DE3633614C2

DE3633614C2 -

Info

Publication number: DE3633614C2
Application number: DE3633614A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8000 Muenchen De Seilstorfer
Original assignee: Seilstorfer & Co Metallurgische Verfahrenstechnik Kg 8092 Haag De GmbH
Current assignee: Seilstorfer & Co Metallurgische Verfahrenstechnik Kg 8092 Haag De GmbH
Priority date: 1986-10-02
Filing date: 1986-10-02
Publication date: 1988-09-08
Also published as: DE3633614A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundstab gemäß Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 23 10 536 ist ein Verbundgegenstand dieser Art bekannt, bei welchem der Pulveransatz für den verschleiß festen Mantel durch ein einheitliches, in seinen Körnern die Zusammensetzung des Mantelwerkstoffes, vorzugsweise eines Schnellarbeitsstahls, wiedergegebenes Pulver gebildet ist.

Aus der DE 27 11 810 A1 ist ein Verbundstab bekannt, bei welchem ebenfalls ein einheitliches Pulver eines hochkohlstoff haltigen Stahles auf einer einen Kern umgebenden Hülse heißiostatisch gepreßt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbundstab der eingangs genannten Art anzugeben, welcher in besonders günstiger Weise einen Verschleißschutz aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verbund stab gelöst, wie er im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 im Schnitt eine Anordnung in einem für das heißisostatische Pressen bereiten Zustand,

Fig. 2 im Schnitt eine Anordnung für ein Vorverdichten des Hartstofflegierungspulvers auf dem Kern und

Fig. 3 im Schnitt einen fertigen Verbundstab.

Zur Herstellung des gegenständlichen Verbundstabes wird ein stabförmiger Kern 1 aus niedriglegiertem Stahl, beispielsweise Ck 15, St 37, St 52 koaxial mit einer eben falls zylindrischen Kapsel 2 umgeben, die einen den Kern 1 umgebenden ringzylindrischen Hohlraum definiert. Diese Kapsel weist zunächst noch eine Einfüllöffnung zur Füllung mit einem möglichst homogen gemischten Pulveransatz 3 aus Hartstoffpulver und Metallmatrixpulver auf. Nach dem Ein füllen des Pulvers unter Rütteln zur Erzielung einer Schütt dichte von möglichst mehr als 60% wird die Kapsel gasdicht verschlossen und in einem Autoklaven bei Parametern von beispielsweise 1250 bis 1350°C, 1000 bar über 2 bis 3 Stunden heißisostatisch gepreßt. Vorzugsweise wird als Me tallmatrix eine härtbare Stahlmatrix verwendet und der noch die Kapsel aufweisende Aufbau nach dem heißisostatischen Pressen so abgekühlt oder nach dem Abkühlen definiert noch mals so wärmebehandelt, daß die Stahlmatrix im weichge glühten Zustand vorliegt. In diesem Zustand wird nun die Kapsel abge dreht und der sich ergebende Verbundstab mit einem Kern 1 aus niedrig legiertem Stahl und einem Mantel 4 aus Hartstoff-Verschleißlegierung einer Wärmebehandlung zur Härtung der Stahlmatrix unterzogen.

Die Vorteile des so hergestellten Verbundstabes liegen in einer Einsparung an teurem Verschleißmaterial, da der Kern aus billigem niedriglegiertem Stahl besteht, wobei das Verfahren der Heißisostattechnik eine gute Bindefestigkeit zwischen Stahlkern und der den Mantel bildenden Hartstoff legierung gewährleistet. Durch den geringen Schwund des Außenmantels aus Hartstofflegierung und die Stabilisierung durch den Kern lassen sich relativ genaue Teile mit gerin gem Aufmaß fertigen, so daß die Nachbearbeitung der nur schwer und aufwendig zu bearbeitenden Verschleißlegierung reduziert werden kann. Erleichtert wird diese Nachbearbei tung, wenn die Stahlmatrix härtbar ist und die Bearbeitung im weichgeglühten Zustand der Stahlmatrix erfolgt, wo sich dann als Gemisch der Härten des Hartstoffes und der Stahl matrix ungefähr eine Härte von 40 HRC ergibt.

Die hier dabei in Rede stehenden Hartstofflegierungen enthalten als Hartstoff vorzugsweise TiC, oder aber auch Al₂O₃, B₄C oder VC, auch im Gemisch, in einem Volumenanteil von 10 bis 40% und im übrigen eine Stahlmatrix, vorzugs weise eine Kaltarbeitsstahlmatrix mit der Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) 1,5 bis 3,5 C, 0,3 bis 1,5 Si, 0,3 bis 1,5 Mn, 5 bis 20 Cr, 0 bis 12 V, 0 bis 5 Mo, 0 bis 5 W, 0 bis 0,5 B, Rest Eisen.

Ein weiterer Vorteil des Verbundstabes gegenüber einem Stab, der ausschließlich aus der Hartstofflegierung besteht, liegt darin, daß im Kern 1 ohne Schwierigkeiten Bohrungen, beispielsweise für Kühlzwecke, angebracht werden können und daß sich der Kern überhaupt ohne weiteres spanend bearbei ten läßt, so daß sich beispielsweise, wenn der Kern axial über den Verschleißmantel 3 herausragt, ohne Schwierigkei ten Gewinde an den Enden anbringen lassen, wie dies in ge wissen Einsatzfällen erforderlich sein kann.

Bei Pulvern mit für das direkte heißisostatische Pressen zu niedriger Schüttdichte, wie sie vornehmlich auftritt, wenn die Einzelkomponenten der Metallmatrix mechanisch legiert sind (das Metall matrixpulver also als Gemisch der Einzelkomponentenpulver vorliegt), wird der Hartstofflegierungsansatz zunächst kaltisostatisch auf den Kern auf gepreßt. Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 2 gezeigt. Der Kern 1 wird an einem Ende mit einem radial über ihn überstehenden Boden 5 ver sehen und um diesen eine zylindrische Haut aus Latex, Gummi oder derglei chen zur Bildung eines zylindrischen Topfes 6 zur Aufnahme des Hartstoff legierungs-Pulveransatzes gelegt. Dieser Topf wird dann den Kern 1 umge bend mit dem Hartstofflegierungs-Pulveransatz soweit wie nötig gefüllt und der Aufbau dann mit einem dem Boden entsprechenden Dec kel verschlossen und sodann in Flüssigkeit, etwa Wasser, kaltisostatisch gepreßt (Preßparameter beispielsweise 2000 bis 3000 bar, Raumtemperatur, 10 bis 30 Sekunden). Anschlie ßend wird der Latextopf entfernt, das verbleibende Teil ggf. außen überdreht und mit einer gasdicht verschweißten Kapsel 2, etwa wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, versehen. Das heißisostatische Pressen und die Nachbehandlung er folgen dann in der oben beschriebenen Weise.

Claims

1. Verbundstab aus einem Kern (1) aus niedriglegiertem Stahl und einem den Kern umgebenden verschleißfesten Mantel (4), der aus einem heißisostatisch auf dem Kern gepreßten Pulveransatz besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulveransatz durch ein Gemisch aus 10 bis 40 Volumenprozent eines Hartstoffpulvers und aus einem eine Metallmatrix für den Hartstoff ergebenden Pulver im übrigen gebildet ist.

2. Verbundstab nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Hartstoff durch TiC gebildet ist.

3. Verbundstab nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Hartstoff durch Al₂O₃, B₄C oder VC gebildet ist.

4. Verbundstab nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Hartstoff durch ein Gemisch aus Hartstoffen der Gruppe, bestehend aus TiC, Al₂O₃, B₄C und VC gebildet ist.

5. Verbundstab nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallma trix durch eine härtbare Stahlmatrix gebildet ist.

6. Verbundstab nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Metallmatrix durch einen Kaltarbeitsstahl gebildet ist.

7. Verbundstab nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kaltarbeitsstahlmatrix die Zu sammensetzung (in Gewichtsprozent) 1,5 bis 3,5 C, 0,3 bis 1,5 Si, 0,3 bis 1,5 Mn, 5 bis 20 Cr, 0 bis 12 V, 0 bis 5 Mo, 0 bis 5 W, 0 bis 0,5 B, Rest Eisen hat.

8. Verbundstab nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) an mindestens einem Ende sich axial über den Mantel (4) heraus erstreckt.