Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 19. 12 maj 1951 - Andras erfarenheter - Kompoundmetaller, av SHl - Skäroljors funktion vid spånavskiljande bearbetning, av Owen Andersson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
12 maj 1951
Andras erfarenheter
Kompoundmetaller. Många metoder att binda samman
olika metaller liar uppfunnits, och många teorier, som
försöker förklara sammanfogningens mekanism, har
uppställts på senare tid. Grundförutsättningarna för en
bindning mellan två fasta metaller är desamma oberoende av
dessas natur, och de krafter, som håller samman
metallskikten, är av samma typ som de, vilka binder ihop de
olika delarna av en viss metall. Dessa krafter härrör från
de elektromagnetiska kraftfält, som omger
metallatomerna. På 10—20 atomdiametrars avstånd ger de svaga
attraktionskrafter, som med fallande avstånd växer till ett
maximum och därefter övergår till repulsionskrafter. När
dessa är lika stora som attraktionskrafterna, är systemet
i jämvikt.
När två metallytor läggs mot varandra, kommer de blott
i kontakt på enstaka punkter, även om de slipats så
noggrant som möjligt, ty varje yta är, trots högglanspolering,
grov i jämförelse med atomstrukturen. Utsätts de
sammanlagda metallplattorna för tryck, måste relativt få och små
kontaktytor motstå detta, och det specifika trycket blir
därför enormt högt, där metallatomer av olika slag befinner
sig närmast varandra. Materialets hållfasthet överskrids, en
plastisk deformation sker, och kontaktytorna växer. När
trycket avlägsnas, övergår en del av de förstorade
repul-sionsytorna till jämviktsområden, dvs. sammanbundna
zoner, därigenom att avståndet mellan de båda metallytorna
växer till jämviktsavstånd under elastisk deformation av
metallen.
Den temperatur, vid vilken sammanpressningen sker, är
av stor betydelse, då metallers tryckhållfasthet snabbt
faller med stigande temperatur. Metallytornas deformation
går därför lättare vid hög temperatur, och dessutom är
atomernas rörlighet relativt stor, varigenom grundmetallen
kan diffundera till de submikroskopiska hålrum, som
säkerligen finns mellan kontaktytorna. Samtidigt ökas
föroreningars diffusion bort från bindningszonen. Det bör
anmärkas, att atomkontakt mellan två ytor är nödvändig, för
att diffusion skall ske, då denna icke är möjlig över stora
öppna ytor.
Hittills har bindningsmekanismen vid ideala metallytor
betraktats. I praktiken finns alltid vid ytorna adsorberade
lager av gaser, vätskor eller fasta kroppar eller
kombinationer av sådana. De fasthålles av de obalanserade
atomkrafterna i metallytan. Dessas natur är mycket
komplicerad och skall icke diskuteras här. Det är tillräckligt att
framhålla, att alla utom legerade metaller mer eller
mindre hindrar upprättandet av kontakt mellan metallytorna
och att de därför måste avlägsnas vid framställning av
kompoundmetaller.
Avfettning, kemisk rengöring, t.ex. betning, och mekanisk
behandling, t.ex. slipning, kan minska de adsorberade
lagren men icke helt avlägsna dem. En relativt ny och
effektiv metod är upphettning till hög temperatur i
reducerande atmosfär. Vid en annan teknik utnyttjas skjuvkrafter,
som uppstår vid vridning eller stukning i en press eller
varmvalsning av två metaller tillsammans, för att bryta
sönder och sprida ut ytlagren.
Metalloxider, såsom järnoxid och kopparoxid, kan lätt
diffundera bort från gränsytan och in i metallen och
omöjliggör därför ej sammanfogning, men deras närvaro
är icke önskvärd. Aluminium har däremot alltid ett
oxidskikt, som måste borskaffas, och man har en tid vetat,
att det kan brytas sönder genom skjuvning, varigenom
aluminium kan sammanfogas med stål eller rostfritt stål.
Det har emellertid även visat sig möjligt att nå samma
resultat utan användning av skjuvkrafter. Denna teknik,
som kan genomföras under vissa betingelser, beror kanske
på aluminiumoxidens diffusion in i grundmetallen.
Kompoundmetaller kan framställas genom "torr",
"fuktig" eller "våt" sammanfogning. Vid det första förfarandet
401
används två olika metoder. Vid det ena läggs de rengjorda
ytorna samman, skyddas mot oxidation och pressas
samman vid en förhöjd temperatur, som understiger båda
metallernas smältpunkt. Därefter valsas den erhållna
kom-poundmetallen. Vid den andra metoden svetsas de
sammanlagda metallstyckena ihop längs kanterna, varigenom
de blivande kontaktytorna skyddas mot luftens inverkan
(Tekn. T. 1950 s. 29). Detta kompoundämne upphettas
sedan och varmvalsas. Härvid erhålles icke blott det för
sammanfogningen behövliga trycket utan genom
förstoringen av kontaktytorna bryts dessutom eventuella lager
av främmande ämnen mellan metallerna.
Denna metod är synnerligen användbar, när de båda
metallerna har ungefär samma smältpunkt, t.ex. vid
framställning av kompoundplåt av rostfritt stål på kolstål, olika
kromlegeringar på Invar (järn-nickellegering med låg
vär-meutvidgningskoefficient), nickel på järn osv.
Vid t.ex. guld- och silverplätering används även fuktig
sammanfogning, varvid man mellan metallytorna lägger
ett lager av silverlod, soin är plastiskt inom ett stort
temperaturintervall. Vid sammanfogningen arbetar man då vid
en temperatur, som ligger mellan lodets mjuknings- och
smältpunkt. I vissa fall är det vidare lämpligt att använda
våt sammanfogning, varvid man väljer en
arbetstemperatur, vid vilken silverlodet är flytande.
Det tryck som behövs vid fuktig sammanfogning, är
naturligtvis lägre än det, som måste användas vid torr, och
det är ännu lägre vid våt sammanfogning. Förr användes
uteslutande denna, men resultatet blev starkt beroende av
arbetarens skicklighet. Vid för låg arbetstemperatur
erhölls nämligen lösa kanter och stora blåsor; vid för hög
temperatur uppstod små blåsor av ett knapphålshuvuds
storlek. Det är därför säkrare att använda halvflytande
lod eller inget alls.
I vissa fall bildar de båda metaller, som skall
sammanfogas, spröda legeringar. Detta gäller t.ex. koppar och
aluminium samt koppar och kadmium-silverlegering. För att
få en duktil kompoundmetall måste bildningen av sådana
legeringar undvikas, vilket för koppar-aluminium kan ske
genom användning av ett halvflytande lod mellan
metallytorna. På detta sätt kan man framställa kompoundmetall
av aluminium på koppar, som kan arbetas till alla
tänkbara former, utan att bindningen mellan metallerna
förstörs. Då aluminium är mycket reaktiv och bildar
legeringar med de flesta metaller, används i princip samma metod
för att framställa kompoundmetaller av den med silver
och stål.
Många kompoundmetaller kan icke framställas genom
direkt bindning, därför att bildning av legeringar vållar
svårigheter antingen vid sammanfogningen eller den
efterföljande bearbetningen. Silver på berylliumkoppar, som
är synnerligen användbar för elektriska kontaktarmar,
måste upphettas till mer än 930°C, för att
berylliumkop-parns förmåga till härdning genom åldring skall komma
till sin rätt. Vid denna temperatur bildas emellertid en
eutetisk blandning av silver och grundmetallen, varigenom
kontaktytorna smälter. Man lägger därför ett tunt lager
av en tredje metall, t.ex. järn, mellan dem, varigenom
bildningen av ett eutetikum undviks. En liknande metod
används vid sammanfogning av kadmium-silverlegering
och koppar för att undvika bildning av spröd legering. Den
tredje metallen är i detta fall finsilver (S Siegel i J. Metals
juli 1950). SHl
Skäroljors funktion vid spånavskiljande bearbetning.
Vid all bearbetning med skärande verktyg utvecklas en
viss värmemängd, som till sin storlek beror av det
bearbetade materialet, använda skärdata samt
verktygsutformningen. Värmet erhålles till ca 75 °/o genom stukningen,
den plastiska deformationen, av det bortskurna materialet,
spånet. Endast ca 25 °/o härleder sig från friktionen mellan
spånet och verktyget. Om verktyget under längre tid
utsättes för de relativt höga temperaturer (upp till 700°C),
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
