DE102020002924A1 - Process for the production and regeneration of a tool made of cast iron - Google Patents

Process for the production and regeneration of a tool made of cast iron Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Regenerierung eines Werkzeugs aus Eisenguss. Bei einem Verfahren, bei welchem eine Rissfreiheit des Werkzeuges gewährleistet wird, werden Formbereiche mittels einem generativen Verfahren auf einem aus Eisenguss bestehenden Grundkörper des Werkzeugs aufgetragen, wobei vor dem generativen Auftrag eine weiche nickelhaltige Pufferlage aufgeschweißt und/oder der generative Auftrag warm durch Klopfen oder Hämmern beaufschlagt wird.The invention relates to a method for producing and regenerating a tool made of cast iron. In a method in which the tool is free from cracks, molded areas are applied by means of a generative method to a base body of the tool consisting of cast iron, a soft nickel-containing buffer layer being welded on before the generative application and / or the generative application being warm by tapping or hammering is applied.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Regenerierung eines Werkzeugs aus Eisenguss.The invention relates to a method for producing and regenerating a tool made of cast iron.

Aus der DE 101 37 776 C1 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Verschleiß beständigen Randschichten bekannt. Bei einem Laserauftragsverfahren wird ein Basiskörper aus Eisenguss induktiv erwärmt, wonach mittels Laserauftragsschweißen eine verschleißbeständige Randschicht bis zu 3 mm Dicke rissfrei auf den Basiskörper aufgetragen wird.From the DE 101 37 776 C1 a method for producing wear-resistant surface layers is known. In a laser application process, a base body made of cast iron is heated inductively, after which a wear-resistant edge layer up to 3 mm thick is applied to the base body without cracks by means of laser deposition welding.

Die DE 10 2013 213 752 A1 offenbart, auf einem Grundkörper aus Gusseisen Schweißgut von ähnlicher oder größerer Härte mittels Plasma-Pulver-Auftragsschweißen aufzubringen.The DE 10 2013 213 752 A1 discloses to deposit weld metal of a similar or greater hardness on a base body made of cast iron by means of plasma powder deposition welding.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung und Regenerierung eines Werkzeugs aus Eisenguss anzugeben, mit welchem auf einem Grundkörper aus Eisenguss ein Auftrag mit beliebiger Höhe rissfrei ausgebildet werden kann.The object of the invention is to provide a method for the production and regeneration of a tool made of cast iron, with which a job of any height can be formed without cracks on a base made of cast iron.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous further developments and refinements are the subject of the dependent claims. Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention.

Die Aufgabe ist mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass Formbereiche mittels einem generativen Verfahren auf einem aus Eisenguss bestehenden Grundkörper des Werkstücks aufgetragen werden, wobei vor dem generativen Auftrag eine weiche nickelhaltige Pufferlage aufgeschweißt und/oder der generative Auftrag warm durch Klopfen oder Hämmern beaufschlagt wird. Dadurch wird ein Werkzeug geschaffen, das einen Grundkörper aus Eisenguss und darauf befindliche Formbereiche aufweist, bei dem die Formbereiche mit makroskopisch großen Höhen rissfrei ausgebildet sind. Der Auftrag hat dabei die Qualität eines neuen Gusses. Auf die Erstellung eines neuen Grundkörpers aus Eisenguss kann somit verzichtet werden. Durch eine Kombination der beiden angegebenen Verfahrensschritte wird die rissfreie Ausbildung der Formbereiche in großen Höhen verstärkt.The object is achieved with a method in that shaped areas are applied by means of a generative method to a base body of the workpiece consisting of cast iron, a soft nickel-containing buffer layer being welded on prior to the generative application and / or the generative application being applied warm by tapping or hammering. This creates a tool that has a base body made of cast iron and mold areas located thereon, in which the mold areas with macroscopically large heights are designed to be crack-free. The order has the quality of a new cast. It is therefore not necessary to create a new cast iron base body. A combination of the two specified process steps reinforces the crack-free formation of the molded areas at great heights.

Vorteilhafterweise wird für die Ausbildung der Formbereiche ein Material mit gleicher oder größerer Härte als Eisenguss verwendet. Es bietet sich ein Material mit einer Härte von 55 HRC an.A material with the same or greater hardness than cast iron is advantageously used to form the shaped areas. A material with a hardness of 55 HRC is recommended.

Alternativ wird für die Ausbildung der Formbereiche ein Material mit geringerer Härte als Eisenguss verwendet. So kann ein Material mit einer Härte von 35 HRC eingesetzt werden.Alternatively, a material with a lower hardness than cast iron is used to form the mold areas. A material with a hardness of 35 HRC can be used.

In einer Ausgestaltung wird als generatives Verfahren ein 3D-Druckverfahren eingesetzt. Mittels des 3D-Druckverfahrens werden Werkzeuge mit hoher Präzision und Haltbarkeit hergestellt.In one embodiment, a 3D printing process is used as the generative process. The 3D printing process is used to manufacture tools with high precision and durability.

In einer Variante werden die Formbereiche mit einer Dicke ausgebildet, die mehr als 3 mm beträgt. Die Formbereiche bleiben somit auch bei einer beliebigen Höhe rissfrei.In a variant, the shaped areas are formed with a thickness that is more than 3 mm. The molded areas therefore remain crack-free even at any height.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein.Further advantages, features and details result from the following description, in which at least one exemplary embodiment is described in detail. Described features can form the subject matter of the invention individually or in any meaningful combination, possibly also independently of the claims, and can in particular also be the subject of one or more separate applications.

Im Weiteren soll ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden. Das herzustellende Werkstück weist einen Grundkörper aus hochkohlenstoffhaltigem Grauguss auf, auf welchem die, ein zukünftiges Werkstück herstellenden Formbereiche mit einer makroskopischen Höhe größer als 3 mm aufgetragen werden. Diese Formbereiche werden durch ein Laserschweißen einer weichen nickelhaltigen Pufferlage aufgebracht, wobei anschließend ein Aufbringen einer Decklage durch einen 3D-Laserdruck erfolgt. Das durch den 3D-Laserdruck aufgebrachte Material kann dabei weich sein und eine Härte von 35 HRC aufweisen oder auch hart sein und eine Härte von 55 HRC besitzen.An exemplary embodiment of the method according to the invention is to be explained below. The workpiece to be produced has a base body made of high-carbon gray cast iron, on which the shaped areas producing a future workpiece are applied with a macroscopic height greater than 3 mm. These shaped areas are applied by laser welding a soft, nickel-containing buffer layer, and then a cover layer is applied using 3D laser printing. The material applied by 3D laser printing can be soft and have a hardness of 35 HRC or can also be hard and have a hardness of 55 HRC.

In einer Alternative wird ein höherer Auftrag (über 3 mm) der Formbereiche dadurch realisiert, dass auf den aus Grauguss bestehenden Grundkörper zunächst geschweißt wird und anschließend die noch warme Schweißraupe durch Klopfen oder Hämmern beaufschlagt wird. Dadurch werden Druckeigenspannungen in das Material eingebracht, wodurch den Zugspannungen beim durch das Erkalten verursachten Schrumpfen des Materials entgegengewirkt wird. Das Klopfteil lässt sich dabei möglichst an einem Roboterkopf befestigen.In an alternative, a higher order (over 3 mm) of the shaped areas is realized by first welding onto the base body made of gray cast iron and then applying heat to the still warm bead by knocking or hammering. As a result, residual compressive stresses are introduced into the material, which counteracts the tensile stresses when the material shrinks due to cooling. The tapping part can be attached to a robot head if possible.

Um die Rissfestigkeit der aus einem höheren Auftrag gebildeten Formbereiche zu verbessern, können die beiden beschriebenen Verfahrensschritte auch kombiniert werden.In order to improve the crack resistance of the molded areas formed from a higher order, the two process steps described can also be combined.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.Although the invention has been illustrated and explained in more detail by means of preferred exemplary embodiments, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art are derived without departing from the scope of the invention. It is therefore clear that there are a variety of possible variations. It is also clear that exemplary embodiments really only represent examples, which should not be interpreted in any way as a limitation of the scope, the possible applications or the configuration of the invention. Rather, the preceding description and the description of the figures enable the person skilled in the art to specifically implement the exemplary embodiments, the person skilled in the art having knowledge of the disclosed inventive concept being able to make numerous changes, for example with regard to the function or the arrangement of individual elements mentioned in an exemplary embodiment, without the To leave the scope of protection, which is defined by the claims and their legal equivalents, such as further explanation in the description.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 10137776 C1 [0002]DE 10137776 C1 [0002]
  • DE 102013213752 A1 [0003]DE 102013213752 A1 [0003]

Claims (5)

Verfahren zur Herstellung und Regenerierung eines Werkzeugs aus Eisenguss, dadurch gekennzeichnet, dass Formbereiche mittels einem generativen Verfahren auf einem aus Eisenguss bestehenden Grundkörper des Werkstücks aufgetragen werden, wobei vor dem generativen Auftrag eine weiche nickelhaltige Pufferlage aufgeschweißt und/oder der generative Auftrag warm durch Klopfen oder Hämmern beaufschlagt wird.Process for the production and regeneration of a tool made of cast iron, characterized in that shaped areas are applied to a base body of the workpiece consisting of cast iron by means of a generative process, a soft nickel-containing buffer layer being welded on before the generative application and / or the generative application being warm by tapping or Hammering is applied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ausbildung der Formbereiche ein Material mit gleicher oder größerer Härte als Eisenguss verwendet wirdProcedure according to Claim 1 , characterized in that a material with the same or greater hardness than cast iron is used to form the mold areas Verfahren nach Anspruch 1, für die Ausbildung der Formbereiche ein Material mit geringerer Härte als Eisenguss verwendet wird.Procedure according to Claim 1 , a material with a lower hardness than cast iron is used to form the mold areas. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als generatives Verfahren ein 3D-Druckverfahren eingesetzt wird.Procedure according to Claim 1 , 2nd or 3rd , characterized in that a 3D printing process is used as the generative process. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formbereiche mit einer Dicke ausgebildet werden, die mehr als 3 mm beträgt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the shaped areas are formed with a thickness which is more than 3 mm.
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