AT363760B

AT363760B - Verfahren zum aufbringen von zusatzwerkstoff vorzugsweise aus chrom-nickelstahl in folienform auf werkstuecke aus eisenkohlenstofflegierungen, vorzugsweise gusseisenwerkstuecke

Info

Publication number: AT363760B
Application number: AT123480A
Authority: AT
Inventors: Herbert Dipl Ing Hulla
Original assignee: Steyr Daimler Puch Ag
Priority date: 1980-03-06
Filing date: 1980-03-06
Publication date: 1981-08-25
Also published as: ATA123480A

Description


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   Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Aufbringen von Zusatzwerkstoff vorzugsweise aus Chrom-Nickelstahl in Folienform auf Werkstücke aus Eisenkohlenstofflegierungen, vorzugsweise Gusseisenwerkstücke mittels eines Energiestrahls, durch den sowohl die auf das Werkstück aufgelegte Folie als auch die Werkstückoberfläche aufgeschmolzen und dadurch die feste Verbindung hergestellt wird. 



   Ein solches Verfahren ist bereits zum Anheften von Blech auf Gusseisenrippen verwendet worden (Giesserei 63,1976,   Nr. 11, S. 318).   



   Dabei ergibt sich allerdings keine mit dem Werkstück überall gleichmässig verbundene und verschleissfeste Oberfläche. Wenn auch im Vergleich zu weiter bekanntgewordenen Verfahren einer 
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 die Härte und die Widerstandsfähigkeit gegen Oberflächenverschleiss häufig nicht aus. 



   Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Verfahren der eingangs geschilderten Gattung so zu verbessern, dass an den Stellen besonderer Verschleissgefahr Werkstücke aus Eisenkohlenstoffver- bindungen mit einer ausreichend widerstandsfähigen Oberfläche versehen werden, die im Zuge des
Verfahrens gut bearbeitbar ist, im fertigen Zustand eine ausreichende Zähigkeit und damit geringe
Rissanfälligkeit besitzt und ihre hohe Härte auch unter langdauernder Wärmeeinwirkung bis
970 K beibehält. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Tiefe des aufgeschmolzenen
Werkstück-Oberflächenbereiches im wesentlichen der Dicke der der Oberflächenform angepassten Folie entspricht, dass die Zonen des durch den Energiestrahl aufgeschmolzenen Materials einander lücken- los überdecken und dass gegebenenfalls das mit der Folie versehene Werkstück nach Bearbeitung der rohen Oberfläche auf Anlasstemperatur erwärmt wird. 



   Dadurch wird erreicht, dass im Bereich der Aufschmelzzone eine Legierung entsteht, die ledeburitischem Chromstahl ähnlich ist und eine mit dem Erwärmen auf Anlasstemperatur gesteigerte
Härte und Verschleissfestigkeit besitzt. Vor dieser Erwärmung kann bei Bedarf eine entsprechende spanabhebende Bearbeitung durchgeführt werden, um die für die Funktion des Werkstückes notwen- dige Oberflächengüte zu erzielen. Das Endgefüge weist eine ausreichende Zähigkeit auf, die das
Entstehen von Rissen durch Eigenspannungen oder mechanische Beanspruchung ausschliesst. Durch die auf grössere Distanz wirksame Oberflächenbehandlung mittels Elektronenstrahls und durch des- sen örtlich eng begrenzten Wirkbereich kann die beschriebene Behandlung auch an schwer erreichbaren Oberflächenbereichen sehr genau durchgeführt werden.

   Der behandelte Bereich ist exakt ein- grenzbar, im übrigen kann das Werkstück und seine Oberfläche die Eigenschaften aufweisen, die für den jeweiligen Einsatzzweck gefordert werden. Man findet somit auch mit geringerwertigem und billigem Material das Auslangen. 



   Vorteilhaft ist es, wenn ein mit einer Folie aus Stahl mit einem Gehalt von 17 bis 20% Chrom, 5 bis 11% Nickel und gegebenenfalls 5 bis 8% Mangan versehenes Werkstück aus Gusseisen auf eine Temperatur von ungefähr 970 K erwärmt und anschliessend für etwa 1 h auf dieser Anlasstemperatur gehalten wird. Versuche haben gezeigt, dass sich dabei ein Gefüge ausbildet, das besonders hohe Härte und Verschleissfestigkeit auch bei langdauernder Hitzeeinwirkung ergibt. 



   Wendet man das erfindungsgemässe Verfahren zur Ventilsitzarmierung bei Zylinderköpfen für Hubkolben-Brennkraftmaschinen an, so wird zweckmässig auf dem Ventilsitz eine kegelstumpfförmige, mit Nasen   od. dgl.   zur Lagefixierung am Ventilsitz versehene Folie mit einer Energiestrahlführung im wesentlichen in Sitzumfangsrichtung, vorzugsweise in Spiralform, durch Aufschmelzen aufgebracht. Infolge der Hitzeeinwirkung der heissen Brenngase auf die Ventile und damit auf die Ventilsitzflächen erübrigt sich das gesonderte Erwärmen auf Anlasstemperatur. Dieses ergibt sich vielmehr in einfacher Weise automatisch beim Motorbetrieb. 



   An Hand des folgenden Beispiels soll die Durchführung des Verfahrens näher erläutert werden :
Auf einen Zylinder mit 30 mm   al   und 30 mm Höhe aus Gusseisen GG-25 (3, 5% C,   0, 5%   Mn,   1, 5%   Si, 0, 05% P, 0, 02% S) wurde eine Folie aus Stahl (19% Cr,   8, 5%   Ni, 7% Mn) mit 0, 5 mm Dicke aufgelegt und der Zylinder dann in die Arbeitskammer einer Elektronenstrahl-Schweissmaschine eingebracht. Nach Evakuierung der Kammer wurde die Aufschmelzbehandlung durchgeführt, wobei der Gusszylinder 0,5 mm aufgeschmolzen wurde. Die gesamte Schmelztiefe betrug daher 1 mm. Die Be- 

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 schleunigungsspannung betrug 120 kV, der Strahlstrom 2 mA und die Strahl-Fortschrittsgeschwin- digkeit 10 mm/s.

   Die Kreiswedelung wurde mit 200 Hz und 1 mm Durchmesser bei Strahlführung in geraden Bahnen mit 0,4 mm Abstand von Bahn zu Bahn durchgeführt. Danach erfolgte eine Oberflächenbearbeitung durch Fräsen mit anschliessendem Erwärmen auf 970 K und Halten auf dieser Temperatur für 1 h. Dabei wurde eine Oberflächenhärte von 740 HV1 erzielt, die sich in erwünschter Weise über die ganze 1 mm dicke aufgeschmolzene Zone erstreckte. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zum Aufbringen von Zusatzwerkstoff vorzugsweise aus Chrom-Nickelstahl in Folienform auf Werkstücke aus Eisenkohlenstofflegierungen, vorzugsweise Gusseisenwerkstücke mittels eines Energiestrahls, durch den sowohl die auf das Werkstück aufgelegte Folie als auch die Werkstückoberfläche aufgeschmolzen und dadurch die feste Verbindung hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe des aufgeschmolzenen   Werkstück-Oberflächenbereiches   im wesentlichen der Dicke der der Oberflächenform angepassten Folie entspricht, dass die Zonen des durch den Energiestrahl aufgeschmolzenen Materials einander lückenlos überdecken und dass gegebenenfalls das mit der Folie versehene Werkstück nach Bearbeitung der rohen Oberfläche auf Anlasstemperatur erwärmt wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einer Folie aus Stahl mit einem Gehalt von 17 bis 20% Chrom, 5 bis 11% Nickel und gegebenenfalls 5 bis 8% Mangan versehenes Werkstück aus Gusseisen auf eine Temperatur von etwa 970 K erwärmt und anschliessend für etwa 1 h auf dieser Anlasstemperatur gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, zur Ventilsitzarmierung bei Zylinderköpfen für Hubkolben-Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Ventilsitz eine kegelstumpfförmige, mit Nasen od. dgl. zur Lagefixierung am Ventilsitz versehene Folie mit einer Energiestrahlführung im wesentlichen in Sitzumfangsrichtung, vorzugsweise in Spiralform, durch Aufschmelzen aufgebracht wird.