DD293754A5

DD293754A5 - Verfahren zur herstellung von partiell verschleissgeschuetzten gussstuecken

Info

Publication number: DD293754A5
Application number: DD34007690A
Authority: DD
Inventors: Karl Lange; Matthias Radtke; Wolfram Stets; Dirk Schwinger; Guenter Reinhardt; Gerd Dietrich
Original assignee: Gisag-Ag Giesserei Und Maschinenbau Leipzig,De; Bergakademie Freiberg,De
Priority date: 1990-04-25
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1991-09-12
Also published as: DE4107416A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von partiell verschleiszfesten Guszstuecken durch Hartstoff- und/oder Hartmetallegieren, vorzugsweise auf der Basis von Eisenwerkstoffen. Die Erfindung ist besonders geeignet zur Herstellung von Stufenmahlplatten, Schlagleisten, Reiszzaehnen u. a. und ist in der Gieszereiindustrie anwendbar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem unter Verwendung von Hartstoff- und/oder Hartmetallteilchen als Verschleiszschutz auf einfache Weise Guszstuecke herstellbar sind, die beliebig positionierte und gestaltete Verschleiszbereiche gleichmaesziger Schichtdicke aufweisen. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz in eine Gieszform ein oder mehrere, ganz oder teilweise die Kontur des Formhohlraumes bildende Traegerkerne eingesetzt werden.{Guszstuecke, hochverschleiszfeste; Hartstoff-, Hartmetallegieren; Eisenwerkstoffe; Stufenmahlplatten; Schlagleisten; Reiszzaehne; Gieszereiindustrie; Gieszform; Hartstoff-, Hartmetallteilchen; Formhohlraum; Gieszprozesz; Gieszmetall; Traegerkerne}

Description

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem unter Verwendung von Hartstoff- und/oder Hartmetallschichten als Verschleißschutz auf einfache Weise Gußstücke herstellbar sind, die beliebig positionierte und gestaltete Verschleißbereiche gleichmäßiger Schichtdicke aufweisen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in eine Gießform ein oder mehrere, ganz oder teilweise die Kontur des Formhohlraumes bildende Trägerkerne eingesetzt werden. Die Tragerkerne weisen an der dem Formhohlraum zugewandten Seite eine in den Formhohlraum hineinreichende Hartstoff- und/oder Hartmetallschicht auf, die während des Gießprozesses vom Gießmetall beaufschlagt und durchdrungen wird, wobei gleichzeitig die Hartstoff- und/oder Hartmetallteilchen umschlossen werden und das die Hartstoff- und/oder Hartmetallteilchen im ungegossenen Zustand zusammenhaltende Bindemittel rückstandslos vergast bzw. verbrannt wird, bevor die Erstarrung des Gießmetalls eintritt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind den Hartstoff- und/oder Hartmetallteilchen 3-10% Kupfer, Messing oder Aluminium in Form von Pulver oder feinen Spänen als Flußmittel zugesetzt, wobei deren Teilchengröße kleiner ist als die der Hartstoff- und/oder Hartmetallteilchen.

Dadurch wird die Berührungswilligkeit der Hartstoff- und/oder Hartmetallteilchen erhöht. Das Gießmetall kann in die poröse Hartstoff- und/oder Hartmetallschicht vollständig und gleichmäßig eindringen, die Hartstoff- und/oder Hartmetallteilchen benetzen und einschließen sowie nach der Erstarrung des Gießmetalls einen stabilen, fehlerfreien Penetrationsverbund mit den Hartstoff- und/oder Hartmetallteilchen ausbilden. Dabei sind maßgenaue, bis zu mehreren Millimetern starke und nahezu ebenflächige Verschleißbereiche in der Randzone des Gußteils an beliebiger Stelle erzeugbar. Des weiteren reduzieren sich die Nacharbeiten an den hergestellten Gußteilen auf ein Minimum.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Herstellung von Scharen für Formstoffmischer, die an der Flanke und/oder an dar Sohle hochverschleißfeste Bereiche durch dort angeordnete Hartmetallteilchen erhalten sollen, näher erläutert.

Es kommen Trägerkerne zum Einsatz, die wie folgt gefertigt werden: In einem Kernkasten wird ein Gemisch aus Wolframkarbid der Körnung 0,9-3,0mm, 8% Wasserglas als Bindemittel und 10% feine Messingspäne als Flußmittel mit einer Schichtdicke von 4 mm eingebracht, mit wasserglasgebundenem Formstoff aufgefüllt und mittels COyBegasung ausgehärtet.

Wichtig ist dabei eine vollständige Aushärtung der wolframkarbidbeschichteten Kerne, da es sonst zu Fehlern in der Oberflächenzone des fertigen Gußteils kommen kann.

Die Trägerkerne werden in eine mit Wasserglas gebundenem Formstoff hergestellten Gießform eingesetzt und ggf. angeklebt.

Die Anordnung derTrägerkerne in der Gießform erfolgt dabei so, daß diese ganz oder teilweise die Kontur des Formhohlraumes bilden und die aus Wolframkarbid bestehende Hartmetallschicht in den Formhohlraum hineinreicht. Zur Steigerung des Wärmeangebotes kann über oder neben dem Formhohlraum ein Speiser von 50% der Gußteilmasse aufgesetzt werden.

Die Gießform wird mit einem schmelzflüssigen Gießmetall aus legiertem Hartguß der Werkstoffmarke G-X 270 CrMo 153 bei einer Gießtemperatur von 1500⁰C abgegossen. Nach dem Ausfüllen des Formhohlraumes dringt das Gießmetall in die poröse Wolframkarbidschicht im Sinne einer Penetration ein.

Dabei findet ein nahezu vollständiger Penetrationsverbund zwischen den Wolframkarbidteilchen und dem Gießmetall statt.

Gleichzeitig wird das Bindemittel rückstandslos verbrannt, bis die Erstarrung des Gießmetalls eintritt. Die so hergestellten Gußstücke besitzen eine weitgehend glatte Oberfläche und weisen, wie gewünscht, partielle und genau abgegrenzte Verschleißbereiche auf. Es hat sich als günstig erwiesen, das Wolframkarbid mit einer Körnung von 1,0 bis 1,5 mm einzusetzen, um beim späteren Verschleißanspruch ein Herausbrechen der Hartmetallteilchen zu verhindern.

Vorteile der Erfindung:

- Erzielung von hochverschleißfesten Bereichen an allen Stellen des Gußstückes, auch in Durchbrüchen und Aussparungen,

- Verringerung der Nacharbeiten,

- Vereinfach der Gießformherstellung,

- sparsamster Einsatz von Hartstoffen bzw. Hartmetallgranulat.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von partiell verschleißgeschützten Gußstücken auf Basis von Stahl- oder Grauguß, unter Verwendung von Hartstoff- oder Hartmetallgranulat, das an der Oberfläche des in einer mehrteiligen Gießform erstarrten Gießmetalls eingebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere, ganz oder teilweise die Kontur des Formhohlraumes bildende Trägerkerne in die Gießform eingesetzt werden, wobei die Trägerkerne an der dem Formhohlraum zugewandten Seite eine in den Formhohlraum hineinreichende Hartstoff- und/oder Hartmetallschicht aufweisen, die während des Gießprozesses vom Gießmetall beaufschlagt und durchdrungen wird, wobei gleichzeitig die Hartstoff- und/oder Hartmetallteilchen im ungegossenen Zustand zusammenhaltende Bindemittel rückstandslos vergast bzw. verbrannt wird, bevor die Erstarrung des Gießmetalls einsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Hartstoff- und/oder Hartmetallteilchen 3-10% Kupfer, Messing oder Aluminium in Form von Pulver oderfeinen Spänen zugesetzt wird, wobei deren Teilchengröße kleiner ist als die der Hartstoff- und/oder Hartmetallteilchen.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochverschleißfesten Gußstücken durch Hartstoff- und/oder Hartmetallegieren, vorzugsweise auf der Basis von Eisenwerkstoffen. Die Erfindung ist besonders geeignet zur Herstellung von Stufenmahlplatten, Schlagleisten, Reißzähnen, Mischerscharen, Einsätzen für Pumpen, Extruderschnecken, Exzenterschnecken für Dickstoffpumpen, Krümmer für Spül- und Blasversatz sowie von Gleis- und Weichenstopfern. Die Erfindung ist in der Gießereiindustrie einsetzbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist üblich, hochverschleißfeste Bauteile durch Hartstofflegieren zu erzeugen. Unter Hartstoff- bzw. Hartmetallegieren ist dabei das Verbinden von Hartstoffen und Hartmetallen mit Hilfe des Gießprozesses (z. B. Penetrations- oder Hüllgießen) zu Werkstoffkombinationen durch Prozesse der Oberflächenbeschichtung bzw. -panzerung zu verstehen. Dazu werden Hartstoffoder Hartmetallteilchen in körniger oder Pulverform mit dem schmelzflüssigen Gießmetall in unterschiedlicher Art und Weise zusammengebracht.

Um Harnstoff- bzw. Hartmetallteilchen in der verschleißbeanspruchten Randzone von Gußstücken anordnen zu können, ist es bekannt, vor dem Gießprozeß eine diese Teilchen enthaltende Schlichte auf die gesamte oder Teile der Oberfläche des Formhohlraumes einer Gießform aufzutragen (DE-OS 3523412) oder die Hartstoff- bzw. Hartmetallteilchen mit einem Bindemittel zu vermischen und mit diesem Gemisch die Kontur des Formliohlraumes vollständig oder teilweise zu bestreichen (DE-OS 3515164). Nachteilig ist hierbei, daß nur geringe und/oder ungleichmäßige Schichtdicken erreicht werden können. Zur Erzeugung von bis zu mehreren Millimetern starken Hartstoff- bzw. Hartmetallschichten wird im DD-WP 70969 vorgeschlagen, aus Hartstoff- oder Hartmetallteilchen bestehende Gemische in vollständig verbrennbare, vergasbare, sinternde oder schmelzbare Bindestoffe einzulagern und als vorgefertigte Platten oder Formlinge bzw. fließfähige oder plastische Massen in den Formhohlraum einer Gießform einzubringen, zu befestigen bzw. aufzutragen. Durch das bis zur Formwandung vordringende Gießmetall werden die Hartstoff- bzw. Hartmetallteilchen nach der Erstarrung des Gießmetalls in Form einer Randzone in das Gußteil eingelagert. Hierbei ist eine maßgenaue Abgrenzung des Verschleißbereiches von den weniger bzw. nicht verschleißbeanspruchten Zonen des Gußteils nur mit hohem Aufwand sicher erreichbar. Des weiteren ist keine stabile Verbindung zwischen Hartstoff- bzw. Hartmetallteilchen und Gießmetall realisierbar. Außerdem besteht während des Gießprozesses die Gefahr des Loslösens der Formlinge von der Formwandung sowie des unerwünschten Hinterlaufens der Formlinge durch das Gießmetall, wodurch eine visuelle Kontrolle des Verschleißbereiches nur durch aufwendiges Nachschleifen gesichert werden kann.

In der DE-OS 2335588 wird ein Verfahren zur Herstellung von verschleißbeanspruchten Körpern, z. B. von Reißzähnen, beschrieben, bei dem außerhalb des Formhohlraumes ein Trägerkörper angeordnet ist, der an seiner dem Formhohlraum zugewandten Seite eine Hartstoffauflage aufweist, die vom Gießmetall benetzt und von diesem teilweise umschlossen wird. Während oder nach dem Gießprozeß wird der Trägerkörper entfernt, z. B. durch Abschleifen. Dieses Verfahren ist nicht geeignet, um Gußteile mit harstoffbewehrter Innenkontur (z. B. gepanzerte Aussparungen bzw. Durchbrüche) herzustellen. Des weiteren besteht die Gefahr, daß der Trägerkörper wie eine Kokille wirkt, den Erstarrungsprozeß des Gießmetalls und damit die Verbindung zwischen Gießmetall und den Hartstoffteilchen negativ beeinflußt. Außerdem müssen die hier verwendeten Trägerkörper speziell hergestellt bzw. vorbereitet werden, was einen technischen, materiellen und zeitlichen Mehraufwand bedeutet. Auch sind umfangreiche Nacharbeiten an den Gußteilen erforderlich.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, mittels eines Arbeitsganges hochverschleißfeste, sich durch besonders verschleißgeschützte Bereiche auszeichnende Gußteile mit hohem Gebrauchswert wirtschaftlich herzustellen, den Verbrauch an dazu verwendeten Hartstoffen bzw. -metallen zu senken, die Vorbereitung der zum Einsatz gelangenden Gießformen zu vereinfachen und Nacharbeiten und/oder Nachbehandlungen der hergestellten Gußstücke zu vermeiden bzw. zu begrenzen.