Claims (4)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstücken aus zwei unterschiedlichen Stahlsorten, wobei ein fester Körper aus Stahl der einen Sorte mit einem Überzug aus einer niedrigschmelzenden Metall-Legierung versehen, in eine Giessform eingesetzt und dort mit flüssigem Stahl der anderen Sorte umgössen wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf den festen Stahlkörper als Überzug eine 0,3 bis 1 mm dicke Schicht aus einer Nickel-Chrom-Bor-Silizium-Legierung aufgetragen wird.1. Process for the production of composite workpieces from two different types of steel, wherein a solid body made of steel of one type is provided with a coating of a low-melting metal alloy, is placed in a casting mold and liquid steel of the other type is poured around it, characterized in that that a 0.3 to 1 mm thick layer of a nickel-chromium-boron-silicon alloy is applied to the solid steel body as a coating.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die NiCrBSi-Legierung in Pulverform auf den festen Stahlkörper aufgebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the NiCrBSi alloy is applied in powder form to the solid steel body.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der pulverförmigen NiCrBSi-Legierung auf den festen Stahlkörper durch Flammspritzen erfolgt.3. The method according to claim 2, characterized in that the powdered NiCrBSi alloy is applied to the solid steel body by flame spraying.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in Pulverform aufgebrachte NiCrBSi-Legierung vor dem Einsetzen des Stahlkörpers in die Giessform aufgeschmolzen wird.4. The method according to claims 2 or 3, characterized in that the NiCrBSi alloy applied in powder form is melted before the steel body is inserted into the casting mold.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstücken aus zwei unterschiedlichen Stahlsorten, wobei ein fester Körper aus Stahl der einen Sorte mit einem Überzug aus einer niedrigschmelzenden Metall-Legierung versehen, in eine Giessform eingesetzt und dort mit flüssigem Stahl der anderen Sorte umgössen wird.The invention relates to a method for producing composite workpieces from two different types of steel, with a solid body made of steel of one type being provided with a coating of a low-melting metal alloy, placed in a casting mold and poured there with liquid steel of the other type.
Aus der deutschen Patentschrift 809 090 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem das in die Giessform oder Kokille einzusetzende feste Stahlstück vor dem Umgiessen mit einem dünnen Überzug aus Roh- oder Gusseisen oder einer anderen niedrigschmelzenden Eisenlegierung versehen wird. Das Aufbringen des Überzugs erfolgt vorzugsweise durch Tauchen, wobei ein Teil der Elemente aus dem flüssigen Überzugs-Metall in den festen Stahl diffundiert und eine Übergangszone entsteht. Das in dieser Weise mit dem Überzug versehene Stahlstück wird dann in die Giessform eingesetzt und der flüssige Stahl hinzugegossen. Bei der Berührung mit dem flüssigen Stahl schmelzen der Überzug und die Übergangszone mehr oder weniger und bewirken so eine innige Verbindung zwischen dem festen und dem erstarrenden Stahl. Bei diesem Verfahren ist es nicht mehr notwendig, das eingesetzte Stahlstück sowie gegebenenfalls die Giessform vor bzw. während des Zugiessens des zweiten Stahles zu erhitzen.From German Patent 809 090 a method of the type mentioned is known, in which the solid piece of steel to be used in the mold or permanent mold is provided with a thin coating of raw or cast iron or another low-melting iron alloy before it is cast around it. The coating is preferably applied by immersion, with part of the elements diffusing from the liquid coating metal into the solid steel and creating a transition zone. The piece of steel provided with the coating in this way is then placed in the mold and the liquid steel is poured in. In contact with the liquid steel, the coating and the transition zone more or less melt, thus creating an intimate connection between the solid and the solidifying steel. With this method, it is no longer necessary to heat the piece of steel used and, if necessary, the casting mold before or during the pouring of the second steel.
Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, dass das für die Herstellung des Überzugs aus niedrigschmelzendem Eisen praktisch allein in Betracht kommende Tauchen einen erheblichen Aufwand an Betriebseinrichtungen erfordert und deshalb nur in speziell dafür eingerichteten Betrieben, wie z.B. Stahlwerken, möglich ist. Es sind zwar auch andere Massnahmen zur Herstellung des Überzugs bekannt, wie etwa Aufspritzen oder Aufstreichen von gepulvertem Überzugsmetall, jedoch besteht bei diesen Massnahmen für das pulverförmige eisenhaltige Überzugsmetall die Gefahr zu starker Oxydbildung, wodurch die Haftung des Überzugs auf dem festen Stahlkörper bzw. das Diffundieren während des Umgiessens erheblich beeinträchtigt wird.The disadvantage of the known method is that dipping, which is practically the only option for producing the coating from low-melting iron, requires a considerable amount of operating equipment and is therefore only possible in companies specially equipped for this purpose, such as steelworks. Other measures for producing the coating are also known, such as spraying or brushing on powdered coating metal, but with these measures there is a risk of excessive oxide formation for the powdery iron-containing coating metal, which causes the adhesion of the coating on the solid steel body or diffusion is significantly affected during casting.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den genannten Nachteilen abzuhelfen und das vorstehend beschriebene Verfahren so weiterzubilden, dass dessen Ausübung auch ohne aufwendige Betriebseinrichtungen möglich ist.The invention is therefore based on the object of remedying the disadvantages mentioned and developing the method described above in such a way that it can also be carried out without expensive operating equipment.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass auf den festen Stahlkörper als Überzug eine 0,3 bis 1 mm dicke Schicht aus einer Nickel-Chrom-Bor-Silizium-Legierung aufgetragen wird. Überraschenderweise hat sich hierbei gezeigt, dass mit einem derartigen Überzug ein einwandfreier Verbundguss auch bei in ihren physikalischen und technischen Werten stark voneinander abweichenden Stahlsorten erzielbar ist. Diese Wirkung beruht in erster Linie auf der starken Schmelzpunkterniedrigung im Übergangsbereich der beiden Stahlsorten durch die Bor- und Silizium-Anteile der als Überzugsmaterial verwendeten NiCrBSi-Legierung, deren Schmelzpunkt ca. 300° C niedriger ist als der der Stähle. Die Bor- und Silizium-Anteile verhindern aber auch die Entstehung von Oxyden bzw. bewirken die Auflösung etwa vorhandener Oxyde, wodurch die Diffusion des Überzugsmaterials in die Stähle begünstigt wird.According to the invention, this object is achieved in that a 0.3 to 1 mm thick layer of a nickel-chromium-boron-silicon alloy is applied to the solid steel body as a coating. Surprisingly, it has been shown that with such a coating, a flawless composite casting can be achieved even with types of steel that differ greatly from one another in terms of their physical and technical values. This effect is primarily due to the strong reduction in the melting point in the transition area between the two types of steel due to the boron and silicon content of the NiCrBSi alloy used as the coating material, the melting point of which is approx. 300° C lower than that of the steels. However, the boron and silicon content also prevents the formation of oxides or causes the dissolution of any oxides that may be present, which promotes the diffusion of the coating material into the steel.
Infolge der erwähnten reduzierenden Wirkung der NiCrBSi-Legierung ist es möglich, dass diese in Pulverform auf den festen Stahlkörper aufgebracht wird, ohne dass eine Beeinträchtigung des Anhaftens und der Diffusion zu befürchten ist. In besonders einfacher und sicherer Weise erfolgt das Aufbringen der pulverförmigen NiCrBSi-Legierung auf den festen Stahlkörper durch Flammspritzen.As a result of the mentioned reducing effect of the NiCrBSi alloy, it is possible for this to be applied in powder form to the solid steel body without fear of impairment of adhesion and diffusion. The powdered NiCrBSi alloy is applied to the solid steel body in a particularly simple and safe manner by flame spraying.
Vorteilhaft ist es, wenn die in Pulverform aufgebrachte NiCrBSi-Legierung vor dem Einsetzen des Stahlkörpers in die Giessform aufgeschmolzen wird. Dabei diffundiert der Überzug in den festen Stahlkörper; durch die so entstandene Diffusionszone ist beim anschliessenden Umgiessen die Tiefe der Schmelzverbindung zwischen den beiden Stahlsorten vorgegeben.It is advantageous if the NiCrBSi alloy applied in powder form is melted before the steel body is inserted into the casting mold. The coating diffuses into the solid steel body; The diffusion zone created in this way determines the depth of the fusion bond between the two types of steel during subsequent recasting.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist grundsätzlich bei allen Stahlsorten anwendbar. Vorzugsweise wird es dazu benutzt, um einen rohrförmigen Grundkörper aus zähem, schweissbarem Stahl, z.B. St 37 C 15, mit hochverschleissfe-stem Hartguss, z. B. GX 240 Cr 27, zu umgiessen. Derartige Verbundgusskörper kommen beispielsweise als Ausgangsmaterial für die Herstellung von verschleissfesten Schneckenkörpern bei Schneckenstrangpressen oder Schneckenspritzgiess-maschinen in Betracht. Möglich ist auch das Umgiessen eines aus Hartguss bestehenden Grundkörpers mit einem gute Bearbeitungseigenschaften aufweisenden Baustahl. Solche Verbundgusskörper sind beispielsweise die Gehäuse der vorstehend erwähnten Schneckenmaschinen, deren Innenwandungen gegen Verschleiss geschützt werden sollen.In principle, the method according to the invention can be used with all types of steel. It is preferably used to connect a tubular body made of tough, weldable steel, e.g. St 37 C 15, with highly wear-resistant chilled cast iron, e.g. B. GX 240 Cr 27 to cast. Composite castings of this type can be used, for example, as starting material for the production of wear-resistant screw bodies in screw extruders or screw injection molding machines. It is also possible to encapsulate a base body made of chilled cast iron with structural steel that has good machining properties. Such composite cast bodies are, for example, the housings of the above-mentioned screw machines, the inner walls of which are to be protected against wear.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann als Überzug für das feste Stahlstück jede handelsübliche NiCrBSi-Legierung verwendet werden. Gute Ergebnisse lassen sich mit Legierungen folgender Zusammensetzung erzielen:In the method according to the invention, any commercially available NiCrBSi alloy can be used as a coating for the solid piece of steel. Good results can be achieved with alloys of the following composition:
Ni 70,5%, Cr 17%, B 3,5%, Si 4%, C 1%, Fe 4%Ni 70.5%, Cr 17%, B 3.5%, Si 4%, C 1%, Fe 4%
oderor
Ni 85,2%, Cr 7,5%, B 1,5%, Si 4%, C 0,3%, Fe 1,5%.Ni 85.2%, Cr 7.5%, B 1.5%, Si 4%, C 0.3%, Fe 1.5%.
Diese in Pulverform vorliegenden NiCrBSi-Legierungen werden durch Flammspritzen in einer Stärke von 0,3 bis 1 mm auf den festen Stahlkörper aufgebracht, dessen Oberfläche zuvor durch Sandstrahlen metallisch blank gemacht und aufgerauht wurde. Die auf dem Stahlkörper haftende Schicht wird gegebenenfalls noch geschmolzen bzw. gesintert, worauf der Stahlkörper in die Giessform eingesetzt und mit dem anderen Stahl umgössen wird.These NiCrBSi alloys, which are in powder form, are applied by flame spraying in a thickness of 0.3 to 1 mm to the solid steel body, the surface of which has previously been made bright and roughened by sandblasting. The layer adhering to the steel body is optionally melted or sintered, after which the steel body is placed in the casting mold and the other steel is cast around it.
55
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1515
2020
2525
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3535
4040
4545
5050
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6060
SS