DE3621747A1

DE3621747A1 - Process for the production of sheets armoured in particular against wear by abrasion

Info

Publication number: DE3621747A1
Application number: DE19863621747
Authority: DE
Inventors: Werner Schatz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-06-28
Filing date: 1986-06-28
Publication date: 1988-01-07

Abstract

The present invention relates to a process for the production of metallic objects, such as sheets, armoured in particular against wear by abrasion with the aid of metals containing hard material, in which the objects are provided with holes and/or slots and metal melt and hard-material particles or carbides crystallising out from the melt are introduced into these holes and/or slots and allowed to solidify.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft gepanzerte Bleche.The present invention relates to armored sheets.

Bleche, die hohem, insbesondere hohem Reibverschleiß ausgesetzt sind, wie sie beispielsweise bei Baggerschaufeln Verwendung finden, werden nach dem Stand der Technik durch Auftrags schweißung gepanzert. Dabei werden aneinander anliegende, eine geschlossene Oberfläche bildende Schweißraupen auf das Blech aufgetragen, die in ihrem Inneren Hartstoffpartikel, aus z.B. Chromcarbid bergen, die wegen ihrer hohen Härte den Verschleiß des Bleches herabsetzen.Sheets that are exposed to high, especially high, frictional wear are, as used for example in excavator buckets find, according to the state of the art by order welded armored. Here, one against the other welded beads forming a closed surface on the sheet applied, the hard material particles, e.g. Chromium carbide harbors wear due to its high hardness lower the sheet.

Beim Auftragsschweißen, das in der Regel einseitig erfolgt, treten hohe Wärmespannungen auf, die zu Verzug und Rißbildung führen. Darüberhinaus ist dieses Verfahren sehr kostenintensiv.In case of build-up welding, which is usually carried out on one side, high thermal stresses occur, leading to warping and cracking to lead. In addition, this process is very expensive.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, gegen insbesondere Reibverschleiß geschützte Gegenstände zur Verfügung zu stellen, die die vorgenannten Nachteile nicht aufweisen, d.h., die insbesondere kostengünstiger herstellbar sind. Dabei geht sie von der Erkenntnis aus, daß es z.B. bei reibendem Verschleiß, bei dem eine wesentliche Komponente des Angriffs tangential zur Oberfläche erfolgt, nicht erforderlich ist, diese durch einen geschlossenen ebenen Belag zu schützen, sondern, daß es vielmehr genügt, die Gegenstände bereichsweise zu panzern. The present invention therefore has the task of objects protected against, in particular, fretting To make available the disadvantages mentioned above have, i.e., which can be produced more cost-effectively are. It starts from the knowledge that e.g. at abrasive wear, in which an essential component of the Attack tangential to the surface is not necessary is to protect them with a closed, flat surface, but that it is sufficient to close the objects in certain areas armor.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zur Herstellung von gegen insbesondere Reibverschleiß gepanzerten metallischen Gegenständen, wie z.B. Blechen, mit Hilfe von Hartstoff enthaltenden Metallen, bei dem man die Bleche mit Löchern und/oder Schlitzen versieht und in diese Metallschmelze und Hartstoffpartikel oder aus der Schmelze auskristallisierende Carbide einbringt und erstarren läßt.This problem is solved with a method for Manufacture of armored against in particular friction wear metallic objects, e.g. Sheet metal, with the help of Metals containing hard material, in which the sheets with Provides holes and / or slots and in this molten metal and hard material particles or crystallizing from the melt Introduces carbide and solidifies.

Grundsätzlich sind hierbei zwei Varianten zu unterscheiden. Zum einen kann der Schmelze beim Einbringen in die Löcher oder Schlitze Hartstoff in fester Form als Partikel mit vorgebbarer Korngröße zugegeben werden. Zum anderen kann aber auch der Hartstoff durch Auskristallisieren aus der Schmelze erzeugt werden, wie dies vom sogenannten Hartchromguß her bekannt ist, bei dem Ferrochrom gegebenenfalls unter Zusatz von Molybdän- Vanadium- Wolfram- und/oder Niobverbindungen in der Schmelze aufgelöst werden und als Carbide beim Erstarren auskristallisie ren.There are basically two different types. To the one can the melt when introduced into the holes or Slits hard material in solid form as particles with predeterminable Grain size can be added. On the other hand, the Hard material generated by crystallization from the melt as is known from so-called hard chrome casting, in the ferrochrome, if necessary with the addition of molybdenum Vanadium, tungsten and / or niobium compounds in the melt be dissolved and crystallize as carbides on solidification ren.

Die Löcher oder Schlitze der Gegenstände können durchgehend ausgebildet sein, sie können aber auch lediglich Vertiefungen in dem zu schützenden Material darstellen, wobei in letzterem Falle die Panzerung durch Auskristallisieren von Hartstoffen vorgezogen wird.The holes or slits of the objects can be continuous be formed, but they can also only deepen in represent the material to be protected, in the latter case armor preferred by crystallizing hard materials becomes.

Bei der Panzerung von durchgehenden, d.h. das Material durchgrei fenden Löchern und/oder Schlitzen, wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß man diese auf eine plane oder Näpfchen aufweisende Kokille auflegt und Metallschmelze oder in den Löchern oder Schlitzen erschmolzenes Metall zusammen mit den Hartstoffen oder Hartstoffpartikeln einbringt.When armoring continuous, i.e. through the material fenden holes and / or slots, according to the invention proceeded to put this on a plane or well having mold and metal melt or in the Holes or slits of melted metal along with the Introduces hard materials or hard material particles.

Als Kokille hat sich hierbei insbesondere ein solche aus Kupfer bewährt, da dieses Material für einen idealen Wärmetransport sorgt, wodurch ein Verziehen der zu schützenden Gegenstände minimalisiert wird. Die Kokille kann mit einer Zwangskühlung, z.B. mit Hilfe von Wasser führenden Kanälen versehen sein. In particular, a mold made of copper has been found as the mold proven as this material for ideal heat transfer causes a warping of the objects to be protected is minimized. The mold can be forced-cooled, e.g. be provided with channels carrying water.

Bei der separaten Zufuhr von Hartstoffpartikeln, insbesondere von solchen, die ein höheres spezifisches Gewicht aufweisen, als das der verwendeten Schmelze, wird dabei so vorgegangen, daß man Hartstoffpartikel mit höherem spezifischem Gewicht als das der Metallschmelze im Maße der fortschreitenden Erstarrung der Schmelze in diese einbringt. Auf diese Weise läßt sich ein vorgebbares Verteilungprofil an Hartstoffteilchen in den Löchern oder Schlitzen herstellen.When feeding hard material particles, in particular from those with a higher specific weight than that the melt used, the procedure is such that one Hard material particles with a higher specific weight than that of Metal melt in the extent of the progressive solidification of the Introduces melt into this. In this way, one can Predefinable distribution profile on hard material particles in the holes or make slits.

Die Schmelze kann auf verschiedene Weise hergestellt sein, sie kann beispielsweise durch induktives Aufheizen und Abschmelzen von Metallstäben oder Drähten, durch Anwendung von Plasmabrennern oder durch Schmelzen in einem Vorratsgefäß und Eingießen in die Löcher oder Schlitze erzeugt werden.The melt can be made in various ways, it can, for example, by inductive heating and melting of metal rods or wires, by using plasma torches or by melting in a storage vessel and pouring into the Holes or slots are created.

Es wird jedoch ein Verfahren bevorzugt, bei dem man das Metall mit Hilfe eines unter einem ausreichend hohen elektrischen Widerstands zwischen Kokille oder dem zu panzernden Gegenstand und dem (Schweiß)Draht letzteren abschmilzt und gleichzeitig im Maße des Abschmelzens oder Erstarrens der Schmelze Hartstoffteilchen zufügt. Dazu kann erfindungsgemäß ein Hohldraht verwendet werden, der in seinem Inneren Hartmetallpartikel enthält.However, a method is preferred in which the metal with the help of one under a sufficiently high electrical Resistance between the mold or the object to be armored and melts the (sweat) wire and at the same time in the Dimensions of melting or solidification of the melt Adds hard particles. According to the invention, a hollow wire can be used for this be used, the inside of hard metal particles contains.

Für die einzubringende Matrix kommen vorzugsweise in Frage je nach Einsatzzweck des gepanzerten Gegenstandes, Metalle, wie unlegierte mittel- oder hochlegierte Stähle, korrosionsbeständige Stähle oder Nickel oder Nickellegierungen zur Herstellung der Schmelze. Auf diese Weise lassen sich Gegenstände, wie z.B. Bleche herstellen, die entweder beidseitig ebenflächig ausgebil det sind, oder falls die Kokille entsprechende Vertiefungen aufweist, auch solche, die Noppen aufweisen.For the matrix to be introduced preferably come into question depending on the intended use of the armored item, metals, such as unalloyed medium or high-alloy steels, corrosion-resistant Steels or nickel or nickel alloys for the production of Melt. In this way, objects such as Manufacture sheets that are either flat on both sides det, or if the mold corresponding depressions has, even those that have pimples.

Zur Herstellung von Blechen mit beidseitigem Noppenbelag kann auch grundsätzlich eine zweite Kokille auf das Blech oder bei ebenen, lediglich Vertiefungen aufweisenden Gegenständen eine entsprechend angepaßte Kokille auf letztere aufgelegt werden, die dann zum Einbringen der Schmelze mit entsprechenden durchgreifenden Öffnungen versehen ist. Can be used for the production of sheets with double-sided pimples also basically a second mold on the sheet or at flat objects with only depressions suitably adapted mold can be placed on the latter, the then to introduce the melt with appropriate through openings is provided.

Ebenflächige Gegenstände (Bleche), d.h. solche ohne Noppen, mit in vorgegebenen, der Art des Verschleißangriffs angepaßten Kernen und Kernabständen, wirken dabei folgendermaßen dem Verschleiß entgegen:Flat objects (sheets), i.e. those without pimples, with in predetermined cores adapted to the type of wear attack and core distances, act as follows the wear opposite:

Zunächst wird zwischen den Kernen aus Matrix und Hartstoff liegendes Material abgerieben, wodurch zwischen diesen Vertie fungen entstehen. Mit zunehmendem Abrieb treten jedoch die Kerne oder im Falle der Schlitze Raupen aus hochverschleißfestem Material hervor, wodurch die Abrasion des dazwischenliegenden, zu schützenden Materials aufhört und lediglich in dem Maße fortgesetzt wird, wie die Panzerungen verschleißen.First, between the cores of matrix and hard material lying material rubbed, causing between these Vertie exercises arise. With increasing abrasion, however, the cores appear or in the case of slits caterpillars made of highly wear-resistant Material emerges, causing the abrasion of the intermediate, too protective material stops and only to the extent continues as the armor wear out.

Der gleiche Effekt tritt im Falle der Verwendung von Noppen auf den zu schützenden Oberflächen auf, ohne vorherigen Abrieb des Materials sofort auf.The same effect occurs when using knobs the surfaces to be protected, without prior abrasion of the Materials immediately.

Die erfindungsgemäß hergestellten Gegenstände, wie insbesondere Bleche, weisen gegenüber dem Stand der Technik Bohrungen oder Löcher auf, die das Material durchgreifen können, die mit hochverschleißfeste Carbide enthaltendem Matrixmaterial gefüllt sind. Diese Gegenstände weisen mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf. Sie sind kostengünstiger und insbesondere unter Verwendung von Automaten herstellbar, wegen der gleichmäßi geren Wärmeverteilung im Material gegenüber nur oberflächiger Beschichtung unterliegen sie geringerem Verzug und bedürfen daher nur einfacher Einspannvorrichtungen, darüberhinaus ist das Panzerungsmaterial von einer weitgehenden Rissefreiheit gekennzeichnet.The objects produced according to the invention, such as in particular Sheets, have holes or compared to the prior art Holes that can penetrate the material, that with matrix material containing highly wear-resistant carbides are. These items have several advantages over that State of the art. They are cheaper and in particular can be produced using automatic machines because of the uniformity heat distribution in the material compared to only superficial Coating they are subject to less distortion and therefore require just simple fixtures, beyond that is Armor material of a largely freedom from cracks featured.

Anhand der beiliegenden Figur wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.Based on the accompanying figure, the present invention explained in more detail.

Auf einer Kokille 3 liegt das mit Löchern 2 versehene Blech 1. Die Kokille weist koaxial zu den Löchern 2 angeordnete Näpfchen 4 auf. The sheet 1 provided with holes 2 lies on a mold 3 . The mold has cups 4 arranged coaxially with the holes 2 .

Diese Näpfchen können unterschiedliche Dimensionierungen besitzen, insbesondere können sie die Löcher 2 zur Herstellung pilzförmiger Noppen 4′ überragen.These cells can have different dimensions, in particular they can protrude beyond the holes 2 for producing mushroom-shaped knobs 4 '.

Die Löcher selbst müssen nicht gleichmäßig und symmetrisch über die Blechoberfläche verteilt sein, beispielsweise können sie in Bereichen, die höherem Verschleiß ausgesetzt sind einen geringeren Abstand voneinander aufweisen und/oder die Noppen 4′ können durch entsprechend tiefere Näpfchen der Kokille dicker gewählt werden.The holes themselves do not have to be evenly and symmetrically distributed over the sheet metal surface, for example they can have a smaller distance from one another in areas which are subject to greater wear and / or the knobs 4 'can be chosen thicker by correspondingly deeper cups of the mold.

Die Noppen 4′ selbst können den gleichen Radius aufweisen, wie die Löcher des Bleches, sie können auch pilzförmig ausgebildet sein und an den Rändern aneinander anstoßen. Der Lochabstand selbst richtet sich nach den an das Blech zu stellenden mechanischen Anforderungen und nach der Art der verschleißenden Materialien. Bei grobstückigem Gut kann daher der Loch- und damit auch der Noppenabstand größer gewählt werden als bei Angriff durch kleinerteiliges Gut.The knobs 4 'themselves can have the same radius as the holes in the sheet, they can also be mushroom-shaped and abut each other at the edges. The hole spacing itself depends on the mechanical requirements to be placed on the sheet and on the type of wear-resistant materials. In the case of coarse goods, the hole spacing and thus the spacing of the knobs can therefore be chosen larger than when attacking by small-sized goods.

Die Kokille 3 besteht vorzugsweise aus Kupfer, sie kann z.B. mit einer Wasserkühlung ausgestattet sein.The mold 3 is preferably made of copper, it can be equipped with water cooling, for example.

Nach Auflegen und Ausrichten des Bleches 1 auf der Kokille 3 wird dieses zur Vermeidung einer Spaltbildung wenigstens bereichsweise niedergehalten und Näpfchen 4 und Löcher 2 werden gleichzeitig mit geschmolzenem Matrixmaterial und mit Hartstoffpartikeln 6 gefüllt, wobei die Konzentration an letzteren und deren Größe in Grenzen wählbar ist. Als Matrixmaterial wird insbesondere ein solches verwendet, das sich mit dem des Bleches 1 gut verbindet, d.h. verschweißt.After placing and aligning the sheet 1 on the mold 3 , this is held down at least in regions to avoid the formation of gaps, and the cups 4 and holes 2 are simultaneously filled with molten matrix material and with hard material particles 6 , the concentration of the latter and its size being selectable within limits. The matrix material used is, in particular, one that bonds well with that of the sheet 1 , that is to say welded.

Auf diese Weise entstehen in den Löchern mit dem Blech selbst trennfest verbundene Verschleißschutzeinsätze. This creates holes in the holes with the sheet itself Separately connected wear protection inserts.

Die Zufuhr von Matrixmaterial und Hartstoffkörnchen geschieht vorzugsweise durch Abschmelzen eines die Hartstoffkörnchen enthaltenden hohlen Stahldrahtes, ähnlich wie bei herkömmlichen Schweißverfahren.The supply of matrix material and hard material granules happens preferably by melting the hard granules containing hollow steel wire, similar to conventional ones Welding process.

Wie in der vorstehenden Beschreibung schon erwähnt, kann die Kokille 3 auch glatt ausgebildet sein, so daß ebene Bleche ohne noppenförmige oder pilzförmige Erhebungen entstehen.As already mentioned in the above description, the mold 3 can also be of smooth design, so that flat sheets are produced without bump-shaped or mushroom-shaped elevations.

Außerdem können die Gegenstände, wie z.B. Bleche 1, lediglich mit Sacklöchern oder nicht das Material durchgreifenden Vertiefungen versehen sein, so daß einseitig homogene Oberflächen entstehen.In addition, the objects, such as sheets 1 , can only be provided with blind holes or depressions that do not penetrate the material, so that homogeneous surfaces are created on one side.

Die Verteilung an Hartstoffpartikeln 6 ist vorgebbar, beispiels weise kann an der dem Verschleiß ausgesetzten Oberfläche eine höhere Konzentration an Carbiden (insbes. WC) gewählt werden, als zur Tiefe des Materials hin, da dem Verschleiß lediglich bis zu einer gewissen Reststärke des Materials begegnet werden kann, über diese Grenze hinaus kann die erforderliche mechanische Festigkeit zu stark vermindert sein.The distribution of hard material particles 6 can be predetermined, for example, a higher concentration of carbides (in particular WC) can be selected on the surface exposed to wear than to the depth of the material, since wear can only be counteracted to a certain residual thickness of the material beyond this limit, the required mechanical strength may be reduced too much.

Letztlich ist anzumerken, daß sich die Einsätze, d.h. das Matrixmaterial außerordentlich fest mit den Wandungen der Löcher oder Schlitze verbinden, so daß sie auch hohen Zug- oder Druckbelastungen standzuhalten vermögen.Ultimately, it should be noted that the stakes, i.e. the Matrix material extremely strong with the walls of the holes or connect slots so that they also high train or Can withstand pressure loads.

Claims

1. A process for the production of metal objects, such as sheet metal, against wear, in particular friction wear, with the aid of metals containing hard material, characterized in that the objects ( 1 ) are provided with holes ( 2 ) and / or slots and are melted in this metal and Introduces hard material particles or carbides that crystallize out of the melt and solidifies.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Objects have through holes and / or slits, that you have this on a plane or well Hangs up mold and molten metal or in the holes or Slit molten metal along with the hard materials or introduces hard material particles.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that you use a copper mold.

4. The method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that hard particles with higher specific weight than that of the molten metal in the Dimensions of the progressive solidification of the melt into it brings in.

5. The method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the metal in the form of a melting wire into the holes or slots and in the degree of melting supplies hard material particles.

6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that a hollow wire is used, which contains hard metal particles inside.

7. The method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that metals such as unalloyed medium or high-alloy steels, corrosion-resistant Steels or nickel or nickel alloys for manufacturing the melt used.

8. In particular, metal objects armored against frictional wear, such as metal sheets with a wear protection made of hard metal, characterized in that the objects ( 1 ) have holes ( 2 ) or slots which are filled with the hard metal.

9. Objects according to claim 8, characterized in that the fillings protrude beyond the objects in the form of knobs ( 4 ').

10. Objects according to claim 8 or 9, characterized in that the fillings are made in metals, such as unalloyed, medium or high-alloy steels, corrosion-resistant steels, Nickel or nickel alloys embedded hard part Chen exist.

11. Objects according to at least one of claims 8 to 10, characterized in that the fillings made of metal and stored when filling the melt Hard material particles, such as tungsten carbide or preferably the solidified melt and crystallized from it Metal carbides, preferably chromium carbides.