DE4134134A1 - Verfahren zum beschichten von teilen aus gusseisen und dessen verwendung - Google Patents

Verfahren zum beschichten von teilen aus gusseisen und dessen verwendung

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Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Beschichten von Teilen aus Gußeisen durch Auftragsschweißen mit draht- oder pulverförmig zugeführten Werkstoffen. Außerdem umfaßt die Erfindung eine bevorzugte Verwendung dieser Verfahren.
Das Beschichten von Gußeisenteilen mit lamellarer, sphäroi­ daler oder rosettenförmiger Graphitausbildung mittels pulver- oder drahtförmig eingesetzter Werkstoffe ist seit längerer Zeit bekannt. Bei diesen Beschichtungen treten - je nach dem Grad der Aufmischung beim Schweißen oder der Tiefe der Diffusionszone bei den Pulverauftragsverfahren - sehr hohe Härtesteigerungen durch die mehr oder minder starke Ledeburit-Bildung bzw. durch Zementitausscheidungen auf. Durch die Härteunterschiede wird die Bearbeitbarkeit der Übergangszone negativ beeinflußt.
Beim Arbeiten mit Handschweißelektroden oder beim autogenen Pulverauftragsschweißen von Hand ist es möglich, solche Härtezone weitgehend zu vermeiden. Auch durch eine nachträgliche Wärmebehandlung des Teiles kann dieses Problem in manchen Fällen gelöst werden.
Da nun aber die genannten Auftragsverfahren nur bedingt - jedenfalls mit unerwünscht hohem Kostenaufwand - automati­ siert zu werden vermögen, hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die erkannten Probleme zu lösen und vor allem eine Beeinflussung der Eigenschaften - wie etwa der Härte - in der Übergangszone zu unterbinden.
Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Lehren der unabhängi­ gen Patentansprüche; die abhängigen Ansprüche erfassen be­ sonders vorteilhafte Ausgestaltungen.
So wird das Gußeisenteil mittels einer Legierung auf Nickel-, Kobalt- oder Eisenbasis mit wenigstens einem der Bestandteile Kupfer, Chrom, Silicium, Bor sowie mit Zusätzen von Aluminium und/oder Magnesium und/oder Calzium aufgeschweißt, vor allem mit einer pulver- oder drahtförmig ausgebildeten Legierung auf Eisen- oder Eisen-Chrom-Basis.
Bei einem anderen Anwendungsfall erfolgt das Auftragsschweißen mittels einer Legierung auf Nickel oder Nickel-Chrom-Basis mit wenigstens einem der Bestandteile Kupfer, Eisen, Silicium sowie mit Zusätzen von Aluminium und/oder Magnesium und/oder Calzium.
Dabei haben sich Zusätze von seltenen Erden in dem draht­ oder pulverförmig zugeführten Werkstoff als günstig erwiesen.
Erfindungsgemäß kann das Gußeisenteil auch mittels eines Fülldrahtes mit einer Nickelhülle und einer Füllung aufgeschweißt werden, welche Zusätze von Aluminium, Magnesium und/oder Calzium enthält sowie seltene Erden Nickel, Bor, Silizium und/oder Eisen, Kobalt, insbesondere Chrom.
Im Rahmen der Erfindung liegen zudem Verfahren zum Beschichten von Teilen aus Gußeisen durch Auftragsschweißen mit draht- oder pulverförmig zugeführten Werkstoffen, bei denen das Gußeisenteil mittels einer pulverförmigen Legierung auf Nickel-Bor-Silicium-Basis oder auf Nickel- Chrom-Bor-Silizium-Basis mit Zusätzen von Aluminium und/oder Magnesium und/oder Calzium aufgeschweißt wird. Hierbei hat es sich als günstig erwiesen, die pulverförmige Legierung mit einer Eisen-, Nickel- oder Kobalt- Vorlegierung aufzuschweißen, bevorzugt mit Zusätzen von seltenen Erden zum Pulvergemisch.
Zu den erfindungsgemäßen Verfahren gehört auch das Auftragsschweißen des Gußeisenteils mittels einer pulverförmigen Legierung auf Kobalt oder Kobalt-Chrom-Basis mit wenigstens einem der Bestandteile Nickel, Wolfram, Molybdän sowie mit Zusätzen von Aluminium und/oder Magnesium und/oder Calzium. Ebenfalls kann eine drahtförmige Legierung bzw. ein Fülldraht auf Kobalt-Chrom- Nickel-Basis mit wenigstens einem der Bestandteile Wolfram, Molybdän sowie Zusätzen von Aluminium und/oder Magnesium und/oder Calzium eingesetzt werden.
In den erörterten Fällen kann erfindungsgemäß das Aluminium rein oder als Vorlegierung in Form von Nickel-Aluminium-, Kobalt-Aluminium, Eisen-Aluminium - insbesondere mit einem Aluminiumgehalt in der aufgeschweißten Beschichtung zwischen 0,005 bis 5,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 3,0 Gew.-% - zugesetzt werden, das Magnesium rein oder als Vorlegierung in Form von Nickel-Magnesium, Eisen-Magnesium, Kobalt-Magnesium, wobei ein Magnesiumgehalt in der aufgeschweißten Beschichtung zwischen 0,005 bis 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Gew.-% als besonders sinnvoll angesehen wird.
Entsprechend kann man das Calzium als Nickel-Calzium, Eisen-Calzium oder Silicium-Calzium-Vorlegierung zuführen mit einem Vorzugsbereich des Calziumgehaltes in der aufgeschweißten Beschichtung zwischen 0,001 bis 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,002 bis 0,5 Gew.-%.
Umfangreiche Versuche haben bestätigt, daß die Beeinflus­ sung der Eigenschaften, vor allem der Härte, in der Über­ gangszone in allen Fällen vermieden werden kann, wenn man für die Beschichtung den erfindungsgemäßen pulver- oder drahtförmigen Werkstoff mit Zusätzen von wenigstens einem der Elemente Aluminium, Magnesium und/oder Calzium einsetzt.
In manchen Fällen können - wie erwähnt - auch geringe Zusätze von beispielsweise < 0,5 Gew.-% seltener Erden - etwa Lanthan oder Lanthaniden wie Cer - zu einer weiteren Verbesserung der Lösung der vom Erfinder erkannten Probleme führen.
Für das Aufschweißen des Gußeisenteils mit dem pulverförmigen Werkstoff wird ein Plasma-Pulver- Auftragsschweißverfahren eingesetzt, für das Auftragen mit dem drahtförmigen Werkstoff hingegen bevorzugt das Metallinertgasschweißen (MJG) oder das Wolframinertgasschweißen (TJG).
Von besonderer Bedeutung sind die vorstehend umrissenen Verfahren für das Beschichten metallischer Glasformen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles.
Ein Gußeisenteil mit sphäroidaler Graphitausbildung wurde mittels des Plasma-Pulver-Auftragsschweißens mit einer Legierung auf Ni-Cr-B-Si-Basis beschichtet, die - zur Vermeidung der Ladeburit- und Zementitbildung im Bereich der Übergangszone - einen Anteil von 0,3 Gew.-% Magnesium enthält.
Die nach dem Beschichten in der Ubergangszone durchgeführten Untersuchungen zeigten, daß keine Härtesteigerungen in dem Übergang von der Schicht zum Gußeisen auftraten, welche die Nachbearbeitung beeinflussen könnten.

Claims (23)

1. Verfahren zum Beschichten von Teilen aus Gußeisen durch Auftragsschweißen mit draht- oder pulverförmig zugeführten Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußeisenteil mittels einer Legierung auf Nickel-, Kobalt- oder Eisenbasis mit wenigstens einem der Bestandteile Kupfer, Chrom, Silicium, Bor sowie mit Zusätzen von Aluminium und/oder Magnesium und/oder Calzium aufgeschweißt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußeisenteil mittels einer pulver- oder draht­ förmig ausgebildeten Legierung auf Eisen- oder Eisen- Chrom-Basis aufgeschweißt wird.
3. Verfahren zum Beschichten von Teilen aus Gußeisen durch Auftragsschweißen mit draht- oder pulverförmig zugeführten Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußeisenteil mittels einer Legierung auf Nickel- oder Nickel-Chrom-Basis mit wenigstens einem der Bestandteile Kupfer, Eisen, Silicium sowie mit Zusätzen von Aluminium und/oder Magnesium und/oder Calzium aufgeschweißt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch Zusätze von seltenen Erden in dem draht- oder pulverförmig zugeführten Werkstoff.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußeisenteil mittels eines Fülldrahtes mit einer Nickelhülle und einer Füllung aufgeschweißt wird, welche Zusätze von Aluminium, Magnesium und/oder Calzium enthält sowie seltene Erden und Nickel, Bor, Silizium und/oder Eisen, Kobalt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung Chrom enthält.
7. Verfahren zum Beschichten von Teilen aus Gußeisen durch Auftragsschweißen mit draht- oder pulverförmig zugeführten Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußeisenteil mittels einer pulverförmigen Legierung auf Nickel-Bor-Silicium-Basis mit Zusätzen von Aluminium und/oder Magnesium und/oder Calzium aufgeschweißt wird.
8. Verfahren zum Beschichten von Teilen aus Gußeisen durch Auftragsschweißen mit draht- oder pulverförmig zugeführten Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußeisenteil mittels einer pulverförmigen Legierung auf Nickel-Chrom-Bor-Silizium-Basis mit Zusätzen von Aluminium und/oder Magnesium und/oder Calzium aufgeschweißt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die pulverförmige Legierung mit einer Eisen-, Nickel- oder Kobalt-Vorlegierung aufgeschweißt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekenn­ zeichnet durch Zusätze von seltenen Erden zum Pulvergemisch.
11. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 10, gekennzeichnet durch < 0,5 Gew.-% seltener Erden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5, 10 oder 11, gekennzeichnet durch Cer und/oder Lanthan als Zusatz.
13. Verfahren zum Beschichten von Teilen aus Gußeisen durch Auftragsschweißen mit draht- oder pulverförmig zugeführten Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußeisenteil mittels einer pulverförmigen Legierung auf Kobalt oder Kobalt-Chrom-Basis mit wenigstens einem der Bestandteile Nickel, Wolfram, Molybdän sowie mit Zusätzen von Aluminium und/oder Magnesium und/oder Calzium aufgeschweißt wird.
14. Verfahren zum Beschichten von Teilen aus Gußeisen durch Auftragsschweißen mit draht- oder pulverförmig zugeführten Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußeisenteil mittels einer drahtförmigen Legierung bzw. einem Fülldraht auf Kobalt-Chrom-Nickel-Basis mit wenigstens einem der Bestandteile Wolfram, Molybdän sowie Zusätzen von Aluminium und/oder Magnesium und/oder Calzium aufgeschweißt wird.
15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem pulver- oder drahtförmigen Werkstoff das Aluminium rein oder als Vorlegierung in Form von Nickel-Aluminium-, Kobalt- Aluminium-, Eisen-Aluminium zugesetzt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Aluminiumgehalt in der aufgeschweißten Beschichtung zwischen 0,005 bis 5,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 3,0 Gew.-%.
17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem pulver- oder drahtförmigen Werkstoff das Magnesium rein oder als Vorlegierung in Form von Nickel-Magnesium, Eisen- Magnesium, Kobalt-Magnesium zugesetzt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Magnesiumgehalt in der aufgeschweißten Beschichtung zwischen 0,005 bis 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Gew.-%.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem pulver- oder drahtförmigen Werkstoff das Calzium als Nickel-Calzium, Eisen- Calzium oder Silicium-Calzium-Vorlegierung zugesetzt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch einen Calziumgehalt in der aufgeschweißten Beschichtung zwischen 0,001 bis 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,002 bis 0,5 Gew.-%.
21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufschweißen des Gußeisenteils mit dem pulverförmigen Werkstoff ein Plasma-Pulver-Auftragsschweißverfahren verwendet wird.
22. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufschweißen das Gußeisenteil mit dem drahtförmigen Werkstoff durch Me­ tallinertgasschweißen (MJG) oder Wolframintertgas­ schweißen (TJG) aufgeschweißt wird.
23. Verwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der voraufgehenden Ansprüche zum Beschichten von Glas­ formen.
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