NO115502B - - Google Patents

Description

Metode til fremstilling av lamellerte metallgjenstander.

Denne oppfinnelse vedrører en metode

til fremstilling av lamellerte metallgjenstander, f. eks. hovedplaten av et strykejern, ved å påføre en hensiktsmessig rengjort overflate av en tynn jernholdig metallplate, f. eks. av rustfritt stål, en tynn film av et mot korrosjonsmotstandsdyktig,

strekkbart metall. Metoden utmerker seg hovedsakelig ved å trykkstøpe på den nevnte film et legeme av aluminium eller'aluminiumlegering under sådanne tids-, temperatur- og trykkforhold at forbindelsen mellom filmen og den jernholdige metallplate er mekanisk uten dannelse av legering.

Det er vanlig praksis å danne en såleplate på et elektrisk strykejern ved å støpe et legeme av aluminium eller aluminiumlegering med et stangformet elektrisk heteelement innstøpt i dette. Slike såleplater-har stor varmeledningsevne, stor korro-sjonsmotstand og liten vekt og frambyr et tiltalende utseende, men de lider av den mangél at strykeflaten, selv av såkalt hard aluminiumlegering, er tilbøyelig til å skrape og farge av under bruk. Det har derfor vært foreslått å skaffe en såleplate av en aluminiumlegering med en tynn hud av hårdere metall f. eks. rustritt stål. Oppfinnelsen skaffer en metode til å forbinde en sånn hud tilfredsstillende med aluminiummetallegemet for å danne en forbindelse med stor mekanisk styrke og stor motstand mot termiske sjokk.

Det er funnet at hvis legemet av aluminiumlegering og den rustfrie stålhud i kontakt med dette holdes i et merkbart tidsrom på en høy temperatur, f. eks. den som kreves for støping, dannes et lag av jernholdig aluminiumlegering ved forbindelsen. Et sådant legeringslag gir mindre tilfredsstillende forbindelse enn det som skaffes ifølge oppfinnelsen hvori forbindelsen er ren mekanisk og dannelsen av et lag av jernholdig aluminiumlegering hin-dres. Henvisningen til en mekanisk forbindelse som er dannet mellom filmen og den jernholdige metallplate er derfor ment å være begrenset til en forbindelse hvori dannelsen av et lag av en jernholdig aluminiumlegering er unngått.

Det jernholdige metall omfatter fortrinnsvis rustfritt stål og den tynne film påføres det ved sprøytning etter at overflaten av den jernholdige metallplate, hvor-på filmen legges, er gjort ru f. eks. ved sandblåsning med sand fra en 60 til 80 maskers sikt. Den frittliggende overflate av den jernholdige metallplate kan være po-lert.

Den mot korrosjon motstandsdyktige strekkbare film kan være av aluminium, molybden eller rustfritt stål og fortrinnsvis ha en tykkelse på mellom 0,13—0,2 mm.

Aluminiummetallegemet dannes ved trykkstøping. I dette tilfelle kan filmen foropphetes til en temperatur av omkring 427° C før legemet støpes. Støpemetallét holdes, før det leveres til formen, på eri temperatur som ikke overstiger 760° C, fortrinnsvis på 732° C. Støpingen kan ut-føres ved et trykk mellom 490 og 840 kg/ cm<2>, fortrinnsvis 700 kg/cm<2>.

Oppfinnelsen kan utføres i praksis på forskjellige måter men en spesiell utførelse skal beskrives som eksempel under henvis-ning til tegningene, hvor fig. 1 er et perspektivriss, delvis i snitt, av en ferdig såleplate for et strykejern, fig. 2 er et forstør-ret detaljsnitt gjennom en del av såleplaten, fig. 3 er et skjematisk perspektivriss som viser sprøyteoperasjonen, fig. 4 er et sammensatt riss som viser formene av en trykkstøpemaskin og et heteelement til opphetning av en på såleplatehuden sprøy-tet film, fig. 5 er en del av et snitt gjennom formene i fig. 4 etter at de er lukket og metallet presset inn, fig. 6 er et undre plan-riss av den ferdige såleplatekonstruksjon etter uttagelsen av formen, fig. 7 er et for-størret delsnitt som viser hvorledes trykket av trykkstøpemetallet deformerer den rustfrie stålhud og fig. 8 representerer et mikrofotografi av strukturen i de forskjellige metallag i såleplaten, forstørret ca. 400 ganger.

Ennskjønt oppfinnelsen er anvendelig ved framstillingen av andre lamellerte metallgjenstander, er den som eksempel illu-strert i forbindelse med en plate 1 for et stryke- eller pressejern som ifølge fig. 1 og 2 omfatter en trykkstøpt hoveddel 1 av aluminium eller -legering fortrinnsvis av forholdsvis hard aluminiumlegering. I delen 1 er innleiret et heteelement 2 av stang-typen om hvilket delen eller legemet 1 er støpt som nedenfor beskrevet. Endene 3 stikker opp fra overflaten av delen 1 for å forbindes med elektriske tilførselsledning-ger. Som nedenfor beskrevet, er delens 1 undre overflate forbundet med en tynn hud 4 av rustfritt stål, f. eks. av den art som er kjent som type 430, 0,3 mm tykk, som er fast bundet til delen 1 ved en mellomliggende film 5 av strekkbart metall f. eks. aluminium, molybden eller rustfritt stål. En slik såleplatekonstruksjon er like anvendelig ved jern for damping som for tørrstryking, men er vist brukt på en såleplate til et dampe jern som innbefatter et dampframbringende kammer 6 og damp-fordelingskanaler 7 støpt inn i delens 1 metall.

En metode til framstilling av denne såleplate skal nå beskrives. Den tynne mantel eller hud 4 av rustfritt stål fram-stilles først på en passende måte f. eks. ved formskj æring, trekning eller utstansning, til den i fig. 3 viste form. Dvs. den innbefatter en omkretsflens 10 som er forenet med det plane parti av platen ved en opp-stikkende kant 12 som danner den opp-høyde kant av strykeflaten som vist i fig. 2, og to perforerte framspring eller tunger 11 som stikker sideveis ut.

Overflaten av huden 4 som er synlig på tegningen utsettes for en merkbar sand-

blåstvirkning fortrinnsvis ved bruk av sand av størrelse 60 til 80 masker, for å sikre at dens hele overflate er blitt ru eller ripet. Den avfettes deretter på en passende måte.

Huden 4 holdes deretter i en oppreist stilling som vist i fig. 3 i en passende ramme, ikke vist og utsettes for en metallstråle for å sprøyte på den en tynn film 14 som an-tydet på den øvre del av figuren. Metallet påføres platen med en tykkelse på 0,13 til 0,2 mm ved hjelp av en vanlig sprøytepistol 15 hvori metallet som skal sprøytes ut til-føres pistolen i form av en tråd eller stang 16 og smeltes i en flamme med høy temperatur og blåses derpå i en strøm 17 på overflaten som skal besprøytes.

Til dannelse av filmen har et flertall metaller funnet å være tilfredsstillende, nemlig aluminium eller aluminiumlegerin-ger, molybden eller rustfritt stål. Alle disse metaller har stor motstand mot korrosjon, er lette å påføre med en metalliseringspi-stol, er strekkbare og danner en fast forbindelse med den sandblåste overflate på huden 4. Dertil er det funnet at alle disse metaller skaffer tilfredsstillende overflater på hvilke gjenstandens hoveddel av aluminium kan trykkstøpes.

Etter at påsprøytningen er ferdig anbringes mantelen eller huden 4 i en støpe-form som vist i fig. 4. Formkonstruksjonen omfatter to i forhold til hverandre styrte former 18 og 19 montert i deler av en trykk-støpemaskin angitt ved 20. Det er foretruk-ket å holde formene ved en temperatur på omkring 260°—316° C for å hindre for hurtig kjøling av det støpte metall. Huden 4 er montert i en grunn fordypning i formen 18 og bæres av små innstillingspinner 21 som griper inn i de perforerte framspring eller ører 11.

Formen 19 har utstikkende styretapper 23 som går inn i hull 24 i formen 18 for å

sikre riktig innstilling av de to former og at fordypningene som er formet i dem står rett mot hverandre. Formen 19 har egnede boringer til å oppta endepartiene 3 av hete-elementet 2 for å understøtte dette i form-hulrommet sånn at med unntakelse av disse ender vil det bli fullstendig innleiret i aluminiumlegeringen når denne er støpt.

Med mantelen eller huden montert i formen 18 bringes en svingbar gassbrenner inn i stilling mellom de adskilte former som vist i fig. 4, og tjener til å opphete den påsprøytede film på overflaten av mantelen 4 til en temperatur på tilnærmet 427° C. Denne temperatur er ikke kritisk og kan variere mellom 316° og 538° C. Formålet med denne mellomliggende opphetning er å sikre at trykkstøpemetallet strømmer inn i mellomrommene eller hullene i den på-sprøytede metallflate uten å bli avkjølt så hurtig at det broforbinder ujevnhetene i den ru overflate og derved unnlater å danne en sterk forbindelse med den påsprøy-tede film. Opphetningen krever bare noen få sekunder da den er bestemt til bare å foropphete den påsprøytede metallfilm. Andre typer av opphetningsanordninger kan brukes til å opphete filmen hvis så foretrekkes. Brenneren 25 svinges deretter bort og trykkstøpemaskinen påvirkes for å bringe formdelene 18 og 19 sammen til den i fig. 5 viste støpestilling.

Trykkstøpemaskinen er formet med en framstikkende matningssylinder 31 som ved oversiden har en ihellingsåpning 32 som fører inn til en innmatningsboring 28 inneholdende et stempel 30. Boringen 28 strekker seg gjennom sylinderen 31 til en forsenkning 29 som er dannet i formen 19 og er forbundet med formhulrommene.

Med stemplet trukket tilbake helles smeltet metall ned i boringen 28 i sylinderen 31 gjennom åpningen 32 og stemplet føres deretter fram for å drive det under høyt trykk inn i formhulrommene.

Ved oppfinnelsens utførelse i praksis er det funnet ønskelig for å påhjelpe framstillingen av en fast og kontinuerlig forbindelse å tilføre det smeltede metall med en stor matningshastighet og under høyt trykk. Temperaturen må selvfølgelig være tilstrekkelig til å bringe metallet til å strømme fritt men må ikke være så høy at den begunstiger legering mellom filmen 5 og den rustfrie stålmantel 4. Ved f. eks. å støpe den viste plate kan det smeltede metall tilføres trykkstøpemaskinen ved en temperatur på tilnærmet 732° C. Stemplet driver da metallet inn i formen under et trykk på omkring 490 til 840 kg/cm<2> fortrinnsvis 700 kg/cm<2>. Det er også ønskelig å bruke stor stempelhastighet og i det spesifiserte eksempel er det oppnådd tilfredsstillende resultater med et stempel med 63,5 mm diameter som vandrer med en hastighet på omkring 137 m/min, enn-skjønt faste forbindelser har vært oppnådd med stempelhastighet så lav som 57 m/min. Under disse forhold danner trykkstøpeme-tallet en intim forbindelse med den på-sprøytede film i hele dennes utstrekning, og fyller fullstendig hulrommene i formen for å danne en såleplate med den ønskede form. Etter at metallet er sprøytet inn i formen, tillates det å stå i denne i 15 til 20 sek. i hvilket tidsrom støpemetallet størkner og det ferdige støpestykke kan tas ut av formen for en etterfølgende opera-sjon.

Fig. 6 viser utseendet av det sammensatte støpestykke når det er tatt ut av formen. Dette riss illustrerer den ytre overflate av mantelen eller huden 4 og viser skjegget eller graden 35 som stikker uten-for flensen 10 og som normalt dannes ved trykkstøpning, og metallpluggen som danner et løp 36 som fremdeles er forbundet med støpestykket. Etter at støpestykket er tatt ut av formen skjæres eller slipes løpet 36, skjegget 35 og flensen 10 av mantelen 4 for å danne den i fig. 1 viste ferdige såleplate.

Metoden er blitt beskrevet i forbindelse med dannelsen av en såleplate for et damp-ingsjern i hvilket tilfelle, som vist i fig. 6, såleplaten når den er fjernet fra formen, har i sin undre overflate et antall spor 38 som hvert ender i en delvis sirkulær fordypning 37. I den endelige sluttbehand-lingsoperasjon vil damputstrømningskana-ler bli boret gjennom fordypningene 37 sånn at damp under jernets bruk kan føres nedad til mantelens eller hudens 4 stryke-flate og fordeles over flaten som strykes gjennom sporene 38. For å danne disse spor og fordypninger, som vist i fig. 7, har formen 18 framspring 40. Når mantelen til en begynnelse anbringes i formen på pinnene 21, ligger den plane bakre bunnoverflate av mantelen an mot toppartiene av framspringene 40, men det høye trykk av støpe-metallet som frambringes ved trykkstøp-ningsoperasjonen driver den rustfrie stålmantel eller -hud 4 til intim kontakt med overflaten av formen 18 over hele dens utstrekning og former den rustfrie stålmantel 4 over framspringene 40 i formen 18 for å frambringe sporene og fordypningene. Det rustfrie stål og det påsprøytede belegg på dette er tilstrekkelig bøyelig til å motstå deformerings- og formeoperasjonen under trykkstøpeoperasjonen uten å bryte forbindelsen mellom den påsprøytede film og den rustfrie stålmantel eller -hud. Støpemetal-let 41 i fig. 7 binder over fordypningene og sporene 37 og 38 så vel som det plane areal av mantelen eller huden 4.

Fig. 8 representerer et mikrofotografi 400 ganger forstørret tatt gjennom en jern-såleplate framstilt i overensstemmelse med oppfinnelsen. Den rustfrie stålmantel eller hud 4 har en ru, sandblåst overflate 50 i hvilken den påsprøytede metallfilm har trengt inn. Den trykkstøpte metallmatrise av delen 1 har presset den påsprøytede metallfilm 5 sammen og drevet den inn i den ru overflate under høyt trykk og har også blandet seg med den påsprøytede metallfilm 5 som angitt langs linjen 51. Den på-sprøytede film har således en fast vedhen-

gende mekanisk forbindelse med den rust-

frie mantel eller hud og har en fast ved-hengende blandet forbindelse med det støpte aluminiummetall 1.

Sammensatte gjenstander framstillet

etter denne metode er karakterisert ved stor mekanisk styrke og stor motstand mot termiske sjokk. Såleplater for strykejern konstruert i overensstemmelse med meto-

den har vært utsatt for gjentatte forsøk ved hvilke de først ble opphetet til omkring 316° C og derpå neddykket i vann av ca.

10°—15° C, uten frambringelse av noen som htlst merkbar forringelse eller svekkelse av forbindelsen mellom aluminiummatrisen 1 og den rustfrie stålmantel eller -hud 4.

Den store mekaniske og termiske

styrke av forbindelsen mellom den trykk-

støpte aluminiummatrise og den rustfrie stålmantel formodes for den største del å

skyldes at der ikke finnes en skjør jern-aluminium legering ved innsiden 50 mellom den rustfrie stålmantel 4 og den påsprøy-

tede metallfilm 5. Dertil synes strekkbar-

heten av det mellomliggende metall i den påsprøytede film å gjøre den sammensatte forbindelse mellom hoveddelen 1 og man-

telen 4 i stand til å motstå store termiske sjokk uten svekkelse eller adskillelse. Videre antas det at kombinasjonen av opphetning og trykk som driver den påsprøytede me-

tallfilm til intim kontakt med den ru over-

flate av den jernholdige metalldel bevirker at der oppstår molekylære forbindelser som frambringer fast, kontinuerlig vedhengning mellom det jernholdige metallegeme og de påsprøytede og støpte metallegemer og også

sikrer god termisk ledning mellom dem. Uttrykket «mekanisk forbindelse» er her

brukt til å uttrykke at molekylene i de to metaller er drevet i sånn intim kontakt og utretning at molekylarkrefter blir sterkt virksomme til forskjell fra en legerings-virkning mellom de to metaller. Den ru overflate på det jernholdige metallegeme er viktig for å lette dannelsen av en meka-

nisk forbindelse mellom de to metaller da de framstikkende punkter på den ruede overflate frambringer ytterst sterkt loka-

liserte trykk mot det påsprøytede metall når støpetrykket driver det påsprøytede metall mot den ru overflate under støpe-operasjonen.

Den foran beskrevne metode kan føl-

ges fullstendig uten endringer når den på-sprøytede metallfilm er aluminiumholdig metall eller rustfritt stål. Med et mblybden-

belegg er det imidlertid ønskelig å nedsette opphetningsvirkningen av brenneren 25, da molybden begynner å oksydere ved omkring 316° C. Under bruk er formene vanligvis

eller vil hurtig bli opphetet til en tempera-

tur på omkring 260°—316° C, og den mellomliggende opphetning med brenneren 25

kan utelates helt eller reduseres i tid når mantelen eller huden 4 er påsprøytet mo-

lybden som ikke må opphetes over ca. 260°

C for støpeoperasjonen.

Den beskrevne metode kan, selv om den

er særlig anvendelig ved framstilling av såleplater for strykejern, også brukes gene-

relt ved framstilling av trykkstøpte alumi-niumsgjenstander som har et jernholdig metall, f. eks. rustfritt stål, forbundet til en del ved en strekkbar film av påsprøytet metall under slike forhold at en film av hård, sprø jern-aluminium legering mel-

lom de forskjellige metaller unngåes.

Mens metoden har vært beskrevet i

detalj under bruk av den foretrukne kom-binasjon av rustfritt stål som mantelmate-

riale, visse strekkbare korrosjonsmot-standsdyktige metaller som den påsprøy-

tede film, og en aluminiumlegering som trykkstøpemateriale for å framstille såle-

plater for strykejern, ligger det innenfor oppfinnelsens ramme å- benytte metoden på andre jernholdige metaller og å bruke andre sprøytebelegningsmetaller med tilstrekkelig strekkbarhet til å bli mekanisk forbundet med den ruede overflate på man-

telen eller huden ved temperaturer og trykk som benyttes under trykkstøpning av aluminium metall såsom f. eks. kopper og kopperlegeringer eller andre jernholdige metaller enn rustfritt stål.

Claims (10)

1. Metode til fremstilling av en lamel-

lert metallgjenstand ved å påføre en hensiktsmessig rengjort overflate av en tynn jernholdig metallplate (4), f. eks. av rustfritt stål, en tynn film (5) av et mot korrosjon motstandsdyktig, strekkbart metall, bestående i å trykkstøpe på den nevnte film et legeme (1) av aluminium eller aluminiumlegering under slike tids-, temperatur- og trykkbetingelser at bindingen mellom filmen og den jernholdige metallplate er mekanisk uten dannelse av legering.

2. Metode ifølge påstand 1, karakterisert ved at platen er en underplate (4) for et stryke- eller dampjern.

3. Metode ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at filmen be-står av aluminium eller molybden eller rustfritt stål.

4. Metode ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at filmen (5) har en tykkelse mellom 0,13 og 0,2 mm.

5. Metode ifølge påstand 1, karakterisert ved at filmen (5) er foropphetet til en temperatur på omkring 427° C.

6. Metode ifølge påstand 1 eller 5, karakterisert ved at metallet før det leveres til formen holdes på en temperatur som ikke overstiger 760° C.

7. Metode ifølge påstand 6, karakterisert ved at metallet før det leveres til formen holdes på en temperatur på tilnærmet 732° C.

8. Metode ifølge en av påstandene 1 eller 5—7, karakterisert ved at metallet støpes ved et trykk mellom 490 og 840 kg/ cm2.

9. Metode ifølge påstand 8, karakterisert ved at metallet støpes ved et trykk på tilnærmet 700 kg/cm<2>.

10. Metode ifølge en av påstandene 1 eller 5—9, karakterisert ved at støpestykket kjøles sterkt etter støpeoperasjonen.