DE19733273C2

DE19733273C2 - Verschleißteil

Info

Publication number: DE19733273C2
Application number: DE1997133273
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Poeppel
Original assignee: VERSCHLEIS TECHNIK DR ING HANS
Current assignee: VERSCHLEIS TECHNIK DR ING HANS
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 2001-08-16
Anticipated expiration: 2017-08-02
Also published as: DE19733273A1; AT410426B; ATA132398A; FR2766744A1; JPH11115078A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verschleißteil mit

a) einem Grundkörper;
b) einer den Grundkörper großflächig bedeckenden Beschich tung aus verschleißfestem Material.

Es ist bekannt, die verschiedensten Verschleißteile aus zwei Komponenten herzustellen: Über einen Grundkörper, häufig aus zähem Material, wird eine verschleißbeständige Schicht, z. B. durch Auftragschweißen, aufgebracht, die im allgemeinen verhältnismäßig spröde ist. Durch die Kombination der unterschiedlichen mechanischen Eigenschaf ten des Grundkörpers und der Beschichtung wird insgesamt ein Verbundkörper geschaffen, der einerseits hohen mecha nischen Belastungen, z. B. auch Stößen, gewachsen ist und der andererseits hoch verschleißbeständig ist.

Bei bekannten Verschleißteilen dieser Art ist der Grund körper einstückig. Die Aufbringung der Beschichtung auf diesen Grundkörper erfolgt bei allen Verfahren, handele es sich nun um die bereits erwähnte Auftragschweißung oder auch um ein Umschmelzen oder ein Aufsintern, bei höheren Temperaturen. Kühlt sich das Verschleißteil nach dem Beschichtungsvorgang ab, so ergeben sich wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten in der Beschich tung Spannungen, die zu Rißbildung führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verschleiß teil der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Beschichtung im wesentlichen rißfrei bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) der Grundkörper aus einer Mehrzahl von Einzelkörpern besteht, die unter Wahrung jeweils eines Spaltes nebeneinander angeordnet sind,

wobei

a) die Anzahl und Abmessungen der Einzelkörper und die Abmessungen der Spalte so gewählt sind, daß trotz nach dem Beschichtungsvorgang beim Abkühlen der Beschichtung auftretender thermischer Spannungen die Beschichtung im wesentlichen rißfrei bleibt.

Erfindungsgemäß wird also der Grundkörper in eine Vielzahl von Einzelkörpern unterteilt, die durch Spalte voneinander getrennt sind. Sofern die Abmessungen der Einzelkörper klein genug gewählt sind (was ggf. durch einfache Versuche ermittelt werden kann), dienen die erwähnten Spalte als "Dehnfugen" und verhindern einen Aufbau von hohen Spannun gen in der Beschichtung. Beim Abkühlen kann sich somit der im allgemeinen einen größeren Ausdehnungskoeffzient aufweisende Grundkörper in gewissem Umfange gegenüber der den kleineren Ausdehnungskoeffizient aufweisenden Beschichtung bewegen, ohne daß es in letzterer dabei zu Rissen käme.

Besonders bewährt hat sich dieses Konzept dort, wo das Verschleißteil eine Betonmischerschaufel ist.

Die Beschichtung kann insbesondere durch Sintern herge stellt sein. Unter dem Begriff des "Sinterns" wird hier nicht nur die herkömmliche pulvermetallurgische Art des Sinterns oder die Art des Sinterns bei Keramikwerkstoffen verstanden. Mit umfaßt soll durch diesen Begriff auch eine Herstellungsart sein, bei welcher größere Teilchen in einen Binder eingebunden sind. Hierbei kommt besonders eine Beschichtung in Frage, die aus in einem Binder eingebundenen Hartteilchen besteht. Bei dem Binder kann es sich insbesondere um ein Metall-Lot, um eine Ni-Cr-B-Si- Legierung, um Kupfer oder um Nickel handeln.

Die Hartteilchen sind vorzugsweise um Metallkarbide. Derartige Beschichtungen sind, sowohl was die Kosten des verwendeten Material als auch was das Herstellungsverfahren selbst anlangt, besonders preiswert.

Als Alternative zum Sintern kommt insbesondere in Frage, daß die Beschichtung aus der Schmelze erstarrt (Verbundguß) oder durch Auftragschweißen hergestellt ist. In beiden Fällen besteht sie vorteilhafterweise aus einer hochlegier ten Eisen-Chrom-Kohle-Legierung, welche die notwendigen Verschleißeigenschaften aufweist.

Für die meisten Anwendungsfälle kommt diejenige Ausfüh rungsform der Erfindung in Frage, bei welcher die Einzel körper des Grundkörpers aus zähem Stahl bestehen. Dieser weist nicht nur die erforderliche mechanische Beständig keit, sondern auch eine gute Bearbeitbarkeit und zudem Lötbarkeit und Schweißbarkeit auf.

Alternativ sind jedoch auch Ausführungsbeispiele der Erfindung möglich, bei denen die Einzelkörper des Grund körpers aus Gußeisen mit Kugelgraphit, aus Temperguß, aus Hartguß, aus Kupfer, Nickel oder Messing bestehen. Besteht der Grundkörper aus Kupfer oder Messing und wird die Beschichtung mit einem Binder in der oben erwähn ten Weise hergestellt, so empfiehlt sich als Binder ein niedrig schmelzendes Lot.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch eine Betonmischerschaufel.

Die dargestellte Betonmischerschaufel umfaßt einen Grund körper 1, auf welchen im Wege des Sinterns eine verschleiß beständige Beschichtung 2 aufgebracht ist. Die "Sinter schicht" 2 umfaßt in einem metallischem Lot eingebettete Hartteilchen aus Metallkarbiden.

Der Grundkörper 1 ist in eine Mehrzahl von Einzelkörpern 1a, 1b, 1c aufgeteilt, die nicht unmittelbar aneinander anstoßen sondern durch Spalte 3a, 3b voneinander getrennt sind. Das Material, aus welchem die Einzelkörper 1a, 1b, 1c besteht, ist niedriglegierter, zäher Stahl.

Zur Herstellung des in der Zeichnung dargestellten Ver schleißteiles werden die Einzelkörper 1a, 1b, 1c in der dargestellten, die Spalte 3a, 3b wahrenden Anordnung in einem Formwerkzeug fixiert, welche zumindest im unteren Bereich der Außenform des fertiggestellten Werkstückes entspricht. Die Hartteilchen und das Metallot werden in das Formwerkzeug in entsprechender Menge eingegeben. Danach wird das gesamte Formwerkzeug einschließlich Fül lung auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher das Lot zum Schmelzen kommt. Ggf. unter Zuhilfenahme eines Preß stempels wird die Beschichtung 2 in die dargestellte Form gebracht.

Das so hergestellte Verschleißteil wird innerhalb des Formwerkzeugs so weit abgekühlt, bis das Lot ausreichend erhärtet ist. Dann kann das Verschleißteil dem Formwerkzeug entnommen werden. Bei der weiteren Abkühlung auf Raumtem peratur entstehen, wie bereits oben geschildert, trotz der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Beschichtung 2 und des Grundkörpers 1, in der Beschich tung 2 keinerlei Risse, da die Spannungen von den Spalten 3a und 3b zwischen den Einzelkörpern 1a, 1b, 1c aufgefangen werden.

Bei der obigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß die verschleißfeste Beschichtung 2 durch ein "Sinterver fahren" im weiteren Sinne hergestellt wurde. In entspre chender Weise kann diese Beschichtung 2 jedoch auch durch einen Gießvorgang oder durch Auftragschweißen herge stellt werden, beides Verfahren, die an und für sich be kannt sind.

Claims

1. Verschleißteil mit

a) einem Grundkörper;
b) einer den Grundkörper großflächig bedeckenden Beschich tung aus verschleißfestem Material;

dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Grundkörper (1) aus einer Mehrzahl von Einzelkörpern (1a, 1b, 1c) besteht, die unter Wahrung jeweils eines Spaltes (3a, 3b) nebeneinander angeordnet sind,

wobei

a) die Anzahl und Abmessungen der Einzelkörper (1a, 1b, 1c) und die Abmessungen der Spalte (3a, 3b) so gewählt sind, daß trotz nach dem Beschichtungsvorgang beim Abkühlen der Beschichtung (2) auftretender thermischer Spannungen die Beschichtung (2) im wesentlichen rißfrei bleibt.

2. Verschleißteil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es eine Betonmischerschaufel ist.

3. Verschleißteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (2) durch Sintern hergestellt ist.

4. Verschleißteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine pulvermetallurgische Sinter schicht ist.

5. Verschleißteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus in einem Binder eingebetteten Hartteilchen besteht.

6. Verschleißteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Binder ein Metall-Lot ist.

7. Verschleißteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Binder eine Ni-Cr-B-Si-Legierung ist.

8. Verschleißteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Binder Kupfer ist.

9. Verschleißteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Binder Nickel ist.

10. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartteilchen Metall karbide sind.

11. Verschleißteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Keramik besteht.

12. Verschleißteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Beschichtung (2) aus der Schmelze erstarrt ist.

13. Verschleißteil nach Anspruche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Beschichtung (2) durch Auftrag schweißen hergestellt ist.

14. Verschleißteil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einer hoch wertigen Eisen-Chrom-Kohle-Legierung besteht.

15. Verschleißteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkörper (1a, 1b, 1c) des Grundkörpers (1) aus zähem Stahl bestehen.

16. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkörper (1a, 1b, 1c) des Grundkörpers (1) aus Gußeisen mit Kugelgraphit bestehen.

17. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkörper (1a, 1b, 1c) des Grundkörpers (1) aus Temperguß bestehen.

18. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkörper (1a, 1b, 1c) des Grundkörpers (1) aus Hartguß bestehen.

19. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkörper (1a, 1b, 1c) des Grundkörpers (1) aus Kupfer bestehen.

20. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkörper (1a, 1b, 1c) des Grundkörpers (1) aus Nickel bestehen.

21. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkörper (1a, 1b, 1c) des Grundkörpers (1) aus Messing bestehen.