DE3343229C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verschleißteil und mit hoher mechani­ scher Festigkeit und Zähigkeit aus einer Verschleißschicht, die aus in Gußlegierung eingebetteten Sintercarbid-Hartmetallteilen oder -stücken besteht, einer Gußlegierung auf Eisenbasis und einer zwischen der Gußlegierung und der Verschleißschicht entlang wenigstens einer gemeinsamen Grenzschicht oder eines Teils derselben aufgebrachten Zwischenschicht eines anderen metallischen Materials, dessen Zähigkeit oder Festigkeit größer als jene der Gußlegierung ist. Verschleißteile dieser Art sind beispielsweise aus der DE-OS 24 57 449 und der DE-OS 23 35 588 bekannt.

Solche Verschleißteile sind beispielsweise Schneepflugblätter, Straßenplanierschaufeln, Eisschaufeln, gezahnte Straßenpla­ nierschaufeln, Baggerzähne, Schwimmbaggerzähne oder Stahl­ schneidemaschinen, die in der Weise hergestellt werden, daß man Sintercarbid-Hartmetall in eine Gußlegierung auf Eisenbasis einbettet. Charakteristisch für solche gegossenen Verschleiß­ teile ist es, daß der Teil, der dem Verschleiß besonders ausgesetzt ist, mit einer verschleißbeständigen Verschleiß­ schicht aus umgossenem Karbid in der Form gebrochener Teile, Körper oder Stücke willkürlicher Form versehen ist oder hieraus besteht. Beispielsweise für verschiedene Typen von Schaufeln ist das Risiko des Abplatzens der Verschleißschicht an der Vor­ derseite und der Rückseite der Schaufeln groß, während für Bagger- und Schwimmbaggerzähne das Risiko eines Abplatzens auf allen Seiten der Verschleißschicht beachtlich ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand somit darin, Verschleißteile mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, insbesondere mit geringerer Gefahr für Abplatzen und mit erhöhter Bruchfestigkeit zu bekommen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei Verschleißteilen mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, daß die Zwischen­ schicht eine Dicke von wenigstens 0,3 mm, vorzugsweise von 1 bis 8 mm, besitzt und daß auf der Verschleißschicht eine Außen­ schicht aus Gußlegierung mit einer Dicke von wenigstens 1 mm im Mittel aufgebracht ist.

Die Zwischenschicht muß nicht notwendigerweise zusammenhängend sein, sondern kann an einer oder an mehreren Stellen durch Material unterbrochen sein, das zu der Gußlegierung gehört. Ihre Dicke kann bis zu mehreren Zentimetern variieren.

Die Verschleißschicht sowie die Zwischenschicht sind durch genügend dicke Außenschichten nur aus Gußlegierung geschützt. Diese Außenschichten, die die Gefahr eines Abplatzens in der Verschleißschicht zusätzlich vermindern und die Beständigkeit gegen Bruchbildung in dem Produkt erhöhen, können mit Vorteil in Verbindung mit der Einbettung des Sintercarbid-Hartmetalls, d. h. mit der Herstellung der Verschleißschicht, aufgebracht werden. Die Dicke dieser Außenschicht soll vorzugsweise im Mittel 3 mm betragen.

Die Gußlegierung besteht in an sich bekannter Weise (siehe schwedische Patentschrift Nr. 3 99 911) vorzugsweise aus einem Gußeisen, besonders einem im wesentlichen graphitischen Gußeisen mit eigener niedriger Verschleißfestigkeit und einer Zusammen­ setzung, die so eingestellt ist, daß das Kohlenstoffäquivalent, C_eq, d. h. der Kohlenstoffgehalt neben den Gehalten der anderen Bestandteile und Legierungselemente, die Kohlenstoff bezüglich des Einflusses auf die Eigenschaften des Gußeisens äquivalent sind, wenigstens 3,5 und höchstens 6,0 ist. Eine mittlere Legierungsphase oder Überzugszone wird gewöhnlich zwischen dem Hartmetall und dem Gußeisen gebildet, wobei allgemein 10 bis 90% und vorzugsweise 20 bis 80% der zugegebenen Hartmetallmenge in der Übergangszone enthalten sind.

Wenn man gebrochene Hartmetallstücke verwendet, sollen wenig­ stens 90% der zugegebenen Menge an Hartmetall eine Größe bis 1 bis 8 mm haben. Außerdem soll der Oberflächenanteil des Hartme­ talls in der Verschleißschicht wenigstens 20%, vorzugsweise 40 bis 70% betragen, und auch die Dicke der Verschleißschicht soll derart sein, daß der Oberflächenanteil der Hartmetallkörper in der Verschleißschicht, auf die Oberfläche der Verschleißschicht projiziert, wenigstens 50%, vorzugsweise 100% beträgt.

Das Verschleißteil nach der Erfindung kann hergestellt werden, indem man bekannte Techniken, wie die gemäß der schwedischen Patentschrift 1 02 563, modifiziert. Das Verschleißteil kann hergestellt werden, indem man das Sintercarbid-Hartmetall auf ein Blech in der gewünschten Form aufgibt, das die Zwischen­ schicht bildet und derart angeordnet ist, daß die Gußlegierung zu der oberen und unteren Seite gelangen kann. Das Blech sollte so ausgewählt werden, daß sein Schmelzpunkt wenigstens 50°C, vorzugsweise wenigstens 200 bis 400°C oberhalb des Schmelzpunk­ tes der Gußlegierung liegt. Beim Gießen mit einem Gußeisen, wie beispielsweise einem im wesentlichen graphitischen Gußeisen, erwies sich ein Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt als ein geeignetes Blechmaterial. Allgemein ist der Kohlenstoffgehalt des Stahles höchstens 0,2%. Beim Gießen mit höher schmelzenden Gußlegierungen kann ein hitzebeständigeres Blech, wie Wolfram oder Molybdän, verwendet werden.

Das Blech soll so dünn sein, daß sein Kühleffekt nicht verhin­ dert, daß eine gute metallurgische Bindung von Hartmetall- Gußeisen-Blech erhalten wird. Andererseits soll die Dicke des Bleches so groß sein, daß es in dem fertigen Gußteil im wesent­ lichen intakt bleibt. Dies bedeutet jedoch, daß die Dicke innerhalb vergleichsweise weiter Grenzen variieren kann. Diese werden hauptsächlich durch die Größe und Form des Gußteils und durch die Ausdehnung und die Stelle der Verschleißschicht in dem Teil bestimmt. Außerdem hängen die Grenzen von dem Schmelzpunkt der Gußlegierung und auch von der Fähigkeit des Bleches, das Voranschreiten von Brüchen in der Gußlegierung anzuhalten, ab.

Fig. 1 zeigt das Prinzip der Erfindung am Beispiel einer Eisschaufel. Die Schaufel besteht aus einem Hauptteil aus einer Gußlegierung 1 und einer Verschleißschicht 2 aus umgossenem Sintercarbid. Gemäß der Erfindung wurde eine Schicht 3 aus einem anderen metallischen Material, vorzugsweise Stahl, zwischen der Außenschicht 4 (manchmal nur auf einer Seite) und der Ver­ schleißschicht aufgebracht. Das entsprechende Prinzip für andere mögliche Typen von Schaufeln oder Blättern, Schneepflugschaufeln bzw. Straßenplanierschaufeln, ist in Fig. 2 gezeigt, während Fig. 3 das Prinzip für einen Bagger- oder Schwimmbaggerzahn zeigt. Alle Bezeichnungen entsprechen der Beschreibung gemäß Fig. 1.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines Eis­ schaufelzahnes, bei dem die Verschleißschicht, die in Gußlegie­ rung (B) eingebetteten Hartmetallkörper (A) enthält, auf der einen Seite eine Zone eines anderen metallischen Materials 3 aufweist und auf beiden Seiten durch Außenschichten 4 aus Gußlegierung geschützt ist. Zwischen den Hartmetallkörpern (A) und der Gußlegierung (B) ist eine Legierungs- oder Diffusions­ zone (C) vorhanden.

Die erfindungsgemäßen Verschleißteile haben eine einzigartige Verschleißfestigkeit vereinigt mit hoher Zähigkeit oder Festig­ keit sowie Bruchfestigkeit. Die Zwischenschicht und auch die Schutzschichten, die die Verschleißschicht umgeben, führen dazu, daß die Gefahr eines Abspringens des Hartmetalles in der Verschleißsschicht äußerst gering ist und auch daß der Wider­ stand gegen das Voranschreiten von Brüchen in dem Produkt steigt, was seinerseits zu einer wirksamen Ausnutzung der extrem hohen Verschleißfestigkeit des Hartmetalles und auch zu einer beachtlich verbesserten Bruchfestigkeit des fertigen Gußteiles führt.

Beispiel 1

Gebrochenes Hartmetall (Qualität: WC - 6 Gew.-% Co) mit einem Teilchenbereich von 1 bis 5 mm wurde mit Metallblechdosen aus einem Stahl mit niederem Kohlenstoffgehalt in die Form einer Eisschaufel (Länge 1220 mm) eingelegt. Dann wurde bei 1370°C mit Kugelgraphitgußeisen ausgegossen.

Beim Testen einer Eisschaufel nach der Erfindung wurde eine 14­ bis 15mal größere Verschleißfestigkeit als für herkömmliche Eisschaufeln aus Stahl erhalten, und es konnte nur ein geringes Abspringen des Hartmetalls in der Verschleißschicht beobachtet werden. Gleichzeitig führte die verbesserte Bruchfestigkeit dazu, daß keine Zähne versagten.

Claims (4)

1. Verschleißteil mit hoher Verschleißfestigkeit und mit hoher mechanischer Festigkeit und Zähigkeit aus einer Verschleiß­ schicht, die aus in Gußlegierung eingebetteten Sintercarbid- Hartmetallteilen oder -stücken besteht, einer Gußlegierung auf Eisenbasis und einer zwischen der Gußlegierung und der Verschleißschicht entlang wenigstens einer gemeinsamen Grenzschicht oder eines Teils derselben aufgebrachten Zwischenschicht eines anderen metallischen Materials, dessen Zähigkeit oder Festigkeit größer als jene der Gußlegierung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) eine Dicke von wenigstens 0,3 mm, vorzugsweise von 1 bis 8 mm, besitzt und daß auf der Verschleißschicht (2) eine Außenschicht (4) aus Gußlegierung mit einer Dicke von wenigstens 1 mm im Mittel aufgebracht ist.

2. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußlegierung aus einem Gußeisen, vorzugsweise einem im wesentlichen graphitischen Gußeisen, besteht.

3. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) aus einem Stahl besteht.

4. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzpunkt des metallischen Materials der Zwischenschicht (3) wenigstens 50°C, vorzugs­ weise 200 bis 400°C, oberhalb desjenigen der Gußlegierung liegt.