DE330707C - Verfahren zur Metallveredelung der Oberflaeche von Metallgegenstaenden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Metallveredelung der Oberfläche von Metallgegenständen. Mit der Entwicklung des Maschinenbaues hat sich andauernd das Bedürfnis gesteigert, widerstandsfähigere Metalle z. Blei Absperr-und Steuerorganen iisf. 'zu verwenden. Namentlich seit der Anwendung überhitzten und hochüberhitzten Dampfes, der hohen Voxwärmung des Kgsselspeisewassere ed der Rückspeisung heißer Kondensate werden an ;die genannten Elemente, in der. Hauptsäche an das Material der Abdichtungsstellen; . hohe Anforderungen gestellt. Die besten bekannten nüd gebräuchlichen Legierungen oder Stähle halten in den erwähnten Verwendungsgebieteri - nicht lange stand und es sind, dem dringenden Bedürfnis entsprechend, mehrfach Erfindungen gemacht worden, die die Beseitigung dieses Übelstandes bezwecken. Eine 'der bekanntesten ist die Konstruktion in Sitz und Kegel - eingepreßter Nickel- oder Nickellegierungsringe. Aber auch dieses, nur eine Besserung und keine Beseitigung des Übels bedeutende Verfahren genügt dort nicht lange, wo Oxydation und Korrosion zugleich zerstörend wirken, wie z. B. bei überhitztem Dampf, in Kesselspeiseleitungen mit hocherhitzten Dampf- und Wassergemischen. Es läßt sich aber insbesondere dort gar nicht anwenden, wo zu diesen genannten Beanspruchungen unter hohen Temperaturen auch noch mechanische hinzutreten; wie bei den Ventilen der Verbrennungsmotoren, namentlich bei Dieselmaschinen: Auch wurde vorgeschlagen, die beanspruchten Stellen nach dem Schoopschen Verfahren mit widerstandsfähigeren Metallen zu überziehen oder nach ähnlichem Verfahren durch Aufblasen von Kohle; mit ttud ahne Mischungen von widerstandsfähigeren Metallen oberflächliche Gefügeverbesserungen zu erzielen; aus naheliegenden Gründen ohne Erfolg. Weitere Vorschläge beziehen sich auf das Auflegen und nachfelgendes elektrisches Verschweißen fertiger Platten aus einem härteren Metall auf die weichere Unterlage., Infolge der in solchen Fällen meist bestehenden . größeren Unterschiede in den Schmelzpunkten beider Metalle wird die Verbindung in der Schweißstelle keine verläßliche.
• Hier setzt nun die vorliegende Erfindung mit einer vollkommenen Abhilfe ein. Mehrere Jahre' hindurch angestellte Versuche zur vorerstigen Lösung der Materialfrage haben bei Anwendung von Legierungen der Eisen- und Chromgruppe einen vollen Erfolg . gezeitigt. Danach kommen vor allem solche Legierungen in Betracht, die mit hoher mechanischer Festigkeit außer gegen Korrosion, gleichzeitig hohe Widerstandsfähigkeit gegen - Oxydation verbinden, und es wurde gefunden, daß sich hierzu .insbesondere Chrom-, Nickel-, Eisenlegierungen und Wolfram-, Nickel-, Eisen-, Kupferlegierungen, vorteilhaft mit den bekannten und gebräuchlichen Stahlzusätzen, wie Vanadin, Titan u. a., ' in. -hervorragendem Maße eignen, z. B.
• - - 6o Prozent Eisen, _ .-30 Prozent Chrom, . -~- ro Prozent Nickel, ferne= .= .
• .- - @# 7o Prozent Eisen, 15 Prozent Wolfram,' ,- =o Prozent. Nickel, .-:.. 5 Prozent. Kupfer. Die bedeutende Festigkeit dieser Legierungen setzt nun der geeigneten Formgebung, -sei es durch Schmieden oder, in Anbetracht- ihrer hohen Schmelzpunkte, durch Gießen" große Schwierigkeiten entgegen; aber auch ihr hoher Preis würde trotz der besten Eigenschaften eine so ausgedehnte Anwendung, wie sie das vorliegende Gebiet verlangt, unmöglich machen, wollte man daraus massive Gegenstände herstellen. Hier ist es nun weiterhin gelungen, diese Schwierigkeiten' zu beseitigen, indem gefunden wurde, daß sich die.genannten schwer schmelzbaren Legierungen wider Erwarten in befriedigender Weise in dünner Schicht .voll-.-kommen homogen und untrennbar mit minderwertigeren Konstruktionsmaterialien, z. B. gewöhnlichem-Eisen, vereinigen -lassen, wenn das edlere Material vor der Vereinigung mit der an der Oberfläche in Schmelzzustand versetzten Unterlage durch Autogenflamme oder elektrischen . Lichtbogen vollständig. in . den tropfbar flüssigen Zustand übergeführt wurde. Dieses außerordentlich .wirtschaftliche Auftragen einer dünnen Schicht, von z. B. x bis 3 mm Stärke, ließe nun aber beim Schmelzen das Vermischen.- des edleren Materials mit dem Grundmetall.'als ziemlich sicher erscheinen; womit natürlich der Legierungscharakter vollständig und durch die Eigenart des Schweiß prozesses, namentlich des autogenen, durchaus ungleichmäßig verändert "würde (Kohlenstoffgehalt). Wider Erwarten tritt dies nun, wie zahlreiche genaue Analysen aus den einzelnen Schichten nach vorstehendem Verfahren her-, gestellter Stücke ergeben haben, nicht ein, weil die edlere Legierung vor der Vereinigung mit.der im Schmelzzustand befindlichen Oberfläche der Unterlage quantitativ in den tropf-: barflüssigen Zustand übergeführt wurde. Der Grund dieser neuen Erscheinung, -wonach die Vermischung der Metalle verhindert wird, liegt nach. den Untersuchungen in der Verschieden-: heit "der -Oberflächenspannung solcher Legierungen und Metalle in fiüssigern Zustande, dienur beim Vorhandensein dünner geschmolzener Schichten zur .Ausübung dieser überraschenden Wirkung gelangt. Beim Arbeitsverfahren ballt sich nämlich der aufgetragene .Tropfen bei seinem Auftreffen sofort zusammen und wölbt sich infolge seiner größeren Oberflächenspannung-- über die Unterlage, wodurch eine Vermischung_ verhindert wird. a : _ , .
• Es wurde z. B. eine größere Anzahl verschiedenster, hochbeanspruchter Absperrorgane für hochüberhitztem Dampf, Dampfwassergemische usf. mit. nach vorstehendem Verfahren ausgerüsteten Dichtungsflächen versehen. Während die früher -mit den bekannten Nickeldichtungen armierten Stahlgußventile nach sechs Monaten nicht mehr dicht hielten und die Dichtungsflächen nach einem Jahre vollständig zerstört -waren, hielt -an denselben Stellen die neue Dichtung nach d°eijährigem ununterbrochenen Tagt und Nachtbetrieb ohne jegliches Nachschleifen noch vollkommen dicht und die Abdichtungsflächen waren nach dieser Zeit noch so blank poliert, wie am ersten Tage des Einbaues.
• Bei der Ausübung des Verfahrens haben sich beim-'autogenen Niederschmelzen von Legierungen mit höherem Chromgehalt insofern Schwierigkeiten ergeben, als sich durch das Chrom. die Oberfläche schnell mit einer dichten Oxydhaut überzieht, die durch ihre Unschmelzbarkeit undschlechteWärmeleitfähigkeit unvermeidlich.fehlerhafte Arbeitsstücke ergibt. Diese Legierungen konnten daher einwandfrei nur -im reduzierenden elektrothermischen Verfahren mit unabhängigem Lichtbogen - niedergeschmolzen werden; mit dem autogenen Ver. fahren ergaben sich sowohl mit Wasserstoff-.Sauerstoff- als auch --mit Azetylen-Sauerstoff-Flammen die obigen Schwierigkeiten. Es ist nün gelungen, =diese zu beseitigen, um das in der Praxis am meisten verbreitete Autogenverfahren für die Oberflächenveredelung von Metallen verwendbar zu, machen, indem das Niederschmelzen der fraglichen Legierungen durch die Flamme eines Azetylen-Sauerstoff-Gemisches von .bestimmter .Zusammensetzung erfolgt, Die normale Schweißflamme dieser Gac,gernische hat für den Chromgehalt der Legierungen-.keine genügende Desoxydetionswirkung und ein Erfolg ist nur dann sicher, wenn.das Gasgemisch . in . der Weise geregelt wird, daß, entgegen dem gebräuchlichen Vera fahren der autogenen Schweißung, vor der Mündung der Brennerdüse ein ungefähr -i cm langer, weißleuchtender Flammenkegel gehalten. wird, also ein gewisser Überschuß von Azetylen vorhanden, ist, . Nur wenn das Niederschmelzen der Legierungen innerhalb, dieses leuchtenden Flammenkegels erfolgt, kommt eine für das. Chrom genügende' Desoxydierung zustande. .
• Das gesamte Verfahren= bedeutet. für den Maschinenbau einer< wichtigen Fortschritt, da es .damit gelingt, für hochbeanspruchte Teile billige Baustoffe mit -veredelter Oberfläche zu verwenden und insbesondere kostspieligen hochwertigen Legierungen - und- Stählen in sehr. wirtschaftlicher -Form -die allgemeine. Verwendung zu ermöglichen. Ein weites Anwendungs=_ gebiet erschließt sich ihm, in der,gesamten Industrie, wo es einem empfindlichem Mangel abhilft. . _ - : .

Claims (3)

1. ' PATENT-ANSPR V CHE i. Verfahren zur Materialveredelung der :Oberfläche von Metallgegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß widerstandsfähigere: oder edlere Metalle oder Legierungen als das Grundmetall mit diesem in entsprechend dünner Schicht nach, vorheriger ÜberfÜhrung des edleren Metalles in den tropfbar flüssigen Zustand elektro- oder autothermisch vereinigt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch =, dadurch gekennzeichnet, daB zur Veredelung Legierungen der Eisen= und Chromgruppe oder dieser Gruppen mit Kupfer, und sämtliche vorteilhaft mit den gebräuchlichen Stahlzusätzen, wie Vanadin, Titan usf. Verwendung finden.
3. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB das Niederschmelzen der Legierungen, insbesondere solcher mit höherem Chromgehalt, im leuchtenden Teil einer Azetylen. Sauerstoff-Flamme erfolgt, um eine genügende Desoxydationswirkung zu erzielen.