DE19528512C2 - Verschleißteile und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verschleißteile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem aus Eisenwerkstoff hergestellten Schlagkörper, welcher im Bereich seiner Verschleißzone mindestens ein aus Metalloxyd- und/oder Metallkarbid-Keramik gefertigtes und durch Verbundguß mit dem Schlagkörper innig verbundenes Inlay aufweist, und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4 zu deren Herstellung. Verschleißteile dieser Art werden beispielsweise in Shredder-Anlagen, Hammer- und Prallmühlen zur Aufbereitung von Mineralstoffen, Baurestmassen, Schrott und ähnlichen Materialien eingesetzt.

In der Aufbereitungstechnik sind Verschleißteile sowie Werkzeuge aus Eisenwerkstoffen bekannt, die einen hohen Widerstand gegen eine schlagende Beanspruchung aufweisen und gleichzeitig über eine ausreichende Bruchsicherheit verfügen. Diese Festigkeitseigenschaften, insbesondere die Forderung nach ausreichender Duktilität, verringern aber die Widerstandsfähigkeit dieser Verschleißteile gegen abrasiven Verschleiß. Die bekannten Verschleißteile müssen daher in relativ kurzen Zeitabständen ausgewechselt werden, was jeweils zu unproduktiven Stillstandzeiten der Aufbereitungsanlagen führt.

Aus der DE 36 18 195 A1 ist ein Verschleißteil der eingangs genannten Art zum Zerkleinern von Beton, Gestein und dergleichen bekannt, bei dem eine Schlagleiste vorhanden ist, die aus einem harten Metall ausgebildet ist. Die betreffende Schlagleiste ist jeweils als monolithischer Block geformt. Die Verbindung zwischen dem aus Eisenwerkstoff gebildeten Grundkörper des bekannten Verschleißteiles und der aus Hartmetall bestehenden Schlagleiste ist bei dem bekannten Verschleißteil durch einen Verbundguß hergestellt. Auf diese Weise kann ein Aufschweißen oder Aneinanderschweißen der einzelnen Elemente des Verschleißteils vermieden werden. Ein Nachteil einer derartigen Ausbildung eines Verschleißteils besteht jedoch darin, daß es im Bereich des Übergangs zwischen der harten Schlagleiste und dem aus einem zähen, weichen Werkstoff bestehenden Grundkörper zu einem erheblichen, stufenförmigen Verschleiß durch auf die harte Schlagleiste prallendes zu zerkleinerndes Material kommt, welches über den Rücken der Schlagleiste abfließt und auf den dahinter angeordneten zähen, weichen Werkstoff des Verbundkörpers trifft. Aus diesem Grund wird in der DE 36 18 195 A1 zusätzlich vorgeschlagen, in Beanspruchungsrichtung auf der Schlagleiste eine abriebfeste Zone aus Metall auszubilden.

Aus der DE 33 15 125 C1 geht zudem hervor, daß zur Ausbildung einer verschleißfesten Zone eines Verschleißteiles Hartstoff- und Hartmetallteilchen in einer Metallmatrix fest eingelagert werden können. Gemäß diesem Verfahren werden sehr kleine Hartstoffteilchen vollständig von Eisenwerkstoff umgeben, sodaß sie fest in dem Eisenwerkstoff gehalten sind.

Aus dem Artikel Wahl, W.: "Werkstoffauswahl für abrasiv beanspruchte Bauteile", Aufbereitungstechnik 1981, Nr. 10, S. 563-575, sind eine Vielzahl von Werkstoffen und Werkstoffalternativen bekannt, aus denen sich gattungsgemäße Verschleißteile herstellen lassen. Am Rande wird in diesem Artikel darüber hinaus erwähnt, daß aus metallischem Sinterwerkstoff gewonnene, verschleißfeste Hartmetallteile durch Schrauben oder Klemmen an dem jeweiligen Bauteil der mit ihnen auszurüstenden Vorrichtung befestigt werden können. Für die Verbindung von harten und zähen Werkstoffen von Verschleißteilen wird darüber hinaus vorgeschlagen, die Verbindung zwischen diesen Bauelementen durch Auflöten, Oberflächenbeschichten, Verschweißen oder Verbundgießen herzustellen.

Schließlich ist aus der DE 41 07 416 A1 ein Verfahren zur Herstellung von partiell verschleißgeschützten Gußstücken auf Basis von Stahl- oder Grauguß bekannt, bei dem Hartstoff- oder Hartmetallgranulat an der Oberfläche eines in einer mehrteiligen Gießform erstarrten Gießmetalls eingebunden ist. Die Besonderheit des bekannten Verfahrens besteht dabei darin, daß die Granulatteilchen, welche die Hartstoff- und/oder Hartmetallschicht bilden, vor dem Gießen des Metalls in Form von einem durch ein Bindemittel zusammengehaltenen Trägerkern in die Gießform eingesetzt werden. Das anschließend in die Form gegossene Gießmetall umfließt während des Gießprozesses die Hartstoff- und/oder Hartmetallteilchen vollständig, wobei das Bindemittel rückstandslos vergast bzw. verbrannt wird. Dieses Vorgehen führt zu einem Gießkörper, bei dem zwar eine Hartmetallschicht vorhanden ist, bei dem diese Hartmetallschicht jedoch aus einer Vielzahl einzelner Teilchen besteht, die als solche unabhängig voneinander in das Gießmetall eingebunden sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, Verschleißteile der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß diese neben einer ausreichenden Widerstandsfähigkeit gegen eine schlagende Beanspruchung und einer ausreichenden Bruchsicherheit auch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen abrasiven Verschleiß aufweisen.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Verschleißteile anzugeben.

Hinsichtlich des gattungsgemäßen Verschleißteiles besteht die erfindungsgemäße Lösung des voranstehend genannten Problems darin, daß das Inlay perforiert oder schwammartig ausgebildet ist und die innige Verbindung zwischen dem Schlagkörper und dem Inlay durch in die Öffnungen und Poren des Inlays eingedrungenen Eisenwerkstoff gebildet ist.

Die erfindungsgemäße ausgestalteten Verschleißteile bzw. Werkzeuge weisen eine ausreichende Schlagfestigkeit und Bruchsicherheit auf. Darüber hinaus besitzen sie im Bereich des Inlays auch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen abrasiven Verschleiß. Auf diese Weise kann mit den erfindungsgemäßen Verschleißteilen die Verfügbarkeit der jeweiligen Aufbereitungsanlage erheblich gesteigert werden.

Das aus Metalloxyd- und/oder Metallkarbid-Keramik gefertigte Inlay kann innerhalb des Verschleißteiles derart angeordnet sein, daß es dessen gesamten Verschleißbereich umfaßt. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn das Verschleißteil einer überwiegend abrasiven Beanspruchung ausgesetzt ist.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß das Inlay im Verschleißteil partiell nur dort angeordnet ist, wo bei der späteren Verwendung eine überwiegend abrasive Verschleißbeanspruchung auftritt. Diese Anordnung ist besonders bei rotierenden Schlagwerkzeuge von Vorteil, die einerseits Bereiche mit fast ausschließlich schlagender Beanspruchung und andererseits Bereiche mit schlagend-abrasiver oder überwiegend abrasiver Beanspruchung aufweisen. In den erstgenannten Bereichen kann dann gezielt ein Eisenwerkstoff mit ausreichender Widerstandsfähigkeit gegen schlagenden Verschleiß sowie ausreichender Duktilität und damit guter Bruchsicherheit vorgesehen werden, während die anderen Bereiche durch den Metall-Keramik-Verbundguß eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen abrasiven Verschleiß aufweisen und durch die metallische Verbindung zugleich eine restliche Bruchsicherheit behalten.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die voranstehend genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 4 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a ein Werkzeug mit einem perforierten Inlay in einer Seitenansicht;

Fig. 1b das Werkzeug nach Fig. 1a im Längsschnitt;

Fig. 2a ein Werkzeug mit einem schwammartig ausgebildeten Inlay in einer Seitenansicht;

Fig. 2b das Werkzeug nach Fig. 2a im Längsschnitt;

Fig. 3 ein Verschleißteil, bei dem der metallisch- keramische Verbund die gesamte Verschleißfläche umfaßt, in perspektivischer Ansicht;

Fig. 4 ein Werkzeug, das nur partiell mit einem metallisch-keramischen Verbund versehen ist, in perspektivischer Ansich.

In den Fig. 1a, 1b, 2a, 2b sind Verschleißteile 12 und 13 in Form von Werkzeugen dargestellt, die einen aus einem Eisenwerkstoff hergestellten Schlagkörper 3, der einen hohen Widerstand gegen schlagende Beanspruchung sowie eine gute Bruchsicherheit aufweist, und unterschiedlich ausgebildete Inlays 22 und 23 aus Metalloxyd- oder Metallkarbid-Keramik umfassen.

Die Werkzeuge sind jeweils mit einer Bohrung 4 versehen, in die ein Bolzen oder dergleichen eingefügt werden kann, um das Werkzeug an einem nicht gezeigten Rotor einer Zerkleinerungsanlage, wie beispielsweise einer Shredder- Anlage zu befestigen.

Die Herstellung der Werkzeuge erfolgt, indem die Inlays 22 und 23 in eine geeignete Gußform eingebracht und mit einem Gießmetall aus Eisenwerkstoff derart abgegossen werden, daß sie eine innige Verbindung mit dem Gießmetall bilden. Ein derartiger Verbund läßt sich beispielsweise mit perforierten (Fig. 1a, 1b) oder schwammartig (Fig. 2a, 2b) ausgebildeten Inlays 22 bzw. 23 erzielen.

Bei diesen perforiert oder schwammartig ausgebildeten Inlays 22 bzw. 23 wird der innige Verbund durch die Öffnungen bzw. Poren gewährleistet, in die das Gießmetall beim Abgießen eindringt.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Verschleißteil 14 umfaßt der metallisch-keramische Verbund den gesamten Verschleißbereich. Das betreffende Inlay 24 ist dazu zwischen zwei Führungsleisten 31 angeordnet. Diese Ausführung ist bevorzugt dort einzusetzen, wo im wesentlichen ausschließlich abrasiver Verschleiß auftritt.

Fig. 4 zeigt ein spiegelsymmetrisch ausgebildetes Werkzeug 15, das in einem nicht gezeigten rotierenden Werkzeughalter einer ebenfalls nicht gezeigten Zerkleinerungsvorrichtung formschlüssig montierbar ist. Der in Dreh- bzw. Arbeitsrichtung D weisende Werkzeugbereich 16 des Schlagkörpers 3 ist im wesentlichen einer schlagenden Beanspruchung ausgesetzt und ist daher aus einem Eisenwerkstoff mit relativ hoher Widerstandsfähigkeit gegen schlagenden Verschleiß und ausreichender Bruchsicherheit hergestellt. An der der Dreh- bzw. Arbeitsrichtung D des Werkzeuges abgewandten Rückseite 17 tritt dagegen eine überwiegend abrasive Verschleißbeanspruchung auf. Dort ist ein schwammartig ausgebildetes Inlay 25 aus Metalloxyd- oder Metallkarbid- Keramik angeordnet, welches einen hohen Widerstand gegen die abrasive Beanspruchung aufweist.

Claims (4)

1. Verschleißteil, insbesondere für die Aufbereitung von Mineralstoffen, Baurestmassen und Metallabfällen, mit einem aus Eisenwerkstoff hergestellten Schlagkörper, welcher im Bereich seiner Verschleißzone mindestens ein aus Metalloxyd- und/oder Metallkarbid-Keramik gefertigtes und durch Verbundguß mit dem Schlagkörper (3) innig verbundenes Inlay (22-25) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Inlay (22-25) perforiert oder schwammartig ausgebildet ist und die innige Verbindung zwischen dem Schlagkörper (3) und dem Inlay (22-25) durch in die Öffnungen und Poren des Inlays (22-25) eingedrungenen Eisenwerkstoff gebildet ist.

2. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Inlay (24) die gesamte Verschleißzone des Verschleißteiles (14) umfaßt.

3. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Inlay (25) im wesentlichen nur dort angeordnet ist, wo bei der späteren Verwendung eine überwiegend abrasive Verschleißbeanspruchung auftritt.

4. Verfahren zur Herstellung von Verschleißteilen, insbesondere für die Aufbereitung von Mineralstoffen, Baurestmassen und Metallabfällen, mit einem Schlagkörper (3) aus Eisenwerkstoffen und mit mindestens einem Inlay (22-25) aus Metalloxyd- und/oder Metallkarbid-Keramik, welches durch Verbundguß mit dem Schlagkörper (3) innig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein perforiert oder schwammartig ausgebildetes Inlay (22-25) in eine Gußform eingebracht und mit einem eisenhaltigen Gießmittel abgegossen wird und daß das Gießmetall beim Abgießen in die Öffnungen und Poren des Inlays (22-25) eindringt.