DE4134210A1

DE4134210A1 - Panzerplatte

Info

Publication number: DE4134210A1
Application number: DE19914134210
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Dietsche
Original assignee: Wahl Verschleiss Tech
Current assignee: Wahl Verschleiss Tech
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1993-04-22
Also published as: GB2260600B; GB2260600A; FR2682752A1; GB9213878D0; FR2682752B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Panzerplatte mit einer Träger platte aus schweißbarem Material und einer auf dieser im Wege der Auftragschweißung aufgebrachten Deckschicht, welche einen Stahl des allgemeinen Systems Eisen-Chrom-Kohlen stoff enthält.

Eine zweischichtige Panzerplatte dieses Aufbaues ist aus der Einleitung der DE-PS 37 35 715 bekannt. Bei ihr ist auf eine Grundplatte aus duktilem Material mittels eines Auftrag schweißverfahrens eine hochlegierte, karbidhaltige Deck schicht aufgebracht, welche sich sowohl der Einwirkung von Bohrern oder dergleichen als auch der Einwirkung autogener Schneidtechniken erfolgreich zu widersetzen vermag. Gegenüber schleifenden Werkzeugen dagegen wird hier die erforderliche Widerstandszeit noch nicht erreicht. Außerdem ist das für die Deckschicht verwendete, hochlegierte Material sehr teuer und spröde.

In der DE-OS 31 19 578 ist eine Panzerplatte beschrieben, bei welcher Hartteilchen in Hartgußmaterial fest einge bettet sind. Während der Herstellung der Panzerplatte müssen die Hartteilchen in geeigneter Weise fixiert werden, beispielsweise, indem sie zwischen zwei Bewehrungen unter Zuhilfenahme von Metallklebern oder Maschendraht gehalten werden. Diese bekannte Panzerplatte ist in ihrer Herstellung sehr aufwendig; außerdem ist sie, was ihre Widerstandszeit gegenüber Schleifscheiben angeht, noch immer verbesserungs bedürftig.

Panzerplatten komplizierterer Struktur, insbesondere mit mehr als drei Schichten, die zudem in vielen Fällen noch gekammert ist, sind aus der DE-OS 38 08 419, der DE-OS 38 08 417, der DE-OS 38 20 342, der DE-OS 38 33 549 und der DE-OS 38 41 616 bekannt. All diese Bauweisen haben ihren Platz für spezielle Anwendungszwecke, sind jedoch verhält nismäßig teuer.

In der älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 21 25 100.8 ist eine im wesentlichen zweischichtige Panzerplatte beschrieben, welche auf einer Trägerplatte aus höherfestem Stahl eine Auftragschweißung als Deckschicht zeigt, die aus einer Chrom-Nickel-Legierung besteht. Beim Auftragschweißen werden in die Schmelze dieser Legierung vor deren Erstarrung Hartstoffteilchen eingestreut. Das für die Deckschicht verwendete Material ist jedoch wiederum sehr teuer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Panzerplatte der eingangs genannten Art zu schaffen, die preiswert ist und gleichwohl gegenüber allen gebräuchlichen Werkzeugen, insbesondere gegen elektrische und Oxy-Arc-Schneidausrüstung sowie gegen Trennscheiben, ausreichend widerstandsfähig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) der Stahl des allgemeinen Systems Eisen-Chrom-Kohlenstoff in der Deckschicht eine Matrix bildet, die folgende Eigenschaften aufweist:
- aa) Primärkarbide sind nicht vorhanden;
- ab) Austenit-Dendrite sind durch ein durchgehendes Netz aus Eutektikum voneinander getrennt;
b) in die Matrix sind Hartteilchen eingebettet, die auf weisen:
- ba) eine Härte von über 1300 HV₁0;
- bb) eine Körnung zwischen 1,5 und 10 mm.

Erfindungsgemäß wird also für die Matrix der Deckschicht ein Stahl verwendet, der nicht so hochlegiert wie der Stahl in der Deckschicht der eingangs genannten, bekannten Panzerplatten ist. Solange Primärkarbide nicht vorhanden sind, ist die Matrix der Deckschicht nicht spröde und bindet die Hartteilchen schlagfest ein. Durch die weitere Forderung an die Matrix, wonach Austenit-Dendrite vorhanden und durch ein durchgehendes Netz aus Eutektikum voneinander getrennt sein sollen, ist zudem eine gewisse "Grundfestig keit" gegenüber dem Angriff trennender und bohrender Werkzeug gewährleistet, die durch die eingestreuten Hartteilchen auf das erforderliche Maß gebracht wird. Gleichzeitig weist die Matrix noch eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Angriff von Autogen-Schneidbrennern auf. Das für die Deckschicht verwendete Material ist verglichen mit demjenigen der bekannten Panzerplatte sehr viel preiswerter; gleichwohl ist die Herstellung der erfindungsgemäßen Panzerplatte nicht komplizierter.

Die Matrix der Deckschicht kann zusätzlich bis zu 5% B enthalten. Hierdurch werden die eingestreuten Hartteil chen besser benetzt und in die Matrix eingebunden. Außerdem werden durch die Borzugabe die Dendriten und die Chrom karbide weiter gehärtet, was die Widerstandsfähigkeit gegen den Angriff schleifender Werkzeuge zusätzlich ver bessert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Matrix der Deckschicht bis zu 10% Si und/oder bis zu 10% Al enthalten. Hierdurch wird die Zunderfestigkeit der Deck schicht erhöht.

Wenn die Matrix Sonderkarbide wie Niobkarbid und/oder Tantal karbid und/oder Titankarbid enthält, ist die Widerstands fähigkeit gegen trennende Werkzeuge weiter gesteigert.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Matrix der Deckschicht eine Dünnschicht an der Oberfläche auf, in welcher die Zunderfestigkeit verbessernde Stoffe ein diffundiert sind. Bei den eindiffundierten Stoffen kann es sich insbesondere um Cr und/oder Al handeln. "Alitieren" und "Chromieren" sind an und für sich bekannte Verfahren zur Verbesserung der Zunderfestigkeit von Oberflächen. Wegen Einzelheiten dieser Verfahren sei verwiesen auf das Werk stoffhandbuch Stahl und Eisen, 4. Auflage, Verlag Stahl eisen mbH, Düsseldorf, 1965.

Zusätzlich oder alternativ kann die Deckschicht an der Oberfläche verzinkt sein. Auch hierdurch wird die Zunderfes tigkeit der Deckschicht an der Oberfläche verbessert; außerdem entwickeln sich beim Angriff durch Autogen-Schneid brenner giftige Zinkdämpfe, welche eine zusätzliche Abschre ckung darstellen.

Die Deckschicht kann mit einem elektrisch nichtleitenden Kunststoff überzogen sein. Hierdurch wird verhindert, daß zwischen der Panzerplatte und der Schneidelektrode von Plasmabrennern oder sonstigen Schneidbrennern ein elektrischer Kontakt hergestellt werden kann. Außerdem können die Kunststoffe bei Erhitzung abschreckende Dämpfe entwickeln.

Der Kunststoff kann Polyurethan sein.

Die bevorzugte Körnung der Hartteilchen innerhalb der Deckschicht liegt zwischen 2 und 6 mm.

Die Hartteilchen können aus geschmolzenem WC und/oder W₂C, aus Hartmetallschrott, aus Keramik oder auch aus Cermets bestehen. "Cermets" ist ein Fachbegriff für Stoff mischungen aus Keramiken und Metallkarbiden.

Bevorzugt wird, wenn die Belegungsdichte der Hartteilchen an der Grenzfläche zwischen der Deckschicht und der Träger platte zwischen 15 und 90% liegt. Die untere Grenze ergibt sich aus der Forderung, daß die Schutzwirkung der Hartteil chen noch in ausreichendem Maße eintreten soll; durch die Einhaltung der oberen Grenze soll verhindert werden, daß zwischen der Deckschicht und der Trägerplatte nicht mehr eine ausreichende Bindung gegeben ist.

Senkrecht zur Grenzfläche zwischen Deckschicht und Träger platte ist häufig eine solche Verteilung der Hartteilchen in der Deckschicht vorteilhaft, bei welcher sich etwa zwei Drittel der Hartteilchen in dem der Trägeplatte benachbarten Drittel der Deckschicht befinden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 schematisch drei aufeinanderfolgende Verfahrens schritte bei der Herstellung einer Panzerplatte;

Fig. 2 detaillierter aber immer noch schematisch den ersten Verfahrensschritt aus Fig. 1.

Zur Herstellung einer Panzerplatte wird gemäß Fig. 1 wie folgt vorgegangen:

Zunächst wird auf eine Trägerplatte 1 (vgl. hierzu auch Fig. 2) im Wege der Auftragschweißung eine Deckschicht 2 aufgebracht, in welche Hartteilchen 7 eingestreut sind. Einzelheiten dieses Verfahrensschrittes werden weiter unten bei der Erläuterung der Fig. 2 beschrieben. Die so hergestellte Zweischichtstruktur wird an der Oberfläche durch Alitieren, Chromieren oder Verzinken zusätzlich zunderfest gemacht. Abschließend erhält die Panzerplatte einen Kunststoffüberzug, insbesondere Polyurethanüberzug, welcher verhindert, daß zwischen dem elektrisch leitenden Metall der Panzerplatte und der Schneidelektrode von Plasma brennern, elektrischen Schneidbrennern oder dergleichen, ein elektrischer Kontakt hergestellt werden kann. Außerdem entwickelt dieser Kunststoff bei Hitzeeinwirkung schädliche Dämpfe, welche einen Angriff, der mit Wärmeeinwirkung verbunden ist, zusätzlich abschrecken.

Die beiden nachgeschalteten Verfahrensschritte von Fig. 1 stellen nur Optionen bei der Herstellung der Panzerplatte dar. Entscheidend ist der erste Verfahrensschritt, der nunmehr anhand der Fig. 2 für ein konkretes Beispiel näher beschrieben wird:

Ausgangsmaterial bei der Herstellung der Panzerplatte ist eine Trägerplatte 1, die eine Stärke von 14 mm aufweist und aus Stahl der Qualität ST 37-3 besteht. Auf diese Trägerplatte 1 wird mittels eines an und für sich bekannten Auftrag-Schweißkopfes 3 eine Schmelze aufgebracht, die folgende Zusammensetzung aufweist:
Kohlenstoff: 3,0%,
Chrom: 15,0%,
Aluminium: 0,5%.

Im übrigen können selbstverständlich die für Stähle dieser Art handelsüblichen Zusätze und Verunreinigungen, so z. B. Si, Mn, Ph, S, in den üblichen Mengen vorliegen.

Auf die noch flüssige, sich auf der Trägerplatte 1 befind liche Schmelze 6 wird ein borhaltiges Pulver mittels eines Streukopfes 5 aufgestreut. Dieses schmilzt selbst innerhalb der Schmelze 6 auf und zwar vorzugsweise in der Nähe der Oberfläche.

In die so entstandene oberflächlich veränderte Schmelze werden abschließend Hartteilchen 7 aus geschmolzenem WC bzw. W₂C mit einer Teilchengröße von 5 mm eingestreut. Die Hartteilchen 7 werden aufgrund des Borzusatzes zur Schmelze 6 gut benetzt; sie sinken innerhalb der Schmelze 6 auf die Grenzfläche zwischen Deckschicht 2 und Trägerplatte 1 zu ab. Dabei stellt sich eine Verteilung senkrecht zur Grenzfläche zwischen Deckschicht 2 und Trägerplatte 1 ein, bei welcher etwa zwei Drittel der Masse der Hart teilchen 7 sich in demjenigen Drittel der Deckschicht 2 befinden, das der Trägerplatte 1 benachbart ist.

Die Hartteilchen 7 werden in einer solchen Menge zugegeben, daß sich an der Grenzfläche zwischen der Deckschicht 2 und der Trägerplatte 1 eine Belegungsdichte zwischen 15 und 90% ergibt.

Die Matrix für die Hartteilchen 7, die sich bei der Erstar rung der Schmelze 6 ergibt, enthält noch keine Primärkarbide und ist auch nicht spröde. Hierdurch wird die Bindung der Hartteilchen 7 innerhalb der Deckschicht 2 verbessert; Angriffe mit etwa einem Vorschlaghammer sind insoweit erfolglos. Die erstarrte Matrix enthält aber Austenit-Dendrite, die durch ein durchgehendes eutektisches Netz voneinander getrennt sind. Die Matrix ist so gegen autogenes Schneiden widerstandsfähig und weist bereits eine Grundfes tigkeit auf, die eine gewisse, für sich alleine aber noch nicht ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber schneiden den Werkzeugen aufweist. Diese wird durch die Zugabe der Hartteilchen 7 auf ein solches Maß verbessert, daß alle Anforderungen an eine Panzerplatte erfüllt werden können.

Aufgrund der Aluminiumzugabe ist die Zunderfestigkeit der Matrix verbessert, was der Beständigkeit der Panzerplatte gegen oxidativen Schneidangriff zugute kommt.

Claims

1. Panzerplatte mit einer Trägerplatte aus schweißbarem Material und einer auf dieser im Wege des Auftrag schweißens aufgebrachten Deckschicht, welche einen Stahl des allgemeinen Systems Eisen-Chrom-Kohlenstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Stahl des allgemeinen Systems Eisen-Chrom-Kohlen stoff in der Deckschicht (2) eine Matrix (6) bildet, die folgende Eigenschaften aufweist:
- aa) Primärkarbide sind nicht vorhanden;
- ab) Austenit-Dendrite sind durch ein durchgehendes Netz aus Eutektikum voneinander getrennt;
b) in die Matrix (6) sind Hartteilchen (7) eingebettet, die aufweisen:
- ba) eine Härte von über 1300 HV₁0;
- bb) eine Körnung zwischen 1,5 und 10 mm.

2. Panzerplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (6) der Deckschicht (2) zusätzlich bis zu 5% B enthält.

3. Panzerplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Matrix (6) der Deckschicht (2) bis zu 10% Si und/oder bis zu 10% Al enthält.

4. Panzerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (6) der Deckschicht (2) Sonderkarbide wie Niobkarbid und/oder Tantalkarbid und/oder Titankarbid enthält.

5. Panzerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (6) an der Oberfläche eine Dünnschicht aufweist, in welche die Zunder festigkeit verbessernde Stoffe eindiffundiert sind.

6. Panzerplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eindiffundierten Stoffe Cr und/oder Al sind.

7. Panzerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (2) an der Oberfläche verzinkt ist.

8. Panzerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (2) mit einem elektrisch nichtleitenden Kunststoff überzogen ist.

9. Panzerplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Polyurethan ist.

10. Panzerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartteilchen (7) eine Körnung zwischen 2 und 6 mm aufweisen.

11. Panzerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartteilchen aus ge schmolzenem Wc und/oder W₂ C bestehen.

12. Panzerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartteilchen (7) aus Hartmetall schrott bestehen.

13. Panzerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartteilchen (7) aus Keramik bestehen.

14. Panzerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartteilchen (7) aus Cermets bestehen.

15. Panzerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegungsdichte der Hartteilchen (7) an der Grenzfläche zwischen Deckschicht (2) und Trägerplatte (1) zwischen 15 und 90% liegt.

16. Panzerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verteilung der Hartteilchen (7) in der Deckschicht (2), bei welcher sich etwa zwei Drittel der Hartteilchen (7) in dem der Trägerplatte (1) benachbarten Drittel der Deckschicht (2) befinden.