DE4301743A1 - Anordnung zum Positionieren von Hartstoffen in Gußkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet des Gießereiwesens.

Konkret wird eine Anordnung zum Positionieren von Hartstoffpartikeln in Gußkörpern vorgeschlagen. Dadurch soll eine Verbesserung des Verschleißverhaltens dieser Gußteile erreicht werden.

Durch abrassiven Verschleiß stark beanspruchte Bauteile werden in der Praxis durch An- und Umgießen von in ihrer Verschleißfestigkeit minderwertigeren Grundkörpern hergestellt.

Das Angießen wird zum Beispiel in DD 2 86 394 hinreichend beschrieben. Dieses Verfahren und die daraus resultierenden Vorrichtungen und Gießanordnungen sind jedoch für das in Rede stehende Problem nicht relevant.

Insbesondere bei der Herstellung von Gleitsohlen und Grabwerkzeugen für Bagger und Tagebaugroßgeräte ist es üblich, ein zähes Kernteil mit hochverschleißfesten Material zu umgießen.

Das hat jedoch den Nachteil, daß zum einen das zähe Kernteil mit hinreichender Genauigkeit vorgefertigt werden muß und zum anderen oftmals ein schlechter Verbund zwischen Kernteil und Umgußteil entsteht, so daß vorzeitige Ausfälle durch Abplatzungen bis hin zur Totalzerstörung an der Tagesordnung sind.

Diesem Problem begegnete man damit, daß dazu übergegangen wurde, Partikel aus Hartstoffen, insbesondere aus Sinterhartmetall bestehend, in das betreffende Bauteil platziert an den Stellen, die im Praxiseinsatz einen hohen abrassiven Verschleiß unterliegen, einzugießen. (DD 2 72 429; DE 31 23 857; DD 2 93 754; DD 2 89 947; DE 38 29 054).

Aufgrund der vergrößerten Oberfläche, auch durch Einsatz von porrösen Hartstoffkörpern, garantieren diese Bauteile einen besseren Verbund zwischen Verschleiß- und Basismaterial.

Jedoch muß ein erhöhter Aufwand zur Positionierung der Hartstoffpartikel bzw. -körper betrieben werden. Geschieht das nicht, so läuft man Gefahr, daß diese während des Gießvorganges in ihrer Lage verändert, im Extremfall gänzlich aus der Verschleißzone herausgespült werden, und das anvisierte Ziel, die Standzeiterhöhung des Bauteils, nicht erreicht wird.

Zur Lagesicherung der Hartstoffpartikel in der Gießform wird nach DD 2 72 429 ein fester Formstoff verwendet, der sich bei hohen Temperaturen auflöst, so daß sich die entstehenden Zwischenräume mit Basismaterial füllen können. Das vorgenannte Problem ist dadurch jedoch nicht beseitigt, weil nicht ausgeschlossen werden kann, daß die Zwischenräume auch von Hartstoffkörpern besetzt werden.

Hier setzt die vorgeschlagene erfinderische Lösung an.

Ausgehend von den beschriebenen Nachteilen des Standes der Technik soll durch die Erfindung gesichert werden, daß lokal hochverschleißfeste Gußstücke mit verbesserten Gebrauchswerteigenschaften hergestellt werden können, die insbesondere eine erhöhte Standzeit aufweisen und daher in ihrer Ökonomie verbessert sind.

Darüber hinaus sollen der Materialeinsatz und der Herstellungsaufwand minimiert werden.

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, durch geeignete Mittel zu verhindern, daß die im Gußkörper zu positionierenden Hartstoff­ partikel ihre Lage während des Gießvorganges nicht oder nur unwesendlich verändern. Zumindest soll sichergestellt werden, daß diese den vorbestimmten in seinen Verschleißverhalten zu verbessernden Bereich des Gußkörpers nicht verlassen können.

Erfindungsgemäß ist eine Gießform mittels einer perforierten Schottwand in zwei Bereiche geteilt. Mehrfachanordnung ist möglich.

Die Perforierung der Schottwand ist abhängig von der Geometrie der einzugießenden Hartstoffpartikel bzw. -teile und gegebenenfalls der Füllkörper, auf die noch eingegangen wird. Sie muß zumindest so gewählt sein, daß diese die Schottwand nicht durchwandern können.

Die Schottwand ist mittels Kernmarken gegen Lageveränderungen gesichert. Der in seiner Verschleißfestigkeit höher einzustellende Bereich, wie nachfolgend erläutert, ist mit einem Speisereinguß versehen, so daß sich die Flußrichtung des einzugießenden Materials vom Bereich höherer Verschleißfestigkeit zum Bereich niedriger Verschleißfestigkeit einstellt. Bei Mehrfachanordnungen ist zur direkten Gießstrahlberührung der Hartstoffpartikel jeder Bereich, der mit Hartstoffpartikeln in seiner Verschleißfestigkeit gegenüber dem Basismaterial verbessert ist, mit Speisern zu versehen.

Der Bereich höherer Verschleißfestigkeit ist mit Hartstoffpartikeln bzw. Hartstoffkörpern, vorzugsweise aus Sinterhartmetall bestehend, angefüllt. Zur Auflockerung können Füllkörper zugemischt werden. Diese sollten zweckmäßigerweise aus dem Basismaterial bestehen.

Das Verhältnis von Hartstoffpartikeln zu Füllkörpern ist im Bereich zwischen 1 : 1 und 1 : 10 anzusiedeln.

Die Geometrie der einzugießenden Hartstoffpartikel ist abhängig von der zu erzielenden Verschleißwirkung des fertigen Bauteils. Sie kann von grobstückigen bis hin zu staubförmigen Körpern reichen, bzw. auch ein Gemisch hinsichtlich in ihrer Geometrie unterschiedlich gestalteter Körper sein. Der Gießprozeß stellt sich so ein, daß zuerst die Hartstoffpartikel und soweit vorhanden die Füllkörper von der Basisschmelze erfaßt und sicher um­ bzw. eingeschlossen werden und daß diese dann in den Bereich vordringt, der keine Füllung aufweist.

Die direkte Gießstrahlberührung ist erforderlich, um einen sicheren Verbund zwischen Basismaterial und dem einzugießenden Hartstoffpartikeln bzw. Füllkörpern zu erreichen.

Am Beispiel der Spitze eines Reißzahnes für Baggereimer wird die Erfindung näher erläutert.

Reißzähne unterliegen in ihrem vorderen Bereich (Spitze) erheblichen abrasiven Beanspruchungen, so daß dieser gegenüber dem Schaft der aus zähem Material besteht, in seiner Verschleißfestigkeit erhöht sein muß.

In Fig. 1 ist die Gießform für die Spitze eines Reißzahnes schematisch dargestellt.

Die Gießform 1 ist durch eine Schottwand 4 in zwei Bereiche 2 und 3 geteilt. Bereich 2 stellt die Spitze des zu gießenden Reißzahnes mit erhöhter Verschleißfestigkeit und Bereich 3 den Schaft aus zähem Basismaterial 6 dar. Die Schottwand 4 ist aus Streckmetall gefertigt und mittels Kernmarken 9 in der Gießform 1 verankert.

Der Bereich 2 ist mit einem Speisereinguß 8 versehen und mit einem Gemisch aus Hartstoffpartikeln 5 (Sinterhartmetallkörper) und Füllkörpern 7 im Mischungsverhältnis 1 : 5 angefüllt.

Die Geometrie der Sinterhartmetallkörper und der Füllkörper 7 ist so gewählt, daß ein guter Einschluß durch die Basisschmelze möglich, jedoch ein Abwandern durch das Streckmetall hindurch in Richtung Bereich 3 sicher verhindert wird. Letzteres wird auch durch die Festlegung der Größe der Öffnungen im Streckmetall gesichert.

Der Speisereinguß 8 ist soweit wie möglich an der Spitze des Bereiches 2 angeordnet, um eine direkte Gießstrahlberührung der Hart- bzw. Füllkörper zu garantieren.

Bezugszeichenaufstellung

1 Gießform
2 Bereich höherer Verschleißfestigkeit
3 Bereich niederer Verschleißfestigkeit
4 Schottwand
5 Hartstoffpartikel
6 Basismaterial/Basisschmelze
7 Füllkörper
8 Speisereinguß
9 Kernmarke

Claims (7)

1. Anordnung zum Positionieren von Hartstoffen in Gußkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (1) in mindestens zwei Bereiche (2 und 3) durch eine perforierte Schottwand (4) geteilt ist, wobei der in seiner Verschleißfestigkeit höher einzustellende Bereich (2) mit Hartstoffpartikeln (5) höherer Härte als die des Basismaterials (6) angereichert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartstoffpartikel (5) Sinterhartmetallkörper gleicher oder unterschiedlicher Stückigkeit je nach Anforderungen an das herzustellende Bauteil zum Einsatz kommen.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Packungsdichte der Hartstoffpartikel (5) durch Füllkörper (7) aus geeigneten Materialien, vorzugsweise aus dem Basismaterial (6) des Gußkörpers bestehend, aufgelockert bzw. einstellbar ist und dadurch gleichzeitig eine Verbesserung der Fließfähigkeit der Basisschmelze gegeben ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis von Hartstoffpartikeln (5) zu Füllkörpern (7) im Bereich zwischen 1:1 und 1:10 liegt.

5. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schottwand (4) aus verschiedenen dünnwandigen, perforierten Materialien, wie zum Beispiel Streckmetall besteht.

6. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Schottwände (4) zu einem Abschottungssystem zusammengefaßt sind, wobei sich die Schottwände (4) in gleichen oder unterschiedlichen Abständen zueinander befinden und in ihrer Geometrie verschiedenartig gestaltet sein können und daß die dadurch gebildeten Bereiche (2 bzw. 3) der Gießform (1) je nach Erfordernis unterschiedlich hinsichtlich ihrer Verschleißfestigkeit einstellbar sind, indem sie entweder mit Hartstoffpartikeln (5) versehen sind oder nicht bzw. indem die einzelnen Packungen hinsichtlich Zusammensetzung und Härtegrad variieren, und daß die einzelnen Bereiche (2 bzw. 3) zur direkten Gießstrahlberührung mit Speisereingüssen (8) versehen sind.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Fließrichtung der Schmelze so gewählt ist, daß der mit Hartstoffpartikeln (5) versehene Bereich (1) zuerst durchflossen wird.