DE2314362A1 - Hartauftragschweissverfahren zum erzeugen einer zweischichtigen arbeitsflaeche auf einem werkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung "bezieht sich auf Verfahren zum Aufbringen einer Hartmetallauflage auf ein Werkstück unter Verwendung von Metallegierungen, die dem Werkstück aus Metall besondere gewünschte Eigenschaften verleihen, z. S. eine hohe Verschleißfestigkeit sowie eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und hohe Temperaturen. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren zum Herstellen von im Weg6 des Hartauftragschweißverfahrens geschützten Werkzeugen, vorzugsweise von Werkzeugen, die zum Gebrauch bei Schaufelradbaggern benutzt werden, wie sie beim Abbau von stark abschleifend wirkenden Erzen eingesetzt werden.

Es sind bereits zahlreiche Verfahren vorgeschlagen werden, die dazu dienen, 7/erkstücice herzustellen, die aus einen

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Metall gewöhnlicher Art "bestehen und mit einer Arbeitsfläche von großer Härte versehen sind. Bei einem dieser "bekannten Verfahren zum Aufbringen einer harten Auflage auf ein gewöhnliches Metall werden Chromkarbide oder andere harte Metallkarbide mit der "betreffenden Fläche des Werkstücks unter Benutzung einer speziellen Hartauftragschweißelektrode unter Anwendung eines elektrischen Lichtbogenschweißverfahrens verschmelzen. Bei diesem Verfahren wird auf der zu schützenden Fläche des Werkstücks eine Matrix abgelagert, die die Karbidiegierung enthält.

Als ein weiteres bekanntes Verfahren sei ein Hartauftragschweißverfahren genannt, bei dem harte Teilchen, die z. B. aus hitzebeständigen Metallkarbiden bestehen, in eine Matrix eingeschlossen werden, welche diese Teilchen fest mit dem Grundmetall verbindet. Hierbei besteht das Matrixmetall aus harten Legierungsbestandteilen wie Kobalt, Molybdän.. Vanadium oder dergleichen.

Bei einem weiteren Hartauftragschweißverfahren zum Schützen eines Werkstücks aus Metall werden Schweißelektroden längs der mit einer Hartmetallauflage zu versehenden Fläche des Werkstücks angeordnet, und diese Elektroden tauchen in ein Bett aus einem Granulat ein, welches aus der Metallegierung besteht, die mit der betreffenden Fläche des Werkstücks verschmolzen werden soll. Hierbei wird zwischen dem Werkstück aus dem Grundmetall und den Elektroden ein Lichtbogen dadurch erzeugt, daß durch öede Elektrode ein elektrischer Strom geleitet wird. Die durch den Lichtbogen erzeugte V/ärme bewirkt, daß die Elektroden zum Schmelzen gebracht werden, und-daß gleichzeitig die kornförmigen Metallteilchen mit der betreffenden Fläche des Werkstoffs aus dem Grundmetall verschmolzen werden.

Die Metallauflagen, mit denen Werkstücke unter Anwendung dieser aus der Patentliteratur bekannter Verfahren ver-

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sehen werden können, haben sich im Hinblick auf ihren Verwendungszweck in einem gewissen Ausmaß "bewährt.

Ferner ist ein Verfahren zum Hartauftragschweißen von Metallflächen "bekannt, "bei dem nach dem Elektroschlacke-Schweißverfahren gearbeitet wird, um eine zu schützende Fläche eines Werkstücks mit einer Metallegierung zu verkleiden "bzw. zu überziehen. Hierbei wird die Metallegierung mit dem Grundmetall verschmolzen, so daß man ein fertiges Werkstück erhält, das eine harte Auflage besitzt, die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß und Abrieb aufweist.

Ein Nachteil dieser bekannten Verfahren und der mit ihrer Hilfe hergestellten Werkzeuge besteht jedoch darin, daß es nicht möglich ist, ein Werkstück mit einer Hartmetallauflage zu versehen, die ihre Härte und ihre Zugfestigkeit über einen großen Temperaturbereich und insbesondere bei sehr tiefen Temperaturen von etwa -40 bis -50 C beibehält. Wenn ein Werkstück, ζ. B. ein mit einer Hartmetallauflage versehenes Werkzeug innerhalb eines großen Temperaturbereichs einwandfrei arbeiten soll, insbesondere beim Abbauen harter oder dichter Erze bzw. von stark abschleifend wirkenden Erzen, muß nicht nur die Arbeitsfläche des 7/erkzeugs in einem hohen Maße verschleißfest sein, sondern das Werkzeug muß auch als Ganzes eine hohe Festigkeit haben, um den Stoßbeanspruchungen und anderen Beanspruchungen standzuhalten, denen es bei Abbauarbeiten der beschriebenen Art ausgesetzt ist.

Zwar liefern alle vorstehend geschilderten bekannten Verfahren Erzeugnisse, die den an sie zu stellenden Anforderungen entsprechen, doch ermöglichen sie es nicht, Werkstücke der genannten Art aus Metall herzustellen, die unter den genannten Arbeitsbedingungen extremen Verhältnissen bezüglich der Temperatur, des Drucks und des Abriebs standhalten.

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!Durch die Erfindung ist nunmehr ein Verfahren geschaffen worden, das es ermöglicht, ein Werkstück aus einem Grundmetall, z. B. ein Werkzeug aus Schmiede- oder Gußstahl, unter Anwendung des Elektroschlacke-Sehv/eißverfahrens mit einer harten Auflage zu versehen, so daß man ein fertiges Erzeugnis erhält, das eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist. Genauer gesagt ist durch die Erfindung ein Verfahren geschaffen worden, das es ermöglicht, ein Werkstück aus Uetall mit einer Auflage aus einer Metallegierung zu versehen, die an ihrer Oberfläche harte Karbidteilchen enthält, welche dem Werkstück oder 7/erkzeug nicht nur eine höhere Verschleißbeständigkeit, sondern auch eine höhere Festigkeit verleihen. Insbesondere "befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren, das er ermöglicht, mit einer harten Auflage versehene Grab- oder Schürfzähne herzustellen, die zur Verwendung bei Schaufelradbaggern geeignet sind, die dazu dienen, gefrorene Teersande abzubauen. Ein solches erfindungsgemäßes Werkzeug vereinigt sehr hohe Festigkeitswerte mit einer hervorragenden Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird eine kornfö'rmige Matrix aus harten Metallkarbidteilchen mit der zu schützenden Fläche eines gegossenen oder geschmiedeten Werkstücks aus Metall mit Hilfe eines Elektroschlackeschv/eißverfahrens so verschmolzen, daß sich die zum Herstellen der Verbindung dienende Legierung fest sowohl mit dem Grundmetall des Werkstücks als auch mit den harten Karbidteilchen verbindet. Hierbei verbleiben die Karbidteilchen an der Oberfläche der im V/ege des Elektroschlackeschweißens hergestellten Auflage, so daß das Werkzeug eine Arbeitsfläche erhält, die im Vergleich zu bekannten Werkzeugen eine erheblich höhere Verschleißfestigkeit aufweist.

Allgemein gesprochen wird gemäß der Erfindung ein ElektroschlackeschweiCverfahren angewendet, um Teilchen cder ti:- Granulat aus einem Lletallkarbid mit einer zu schützenden 1-1--

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ehe eines Werkstücks aus Metall zu verschmelzen. Hierbei ist es besonders wichtig, dafür zu sorgen, daß die Metallkarbidteilchen nicht zum Schmelzen gebracht und in der Schmelzpfütze aufgelöst werden,»während sich der Verschmelzungsvorgang abspielt. Würden die Metallkarbidteilchen tatsächlich zum Schmelzen gebracht, würden sie eine erheblich geringere Wirkung bezüglich einer Erhöhung der Verschleißfestigkeit hervorrufen. Bei Verfahren, bei denen die Metallkarbidteilchen in der Schweißelektrode enthalten sind oder sich auf ihrer Oberfläche befinden, werden diese Teilchen gewöhnlich eingeschmolzen, so daß sie sich in der Schweiße lösen. Bei dem Verfahren nach der Erfindung bleiben dagegen die Metallkarbidteilchen während des gesamten Schweißvorgangs erhalten, und sie werden mit der Außenfläche der Schweiße verbunden, so daß eine zweischichtige harte Auflage entsteht, zu der eine mit dem Werkstück verschmolzene Schweißmatrix gehört, die an ihrer Außenfläche mit Metallkarbidteilchen versehen ist. Somit ermöglicht es dieses Verfahren, ein neuartiges, mit einer harten Auflage versehenes V/erkzeug von hoher Verschleißfestigkeit herzustellen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Pig. I bis IX zeigen verschiedene Darstellungen, welche die Erfindung veranschaulichen.

In Pig. I ist perspektivisch eine Elektroschlackeschweißvorrichtung dargestellt, die sich zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet.■Pig. I zeigt insbesondere ein Werkstück 10, das gemäß der Erfindung mit einer harten Auflage versehen werden kann; zu diesem Zweck wird eine Platte 19 benutzt, mit der Metallkarbidteilchen fest verbunden sind.

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Pig. II zeigt eine Seitenansicht einer Tragplatte aus einem ho einschmelzenden harten Metall, mit deren Oberseite Metallkarbidteilchen verbunden sind. Pig. Ill zeigt die Platte nach Pig. II im Grundriß, Fig. IV zeigt einen Schnitt durch eine Weiterbildung der Platte nach Fig. II und III, bei der die Metallkarbidteilchen in einer Umschließung aus Metall enthalten sind. Fig. V zeigt den Grundriß der Platte nach Pig. IV. Fig. VI zeigt eine perspektivische Darstellung eines Schaufelradbaggerzahns der in Pig. I dargestellten Art, der mit sich verbrauchenden Führungen versehen ist, welche im Bereich der Fläche des Zahns angeordnet sind, die gemäß der Erfindung unter Anwendung des Elektroschlacke-Schweißverfahrens mit einer harten Auflage versehen werden soll. Fig. VII zeigt den Grundriß der Anordnung nach Fig. VI mit den sich verbrauchenden Führungsdüsen und der die Metallkarbidteilchen tragenden Platte vor dem Verschweißen mit der zu schützenden Fläche des Zahns aus dem Grundmetall. Fig. VIII zeigt eine perspektivische Darstellung eines aus dem Grundmetall bestehenden Zahns, mit dessen Arbeitsfläche die bimetallische Auflage zur Steigerung der Verschleißfestigkeit verschweißt ist, bei der es sich um eine mit dem Werkzeug verschmolzene Stahlmatrix handelt, in deren Außenfläche MetallkarMdteilchen eingebettet sind. Fig. IX zeigt den Grundriß des Zahns nach Fig. VIII.

In Fig. I ist eine Ausführungsform einer Elektroschlakkeschweißvorrichtung 12 dargestellt, die geeignet ist, unter Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer harten Auflage versehene Werkzeuge oder dergleichen herzustellen. Als Beispiel für ein solches Werkstück ist ein aus Schmiedestahl hergestellter Zahn 10 dargestellt, der geeignet ist, bei einem Schaufelradbagger benutzt zu werden, welcher dazu dient, Teersande oder dergleichen abzubauen; der Zahn 10 ist auf einem Arbeitstisch 11 der Verrichtung s :> angeordnet, daß sich verbrauchende Führungsdüsen 15 eine

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Lage in einer Aussparung einnehmen, mit der das Werkstück an der Fläche versehen ist, die mit einer harten Auflage versehen werdsn soll. Unmittelbar unter den sich verbrauchenden Führungsdüsen "befindet sich ein Sxnipf 16 in Form einer Vertiefung des Arbeitstisches Il, wie sie normalerweise vorhanden ist, wenn das Elektroschlackeschweißverfahren durchgeführt wird. Ferner sind sich verbrauchende Elektroden 13 in Form von Drähten vorhanden, die durch die sich verbrauchenden Führungsdüsen 15 hindurch dem Raum zwischen dem Yferkstück 10 und der die Metallkarbidteilchen tragenden Platte 19 zugeführt werden. Die drahtförmigen Elektroden können von nicht dargestellten Vcrratsrollen aus zugeführt werden. Die Elektrodendrähte durchlaufen nacheinander eine Richteinrichtung 20 und eine Drahttransporteinrichtung, uji dann durch die Öffnungen der sich verbrauchenden Führungsdüsen 15 geführt zu werden. Die sich verbrauchenden Zuführungsdüsen 15 sind lösbar mit Verlängerungen 14 der Drahttransporteinrichtung 21 verbunden. Gemäß Fig. I sind die sich verbrauchenden Führungen 15 zwischen der die Ketallkarbidteilchen tragenden Platte 19 und der Aussparung des Werkstücks 10 angeordnet, wenn ein als Wärmetauscher wirkender Schuh 17 an der Platte 19 anliegt, die zum Gebrauch in der in Fig. I durch den Pfeil angedeuteten Weise so angeordnet worden ist, daß sie die Aussparung des Werkstücks überdeckt. Der Wärmetauscherschuh 17 weist Ein- und Auslässe l8 für ein Kühlmittel auf. Der Schweißstrom wird von einer Schweißstromquelle bekannter Art aus über Kabel 23 Ansätzen der Verlängerungen 14 zugeführt, die die sich verbrauchenden Führungen 15 in ihrer Lage halten, so daß der Strom in der unmittelbaren Nähe der Schweiße durch die Führungen zu den Elektroden fließt, um dann über den Arbeitstisch 11 und ein Kabel 22 zu der Strocquelle 30 zurückzufließen. Man kann dafür sorgen, daß sich die sich verbrauchenden Führungen 15. in der Breitenrichtung der Aussparung des Werkstücks- 10 hin- und herbev/egren, um die erzeugte IJtirme gleichmäßig über die mit der harten Auflage zu versehende

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Fläche zu verteilen.

Die Geschwindigkeit, mit der die Elektrodendrähte 13 der Schweiße zugeführt werden, wird mit Hilfe einer Einrichtung 25 geregelt, die mit der Drahttransporteinrichtung 21 durch ein Kabel 26 verbunden ist. Zu der Regeleinrichtung 25 gehört ferner eine Einrichtung, die dazu dient, die Schweißspannung im Wege der Fernsteuerung über ein Kabel 27 einzustellen und über ein weiteres Kabel 2b die Geschwindigkeit zu regeln, mit der sich die sich verbrauchenden Führungen 15 gegenüber der Aussparung des 7/erkstücks in der Breitenrichtung bewegen. Der Schweißstrom wird durch die Einstellung der Einrichtung zum Regeln der Drahttransportgeschwindigkeit bestimmt. Die Drahttransporteinrichtung 21 wird durch einen Motor 29 in Abhängigkeit von Signalen betätigt, die durch die Einrichtung 25 erzeugt und dem M^tor über das Kabel 26 zugeführt v/erden.

Fig. II läßt weitere Einzelheiten der Platte 19 erkennen, die in der anhand von Pig. I beschriebenen V/eise benutzt wird. Zu dieser Platte gehört -3Ine Tragplatte 31, die aus einem hochschmelzenden Chromnickelstahl bestehen kann. Die Tragplatte 31 kann auch aus anderen Metallegierungen hergestellt sein, die mit der legierung kompatibel sind, welche in der Schweißpfütze während des Elektroschlackeschweißvorgangs entsteht, während dessen die Elektroden 13 und die sich verbrauchenden Führungsdüsen 15 zum Schmelzen gebracht werden, so daß sie die Matrixlegierung bilden, die mit dem Werkstück aus Metall verschmolzen wird, das eine harte Auflage erhalten soll. Ferner kann die Tragplatte 31 aus Metallsilikaten unter Einschluß von gewöhnlichem Glas "bestehen, in denen die Metallkarbidteilchen 32 dispergiert sind.

Fig. III zeigt den Grundriß der Platte 19, bei der die Metallkarbidteilchen 32 mit einer Fläche der Tragplatte 31 verbunden sind.

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Pig. IV zeigt eine abgeänderte Ausführungsform einer Platte 19, "bei der die Tragplatte 31, mit der die Metallkarbidteilchen 32 verbunden sind, mit einer daran befestigten Frontplatte 33 versehen ist, die aus dem gleichen Werkstoff "besteht wie die Tragplatte. Diese Abänderung der Platte bewirkt, daß während des Elektroschlacke-Schweißvorgangs die Frontplatte 33 über den Metallkarbidteilchen 32 zum Schmelzen gebracht wird, um zusätzlich eine verschmolzene Matrix zu erzeugen, die dazu dient, die Metallkarbidteilchen 32 an der Außenfläche des Werkstücks 10 aus dem Gründmetall in ihrer Lage zu halten.

Fig. V zeigt den Grundriß der Platte nach Fig. IV.

Fig. VI zeigt eine perspektivische Darstellung eines aus einem Grundmetall bestehenden Werkstücks, z. B. eines Schaufelradbaggerzahns, bei dem sich verbrauchende Führungsdüsen 15 in der Aussparung angeordnet sind, wo das Werkstück mit einer harten Auflage versehen werden soll. Gemäß Fig. VI werden die sich verbrauchenden Elektrodendrähte 13 durch die sich verbrauchenden Düsen 15 geführt. Ferner zeigt Fig. VI in weggebrochener Darstellung eine Platte 19 der beschriebenen Art, die mit den Metallkarbidteilchen versehen ist, und gemäß dem erfindungsgemäßen Elektroscitlackeschweißverfahrens gegenüber der Aussparung des Werkstücks angeordnet ist.

Fig. VII zeigt die Anordnung nach Fig. VI bei Betrachtung derselben von oben; man erkennt wiederum das aus dem Grundmetall bestehende Werkstück 10, "bei dem die sich verbrauchenden Führungsdüsen 15 in der Aussparung des Werkstücks angeordnet sind; die die Metallkarbidteilchen 32 tragende Platte 19 ist gemäß Fig. VII zwischen dem Werkstück und dem Wärmetauscher 17 angeordnet, der als Schuh aus Kupfer ausgebildet und mit Ein- und Auslässen 18 für ein Kühlmittel versehen sein kann. Fig. VIII ist eine perspektivische Darstellung des fertigen, mit einer harten Auflage versehenen ',Verk-

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stücks in Form eines Schaufelradbaggerzahns, "bei dem die Metallkarbidteilchen 32 in eine Metallegierungsinatrix auf der zu schützenden Fläche des Werkstücks aus Ketall eingebettet und mit ihr verschmolzen ist.

Fig. IX zeigt das Werkzeug nach Fig, VIII 'oei Betrachtung desselben von oben, so daß man die Metallkarbidteilcho:: 32 erkennt, die in die Matrix 34 rat Hilfe des 2lektrv. ochl^kkeschweißverfahrens eingeschmolzen sind, v/-:bei die Matrix ihrerseits mit der zu schützenden Fläche des "iVerkstücks verschmolzen ist, so daß eine harte Auflage vorhanden ist, die als bimetallische, geschichtete Auflage ausgebildet ist.

Durch die Erfindung ist somit ein neuartiges Verfanron geschaffen worden, das es ermöglicht, ein neuartiges V/arkzeug aus Metall herzustellen, dan :::1τ einer harten Auflage versehen und geeignet ist, zum AVcragen von Materialien zu diener¹ _/ Ήβ in hohem Maße abschlevfond v/irrer·. Bei dem mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Erzeugnis handelt es sich im weser.ilic'.ien uir; ein aus einem Grundmetall bestehendes 7/erkzeug, das an seiner Arbeitsfläche mit einer harten Auflage vorsehen ist, zu dsr eine Matrix aus einer verschleißfesten IUetallegierung gehört«die in einem hohen Maße abriebfeste Metallkarbidteilchen enthält. Das mit der harten Auflage zu versehende Werkzeug aus dem Grundmetall kann im Wege des Gießens oder Schmiedens vorzugsweise aus einem legierten Stahl hergestellt werden, wie er normalerweise bei Y/erkzeugen in Fällen verwendet wird, in denen sowohl eine hohe Zugfestigkeit als auch, eine hohe Verschleißfestigkeit erforderlich ist. Zu diesen bekannten Metallegierungen gehören sowohl Eisen- als auch nichteisenlegierungen, z. B. Chromstahl, Manganstahl, Chromnickelstahl und Monelmetall. Solche legierungen können ferner z. B. Ferrochrom, Ferrosilizium, Manganeisen, Ferrovanadium, Ferromolybdän, pulverförmiges !Tiekel und andere Bestandteile

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enthalten, deren Wahl sich nach den jeweils geforderten physikalischen Eigenschaften der Matrix der harten Auflage richtet.

Zu den Metallkarbidteilchen, die über die Oberfläche der Matrix verteilt und mit ihr verschmolzen sind und die äußere Oberflächenschicht der zweischichtigen Auflage bilden, können hitzebeständige Karbidteilchen gehören, z. B, solche aus Wolframkarbid, Siliziumkarbid, Chromkarbid, Titankarbid und andere ähnliche Karbide. Diese Arten von teilchenförmigen Überzugsmaterialien haften an den verschiedensten Grundmetallen, z. B. verschiedenen Stählen sowie den im vorstehenden Absatz genannten Legierungen.

Bei dem bevorzugten Verfahren nach der Erfindung wird eine automatische Elektroschlacke-Schweißvorrichtung benutzt. Hierbei ist es möglich, die bekannten Elektroschlackeschweißverfahren anzuwenden, bei denen ein Elektrodendraht beliebiger Art benutzt wird, an dem ein Schweißlichtbogen gezündet wird, der durch ein kornförmiges Flußmittel geschützt wird. Ferner ist es möglich, einen Füllstahldraht aus einer Metallegierung zu verwenden, dessen Material teilweise oder vollständig die harte Matrix an der Arbeitsfläche des mit einer harten Auflage zu versehenden Werkzeugs bildet. Der Füllelektrodendraht und/oder die sich verbrauchenden Führungsdüsen können aus Oxidationsmitteln bestehen oder Oxidationsmittel enthalten, z. B. Manganeiaen und Ferro Silizium oder Denitrierungsmittel wie Ferrozirkon oder Schlacke erzeugende Stoffe, die das Durchführen des Schweißvorgangs erleichtern, die es ermöglichen, die Basizität der Schlacke in der Schweißpfütze einzustellen, und die bestimmte Metalle für die gewünschten Legierungen enthalten. Zu diesen Metallen gehören Chromnickel, Molybdän, Titan, Zirkon und andere.

Gemäß Fig. I wird ein Werkstück aus Metall, z. B. ein aus Schmiede stahl hergestellter Zahn 10 für einen Schaufelraa'oa-'ei

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der an seiner Arbeitsfläche eine Aussparung aufweist, zuerst auf eine Temperatur im Bereich von etwa 260 bis 540° C und vorzugsweise im Bereich von etwa 310 Ms 370° C vorgewärmt und dann auf dem Arbeitstisch 11 in der richtigen Lage gegenüber sich verbrauchenden Düsen 15 angeordnet, die als Preßlinge aus einer legierung hergestellt sind, die Teilchen aus Ferro chrom, Wolframcarbid, Ferromolybdän und Ferrovanadium enthalten kann. Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden die Düsen 15 aus einem Gemisch hergestellt, das zu 49,97 Gewichtsprozent aus Ferrochrom, zu 4-9,97 Gewichtsprozent aus V/olframkarbid, zu 0,03 Gewichtsprozent aus Ferromolybdän und zu 0,03 Gewichtsprozent aus Ferrovanadium bestand. Die Teilchengröße aller metallischen Bestandteile entsprach den Öffnungen eines Siebes mit mehr als 120 Maschen je Zoll. Die M_etallteilchen wurden in einem flüssigen Natronwasserglasträger gemischt, gepreßt, geformt und erhitzt, bis sie miteinander verschmolzen waren und einen festen Körper bildeten. Die zusätzlich verwendete Platte 19 bestand aus Chromnickelstahl, der gewichtsmäßig 2,0 io Nickel, 2,0 <?<> Chrom, 0,5 i> Molybdän und im übrigen 0,3% Kohlenstoffetahl doa ΟογΙο j<0 enthielt. Auf der einen Flachseite war die Platte 19 mit V/olfratakarbidteilchen versehen, deren Größe im Bereich von 10 bis 325 Maschen je Zoll lag. um das Verfahren nach der Erfindung durchzuführen, wird die Platte 19 gemäß Fig. I gegenüber der Aussparung der Arbeitsfläche des V/erkstücks 10 angeordnet. Dann wird der Wärmeaustauschschuh 17 an der ihm zugewandten Fläche der die Wolframkarbidteilchen tragenden Platte 19 befestigt und mit dem Werkstück 10 verbunden, so daß zwischen dem Schuh 17 und dem Werkstück ein Raum vorhanden ist, in dem sich eine Elektroschlacke-Schweißpfütze bilden kann. Hierauf werden etwa 45 g eines Metallpulvers der Legierung, aus der die Elektroden 13 bestehen, gemäß Fig. I in den Sumpf 16 eingebracht. Um den Elektroschlackeschweißvorgang einzuleiten, wird die an die Elektroden angelegte Spannung auf Ί4 V

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und die Stromstärke auf 400 A eingestellt, woraufhin ein ^x Lichtbogen zwischen den Elektroden und dem Metallpulver in dem Sumpf gezündet wird; hiernach werden etwa 57 g eines Elektroschlacke-Flußmittels "beigefügt, woraufhin der Elektroschlackeschweißvorgang eingeleitet wird. Die Elektrodendrähte werden mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt, daß sich der gesamte Hohlraum innerhalb von 5,5 min füllt. Die Stärke des den Elektroden zugeführten Stroms wird so programmiert, daß sie während der Zeitspanne von 5,5 min kontinuierlich linear zunimmt, "bis sie am Ende der Schweißperiode einen Wert von 1000 A erreicht. Die Spannung wird so programmiert, daß sie während der gleichen Zeitspanne abnimmt, Ms nach 5,5 min eine Spannung von 32 V erreicht ist. Bei dem Wärmeaustauschschuh 17 wird eine Wärmeabführung derart bewirkt, daß auf der dem Wärmeaustauschschuh benachbarten Seite der Elektroschlackepfütze die Temperatur in einem solchen Bereich gehalten wird, daß die Wolframkarbidteilchen in ihrem festen Zustand verbleiben. Diese Maßnahme führt dazu, daß ein erheblicher Anteil der Metallkarbidteilchen nicht in der geschmolzenen Schweißpfütze gelöst wird; auf diese V/eise wird das Werkstück mit einer Fläche versehen, die aus verschleißfesten Metallkarbidteilchen besteht, welche in eine Matrix eingeschmolzen sind, bei der es sich um eine harte Metallegierung handelt, die ihrerseits mit der zu schützenden Fläche des Werkstücks verschmolzen worden ist.

Gemäß Fig. II bis V kann sowohl die Tragplatte 31 als auch die Frontplatte 33 aus einer Metallegierung oder einer anderen festen Masse bestehen, die sich schmelzen läßt und mit der legierung der aufzubringenden harten Auflage kompatibel ist. Um die Platte 19 vorzubereiten, kann man mit ihrer einen Flachseite Metallkarbidteilchen mit Hilfe eines beliebigen bekannten Metallklebemittels verbinden. Vorzugsweise verwendet man als Bindemittel Natronwasserglas, und zwar

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normalerweise in Form einer 60-prozentigen Lösung von Natronwasserglas in V/asser. Man kann eine Platte 19 in der Weise herstellen, daß man zuerst die Metallkarbidteilchen mit einer ausreichenden Menge von Natronwasserglas mischt, um die Oberflächen aller Teilchen zu "benetzen. Dann wird das Gemisch aus dem Natronwasserglas und den Uetallkarbiäteilchen auf der einen Seite der Tragplatte 31 ausgebreitet; hierauf wird die Platte erhitzt, bis das w'asser aus der Natronwasserglaslösung ausgetrieben ist und die Metallkarbidteilchen fest mit der Tragplatte verbunden sind. Um die Platte 19 herzustellen, ist es ferner möglich, LIetallkarbidteilchen mit geschmolzenem Glas zu mischen und dann dieses Gemisch auf einem dünnen Blech auszubreite2\; läßt man das Blech dann abkühlen, erhält man eine Platte, die aus Glas besteht, in de⁷:, die MetallkarbidteilcLon dispergiert sind. Weiterhin ist es möglich, T-'etalle zu verwenden, um die Iietallkarbidteilchen mit d?r einen Fläche einer Tragplatte zu verschwelter;. Die Hauptforderung, die beim Herstellen einer Platte 19 zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfüllt werden muß, besteht darin, daß die Metallkarbidteilchen bis zur gewünschten Tiefe in einem starren tragenden Medium dispergiert werden, was bei einer Temperatur unter etwa 1650° C schmilzt und entweder einen Bestandteil der Metallegierung in der Schweiße bildet oder in der Schlakkepfütze zur Oberfläche der Schweiße steigt, um dann beseitigt zu werden.

Die Abmessungen der Tragplatte 19 entsprechen vorzugsweise den Abmessungen der Fläche des Werkstücks, die mit einer harten Auflage oder Panzerung versehen werden soll. Jedoch kann man die Platte auch s:· ausbilden, daß nur ein Teil der Arbeitsfläche des V/erkzeugs mit tletallkarbidteilchen versehen wird.

Ansprüche: 30984 1/0846

Claims (16)

ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Hartauftragschweißen zur Anwendung bei einem Werkstück aus- Metall derart, daß das Werkstück mit einer sich aus zwei Schichten zusammensetzenden Arbeitsfläche versehen wird, bei der auf der äußeren Schicht Metallkarbidteilchen vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet , daß ein Spalt zwischen der Arbeitsfläche des mit einer harten Auflage zu versehenden Werkstücks und einer Platte abgegrenzt wird, die eine feste Matrix aus Metallkarbidteilchen enthält, daß die Platte parallel zu der mit der harten Auflage zu versehenden Fläche angordnet wird, daß die Abmessungen der Platte so gewählt werden, daß sie gleich den Abmessungen der Fläche sind, und daß dann der Spalt unter Anwendung eines Elektroschlackeschweißverfahrens mit geschmolzenem Metall gefüllt wird, um die Metallkarbidteilchen mit dem Werkstück durch die Schweiße so zu verbinden, daß eine sich aus zwei Schichten zusammensetzende harte Auflage auf dem Werkstück entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallkarbidteilchen Wolframkarbidteilchen verwendet werden»

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstück ein Zahn für einen Schaufelradbagger verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstück ein Zahn für einen Schaufelradbagger verwendet wird.

5. Verfahren zum Hartauftragschweißen zur Anwendung bei einem Werkstück aus Metall derart, daß das Werkstück mit einer sich aus zwei Schichten zusammensetzenden harten Auf-

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lage versehen wird, zu der eine erste, aus einer mit dem Werkstück verschmolzenen Schv/eiße bestehende Schicht und eine zweite Schicht gehört, welch letztere als in die Oberfläche der Schweiße teilv/eise eingebetteten Metallkarbidteilchen besteht, dadurch gekennzei chnet, daß ein Spalt zwischen der mit einer harten Auflage zu versehenden Fläche des Werkstücks und einer Tragplatte, die parallel zu der mit der harten Auflage zu versehenden Fläche angeordnet ist, die im wesentlichen den gleichen Flächeninhalt hat wie die mit der harten Auflage zu versehende Fläche, und an der mindestens eine Schicht aus LIetallkarbidteilchen befestigt ist, abgegrenzt wird, daß mindestens eine sich verbrauchende Elektrode in dem Spalt angeordnet wird, daß in dem Spalt ein elektrischer lichtbogen gezündet wird, um in dem Spalt eine Pfütze aus geschmolzener Schweiße derart zu erzeugen, daß die Pfütze den Spalt im wesentlichen vollständig ausfüllt, und daß die Tragplatte zum Schmelzen gebracht wird, um die Lletallkarbidteilchen teilweise einzubetten, und daß auf diese Weise das Werkstück aus Metall an seiner Arbeitsfläche mit einer sich aus zwei Schichten zusammensetzenden harten Auflage versehen wird, bei der die äußere Schicht Metallkarbidteilchen enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß als Metallkarbidteilchen Wolframkarbidteilchen verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß als Werkstück aus Metall ein Zahn für einen Schaufelradbagger verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß als Werkstück aus Metall ein Zahn für einen Schaufelradbagger verwendet wird.

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9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mit einer harten Auflage versehen wird, während es sich auf einer Temperatur im Bereich von etwa 260 Ms 540° C "befindet.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkstück mit einer harten Auflage versehen wird, während es sich auf einer Temperatur im Bereich von etwa 260 Ms 540° C befindet.

11. Werkzeug, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug aus einem Grundmetall besteht, und daß es an seiner Arbeitsfläche eine sich aus zwei Schichten zusammensetzende harte Auflage aufweist, bei der die äußere Fläche Metallkarbidteilchen enthält.

12. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch. gekennzeichnet , daß das Werkzeug ein Zahn für einen SchauJSLradbagger ist.

13· Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß es sich bei den Metallkarbidteilchen um Wolframkarbidteilchen handelt.

14· Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Metallkarbidteilchen um Wolframkarbidteilchen handelt.

15. Zur Verwendung bei einem Schaufelradbagger bestimmter Zahn, mit dessen Arbeitsfläche eine sich aus zwei Schichten zusammensetzende harte Auflage verschmolzen ist, dadurch gekennzeichnet , daß die harte Auflage aus einer mit Hilfe eines Elektroschlackeschweißverfahrens erzeugten Schweiße besteht, die an ihrer Außenfläche M_etallkarbidteilchen (32) aufweist.

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16. Schaufelradbaggerzahn nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dai3 es sich "bei den Metallkarbidteilchen um Y/olframkarbidteilchen handelt.

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