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Verfahren zum Überziehen von Eisen- und Stahlgegenständen und zur Beseitigung von Lunkern.
Riefen, Rissen u. dgl. in Eisen-, Stahl-und Temperguss.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbesserung von Riefen, Lunkern und Rissen in Eisen-, Stahl-und Temperguss sowie zum Überziehen von Stahl-und Eisenkörpern mit Gusslotdeeken.
Nach den bisher angewandten Verfahren unterscheidet man entsprechend den bei der Ausbesserung der Gusskörper benötigten Temperaturen zwei Gruppen :
Die bekannten Schweissverfahren, bei denen eine Temperatur von zirka 12000 C der Schweissstelle zugeführt wird, arbeiten in der Weise, dass die im Gusskörper beschädigte Stelle mit Hilfe von Gussschweissstäben zugeschweisst wird. Der Vorgang erfolgt dergestalt, dass die Brennerflamme, die unter steilem Winkel gegen die Oberfläche des Gusskörpers gehalten wird, das Material des Werkstückes bis auf den Grund aufschmilzt und die der Flamme zugeführten Gussschweissstäbe in die beschädigte Stelle eingeschmolzen werden.
Hiedureh werden der beschädigten Stelle im Werkstück erhebliche Wärmemengen zugeführt, die die sachgemässe Vorwärmung des ganzen Körpers erfordern, um hiedurch bei Vermeidung zusätzlicher Spannungen neue Riss- und Bruchgefahr zu verhüten. Der Nachteil der bisher angewandten Schweissverfahren beruht darauf, dass durch die unvermeidliche starke Erwärmung in den meisten Fällen ein Verziehen der Gussstücke eintritt, das die mechanische Nachbearbeitung der betreffenden Körper erforderlich 111acht. Die Struktur des Grundmaterials an der betreffenden Stelle erfährt eine erhebliche Veränderung, und die ausgeschweissten Stellen unterscheiden sich durch die hohe Sauerstoffzufuhr in der Farbe von den umgebenden Materialzonen, wobei noch hinzukommt,
dass durch die starke Sauerstoffeinwirkung die Schweissstellen und ihre Randzonen in den meisten Fällen hart und daher schlecht bearbeitbar sind.
Die zweite Gruppe von Verfahren bilden die sogenannten Hart-und Weichlotverfahren, bei denen mit Temperaturen von zirka 8500 bzw. 2500 C gearbeitet wird. Die Farbe der bei diesem Verfahren der beschädigten Stelle zugeführten Lötmetalle wie auch ihre Struktur und Festigkeit sind von der des Eisengusskörpers grundsätzlich verschieden. Es ist daher nach den bisher bekannten Lötverfahren nicht möglich, Eisengusskörper farbgleich auszubessern, da es sich bei den für die Lötverfahren benutzten Loten durchweg um Nichteisenmetalle handelt. Durch die erheblich niedrigere Abschleiffestigkeit und Ritzhärte der Lötmetalle gegenüber dem Eisenguss sind die ausgelöteten Stellen sehr leicht Besehädi- gungen von aussen her ausgesetzt.
Im Gegensatz zu den geschilderten Verfahren besteht das erfindungsgemässe Verfahren nach der vorliegenden Anmeldung darin, dass unter Erwärmung der beschädigten Stelle des Gusskörpers auf Rotglut (etwa 850 C) unter gleichzeitiger Anwendung eines stark desoxydierend wirkenden Flussmittels ein leicht abschmelzbar und sehlackenfrei fliessender Gusseisenschmelzstab mit flach oder im geringen Winkel zur Grundmetalloberfläche geführter Flamme, die zweckmässig den Schmelzstab umkreist, so abgeschmolzen wird, dass das flüssige Metall im breiten Strom der Grundmetalloberfläche zufliesst.
Dieses Verfahren hat die folgenden erheblichen technischen Vorteile :
Es bildet sich eine sehr gute Verbindung zwischen dem Grundmetall und dem aufgeschmolzenen Metall durch eine Zone von Mischkristallen an der Trennungsfläche zwischen Grundmetall und aufgeschmolzenem Metall, so dass das Grundmetall keinerlei Gefügeänderungen erleidet.
Ein weiterer Vorteil besteht in der verhältnismässig geringen Temperatur, auf die das Grundmetall bei der Durchführung des Verfahrens gebracht werden muss, wodurch ein Verziehen des auszubessernden Arbeitsstüekes und die Entstehung von zusätzlichen Spannungen in diesem verhütet werden.
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Ferner ist von besonderem Vorteil, dass die durch das auf-bzw. eingebrachte Gussmaterial ausgebesserte Stelle des Gussstückes sowohl im Innern wie an den Randzonen dicht, feilenweich und farbgleich mit dem Grundmetall des auszubessernden Körpers ist, da durch die beschränkte Wärme-und Sauerstoffzufuhr infolge der besonderen Art der Flammenführung weder Verfärben noch Erhärtungi erseheinungen in den Randzonen der Ausbesserungsstelle auftreten.
Schliesslich kann, da die auszubessernde Stelle nur auf relativ geringe Temperaturen erhitzt werden muss, von einer Vorwärmung des Werkstückes in vielen Fällen abgesehen werden. Wenn bei komplizierten Gusskörpern eine Vorwärmung doch erforderlich oder zweckmässig erscheint, kann diese bei so niedriger Temperatur stattfinden, dass die Gefahr des Verziehens des Werkstückes nicht eintritt.
Sind die Hohlstellen sehr tief, so können diese im Grunde ausser mit Gusslot auch mit den bekannten Hartloten, Gussschweissstäben oder sonstigen Füllstoffen ausgestattet werden. Nach Desoyxdation der eingebrachten Metalloberfläche mit Gusslotpaste wird über diese eine Gusslotdeeke in einer Stärke ent-
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gemässen Verfahren im Gegensatze zu den bisher bekannten Schweissverfahren die Temperatur an der beschädigten Stelle erheblich niedriger gehalten und zusätzliche Spannungen im Gusskörper nach Möglichkeit vermieden.
Das Verfahren kann mit Erfolg auch dort angewandt werden, wo es sich darum handelt, gleitende
Flächen aus Stahl oder Schmiedeeisen mit dünnen Gusslotdecken zu überziehen. Durch das einwandfreie
Anlegieren des Gusslotmaterials an Stahl und Eisen können sowohl stählerne Prismenführungen von
Werkzeugmaschinenbetten als auch ausgeschlagene Stahlventilsitze in Zylinderköpfen. Gleitflächen von Kreuzkopfbahnen usw. mit dünnen Gusslotdeeken überzogen werden, wodurch massive, schwere
Gusskörper durch leichte widerstandsfähige Stahlkörper ersetzt werden können, bei denen die Gleit- verhältnisse auf Grund der aufgebrachten Gusslotdecken gegenüber den bisher benutzen Gusskörpern nicht geändert sind.
Zur Durchführung des Verfahrens hat sich nach Versuchen als besonders geeignet ein Gusseisen- sehmelzstab erwiesen, der von feinkörnigem und gleichmässigem Gefüge ist und bei welchem der als freier Graphit im Gefüge vorhandene Kohlenstoff eine feine, gleichmässige Verteilung im Gefüge auf- weist. Ein Gusseisenschmelzstab von solchem Gefüge bildet beim Schmelzen dünnflüssige Tropfen, was ja für das Gelingen des Schweissvorganges wichtig ist, im Gegensatz zu einem Gusseisenschmelzstab von grobem Gefüge und grober Graphitverteilung, bei welche111 die Tropfen zähflüssig ausfallen und zu ihrer Entstehung einen grösseren Wärmeaufwand benötigen.
Es eignen sich demnach zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Anmeldung diejenigen Eisensorten für den Gusseisenschmelzstab, die als hochwertiges Gusseisen bekannt sind und eine derart feine Graphitverteilung aufweisen, wie sie z. B. als feinschuppiger Graphit oder Graphit- eutektikum bekannt ist.
Die günstige Wirkung bei der Schweissung kann aus den Vorgängen bei der Entstehung der
Tropfen erklärt werden. Nach dem Eisenkohlenstoffdiagramm sinkt die Schmelztemperatur unter- eutektischer Schmelzen mit steigendem Kohlenstoffgehalt ; bei gleicher Temperatur sind auch Schmelzen mit grösserem Gehalt an Kohlenstoff dünnflüssiger. In allen Fällen, in denen gleiche Verhältnisse inner- halb aller Teile der Schmelze vorausgesetzt werden können, ist der mittlere Kohlenstoffgehalt der gesamten
Schmelze massgebend. Auch im vorliegenden Fall ist der mittlere Gehalt des Abschmelzstabes an
Kohlenstoff noch ohne Bedeutung für den Ablauf der Vorgänge.
Das Abschmelzen von Tropfen geht aber örtlich so begrenzt und innerhalb so kurzer Zeiträume vor sich, dass die Ungleichmässigkeiten, die innerhalb des Stabes bestehen, nicht vernachlässigt werden können. Ist die Kohlenstoffverteilung im
Stabe sehr unregelmässig, finden sich also grobe Graphitadern oder-anhäufungen vor, zwischen denen Teile des metallischen Grundgefüges liegen, die erheblich weniger oder keinen Kohlenstoff enthalten, so wird die Abschmelzung am leichtesten und schnellsten in den Zonen nahe an den Graphiteinsprengungen gelingen. Diese sind nicht nur an sieh kohlenstoffreicher, sondern nehmen während der Erwärmung durch Diffusion auch leicht Kohlenstoffe auf.
Während das aus diesen Zonen kommende Metall schon flüssig ist, wird das benachbarte kohlenstoffärmere Metall erst einem geringen Grad von Dünnflüssigkeit erreicht haben und vielleicht auch noch teigig sein. Trennt sich nun der Tropfen ab, so nimmt er weniger durchschmolzene Teilchen mit. Seine Durchsetzung mit solchen weniger flüssigen Teilchen lässt ihn zähflüssiger wirken.
Je feiner und je gleichmässiger nun der Graphit im Stabe verteilt ist, desto weniger besteht die Möglichkeit für die Herausbildung der geschilderten Ungleichheiten. Mit wachsender Feinheit der
Graphitverteilung wird vielmehr eine schnelle Annäherung an den Zustand stattfinden, bei dem eine gleichmässige Verteilung des mittleren Kohlenstoffgehaltes über den ganzen Körper angenommen werden kann, ein Zustand, der schnellste Absehmelzung der dünnflüssigsten Tropfen bei Erwärmung auf geringste
Temperatur, also auch bei geringstem Wärmeaufwand ermöglicht, vorausgesetzt, dass der mittlere Kohlenstoffgehalt nicht zu gering ist.
Die gleichen Eigenschaften, die eine Eisenkohlenstofflegierung sonst als hochwertig erscheinen lässt, ihr insbesondere auch gute Festigkeitseigenschaften verleihen, sind es demnach, welche die Legierung
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auch für die Verwendung zu Lot-oder SehweiBzweeken besonders geeignet erscheinen lassen. Die Ver- fahren, die sich für die Herstellung der hochwertigen Gusseisengattungen eignen, sind daher auch für die Herstellung der Abschmelzstäbe zu Lot-und SehweiBzweeken besonders brauchbar. Von solchen
Verfahren ist bisher eine ganze Anzahl bekanntgeworden. Auch alle sonstigen Verfahren, die durch Verwendung einer Sehmelzüberhitzung oder auf anderm Wege eine feine Graphitverteilung erzielen lassen, sind anwendbar. Dazu gehört z. B. auch die Verwendung von Einsatzstoffen, z.
B. von Sonder- roheisen, Gusssehrot, Trichter od. dgl., die entweder bereits selbst feine Graphitverteilung aufweisen oder diese mittelbar zur Folge haben.
Die günstigen Eigenschaften der Schmelze aus Absehmelzstäben, die nach solchen Verfahren angefertigt wurden, erschöpfen sich aber nicht mit der Leichtigkeit der Tropfenentstehung. Die Dünn- flüssigkeit und Gleichmässigkeit der Schmelze hat vielmehr noch den ebenso wesentlichen Erfolg bester
Bindung mit dem zu schweissenden oder zu lötenden Grundwerkstoff bei geringer Erwärmung des letzteren und bei geringer Veränderung seiner Nachbarschichten. Zur Sicherung dieser Wirkung ist
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Abschmelzstabes desoxydierende Wirkung ausübt.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Verfahren zum Überziehen von Eisen- und Stahlgegenständen und zur Beseitigung von Lunkern, Riefen, Rissen u. dgl. in Eisen-, Stahl-und Temperguss, dadurch gekennzeichnet, dass unter Erwärmung des zu überziehenden Gegenstandes bzw. der beschädigten Fehlstelle des Gusskörpers auf Rotglut (etwa 8500 C) bei gleichzeitiger Anwendung eines stark desoxydierenden Flussmittels, ein leicht abschmelzbarer und schlackenfrei fliessender Schmelzstab aus hochwertigem Gusseisen, der den Graphit in feinschuppiger Form oder als Graphiteutektikum enthält, mit flach oder im geringen Winkel zur Grundmetalloberfläche geführter Flamme, die zweckmässig den Schmelzstab umkreist, so abgeschmolzen wird,
dass das flüssige Material im breiten Strom der Grundmetalloberfläehe zufliesst.