CN113492262A - 用于模铸机的夹紧压板和制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明针对用于模铸机的夹紧压板，其中该夹紧压板包括铸铁材料的基板体(1)、焊接到该基板体的至少一个板侧部(2)的不锈钢材料的表面层(3)，以及在该基板体和该表面层之间的过渡层(4)；以及一种用于制造这样的夹紧压板的方法。根据本发明，表面层(3)作为激光焊接施加层(5)施加。用于模铸过程。

Description

用于模铸机的夹紧压板和制造方法
技术领域
本发明针对用于模铸机的夹紧压板，其中该夹紧压板包括铸铁材料的基板体、焊接到该基板体的至少一个板侧部的不锈钢材料的表面层，以及在该基板体和该表面层之间的过渡层；以及一种用于制造这样的夹紧压板的方法。
背景技术
对于模铸机的固定夹紧压板和可移动夹紧压板，已知使用铸铁材料的基板体，并且在至少一个板侧部(特别地，可为夹紧压板面向铸造工具的夹紧侧)上对其设置作为不锈钢材料或另一种表面保护材料的保护层的表面层，以便保护该板侧部以防腐蚀(例如以防外界湿度和/或以防喷淋剂/分离剂，和/或以防磨损或机械冲击/震动的影响)。
专利出版物EP 3 019 297 B1公开了一种最初所述的类型的夹紧压板，其中表面层为通过脉冲电弧焊接施加的层。为了制造该种夹紧压板，提出了一种方法，在该方法中，基板体在待涂覆板侧部上首先经历干燥步骤，在该步骤中该基板体被加热到150°C至180°C。该加热所维持的持续时间取决于表面层的预定后续施加厚度，该持续时间被确定为一个小时每30mm的计划施加厚度。然后，使用不锈钢作为填充材料，通过直接脉冲电弧焊接将该表面层施加到待涂覆表面上。借助于邻近和重叠的焊接焊道施加该层，其中基板体在其待涂覆板侧部上被保持在从80°C至120°C的温度，并且焊接焊道的重叠在35%和45%之间。特别地，推荐的不锈钢材料是标出为具有7%锰的不锈钢307的焊条材料。对于表面层，指定大约3mm并且在一些情况下稍微更大的厚度。过渡层，其首先通过比邻近层(即在一侧上的铸铁材料的基板体，以及另一侧上的不锈钢材料的表面层)更大的硬度来区分，并且该过渡层作为马氏体层存在，具有零点几毫米的厚度。
发明内容
本发明基于以下技术问题：提供最初所述类型的具有备选表面涂层的夹紧压板，以及相关联的允许形成具有良好涂层特性和相对低的生产复杂性的表面层和过渡层的制造方法。
本发明通过提供具有权利要求1的特征的夹紧压板和具有权利要求6的特征的制造方法来解决该问题。本发明的有利实施例在从属权利要求中提及，在此通过引用来使其措辞成为本描述的部分。特别地，这还包括本发明的所有实施例，其从由从属权利要求中的返回引用所限定的特征组合产生。
在根据本发明的夹紧压板中，表面层的特征在于激光焊接施加层。令人惊讶的是，已经发现，在将表面层形成为激光焊接施加层的该种情况下，不锈钢材料为铸铁材料的基板体提供了最优的保护，以防腐蚀和机械冲击，并且能实现有利的层厚度以用于表面层以及用于过渡层两者，而不会与夹紧压板的常规表面涂层相比显著地增加生产成本。因此，例如通常不需要对待涂覆表面进行热预处理。过渡层形成重熔层或重熔区，作为在铸铁材料的基板体和不锈钢材料的表面层之间的界面层，其中，在用于激光焊接施加过程的激光束的影响下，通过基板体的铸铁材料的表面熔解，以及通过粉末状不锈钢材料的添加和熔化，形成比较坚硬的重熔区。
试验已经示出，通过将表面层生产为激光焊接施加层，实现了表面层与基板体的具有良好的粘附性的比较均匀的连接。特别地，已经发现，激光焊接施加层具有表面层的不锈钢材料与基板体的铸铁材料的最优、均匀的材料连接，该连接具有经由中间过渡层的良好物质结合。
基板体在其待涂覆板侧部上的热负荷可保持相对低，以用于通过激光焊接施加过程形成表面层，并且因此能够将过渡层的厚度保持得相对低。通过激光焊接施加过程形成的过渡层具有比较高的均匀性，并且通常具有比邻近层、并且特别是外表面层更大的硬度，并且由此有利地有助于表面涂层的整体硬度。这尤其意味着夹紧压板的表面具有高的耐刮擦性和耐冲击性，这对于组装模铸机是有利的。
有利地，根据本发明的夹紧压板能通过根据本发明的方法制造，并且特别地设有所述的表面涂层。为此，借助于激光焊接施加过程，通过过渡层的形成，将表面层施加到待涂覆基板体的板侧部。在激光焊接施加过程中，在待涂覆的板侧部上成列地引导激光光斑，并添加粉末状不锈钢材料，进而形成横向于列的方向部分地重叠的不锈钢材料的焊接施加焊道。剩余地，用于激光焊接施加过程的过程管理可以本领域技术人员已知的方式进行。
由于待涂覆板侧部的相对低的热负荷，所以在激光焊接施加过程期间，在涂覆表面上没有显著的或仅有非常有限的表面波纹产生，这继而允许较小的层厚度以用于表面涂覆，但仍然在其相应的涂覆侧上实现基体表面的完全覆盖。为了生产具有必要的相对小的厚度的表面涂层，在大多数情况下，激光焊接施加过程的单列通过可足够。
在本发明的改进中，表面层和过渡层在一起具有最大2.5mm的施加厚度。这构成有利的小的层厚度以用于过渡层和表面层的层构造，然而，其中可由表面层提供最优的腐蚀保护和机械保护。对于该层施加，通常激光焊接施加过程的单列通过(即焊接焊道的单层布置)足够。在备选实施例中，可提供多列通过(即表面层因此由一个位于另一个之上的多层焊接焊道形成)。
在一个实施例中，表面层和过渡层在一起具有最大2.0mm的施加厚度，这对于对应的施加相对于低的生产工作量具有广泛的优点，同时仍然提供表面涂层的充分保护功能。
在本发明的改进中，过渡层具有最大0.5mm的层厚度。过渡层的低厚度尤其提供了这样的优点：尽管过渡层具有硬度，但是其能被相对容易地切割开，例如出于将凹槽或类似物引入夹紧压板的涂覆板侧部的目的。
在本发明的实施例中，过渡层具有最大0.3mm的层厚度。又在进一步的实施例中，其具有最大0.15mm的层厚度。又在更特别的实施例中，其具有最大0.1mm的层厚度。此外，在阶梯式的实施方式中，这构成特别薄的过渡层，其中已经发现，表面层的不锈钢材料与基板体的铸铁材料的良好材料连接仍然得到保持。
在本发明的改进中，表面层经表面机加工。特别地，这对于施加有利，其中在最终涂覆状态下，夹紧压板在其涂覆板侧部上的对应平整度或平坦度是所期望的。
在根据本发明的制造方法的改进中，在激光焊接施加过程中施加层，该层具有最大2.5mm的施加厚度，并且在激光焊接施加过程之后执行表面加工过程，该表面加工过程移除表面层直到最小1mm并且最大2.2mm的剩余厚度。通过作为表面层(其具有相对低的层厚度)的特殊激光焊接施加层，在通过同样相对薄的过渡层在不锈钢材料的表面层和铸铁材料的基板体之间起中间作用的情况下，这允许提供夹紧压板，该夹紧压板的经涂覆的板侧部具有比较平坦的表面，同时具有良好的保护，以防腐蚀和机械冲击。
在对应的实施例中，在激光焊接施加过程中施加层，其具有最大2.0mm的层厚度，并且/或者表面层被移除直到最小1.4mm并且最大2.0mm的剩余厚度。这构成了用于夹紧压板的表面涂层的生产中的进一步措施，其为特定的施加提供了优点。
在本发明的改进中，对于基板体，使用具有球状石墨的铸铁材料。对于夹紧压板来说，这是有利且众所周知的材料选择。
在本发明的改进中，作为用于形成表面层的粉末状不锈钢材料，选择包含在16.0%和22.0%之间的铬(Cr)、4.0%至9.0%的镍(Ni)、0.4%至6.0%的锰(Mn)、1.0%至9.0%的钼(Mo)、0.03%至0.4%的碳(C)以及0.1%至0.8%的硅(Si)的材料。这导致不锈钢材料的良好施加性以及与基板体的铸铁材料的良好物质结合的材料连接。
附图说明
在附图中示出了本发明的有利实施例。以下更详细地描述本发明的这些和进一步的有利实施例。在附图中：
图1示出了通过模铸机的夹紧压板的层结构的示意性纵向截面，
图2示出了针对经制造的夹紧压板的对应于图1的显微照片，
图3示出了示意性透视图，以示出可用于制造夹紧压板的激光焊接施加过程，以及
图4示出了示意性纵向截面视图，以示出激光焊接施加过程。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了夹紧压板，并且在图2中以受到关注的部分区域示出了作为经制造样品的该夹紧压板，在这里，该夹紧压板包含铸铁材料的基板体1、焊接到基板体1的至少一个板侧部2上的不锈钢材料的表面层3，以及在基板体1和表面层3之间的过渡层4。特别地，表面层3为激光焊接施加层。特别地，基板体1可由具有球状石墨的铸铁材料组成。
为了制造夹紧压板，首先提供具有待涂覆板侧部2的基板体1。可选地，基板体1在其待涂覆板侧部2上被表面机加工，即通过铣削、磨削或其它常规的表面加工过程来降低其表面粗糙度。然后，通过激光焊接施加过程将表面层3施加到待涂覆板侧部2，进而形成中间过渡层4。在该激光焊接施加过程期间，如图3和图4中示意性地示出的那样，激光光斑5在待涂覆板侧部2上被成列地引导，并且添加粉末状不锈钢材料6。所以，沿着每一列(由激光束7提供的激光光斑5在所述列上移动)产生不锈钢材料6的焊接施加焊道9，其中在图3中，将激光光斑5从一列引导到下一列，从左引导到右，使得相应的邻近焊接施加焊道9部分地重叠。作为粉末状不锈钢材料，特别地，可使用商业不锈钢焊接材料，其除了主要成分铁(Fe)外，包含：在16.0%和22.0%之间的Cr、4.0%至9.0%的Ni、0.4%至6.0%的Mn、1.0%至9.0%的Mo、0.03%至0.4%的C以及0.1%至0.8%的Si作为次要成分。
用于激光焊接施加过程的过程管理可包括例如具有0.3kW至4.0kW的功率和在104W/cm2和105W/cm2之间的强度的激光束7的照射。在这里，基板体1的铸铁材料在激光光斑5的区域中表面熔解，并且在激光光斑5的区域中熔化的经供应的粉末状不锈钢材料6与表面熔解的铸铁材料的材料结合的情况下，产生物质结合连接。例如经由如所示出那样的供给管道8，优选地在使用惰性气体(诸如氩或氖)作为输送气体的情况下，粉末状不锈钢材料6被吹入激光光斑5的区域。图4示意性地示出了热影响区10(在该热影响区内，基板体1的铸铁材料表面熔解到所需要的程度)和混合区11(在该混合区中，铸铁材料和不锈钢材料产生材料连接，并且然后主要不锈钢材料呈焊接施加焊道9的形式沉积在该混合区上)的形成，并且表面层3因此由焊接施加焊道9形成。
在对应的实施方式中，表面层3和过渡层4在一起具有在基板体1的表面上的最多2.5mm、并且优选地最多2.0mm、例如大约仅1.5mm的层厚度。在这里，对应实施例中的过渡层4具有最多0.5mm、并且优选地最多约0.3mm的层厚度dU。在优选实施例中，过渡层4的层厚度dU最多为0.15mm，即大约仅0.15mm或更小，并且在对应的实施方式中大约仅0.1mm或更小。
可选地，在激光焊施加过程结束之后，由单独的焊接施加焊道9形成的表面层3经历表面加工过程，在该表面加工过程中，其被移除直到至少1mm和最大2.2mm的剩余厚度、优选地至少1.4mm和最大2.0mm的剩余厚度。表面层3因此具有对应于该剩余厚度的最终层厚度dO，或者在没有表面加工的情况下，该最终层厚度dO对应于表面层3和过渡层4的原始施加厚度减去过渡层4的层厚度dU。取决于表面层3的所期望的最终平坦度，以及因此夹紧压板在其经涂覆板侧部2上的所期望的最终平坦度，在该表面加工过程中，移除表面层3的例如0.4mm和0.6mm之间的原始层厚度。
在这里受到关注的夹紧压板的经涂覆板侧部2的表面区域中，图2在显微照片中示出了以以上所解释的方式制造的示例性夹紧压板。在该显微照片中，过渡层4被清楚地表现为在基板体1的铸铁材料上具有层厚度dU的硬重熔区，以及源自过渡层4的具有层厚度dO的不锈钢材料的表面层3。该显微照片证明了不锈钢材料的耐腐蚀表面层3经由比较薄的过渡层4与基板体1的铸铁材料形成了物质结合的、足够均匀的连接。
如果必要，夹紧压板的一个或多个另外的板侧部可以以上关于板侧部2所解释的方式设有这样的表面涂层。因此，总的来说，根据本发明，提供了一种夹紧压板，其仅在一个或备选地在多个板侧部上具有作为表面层的特定激光焊接施加层，其中表面层3能够在相对小的成本和必要时相对小的层厚度的情况下形成，同时具有与基板体1良好的粘附性以及高的耐腐蚀性和耐机械影响性。
如所示出的示例性实施例以及以上也解释的那些实施例清楚地说明的那样，本发明提供了一种夹紧压板，其具有高度有利的不锈钢材料的表面层，该表面层能够在相对低的生产成本的情况下形成，并且提供高度保护以防腐蚀影响和机械影响。

Claims (8)

1.一种用于模铸机的夹紧压板，包括：
- 铸铁材料的基板体(1)，
- 不锈钢材料的表面层(3)，所述不锈钢材料的表面层被焊接到所述基板体的至少一个板侧部(2)上，以及
- 过渡层(4)，所述过渡层在所述基板体和所述表面层之间，
其特征在于
- 所述表面层(3)为激光焊接施加层。
2.根据权利要求1所述的夹紧压板，其特征在于，进一步地，所述表面层和所述过渡层在一起具有最多2.5mm、优选地最多2.0mm的施加厚度。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的夹紧压板，其特征在于，进一步地，所述过渡层具有最多0.5mm、优选地最多0.3mm的层厚度(dU)。
4.根据权利要求3所述的夹紧压板，其特征在于，进一步地，所述过渡层具有最多0.15mm、优选地最多0.1mm的层厚度。
5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的夹紧压板，其特征在于，进一步地，所述表面层经表面机加工。
6.用于制造根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的夹紧压板的方法，包括下列步骤：
- 提供具有待涂覆板侧部(2)的所述基板体(1)，以及
- 通过激光焊接施加过程将所述表面层(3)施加到待涂覆的所述板侧部上，进而形成所述过渡层(4)，其中在所述激光焊接施加过程期间，在待涂覆的所述板侧部上成列地引导激光光斑(5)，并且添加粉末状不锈钢材料(6)，并且形成不锈钢材料的焊接施加焊道(9)，所述焊接施加焊道在横向于列的方向上部分地重叠。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述激光焊接施加过程中施加层，所述层具有最多2.5mm、优选地最多2.0mm的施加厚度，并且在所述激光焊接施加过程之后，执行表面加工过程，所述表面加工过程移除所述表面层直到至少1mm并且最多2.2mm、优选地至少1.4mm并且最多2.0mm的剩余厚度。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其特征在于，
- 对于所述基板体，使用具有球状石墨的铸铁材料，和/或
- 对于所述粉末状不锈钢材料，选择包含在16.0%和22.0%之间的铬(Cr)、4.0%至9.0%的镍(Ni)、0.4%至6.0%的锰(Mn)、1.0%至9.0%的钼(Mo)、0.03%至0.4%的碳(C)以及0.1%至0.8%的硅(Si)的材料。
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