

Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Metallstreifen, bei der Material auf zwei sich drehende Trommeln aufgebracht, dann von den Trommeln abgezogen und schließlich mit Hilfe von Walzen verdichtet wird«,

Fig. 7 zeigt im Längsschnitt eine erfindungsgemäße, halbkontinuierlich arbeitende Vorrichtung zum Erzeugen von Metallrohren durch Aufbringen von Werkstoff auf Dorne.

Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch einen Teil einer Vorrichtung zum Herstellen von Metallstreifen durch Aufbringen von Material auf eine einzige umlaufende Trommel aus Metall.

Fig. 9 bis 15 zeigen jeweils im Schnitt verschiedene Vorrichtungen zum Umlenken des Metallsprühstrahls bei der Herstellung von Material in Form schmaler Streifen, Stangen oder Hohre.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 ist die 'Unterlage, auf die der Metallüberzug aufgebracht werden soll, ein endloses Band 1 aus nichtrostendem Stahl, das durch Rollen 2 und 3 entgegen dem Uhrzeigersinne angetrieben wird_e Der obere . Strang des Bandes 1 läuft von rechts nach links über Stützrollen 4 und bewegt sich unterhalb einer wassergekühlten, aus Flusstahl hergestellten Zerstäuberkammerkonstruktion 5« Die Wände 6 und 7 eier Zerstäuberkammer 5 bilden ein rechteckiges

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Gehäuse, in dem das Material zerstäubt und versprüht wirdo Das Band 1 läuft mit seinem oberen Strang durch in die Vorderwand 6 und die Rückwand 7 der Kammer eingebaute Dichtungsvorrichtungen und bildet gleichzeitig den Boden der Zerstäubungskammer 3 ο

Die obere Wand oder Decke 8 der Zerstäubungskammer 5 weist zwei Einlaßöffnungen auf, deren Ränder durch Wassermäntel 9 gekühlt werden, und die so ausgebildet sind, daß man jeweils eine ringförmige Düse 10 zum Abgeben von Stickstoff vorsehen kann«. Der Stickstoff wird über eine Hauptleitung 11 zugeführt, an die sich Verteilerleitungen 12 anschließen, die sich oberhalb der Decke der Kammer 5 erstrecken und den Stickstoff den Düsen 10 über Verbindungsrohre 13 zuführen» Weitere Gasleitungen erstrecken sich gemäß Figo 2 von den Verteilerleitungen aus in Form von Rohren 14, 15 und 16 zu der Kammer und sind so angeordnet, daß sie an den Stirnwänden bzwo den Seitenwänden der Kammer 5 Gasvorhänge erzeugen, die "das Anhaften von Metall an diesen Wänden verhindern« Die Seitenwände 17 und 17a der Kammer 5 ragen über das endlose Band 1 hinaus nach unten und enden an Auslaßöffnungen 18 bzw. 18a, über die der überschüssige Stickstoff und das überschüssige ausgespritzte Metall· entweichen können. In die Decke 8 der Kammer ist ein Stickstoffauslaßrohr 19 eingebaute

Oberhalb der Zerstäubungskammer 5 ist ein mit feuerfestem Material ausgekleideter Behälter 20 für flüssiges Metall unterstützt, an dessen Boden zwei nach unten ragende Auslässe ausgebildet sind, deren untere Enden genau zu den Düsen 10 passend geformt sind. Ferner sind nicht dargestellte Stopfen vorgesehen, mittels deren die Auslässe 21 verschlossen werden können, wenn der Behälter 20 nicht benutzt wird, und die dazu dienen, die Geschwindigkeit des Ausströmens des Metalls aus dem Behälter zu regeln,,

Mit der Zerstäubungskammer 5 ist an deren in die Laufrichtung des endlosen Bandes weisenden Wand eine Eachbehaandlungskammer 22 verbunden, die zweckmäßig eine Verlängerung der Kammer 5 bildet und als wassergekühlte Konstruktion aus Fluß»-

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stahl hergestellt ist» Die Kammer 22 umfaßt einen Aufgabebehälter 23 für ein Metallpulver, der in die obere Wand der Kammer eingebaut ist, und längs des Umfangs des Auslasses des Behälters 23 erstreckt sich ein Ringkanal 24, dem Stickstoff über eine nach unten führende Verlängerung 25 der Verteilerleitung 12 zugeführt werden kann_o Ferner ist die Kammer mit einem Stickstoffauslaß 26 und Abweisern 27 zum Zurückhalten freier Metallpulverteilchen in der Kammer 22 versehene Dort, wo der obere Strang des endlosen Bandes 1 aus der Zerstäubungskammer 5 austritt, sind abgeschirmte bzw. geschützte Dickenmeßgeräte 28 vorgesehene

™ Die Nachbehandlungskammer 22 erstreckt sich .bis zu dem

Spalt zwischen zwei Walzen 29 eines Walzgerüstes, um den herzustellenden Metallstreifen in eine schützende Stickstoffatmosphäre eingeschlossen zu halten,. Ein Abstreifer 30 ist in unmittelbarer Nähe der vorderen Antriebsrolle 2 angeordnet und dient dazu, den frischen Streifen von dem Band 1 abzuheben; außerdem sind mehrere Transportrollen 31 von kleinem Durchmesser vorgesehen, die das von dem Band 1 abgehobene Erzeugnis zu dem Spalt zwischen den Walzen 29 führen.

Figo 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem ortsfesten Kopf 40, der in einen rohrförmigen, eine . Unterlage bildenden Träger 41 paßt, welcher mit Hilfe eines Bügelteils 42 senkrecht nach oben und unten bewegt werden kann. In eine zentrale Öffnung des Kopfes 40 ist ein Blaszerstäuber mit einer drehbaren Zerstäuberschale eingebaut, der ein in Lagern 44 laufendes drehbares Singteil 43 umfaßt,, Das Eingteil 43 ist mit einer sich am unteren Ende erweiternden rohrförmigen Verkleidung aus feuerfestem Material versehen. Dem Ring— teil 43 kann Stickstoff über eine ortsfeste Verteilerleitung 46 zugeführt werden,, Der ortsfeste Kopf 40 umfaßt einen Auslaß für den Stickstoff. Das geschmolzene Metall wird dem axialen Kanal des Zerstäubers aus einer Vorratspfanne 48 zugeführt»

Der senkrecht nach oben und unten bewegbare Träger ist durch einen Faltenbalg 49 mit einem ortsfesten rohrförmigen

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unteren Teil 50 der Vorrichtung verbunden, der mit einem Stickstoffeinlaß 51 und einem Stickstoffauslaß 52 versehen ist.

Beim Betrieb der Vorrichtung strömt flüssiges Metall von der Vorratspfanne 4-8 aus durch den Zerstäuber und am sich erweiternden unteren Ende der Auskleidung 4-5 nach außen, wobei das Metall mit einem aus dem Ringteil 43 austretenden Stickstoffstrom zusammentrifft, der bewirkt, daß das flüssige Metall nach außen gegen den Träger 4-1 gespritzt wird, auf dessen Innenseite es eine zusammenhängende bzw_e lückenlose rohrförmige Schicht bildet« Während des Ausspritzens des Metalls wird der Träger 4-1 senkrecht nach oben und unten bewegt, so daß sich schließlich eine Schicht in Form eines festen, selbsttragenden Rohrs aufbaut, das kontinuierlich aus dem unteren Ende der Vorrichtung herausgezogen wirdc Nach dem Herausziehen aus der Vorrichtung wird das Rohr auf seiner Innenseite im heißen Zustand gewalzt und dann mit Hilfe einer nicht dargestellten, fliegend gelagerten Säge in Abschnitte mit der gewünschten Länge zerlegt»

Pig, 4- und 5 zeigen eine weitere erfindungsgemäße Anordnung, bei der das flüssige Metall und der Stickstoff über Düsen 61 zugeführt und das zerstäubte Metall auf in der durch Pfeile angedeuteten Richtung umlaufenden Ringen 62 aus Stahl niedergeschlagen wird. Die Metallniederscliläge auf den beiden Ringen treffen am Punkt 63 zusammen, wo zwei hydraulisch belastete Walzen 64- den Druck aufbringen, der bewirkt, daß die beiden Metallschichten miteinander verschweißt und plastisch verformt werden, so daß ein einziger Streifen 65 entsteht. Die Walzen 64- werden mit Hilfe einer Antriebsvorrichtung bekannter Art angetrieben und erzeugen das zum Drehen der beiden Ringe 62 erforderliche Drehmoment. Die Ringe werden zusätzlich durch vier Rollen 66 geführt und unterstützt, und die Düsenkammern sind schwimmend gelagert, so daß sich die Ringe bei einer Erhöhung ihrer Temperatur ungehindert ausdehnen können. Ferner sind zwei Abstreifer oder Messer 7 vorgesehen, um zu gewährleisten, daß der entstehende Streifen nicht an den Ringen

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haftet.Die Hinge werden durch bei 68 zugeführte Yifasserstrahlen auf die Betriebstemperatur abgekühlt, durch Bürsten 69 sauber gehalten und durch bei 70 zugeführte Luftströme getrocknet« Der Stickstoff und das aus den Hauptkammern 71 entweichende überschüssige pulverförmige Material werden über Sammelleitungen 72 abgeführt» Zusätzlicher Stickstoff wird über Einlasse 73 zugeführt, um eine weitere Abkühlung des Niederschlags auf den Ringen zu bewirken und die Kühlkammer 74 von dem Metallpulver weitgehend freizuhalten. Sowohl die Sammelleitungen 72 als auch die Kühlkammer 74- sind so ausgebildet, daß sie längs des Umfangs der Ringe 62 und an deren RUck-seite eine Abdichtung bewirken. Die Gase entweichen aus der Kühlkammer 74· über Auslässe 75· Erforderlichenfalls kann man ein Verstärkungsmaterial oder ein anderes Material dort zuführen, wo die auf den Ringen erzeugten Schichten bei 63 zusammengeführt werden; zu diesem Zweck kann man bei 76 eine. Öffnung vorsehen. Der Durchmesser der Ringe 62 kann z.B. zwischen etwa 3 m und etwa 9 m liegen, so daß bei der Herstellung des Streifens 65 eine hohe Produktionsleistung erzielt wird.

Fig. 6 zeigt eine der Vorrichtung nach Fig· 4- und 5 in vielen Punkten ähnelnde weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Aufbringen der Metallteilchen geht auf ähnliche weise vor sich, doch werden die Teilchen auf die Umfangsflächen von zwei großen, sich entgegengesetzt drehenden Trommeln aufgebracht. Die Niederschläge bzw. die Schichten werden von den Trommeln mit Hilfe von Messern 78 abgehoben und bei 79 zusammengeführt, wo zwei Walzen 80 eines Warmwalzgerüstes die beiden Schichten miteinander verschweißen und sie plastisch verformen. Die Walzen 80 werden mit einer der Umfangsgeschwindigkeit der Trommeln 77 angepaßten Drehzahl angetrieben. Ein kurzer Tunnel 81 bewirkt zwischen den Trommeln und den Walzen eine Abdichtung, um zu verhindern, daß Luft zu den Streifen gelangt, bevor diese miteinander verschweißt werden. In allen übrigen Punkten ähnelt diese Vorrichtung der an Hand von Fis· 4 und 5 beschriebenen; ein Verstärkungsmaterial oder ein beliebiges anderes Material kann der Vorrichtung über eine Öffnung 82 zugeführt werden.

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I¹Ig₀ 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, bei der das flüssige Metall und der unter hohem Druck stehende Stickstoff Zerstäuberdüsen 91 zugeführt werden, die gegenüber dem Dorn sämtlich in Lärcgsabständen verteilt sind} das Metall wird auf einen Dorn 92 mit einer Länge von etwa 7 »70 m aufgebrachte Der Stickstoff und das überschüssige Pulver werden über einen Auslaß 93 abgeführt» Der ,Dorn wird gegenüber der Kammer 94· in der Vorwärtsrichtung durch Klemmvorrichtungen 95 und. 96 bewegt, die frei drehbar sind, jedoch im Bedarfsfall an einer nicht dargestellten Kette befestigt werden können, die sich kontinuierlich in der Bewegungsrichtung des Dorns bewegt» Bei der Anordnung nach Fig. 7 würde die Klemmvorrichtung 95 mit der Kette verbunden sein, während die Verbindung zwischen der Klemmvorrichtung 96 und der Kette gelöst sein würde*

Der mit dem Überzug versehene Dorn bewegt sich durch die Kammer 94· und dann durch einen kurzen Tunnel 97» der kurz vor einer Glättwalzvorrichtung 98 endet, mittels deren der Überzug verdichtet wird, wobei sich gleichzeitig der Innendurchmesser des Rohrs etwas vergrößert, so daß das Rohr von dem Dorn abgezogen werden kann. Der Tunnel 97 gewährleistet, daß das erzeugte Rohr bis zu seinem Austreten aus der Glättwal ζ vorrichtung 98 von einer chemisch neutralen oder reduzierenden Atmosphäre umgeben bleibt· Die Glättwalzvorrichtung dreht die miteinander verbundenen Dorne in der Weise, daß die über einen Rollentisch 99 zugeführten Dorne automatisch miteinander verschraubt und auf der Eintrittsseite der Vorrichtung fest miteinander verbunden werden. Auf ähnliche Weise kann ein Dorn nach dem Verlassen der Vorrichtung auf einem weiteren Rollentisch festgeklemmt werden, so daß die Gewindeverbindung mit dem benachbarten Dorn gelöst wird. Damit die Verbindungsstellen zwischen benachbarten Dornen auch trotz des Vorhandenseins des Überzugs in Form eines Rohrs leichter zu erkennen sind, ist Jeder Dorn in der in Fig» 7 bei 101 angedeuteten Weise längs eines kurzen Abschnitts etwas verjüngt ausgebildet. Der Vorteü dieses Verfahrens besteht nicht nur darin, daß die Lage der Verbindungsstellen zwischen den Dorn-

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abschnitten deutlich erkennbar ist, sondern daß das aufgebrachte Material an diesen Verbindungsstellen auch nicht ver-' dichtet wird« Daher läßt sich der Überzug leicht entfernen, so daß das Rohr ohne Schwierigkeiten von dem Dorn abgezogen werden kann. Gemäß Fig. 7 sind zwei Kugellager 102 vorgesehen, die locker auf die Dorne passen, so daß die Dorne frei drehbar sind und in ihrer gleichachsigen Lage gehalten werden. Nach der Benutzung werden die Dorne abgekühlt und wieder zur Eintrittsseite der Vorrichtung gebracht·

Bei der in Fig. S dargestellten Anordnung ist die Unterlage, auf der ein. Metallstreifen erzeugt werden soll, eine

P entgegen dem Uhrzeigersinne umlaufende antreibbare Metalltrommel 110. Über der Trommel ist eine Zerstäubungskammer mit Spritzdüsen 112 angeordnet, Jenseits der Zerstäubungskammer ist eine kleine Walze 113 vorgesehen, deren Umfangsgeschwindigkeit gleich derjenigen der !Trommel oder niedriger als letztere ist. Diese kleine Walze stützt sich an der Trommel ab, und der Unterschied zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten erleichtert das Abheben des erzeugten Streifens von der Trommel durch ein Messer 114. Die Trommel und die Walze sind teilweise gegenüber einem Kanal 115 abgedichtet, der den Streifen von einer Stickstoffatmosphäre umgeben hält_t bis dieser zwischen den Walzen 116 hindurchläuft und auf einer Rolle 117 aufgewickelt wird.

Ein wichtiges Merkmal dee erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Regelung der Verteilung der Sprühstrahlen in der Zerstäuberkammer durch geeignete Umlenkvorriohtungen· Weiter oben wurde bereits die Benutzung von Gasvorhängen zum Abweisen der Sprühstrahlen von den Wänden der Kammer und zur Verhinderung der Bildung von Materialansammlungen besprochen. Ferner wurde die Verwendung von auf geeignete Weise geneigten Sprühstrahlen erwähnt. Man kann die Verteilung der Sprühstrahlen dadurch weiter beeinflußen, daß man zusätzliche Gasströme erzeugt oder auf geeignete Weise angeordnete Flächen vorsieht, die unter einem relativ kleinen Winkel gegen die Flugrichtung der Teilchen geneigt sind.

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Weiterhin kann man die Verteilung dadurch verändern, daß man mit Hilfe geeigneter Magnetspulen Magnetfelder erzeugt, durch die die Teilchen während des Fluges abgelenkt werden. Eine solche Maßnahme ist natürlich nur bei eisenhaltigen und bestimmten kein Eisen enthaltenden Metallen anwendbar»

Eine besonders wichtige Möglichkeit zur Anwendung des Grundgedankens, die Teilchen während des Fluges abzulenken, ergibt sich bei einem sogenannten "Unterspritzverfahren" zum Erzeugen schmaler Streifen, Stangen oder Stäbe im Gegensatz zu dem gebräuchlicheren "Überspritzverfahren" zum Herstellen breiter Streifen. In diesem Fall erhält die Unterlage bzw. der Träger eine dem gewünschten Querschnitt entsprechende Profilierung, und die in dem Sprühstrahl enthaltenen Teilchen werden so abgelenkt, daß sie auf die profilierte Zone auftreffen.. Auf diese Weise wird der Sprühstrahl auf die gewünschte Fläche konzentriert, die MaterialVerluste verringern sich, es wird eine größere Dicke des Niederschlags erzielt, und die Produktionsgeschwindigkeit kann erhöht werden. Fig. 9 zeigt einen Teilschnitt in der Ebene der Drehachse eines Hades einer zwei Räder umfassenden Vorrichtung, bei der die Teilchen des Sprühstrahls durch ortsfeste glatte wassergekühlte Flächen abgelenkt werden. Fig. 10 zeigt ebenfalls im Schnitt einen Teil einer Vorrichtung mit zwei Rädern, die es ermöglicht, eine kreisrunde «Stange dadurch herzustellen, daß zwei Hälften, von denen in Fig. 10 nur eine dargestellt ist;, durch einen Walzvorgang vereinigt werden. In diesem Fall wird eine Venturiwirkung dadurch herbeigeführt, daß die die Ablenkung bewirkenden Wände einen engen Durchlaß bilden, so daß dort, wo es erforderlich ist, eine große Dichte des Sprühstrahls erzielt wird. Ein Teil des Drägergases wird wieder zum oberen Ende des Venturirohrs zurückgeleitet, von wo aus das Gas erneut über die die Teilchen ablenkenden Wände strömt.

Fig«, 11 ist ein Längpschnitt und Fig. 12 ein Senkrechter Teilschnitt durch eine nur ein Rad umfassende Vorrichtung, bei

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der sich, bewegliche Abweiser 120 unabhängig von dem Had um dessen Achse drehen· Die Umlaufgeschwindigkeit der Abweiser kann die gleiche sein wie diejenige des Rades oder sich von letzterer unterscheiden, und die Abweiser können sich in der gleichen Richtung wie das Rad oder aber in der entgegengesetzten Richtung drehen« Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die Abweiser gemäß Fig. 11 bei 121 und 122 gekühlt und gereinigt werden können.

Eine weitere erfindungsgemäße Konstruktion zum Konzentrieren eines Sprühstrahls ist in Fig« 13 dargestellt, die in einem Teilschnitt eine Vorrichtung mit zwei Rädern zum Herstellen einer Stange von rautenförmigem Querschnitt unter Benutzung einzelner Düsen zeigto Die Schnittfläche von Fig. enthält die Achse des einen Rades_e Ferner erkennt man zwei drehbare Trommeln 130, die eine aus Gas bestehende Grenzschicht auf ihren Umfangsflachen mitführen, so daß der Sprühstrahl nicht an den Trommeln haftete Die Trommeln werden bei 132 und 133 gekühlt und gereinigt. Der größte Teil des Trägergases des Sprühstrahls entweicht aus der Vorrichtung bei 134^ Jedoch wird ein Teil des Gases an den beiden nicht dargestellten Enden der Vorrichtung zum Einlaß zurückgeleitet· Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die die Teilchen ablenkenden Wände während des Betriebs der Vorrichtung gekühlt und gereinigt werden können.

Fig. 14 zeigt in einem Teilschnitt ein Had einer Vorrichtung mit zwei Hadern zum Erzeugen von Stangen mit quadratischer Querschnittsform, bei der die Anordnung zum Ablenken der aufzuspritzenden Teilchen einen Bestandteil des Rades bildet. Fig« Iß zeigt die gleiche Vorrichtung im Längsschnitt. Die Umfangsflächen der Räder sind durch eine maschinelle Bearbeitung mit glattwandigen V-förmigen Nuten versehen, deren Wände gegenüber dem Sprühstrahl unter einem ziemlich kleinen Winkel angeordnet sind, der im vorliegenden Fall etwa 45° beträgt. Die aufgespritzten Teilchen werden nach unten zum Boden der Nuten umgelenkt, der eine etwas rauhere Oberfläche haben kann als die Wände der Nuten· Bei dieser Vorrichtung

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baut sich schnell ein zusammenhängender Überzug auf, bis die Nuten gefüllt sind. Die Nuten der beiden läder sind einander so angepaßt, daß es die Vorrichtung ermöglicht, mehrere nebeneinander liegende quadratische Profile zu erzeugen. Die einzelnen Stangen von quadratischem Querschnitt werden dann durch Schlitzmesser voneinander getrennt und danach in der üblichen Weise als Stangenmaterial verarbeitet. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin," daß es möglich ist, der Vorrichtung bei 140 an einer zentralen Stelle ein Verstärkungs- oder Verfestigungsmaterial zuzuführen. Beispielsweise könnte man in die zu erzeugenden Stangen einen Stahldraht einbetten, wenn ein aus einem Material von geringer Festigkeit bestehender elektrischer Leiter eine höhere Festigkeit erhalten soll»

Bei allen vorstehend beschriebenen Vorrichtungen ist es durch eine geeignete Profilierung der Umfangsflächen eines Rades oder beider Eäder bzw. Srommeln oder Walzen möglich, Profile der verschiedensten Art zu erzeugen.

Patentansprüche: 909847/0717

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verarbeiten von Metall zu Profilen großer Länge und relativ dünnen Querschnitts, dadurch gekennzeichnet , daß geschmolzenes Metall auf eine Unterlage bzw. einen Träger aufgebracht und danach das profilierte Metallerzeugnis von der Unterlage bzw. dem Träger abgeschnitten wird, wobei ein Strom von mit Hilfe von Gas zerstäubten Teilchen geschmolzenen Metalls auf den Träger gerichtet wird, so daß die geschmolzenen Metallteilchen zusammenfließen und eine zusammenhängende Schicht bilden und diese Schicht im noch heißen Zustand entweder vor oder nach dem Abnehmen der Schicht von einem nicht verformbaren Träger oder nach dem Abnehmen der Schicht von einem verformbaren Träger einer Warmverformung unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger gegenüber der Vorrichtung zum Zuführen der Teilchen bewegt wird, so daß auf den Träger eine zusammenhängende metallisch oder metallhaltige Materialschicht aufgebracht wird.

3.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene metallische bzw. metallhaltige Material in einem chemisch neutralen oder reduzierenden Gas zerstäubt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als zum Zerstäuben des Materials dienendes Gas Stickstoff, Wasserstoffgas, ein Rauchgas, ein Gichtgas oder ein Gemisch aus beliebigen dieser Gase verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e η η-zeichnet , daß die auf den Träger aufgebrachte Schicht

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bis zu ihrer Verdichtung durch eine Warmverformung in einer Atmosphäre aus einem chemisch neutralen oder reduzierenden Gas gehalten wird.

6« Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Ms 5» dadurch gekennzeich, net , daß die Dicke der erzeugten Schicht vor der Verdichtung etwa 0,25 his etwa 9»5 nua beträgt.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Schicht während der Verdichtung um 10 % bis 60 % verringert wird«

8, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht durch Warmwalzen verdichtet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Bewegung des· i'rägers eine hin- und hergehende Bewegung parallel zur Bewegungsrichtung des Trägers überlagert wird.

10« Verfahren nach Anspruch 9» dadurch g e k e η η ζ β lehnet, daß ein Arbeitsspiel der überlagerten hin- und hergehenden Bewegung eine Bewegung in der Vorwärtsrichtung mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit und eine Bewegung in der Rückwärtsrichtung mit einer vergleichsweise höheren Geschwindigkeit umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch g e k. e η n zeichnet , daß auf die Oberfläche des Trägers ein Trennmittel in Form eines dünnen Films aufgebracht v/ird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eis Trennmittel in einer Olbasis suspendierter Graphit verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch

g e k « η η ζ eichnet , daß ein mit dem geschmolzenen metallischen Material nicht mischbarer oder darin nicht löslicher Bestandteil gesondert auf den Träger geleitet wird,

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so daß er mit der abgelagerten Schicht vereinigt wird und ein zusammengesetztes Material entsteht·

14·· Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet , daß der zusätzliche Bestandteil Blei oder ein pulverförmiges keramisches Material oder ein Fasermaterial ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet , daß ein den zusätzlichen Bestandteil enthaltender Strom unter einem solchen Winkel auf den Träger geleitet wird, daß-ein zusammengesetztes Material erzeugt wird» in dem der zusätzliche Bestandteil teilweise oder vollständig in einer "bestimmten Richtung angeordnet ist.

16· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet , daß der Träger ein sich bewegendes endloses Band oder eine umlaufende Trommel ist.

17« Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere zusammenhängende Schichten aus metallischem oder metallhaltigem Material erzeugt und durch die Einwirkung von Wärme und Druck zu einer einzigen Schicht miteinander verschweißt werden·

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen des geschmolzenen metallischen bzw. metallhaltigen Materials auf zwei sich in entgegengesetzten Richtungen drehenden Trommeln oder rohrförmigen Eingen oder Walzen abgelagert werden, daß die abgelagerten Schichten von den Trommeln, Ringen oder Walzen abgezogen werden, daß die abgelagerten Schichten so zusammengebracht werden, daß die vorher den Umfangsflächen der Trommeln, Ringe oder Walzen benachbarten Flächen der Schichten auf der Außenseite liegen, und daß die Schichten mit Hilfe eines Walzgerüstes durch Walzen miteinander vereinigt werden·

19· Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Teilchen des geschmolzenen metallischen bzw. metallhaltigen Materials auf zwei in entgegen-

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gesetzten Sichtungen umlaufenden Trommeln oder rohrförmigen Hingen oder Walzen abgelagert werden, daß die abgelagerten Schichten zusammengebracht werden, während sie sich noch auf den !Trommeln, Eingen oder Walzen befinden, und daß die Schichten unter der Wirkung von Wärme und Druck zwischen den Trommeln, Ringen oder Walzen zu einer einzigen Schicht verschweißt werden«

20» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet , daß der Träger ein ärehbarer Dorn istβ

21, Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger mehrere Ende an Ende miteinander verbundene, sich gemeinsam drehende Dorne umfaßt, so daß auf dem Träger eine zusammenhängende Schicht aus dem metallischen bzw· metallhaltigen Material abgelagert wird,

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet , daß Umlenkvorrichtungen oder Abweiser benutzt werden, um die Verteilung der Teilchen auf dem Träger zu regeln.

23·. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zum Segeln der Verteilung der Teilchen auf dem Träger einen Gasvorhang umfaßt.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zum Hegeln der Verteilung der Teilchen eine unter einem kleinen Winkel gegen die Flugrichtung der Teilchen geneigte Fläche oder ein durch eine Magnetwioklung erzeugtes Magnetfeld umfaßt.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß ein geschichteter Verband erzeugt wird, der aufeinander folgende Schichten aus verschiedenen metallischen bzw. metallhaltigen Materialien umfaßt.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschichteter Verband

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erzeugt wird, bei dem zwischen benachbarten Schichten ein Verstärkungsmaterial angeordnet wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, gekennzeichnet durch seine Durchführung gemäß der gegebenen Beschreibung.

28. Erzeugnis mit einer gleichmäßigen Querschnitbsform, gekennzeichnet durch seine Herstellung mit Hilfe eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 27.

29. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 27, gekennzeichnet durch eine Kammer (71;111) mit einer Vorrichtung (61;91;112;120) zum Erzeugen eines Stroms aus mit Hilfe von Gas zerstäubten geschmolzenen Metallteilchen, mittels deren die Teilchen so auf einen in der Kammer angeordneten, nicht verformbaren Träger (41;62;77j92;110;131) geleitet werden, daß sie zusammenfließen und eine zusammenhängende Schicht bilden, eine Vorrichtung (64;8O;98;116) zur Durchführung einer Warmverformung der abgelagerten Schicht vor oder nach dem Trennen der Schicht von dem Träger und während die Schicht hoch heiß ist, sowie durch eine Vorrichtung (96) zum Heiaisziehen der abgelagerten Schicht aus der Kammer.

30. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 27, gekennzeichnet durch eine Kammer (5) mit Vorrichtungen (10) zum Erzeugen eines Stroms von mit Hilfe von Gas zerstäubten geschmolzenen Metallteilchen, die so auf einen in der Kammer angeordneten verformbaren Träger (1) geleitet werden, daß sie zusammenfließen und eine zusammenhängende Schicht bilden, eine Vorrichtung (29) zur Durchführung einer Warmverformung der noch heißen Schicht nach dem

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Trennen der Schicht von dem Träger sowie durch eine Vorrichtung zum Heraueziehen der Schicht aus der Kammer.

31· Vorrichtung nach .Anspruch 29 oder 30, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung sum Erzeugen einer hin- und hergehenden »Bewegung des Trägers (41) parallel zur Richtung des Herausziehens der Schicht aus der Kammer·

32· Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 50, gekennzeichnet durch eine in der Kammer(111) angeordnete drehbare Trommel (110), der an ihrem Umfang eine Walze (113) zugeordnet ist, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit gedreht werden kann, die gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel oder niedriger als letztere ist, und die so angeordnet ist, daß sie das Trennen der abgelagerten Schicht von der Trommel erleichtert.

33· ,Vorrichtung nach Anspruch 29 oder $0, gekennzeichnet durch mehrere Träger (62; 77» 131), die in der Kammer so angeordnet sind, daß die Teilchen zusammenfließen und auf den Trägern zusammenhängende Schichten bilden, eine Vorrichtung (54j 80; 98) zum Verschweißen der abgelagerten Schichten miteinander, eine Vorrichtung zum Herausziehen der aus den Schichten erzeugten einzigen Schicht aus der Kammer sowie durch eine Vorrichtung zum Durchführen einer Warmverformung der noch heißen einzigen Schicht»

34· Vorrichtung nach Anspruch 33» gekennzeichnet durch Träger in Form von zwei sich entgegengesetzt drehenden Trommeln oder rohrförmigen Ringen oder Walzen (62 j 77} 131), Vorrichtungen (7i 78) zum Abstreifen der abgelagerten Schichten von den Trommeln, Ringen oder Walzen, eine Vorrichtung (80), mittels deren die Schichten so zusammengebracht werden können, daß ihre zuvor den Umfangsflachen der Trommeln, Ringe oder Walzen benachbarten Flächen auf der Außenseite liegen, sowie durch eine Vorrichtung, mittels deren die Schichten gemeinsam gewalzt werden können, um sie im noch heißen Zustand miteinander zu verschweißen und eine Warmverformung der miteinander vereinigten Schichten zu bewirken.

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35·. Vorrichtung nach Anspruch 33» gekennzeich^ net durch zwei Trommeln oder rohrförmige Ringe oder Walzen (62), die als Träger wirken und in entgegengesetzten Richtungen drehbar sind, sowie durch Vorrichtungen (64·), mittels deren zwischen den Trommeln, Ringen oder Walzen ein Druck zur Wirkung gebracht werden kann, so daß die auf den Trägern abgelagerten Schichten im noch heißen Zustand miteinander verschweißt und einer Warmverformung unterzogen werden·

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 35» dadurch gekennzeichnet , daß die Ströme aus mit Hilfe von Gas zerstäubten Teilchen mit Hilfe von Düsen (10; 91? 112) " erzeugt werden, die in die Wand der Kammer (55 9*0 eingebaut und gegenüber dem Träger (1; 62; 77» 92) in Längs- und Querabständen verteilt sind.

37· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 35» dadurch gekennzeichnet , daß der Strom aus mit Hilfe von Gas zerstäubten Teilchen mit Hilfe eines Zerstäubers mit einem drehbaren Zerstäubungsbecher erzeugt wird, dem ein Gasstrom zugeführt wird (Fig. 3)·

38. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein drehbarer Dorn (92) ist. · *

39· Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet , daß der Dorn (92) eine Konizität von etwa 2 % aufweist.

4-0. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mehrere Ende an Ende miteinander verbundene Dorne (92) umfaßt, die gemeinsam gedreht werden können, so daß auf ihnen eine zusammenhängende Metallschicht abgelagert werden kann«

41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Dorne (92) an jedem Ende mit Gewindeoder Verbindungsvorrichtungen versehen sind, so daß sie auf der Eintrittsseite der Kammer (94) Ende an Ende miteinander

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verbunden und nach der Durchführung der Warmverformung der auf ihnen abgelagerten Schicht voneinander getrennt werden können, so daß ein Metallerzeugnis der gewünschten Länge hergestellt werden kanne

42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet , daß die Kammer (94) mit gegenüber den Dornen (92) in Längsabständen verteilten, radial auf die Dorne gerichteten*Düsen (91) zum Erzeugen von Strömen aus mit Hilfe von Gas zerstäubten (Teilchen versehen ist«

43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 42, g e kennzei chnet durch Abweiser bzwo Umlenkvorrichtungen (14, 15, 16j 120} 130) zum Regeln der Verteilung der Teilchen auf dem Träger_o

44«, Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweiser oder Umlenkvorrichtungen durch Gasvorhänge gebildet werden (I¹Ig₀ 1).

45· Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet , daß die Abweiser oder Umlenkvorrichtungen unter einem kleinen Winkel gegen die Flugrichtung der Teilchen geneigte Flächen (120; I30) oder ein durch eine Magnetwicklung erzeugtes Magnetfeld umfassen«

46ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 45, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Trennmittels in Form eines dünnen Films auf die Oberfläche des Trägersο

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