構件的製作方法

2023-09-19 23:17:55

本發明涉及一種由兩個金屬的覆蓋層和一個在覆蓋層之間設置的非金屬的芯層組成的構件。

背景技術：

現有技術已知一般類型的構件。由申請人以商業名稱銷售的結構噪聲消聲的複合材料由兩個鋼蓋板和一個設置在其間的粘彈性的塑料芯層組成，其中芯層由丙烯酸酯或者聚酯材料組成。例如通過焊接，特別是電阻焊接通常順利地使結構噪聲消聲的複合材料與其他部件的連接。為了能夠提高結構噪聲消聲的複合材料的電阻焊接能力，例如專利文獻DE3834829C2中公開的，塑料芯層可以加入顆粒大小為塑料層厚度的70到130％的以鐵矽粉末形式的焊接添加劑。熔焊或者甚至熱釺焊不能在這種構件中使用，因為在高於250℃的溫度下在接縫的整個區域中並且也在受熱影響區域的部分中導致熱分解反應。由於熱效應，在熔焊過程中除了無數的燃燒殘留物之外還形成了大量氣體，主要是二氧化碳，其阻礙了熔融相的無氣孔的凝固。

技術實現要素：

由此出發，本發明的目的在於提出一種適合熔焊和/或熱釺焊的構件。

對於一般類型的構件的上述目的由此得以實現，即非金屬的芯層由含矽的材料組成並且含矽的芯層包含脫氧元素和/或脫氧合金，其以相對於芯層的0.1至最高5重量％之間的比重在含矽的芯層中分散。

研究表明，含矽的材料可短時間耐受最高800°的溫度。在更高的溫度下，例如通常在MIG和MAG焊接中存在的，含矽材料中的矽由於其對於二氧化矽中的氧的高親和性在含氧的氣氛中分解。通過矽與氧的反應，金屬熔體的排氣和在接縫區域中的孔的形成明顯降低。形成的二氧化矽以在接縫表面(焊縫表面)以矽酸鹽的形式沉澱並且能夠在需要時機械地去除。在將脫氧元素和/或脫氧合金加入到含矽的芯層之後令人意外地發現在整個連接過程中(熔焊過程中)氧結合併且要麼通過焊接熔體轉移到殘渣中要麼則在所謂的氧化沉澱的過程中以細微分散的，非金屬的夾雜物(NME)的形式在熔體中沉澱，由此實現了無氣孔地凝固。如果與金屬覆蓋層結合，根據本發明的構件具有結構噪聲消聲的性能並且這樣能夠優選在海事產業，例如造船或者替換性地在鐵路交通、在汽車和飛機製造中、軍火工業、發電廠建造、鋼高層建築和所有其中通過熱釺焊和/或熔焊製造連接的領域中使用。

根據本發明，脫氧元素和/或脫氧合金以相對於芯層的0.1和最高5重量％之間的比重在含矽的芯層中分散。為了確保在金屬的覆蓋層之間的足夠的粘合，各個脫氧元素和/或脫氧合金的比重限制在最高5重量％，特別是最高3重量％並且優選最高1.5重量％。為了有利於在接合過程中的氧結合，脫氧元素和/或脫氧合金的比重至少為0.1重量％，特別是至少為0.2重量％並且優選至少為0.25重量％。例如，以粉末和/或薄片的形式的Ca、Mg、Al、Ti、Si、Mn、Cr、Ce、La、Nb、Ta、V和/或Zn適合作為脫氧元素。前述元素既可以單獨地也可以組合地，特別是也可與其他脫氧元素和/或脫氧合金，例如矽鐵(FeSi)、鈣矽鐵(Fe-Ca-Si),錳鐵(FeMn)一起加入含矽的芯層。

本發明的另一設計方案在於，金屬的覆蓋層由鋼材料組成。金屬塗層或者未塗層的鋼材料，例如結構鋼相對廉價並且因此特別地適合優選在造船或機械製造中的構造。當應該在構件上節省額外的重量時，例如鋁和鎂材料的輕金屬材料也可以作為金屬的覆蓋層，也可以與鋼材料結合使用。金屬的覆蓋層具有從0.2到30mm、特別是從0.5到10mm，優選從1到10mm和特別優選從1.5到5mm的厚度。

結合使用具有從0.01到0.2mm，特別是從0.02到0.1mm並且優選從0.025到0.05mm的厚度的含矽的芯層，可以製造低成本的構件。含矽的芯層可以以薄膜的形式，優選粘合薄膜的形式設置在金屬的覆蓋層之間。

在第一實施例中，根據本發明的構件通過MAG熔焊在T形接頭中焊接到由單一的鋼材料製成的載體上，該構件由分別具有3.5mm厚度的未塗層的S235JR+AR(根據EN 10025-2:2004-10)的鋼覆蓋層和一個設置在其間的含矽的芯層組成，該芯層具有0.05mm厚度和0.75重量％的分散的鋁薄片(RO500,Fa。Eckart)。熔焊焊縫不出現孔或者縮孔。這種熔焊的構造在造船和機械製造中發現。

在第二實施例中，選擇具有與第一實施例中相同的成分的根據本發明的構件，然而存在的區別在於，構件的尺寸為1000×600mm並且在鋼覆蓋層中設置孔/洞，例如在構件的中間和角的區域中。芯層在這些分散的區域中暴露。藉助MAG熔焊填充這些孔。兩個鋼覆蓋層之間的點狀的熔焊連接不具有孔和縮口。因此防止了例如在運輸和特別是通過電磁起重機的裝載的情況下的脫層風險。由此還可以在已安裝狀態下防止例如在遇火的情況下的過早脫層。