178946. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aluminiumalapú ötvözetekből és vasalapú ötvözetekből készített alkatrészek összekapcsolására
3 178946 4 zet. Az oxidáció következtében az egyesítéssel létrehozott munkadarab villamos vezetőképessége nagymértékben csökken. Ha az összekapcsolást hegesztéssel végezzük, a varrat környezetében többnyire rendkívül törékeny, átmeneti fémekből alkotott vegyületek keletkeznek, amelyek a munkadarab szilárdságát rontják. Az összehengerlési technológia hátránya az, hogy rendkívül költséges berendezéseket igényel, minthogy a munkadarabok összekapcsolásához több száz M nyomás létrehozása szükséges. Ezen túlmenően az összehengerlést csak rendkívül korlátozott mértékben lehet alkalmazni, minthogy erre csak négyszögletes keresztmetszetű munkadarabok alkalmasak. A robbantással történő összekapcsolásnak is az az alapvető hátránya, hogy rendkívül drága és így csak különleges esetekben alkalmazható. Hátránya még ennek a technológiának, hogy csak viszonylag kis vastagságú munkadarabok esetén alkalmazható. A jelen találmánnyal az ismertetett hátrányok kiküszöbölése a célunk, és olyan eljárás kidolgozása, amellyel lehetővé válik alumíniumalapú ötvözetekből és acélalapú ötvözetekből készült alkatrészek gyors és gazdaságos összekapcsolása anélkül, hogy bonyolult berendezéseket kellene alkalmazni. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy az alumíniumalapú ötvözetből és az acélalapú ötvözetből készített alkatrészek melegen történő egyesítése során az ismert előkészítés után szilíciumszemcsékből álló réteget alakítunk ki a felületek között, a szilíciumszemcséket oxidáció elleni védelemmel látjuk el, a felületeket 500— —650 °C-ra melegítjük fel, és 2—20 Mpa nyomással összepréseljük őket oly módon, hogy a keletkezett eutektikum legalább egy része kijöjjön az összeszorított felületek közül, végül pedig az egyesített darabokat lehűtjük. Amennyiben a szilícium az adott vasalapú ötvözettel rideg eutektikumot képez, célszerű az illeszkedő felületet a szilíciumszemcsék felhordása előtt fémfilmmel bevonni. A találmány szerinti eljárással kialakított munkadarabok villamos vezetőképessége rendkívül jó, és nagyfeszültségű alkalmazást is lehetővé tesz. Ugyanakkor a munkadarab mechanikai szilárdsága eléri az alumíniumét, és a kötés rendkívül stabil. Mindezen tulajdonságok legalább -200 °C és +450 °C között biztosíthatók. A találmány szerinti eljárás lényege tehát az, hogy az összekapcsolandó munkadarabokat először ismert módon előkészítjük, hogy az összekapcsolást zavartalanul el lehessen végezni. Az előkészítés az összekapcsolandó felületek mechanikai és vegyi kezelését tartalmazza. A mechanikai kezelés a felületi egyenetlenségek, hibák és lerakódások eltávolítását jelenti, és történhet forgácsolással, homokfúvatással vagy drótkefével történő tisztítással. A kémiai kezelés maratást és zsírtalanítást foglal magában. A találmány szerinti eljárás során az esetek jelentős részében az előkészített acélfelületre fémfilmet viszünk fel. A fémfilm kialakítása ismert módon kémiai vagy elektrokémiai eljárások segítségével történhet. Felvihető a fémréteg átitatással, vákuumgőzöléssel vagy egyéb módon is. A borítóréteget kialakíthatjuk például krómból, nikkelből, ezüstből, aranyból, wolframból, molibdénből, vanádiumból vagy ezek ötvözeteiből. A felvitt fémfilm lehet egyrétegű, de kialakítható több különböző rétegből, például krómrétegből és nikkelrétegből is. Vastagsága célszerűen 1—3 MA fémfilm kialakítása megakadályozza a hevítés előtt és annak során a fémfelület oxidálódását, gátolja törékeny átmeneti fémet tartalmazó vegyületek kialakulását, és segíti az adhézió létrejöttét is. Mint mondottuk a fémfilm felhordása nem minden esetben szükséges. Ha ugyanis az alkalmazott acél vagy egyéb ötvözet, olyan, hogy felületén eleve védőréteg alakul ki, külön fémfilm felhordása fölösleges. Dyen ötvözet például a francia szabványban ZlOCN 1809 jelű rozsdamentes acél. Ennek vagy az ehhez hasonló ötvözetek alkalmazásakor a védőfilm kialakítása nem szükséges, és a szilíciumszemcsék lerakása alkothatja a technológia első lépését. A sajtolás előtt ugyanis az összekapcsolandó felületek közé — mint már mondottuk - szilíciumszemcséket kell bevinni. Ezek a szilíciumszemcsék tetszőleges méretűek lehetnek, nagyságuk azonban célszerűen 30 és 300 p között van. A szilíciumszemcsékből olyan réteget alakítunk ki, amely az összekapcsolandó felület mentén egyenletes vastagságú. Vizsgálataink azt mutatták, hogy a szilíciumréteg vastagsága előnyösen megközelíti a 300 p-t. A szilíciumszemcséket el lehet helyezni például az egyik összeillesztendő felületen vagy egy külön alumíniumlemezen. Megoldható a szilíciumréteg kialakítása oly módon is, hogy a szilíciumszemcséket szilárd vag^ folyékony szerves anyagba keverjük, amely 500 C-nál alacsonyabb hőmérsékleten elgőzölög. A szilíciumréteg kialakításánál a lényeg az, hogy a megfelelő vastagságot biztosítsuk és közelítőleg egyenletes rétegvastagságot érjünk el, oly módon, hogy az illeszkedjék az összekapcsolandó felületek alakjához. A szilíciumszemcsék keménységük és szögletes kialakításuk következtében a nyomás létrehozásakor felszakítják az alumínium felületén levő oxidréteget, és így lehetővé teszik a másik fémmel alkotott eutektikum kialakulását a hőmérséklet emelkedése során. Ezt az eutektikumot a sajtolás alatt részben vagy egészben kipréseljük az összekapcsolandó felületek közül. Az eutektikum kipréselésével jelentős mértékben növekszik az összekapcsolandó felületek adhéziója, minthogy a kiáramló eutektikum magával ragadja az alumíniumoxid-réteg darabjait, és az esetleg jelenlevő egyéb szennyeződéseket is. A találmány szerinti eljárás során gondoskodnr kell az összekapcsolandó felületek, különösen az acélfelület oxidáció ellen történő védelméről, főként a hevítés során. Az acél alkatrész felületén ugyanis a szilícium nem fejt ki olyan hatást, mint az alunúniumalkatrész felületén, így azt oxidáció ellen fokozottan védeni kell. Az oxidálódás elleni védelem többféleképpen oldható meg. Az egyik változat közül a környező atmoszféra és az összekapcsolandó felületek közötti gázáramlás megakadályozása valamilyen árnyékoló elem segítségével. Az árnyékolóelemet a következőképpen lehet kialakítani: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
