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Die Erfindung betrifft einen auf Verschleiss beanspruchten Maschinenteil mit einem aus Metall, insbesondere Weisshartguss bestehenden Grundkörper, dessen Verschleisszone mit Hartmetallstücken mit einer auf die Verschleisszone projizierten Flächengrösse zwischen 0, 1 und 10 cm2 durch Hintergiessen, Löten, Kleben od. dgl. gepanzert ist.
Es ist bekannt, Verschleisszonen durch Körper aus verschleissfestem Material zu armieren. Dieses verschleissfeste Material besteht aus Schleifmittelkörnern, die auf unbestimmte Art und Weise erzeugt wurden.
Schleifmittelkörner sind zur Bewehrung von verschleissbeanspruchten Körpern nicht brauchbar, da hochspröde
Stoffe beim Umgiessen mit geschmolzenem Eisen zerspringen, beim Löten oder Kleben aber keine genügende
Haftung aufweisen.
Bei der Herstellung von Werkzeugen, insbesondere Schneidmeisseln, werden Hartmetallplättchen durch
Löten mit dem Werkzeugkörper verbunden. Diese Hartmetallplättchen sind hochwertige Güter, die in ihrer
Anwendung sehr teuer sind. Bei Werkzeugen ist die Verwendung unbeschädigter Hartmetallplättchen dringend notwendig, um die gewünschte Zerspanung zu erreichen.
Hartmetall hat ein hohes spez. Gewicht, und der Gewichtsanteil einer ausreichenden Panzerung für einen verschleissbeanspruchten Körper liegt daher sehr hoch. Sehr hohe Panzerungskosten sind aber nur in seltenen
Fällen und bei höchster Anforderung an die Lebensdauer tragbar, nicht aber für die grosse Masse üblicher
Verschleissteile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aussergewöhnlich hohe Verschleissfestigkeit von Hartmetall mit niedrigen Gestehungskosten bei guter Befestigungsmöglichkeit zu verbinden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Hartmetallstücke Schrottstücke, insbesondere abgenutzte Hartmetallschneidplättchen, sind.
Unter "Hartmetall" wird dabei überwiegend gesintertes Wolframkarbid mit Anteilen eines Binders, z. B.
Kobalt, und eventuell Anteilen von Titankarbid und/oder Tantalkarbid verstanden. In Sonderfällen kommen auch pulvermetallurgisch erzeugte Sonderhartmetalle, d. h. Sintergemenge aus C, TiC, Cr, Cu, Mo, Ni, Rest Fe in
Frage. Ausserdem kommen metallkeramische Werkstoffe sowie sonstige metallische Hartstoffe (Karbide, Nitride,
Boride und Silizide) in Betracht. Soweit diese vorgenannten Stoffe gussabweisend sind, können sie im Falle ihrer
Befestigung durch Umgiessen, durch Einsprühen, Wälzen, Anstreichen oder durch andere überzüge verschiedener
Art benetzungswilliger gemacht wird.
Unter "Schrott-Stücke" werden hier bei der Fabrikation von Hartmetall oder bei der Benutzung von
Hartmetall im praktischen Betrieb für den ursprünglich vorgesehenen Verwendungszweck unbrauchbar gewordene
Körper aus Hartmetall verstanden. Überwiegend handelt es sich dabei um ganz unregelmässig geformte, zackige und zerklüftete Stücke oder Stückchen ; indes eignen sich auch vielfach im Betrieb unbrauchbar gewordene, plättchenförmige Körper, sogenannte Schneidplättchen aus Hartmetall, welche nur geringe Verletzungen der ursprünglichen Oberfläche durch Riefen, Auskolkungen, kleinere Ausbrüche u. dgl. aufweisen.
Bei den verwendbaren Hartmetallschrottstücken kann es sich also sowohl um völlig unregelmässige Stücke als auch um verhältnismässig regelmässige Körper, z. B. Wendeschneidplättchen, mit durch Gebrauch vorhandenen Abnutzungsstellen, also um im Betrieb für den vorgesehenen Verwendungszweck unbrauchbar gewordene oder von vornherein unbrauchbare Teile handeln, wobei durch rauhe Fläche und/oder Unregelmässigkeit in der Gestalt eine höhere Haftung zwischen dem Grundkörper und dem Schrottstück gegenüber glatten Hartmetallkörpern erzielt wird, insbesondere bei der Befestigung des Hartmetalles im Grundkörper durch Umgiessen, Löten oder Kleben.
Hartmetallschrott fällt z. B. bei der Herstellung von Hartmetall und abgenutzte Hartmetallschneidplättchen fallen bei der Verwendung von Hartmetall in Bearbeitungswerkstätten in grossen Mengen an. Die anfallenden Teilchen werden teils weggeworfen, teils unter Zerkleinerung als Ausgangsstoff für die neue Fabrikation von Hartmetall wieder verwendet. Seither nicht zur Verwendung gekommener Hartmetallschrott kann durch die Erfindung einer neuen Verwendung zugeführt werden, wodurch sich eine Einsparung an Werkstoff ergibt. Die Wiederverwendung von sonst als Abfall anzusehenden Hartmetallteilchen ermöglicht eine Hartmetallpanzerung an zahlreichen Maschinenteilen, für die seither eine solche Benutzung aus wirtschaftlichen Gründen gar nicht möglich war.
Ganz einfache Körper, die seither in üblicher Weise ersetzt wurden, da eine Hartmetallpanzerung ein Vielfaches des ungepanzerten Stückes kosten wurde, können jetzt mit tragbaren Kosten gepanzert werden, da Hartmetallschrott im Handel pro 1 kg um etwa 1/10 bis 1/30 gegenüber neuem Hartmetall kostet.
. Dieser enorme wirtschaftliche Vorteil in Verbindung mit der hohen Verschleissfestigkeit und der besseren Befestigungsmöglichkeit von Hartmetallschrott ermöglicht eine Ausdehnung höchstwertiger Panzerung auf eine bisher nicht für möglich gehaltene Vielzahl von Verschleissteilen, z. B. : ebene Platten aller Art, ebene oder gewölbte Auskleidungen, Armschutzteile für Betonmischer, Aufreisserzähne, Brecherbacken, Bremsklötze, Bremstrommel, Bohrschablonen, Drahtführungen, Düsen, Eimermesser, Flugzeugsporne, Führungsschienen, Gliederkettenteile, Grabenfräsen, Greiferzähne, Hammermühlenschläger, Kegelbrecher, Kettenführungen, Kettenräder, Koksausdrücker, Kollergangteile, Kurvenscheiben, Koksbecherwalzen, Klassiererteile, Kettenförderer, landwirtschaftliche Werkzeuge, Laufrollen, Lochdorne, Leitrollen, Mischerteile, Mahlwerksteile, Planiermesser,
Pressdorne, Polygonecken, Reisszähne, Rohre, Roste, Rührflügel, Schaufellader, Schlackenrechen, Schlagarme, Schneepflüge, Schrapper, Schwerterwäscher, Seilrollen, Stempelplatten od. dgl..
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Durch Anwendung der Erfindung werden auch Schwierigkeiten beim Aus- und Einbau von Verschleissteilen vermindert und Produktionsausfälle durch Maschinenstillstand herabgesetzt.
Durch Beibehaltung der Gestalt des verschleissbeanspruchten Körpers, z. B. Mischerschaufel, Schlagflügel od. dgl., über längere Betriebszeit wird darüber hinaus der Wirkungsgrad der Maschine nicht nachteilig beeinflusst und auch nicht die Qualität des damit zu bearbeitenden Gutes, kurzum die Funktionstüchtigkeit des gepanzerten
Verschleissteiles wird über einen viel längeren Zeitraum das Zehnfache - aufrechterhalten.
Die zur Verwendung kommenden Hartmetallschrottstücke haben eine handliche Grösse und können auch zur Panzerung gewölbter Flächen herangezogen werden. Abnutzungsstellen, welche an abgenutzten Hartmetallschneidplättchen vorhanden sind, beeinträchtigen deren Verwendung als Panzerung von verschleissbeanspruchten Flächen in keiner Weise.
Die ursprünglich für die mechanische Bearbeitung bestimmten abgenutzten Hartmetall-Schneidplättchen mögen hinsichtlich. ihrer Zusammensetzung, Korngrösse und sonstigen Eigenschaften nicht das Optimum an Verschleisswiderstand, insbesondere gegen darübergleitende Mineralien, darstellen ; trotzdem ist der praktische Gewinn an Verschleissfestigkeit gegenüber heute üblichen Lösungen sehr gross, ganz abgesehen von der enormen Steigerung der Wirtschaftlichkeit. Während Hartmetalle für die Abspantechnik meist zwischen 2 und 50% an Titankarbid und Tantalkarbid enthalten, ist bekanntlich der Anteil dieser Stoffe bei Hartmetallen für Gesteinsbohrer, also Verschleissfälle unter Mitwirkung von Mineralien, meist verschwindend gering.
Es ist ein Verdienst des Erfinders, erkannt zu haben, dass auch üblicherweise nicht gegen mineralischen Verschleiss eingesetzte Hartmetall-Qualitäten noch durchaus positive Resultate bei Beanspruchung durch Mineralien ergeben.
Letztlich liegt die Erfindung im Rahmen der vielfach vorgeschlagenen technischen Massnahmen zur Milderung der Rohstoffschwierigkeiten, denen sich die menschliche Gesellschaft in naher Zukunft, im Endstadium menschlicher Zivilisation gegenüber sieht.
Die Erfindung dient zum Panzern von verschleissbeanspruchten Körpern, z. B. Mischerschaufeln, Pralleisten, Schlagplatten, Förderschnecken, Blasversatzrohren, Baggerzähnen, Betonpumpenteilen u. dgl..
In den Zeichnungen sind eine Giessform und verschleissbeanspruchte Körper als Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Giessform zur Herstellung eines erfindungsgemässen Maschinenteiles, Fig. 2 eine Draufsicht auf den unteren Teil der Giessform in Richtung der Pfeile II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen in der Giessform nach den Fig. 1 und 2 hergestellten, gepanzerten, metallischen Maschinenteil, Fig. 4 einen Teilschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 in grösserem Massstab, die Fig. 5 und 6 je eine gepanzerte Platte, Fig. 7 einen Schnitt durch eine Mischerschaufel eines Betonmischers, Fig. 8 eine Seitenansicht eines Gussstückes, und Fig. 9 eine Draufsicht auf das Gussstück nach Fig. 8.
Fig. 1 zeigt zwei miteinander verbindbare Formkästen--101 und 102--, die in geschlossenem Zustand einen Formhohlraum--103--begrenzen, wobei der obere Kasten--101--einen Einguss--104--und einen Steiger --105-- enthält. Auf den Boden des Formhohlraumes--103--werden vor dem Guss gelochte Tragleisten--110, 111,112 und 113--aufgelegt und durch Stifte--115--gehalten. Auf jeder der
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Die Sinterhartmetallkörner --116-- sind so von den Tragleisten--110 bis 113--gehalten, dass sie grob angenähert etwa gleiche Abstände voneinander haben und dass die Flächenanteile der Sinterhartmetallkörner --116-- auf die Verschleissfläche projiziert etwa 5 bis etwa 50%, vorzugsweise etwa 10% bis etwa 40% betragen. Zwischen den Sinterhartmetallkörnern-116--bleibt eine projizierte leere Fläche von etwa 95% bis etwa 50%, vorzugsweise etwa 90% bis etwa 60%, übrig.
Die Tragleisten-110 bis 113-weisen genügend grosse Löcher auf und sind in ausreichendem Abstand voneinander angeordnet, damit der Gusswerkstoff zwischen die Sinterhartmetallkörner fliessen und diese umklammern kann.
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geschlossen und Metallschmelze durch den Trichter--104--eingegossen bis die Form ganz gefüllt ist und die Schmelze im Steiger--105--hochsteigt. Die Sinterhartmetallkörner --116-- werden beim Guss ausreichend festgehalten. Der Wärmeinhalt der in die Räume zwischen den Sinterhartmetallkörnern--116--einfliessenden Schmelze ist so gross, dass die Schmelze an den kalten Sinterhartmetallkörnern--116--nicht vorzeitig abkühlt.
Dies ist insbesondere erreichbar, wenn das Volumen des zu giessenden Körpers mindestens zehnmal so gross wie das Volumen aller Sinterhartmetallkörner --116-- ist.
Das fertige Gussstück--120-ist in Fig. 3 als Quader schematisch dargestellt und hat auf seiner verschleissbeanspruchten Fläche --106-- eine grosse Anzahl wenig herausragender, aber sonst vom Gusswerkstoff umschlossener Sinterhartmetallkörner --116--. Diese werden so gut im Gussstück-120- gehalten, dass auch grosse Reibungskräfte sie nicht aus dem Verband herausreissen können.
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über die weniger verschleissfeste Gussoberfläche vor. Dadurch wird diese Gussoberfläche gegen Verschleissangriffe, z. B. durch darüber gleitende Mineralien, gut geschützt. Im praktischen Betrieb bleibt dieser Zustand lange Zeit im wesentlichen aufrechterhalten.
Von Vorteil für das Einbinden in den Gusswerkstoff ist eine unregelmässige zerklüftete, insbesondere nach rückwärts erweiterte Form der Sinterhartmetallkörner--116--. Die Aussenflächen der einzelnen Sinterhartmetallköerner --116-- sollen dagegen möglichst eben und gleichmässig sein.
Die Aussenflächen der Sinterhartmetallkörner --116-- sollen grob angenähert in einer Ebene oder einer gleichmässigen Wölbung liegen und können je nach Verwendungszweck über die Fläche des Gussstückes --120-- vorstehen. Statt nur einer Schicht von Sinterhartmetallkörnern --116-- können auch mehrere hintereinander oder übereinander angeordnete Schichten vorgesehen sein. Die Sinterhartmetallkörner können wie in Fig. 3 dargestellt, aber auch versetzt zueinander angeordnet sein.
Die in Fig. 5 dargestellte gepanzerte Platte hat einen quaderförmigen Grundkörper--l--aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Hartguss, der an seiner Vorderseite eine quaderförmige nach vorne und nach
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--2-- sind Hartmetallschrottstückeplättchen, insbesondere Hartmetallwendeschneidplättchen, durch Löten, Kleben, Klemmen od. dgl. mit geringem gegenseitigem Abstand voneinander befestigt. Sie können auch unmittelbar aneinander anstossen. Eine in ihrer
Gesamtheit dem Verschleiss ausgesetzte Fläche ist durch mindestens zwei Hartmetallschneidplättchen gepanzert.
Die Hartmetallschneidplättchen weisen mindestens Abnutzungsspuren auf. Sie liegen mit einer ihrer grossen ebenen Flächen auf dem Grundkörper--l--auf und sind so angeordnet, dass sie auf der Oberseite von grossen
Abnutzungen im wesentlichen frei sind und eine unversehrte Kante bilden. Die Auflageflächen der
Hartmetallschneidplättche --3 bis 6-- können bearbeitet sein. Die Auflagefläche des Grundkörpers-l-- ist eben ausgebildet. Es können auch mehrere Auflageflächen in parallelen Ebenen vorgesehen sein, wobei die oberen Seiten der Hartmetallschneidplättchen in einer Ebene oder gestuft angeordnet sein können. Auch eine praktisch gewölbte Anordnung der Oberseiten der Hartmetallschneidplättchen ist möglich.
Die Anordnung der Hartmetallschneidplättchen in einer Ebene oder in parallelen Ebenen erlaubt ein leichtes Löten, weil das flüssige Lot nicht so leicht wegfliesst.
Die Fugen zwischen im Abstand voneinander angeordneten Hartmetallschneidplättchen sind auf dem Grundkörper--l--so angeordnet, dass sie im Winkel zur Bewegungsrichtung eines nicht dargestellten
Gegenkörpers, von darüber fliessendem Gut od. dgl., verlaufen. Dadurch wird einer Auswaschung der Fugen während des Betriebes vorgebeugt.
Die Hartmetallschneidplättchen sind beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 durch die Ausnehmung begrenzenden Flächen des Grundkörpers--l--abgestützt. Bei Anwendung dieser Bauart bei Mischerschaufeln, Abstreifern od. dgl. bilden die vorne liegenden Kanten der Hartmetallschneidplättchen--3 bis 6--eine nahezu geschlossene Aussen- oder Abstreifkante.
Die Ausnehmung--2--ist so tief ausgebildet, dass die Oberseiten der Hartmetallschneidplättchen--3 bis 6--mit der daran anstossenden Oberseite des Grundkörpers--l--fluchten. Dadurch ist ein ungestörter Abfluss von über die obere gepanzerte Verschleisszone fliessenden Gutes oder eine freie Bewegung eines darüber geführten Körpers möglich.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 hat die mit--la--bezeichnete Grundplatte eine Ausnehmung --2a--, die durch einen an der Vorderseite vorgesehenen Steg--7--auf drei Seiten durch den Grundkörper --1 begrenzt ist. Eine solche Ausbildung der Ausnehmung --2a-- hat den Vorteil, dass sich die als Hartmetallschrottstücke verwendeten, abgenutzten Hartmetallschneidplättchen--3 bis 6--beim Löten nicht verschieben können und dass das Lot nicht so leicht wegläuft wie bei einer Ausbildung des Grundkörpers --l-- nach Fig. l. Der Steg--7--kann nach dem Befestigen der Hartmetallschneidplättchen--3 bis 6-durch Zerspanen entfernt oder durch Verschleiss abgetragen werden, wodurch die Hartmetallpanzerung ganz zur Wirkung kommt.
Die insbesondere aus Hartguss hergestellte Mischerschaufel --11-- nach Fig. 7 dient dazu, um über einen Boden eines nicht dargestellten Trogmischers geführt zu werden, und hat an ihrem bodennahen Teil einen senkrechten Anstellbereich--12--, an dessen in Bewegungsrichtung vorderer Stirnfläche Hartmetallschrottstücke in Form von abgenutzten hartmetallschneidplättchen --13-- durch Löten od. dgl. befestigt sind. Eine untere, von grossen Abnutzungen freie Kante --14-- der Kartmetallschneidplättchen --13-- dient als Bodenstreifkante und setzt den Verschleiss der Mischerschaufel stark herab.
Die Verwendung von Hartmetall an den Hauptverschleisszonen und von Hartguss an den Nebenverschleisszonen ergibt eine besonders haltbare Kombination.
Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 und 9 hat ein insbesondere aus Hartguss hergestelltes quaderförmiges Gussstück-2l-, in das Hartmetall-Schrott-Plättchen-22 bis 26--, insbesondere
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Gussstückes-21-bündigVerschleissfläche des Gussstückes hochkant gestellt, wobei ihre möglichst wenig beschädigten Seiten oben liegen.
Sie können senkrecht zur Verschleissfläche um nahezu den vollen Betrag ihrer Höhe abgenutzt oder aufgebraucht werden und werden fast bis zu ihrem vollständigen Aufbrauch gut im Gussstück--21--gehalten. Zwischen den Hartmetall-Schrott-Plättchen--22 bis 26-sind schmale Gussstege--28 bis 31--vorgesehen. Die auf die Verschleisszone projizierte Fläche der einzelnen Hartmetall-Schrott-Plättchen liegt zwischen etwa 0,1 cm2 und
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cm2,Hartmetall-Schrott-Plättchen ist so gross, dass, auf die Verschleissfläche projiziert, der Flächenanteil der Hartmetall-Schrott-Plättchen insgesamt etwa 5% bis etwa 50%, vorzugsweise etwa 10% bis etwa 40% beträgt. Die einzelnen Hartmetall-Schrott-Plättchen werden vom Gusswerkstoff fest umklammert.
Es ist aber auch möglich, die Hartmetall-Schrott-Plättchen --22 bis 26--an ihren schmalen Seiten unmittelbar aneinander anstossen zu lassen. Sind statt einer einzigen Reihe von Hartmetallplättchen zwei oder mehr Reihen vorgesehen, so können die gegebenenfalls mit Abstand voneinander angeordneten Hartmetall-Schrott-Plättchen der einzelnen Reihen versetzt zueinander angeordnet sein, wobei mehr als zwei Hartmetall-Schrott-Plättchen sich mindestens teilweise überdecken.
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Guss nicht schmelzbare dünne Asbest- oder Kohlenstreifen eingelegt werden.
Die Dicke des Gussstückes-21- (in Fig. 8 senkrecht zur Zeichenebene und in Fig. 9 in Zeichenebene gesehen) soll bei der dargestellten Anordnung der Hartmetall-Schrott-Plättchen, wenn nur eine Reihe vorgesehen ist, mindestens dreimal, und wenn zwei Reihen vorgesehen sind, mindestens viermal so gross sein wie die Dicke der Hartmetall-Schrott-Plättchen--22 bis 26--.
Als Grundkörper-Werkstoffe kommen besonders legierte oder unlegierte Hartgusssorten in Frage, aber auch Stahlguss oder Gusseisen eventuell mit Kugelgraphit, in manchen Fällen auch gewalzte Stähle u. dgl.
Gemäss der Erfindung gepanzerte Körper sind sehr widerstandsfähig gegen Verschleissbeanspruchung und äusserst wirtschaftlich herstellbar, weshalb sie sehr vielfältige praktische Anwendungsmöglichkeiten eröffnen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Auf Verschleiss beanspruchter Maschinenteil mit einem aus Metall, insbesondere Weisshartguss, bestehenden Grundkörper, dessen Verschleisszone mit Hartmetallstücken mit einer auf die Verschleisszone
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