DE7326661U

DE7326661U - Gußkorper mit Hartstoffeinlagen und Form zu dessen Herstellung

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Publication number: DE7326661U
Application number: DE7326661U
Authority: DE
Original assignee: VERSCHLEISS-TECHNIK H WAHL
Current assignee: VERSCHLEISS-TECHNIK H WAHL
Publication date: 1973-11-08

Description

Beschreibung

Gußkörper mit Hartstoffeinlagen und Form zu dessen Herstellung»

Die vorliegende Anmeldung basiert allgemein auf einem Verfahren zur Herstellung verschleißbeanspruchter metallischer Gußkörper mit durch Hartstoffteilchen gepanzerter Verschleißzone, nach welchem in eine, dem Metallkörper entsprechende Gießform nahe der zu schützenden Oberfläche (Verschleißzone) HartStoffkörper mit einer auf die Verschleißzone projezierten Einzelflächen·» größe zwischen etwa 0,1 cm und etwa 10 cm (vorzugsweise etwa

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0,5 cm und etwa 3 cm ^ mit Abstand voneinander in solcher Anzahl gelagert werden, daß der Flächenanteil der Hartetoffkörper auf die Verschleißzone projiziert, insgesamt etwa 5 J* bis etwa 50 # (vorzugsweise etwa 10 % bis etwa kO j6) beträgt, worauf die Gießform mit einem vorher verflüssigten üblichen Gußwerkstoff, vorzugsweise Eisen-Gußwerkstoff, gefüllt wird und dabei in einem Arbeitsgang sowohl der Metallkörper abgegossen, als auch die Hartstoffkörper einzeln mechanisch umklammert werden.

Speziell ist Gegenstand dieser Anmeldung ein einheitlicher Gußkörper oder Teil eines solchen, in dessen verschleißbeanspruchte Oberfläche Hartstoffkörner oder Hartstoff-Formkörper mit einer auf diese Verschleißzone projizierten Einzeiflächengröße zwischen

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etwa 0,1 cm und etwa 10 cm (vorzugsweise etwa 0,5 cm und etwa 3 cm ) mit Abstand voneinander in solcher Anzahl eingelagert (eingegossen) sind, daß der Flächenanteil der Hartstoffkörper, auf die Verschleißzone projiziert, etwa 5 # bis etwa 50 # (vorzugsweise etwa 10 $ bis etwa kO #) beträgt, wobei zwischen den Hartstoffteilchen eine typische Gußoberfläche besteht.

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Der Brfindungsgegenstand ist im Folgenden beispielhaft be-3chricben und dargestellt, und zwar zeigt

Abb· " den Querschnitt durch eine Gießform zur Durchführung UoS döi" voiiipgSMWM S;ri"i.üdung äiig^sia zu CjrUiidG liegenden Verfahrene j

Abb. 2 eine Aufsicht auf den unteren Teil (Schnitt A, B der Gießform gemäß Abb. 1)|

Abb« 3 den Ausschnitt aus einem der vorliegenden Erfindung speziell entsprechenden metallischen Gußkörper in perspektivischer Darstellung)

Abb. k einen Teilqaerschnitt senkrecht zur bewehrten Oberfläche des Gußkörper-Ausschnittes gemäß Abb. 3

In Abb. 1 und 2 bedeuten die Ziffern 1, 2 zwei miteinander verklaiamerte Formkästen, 3 den Formtu -x «nun, k den Einguß und 5 den Steiger· Auf dem zu schützenden Boden 6, 7» 8, 9 des Formhohlraumes werden vor dem Guß die gelochten Trägerleisten 10, 11, 12, 13, eingelegt und durch Stifte 1^, 15 gehalten. Auf jeder Trägerleisbe befinden sich, geklebt, gelötet oder auch nur lose festgedrückt, Hartstoffteilchen (i6), z. B. Sinterhartmetallkörner. Diese Hartstoffteilchen besitzen einerseits massive Struktur, grobstückige, also nicht pulverähnliche Form, und eine, auf die zu Benutzende Ve~?schleißflache (C, D bzw. 6, 7, 8, 9) projizierte

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Einself lächengrb'ße im Mittel von etwa 0,1 cm bis etwa 10 cm

(vorzugsweise von etwa 0,5 cm bis etwa 3 ^cm )· Andererseits sind die Hartstoflteilchen (16) so von den Trägerleisten (lO, 11, 12, 13) gelagert, daß sie, grob angenähert, etwa gleiche Abstände voneinander besitzen und daß der Flächenanteil der Hartstoffteilchen (i6), auf die Verschleißfläche (6, 7, 8, 9) projiziert, etwa 5 56 bis etwa 50 j6 (vorzugsweise etwa 10 $ bis etwa kO %) beträgt. Es bleibt, also eine profitierte Freifläche zwischen den Hartstoffteilchen von etwa 95 % bis etwa 50 % (vorzugsweise etwa 90 $ bis etwa 60 96) übrig. Durch die Löcher

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der Trägerleisten und an deren Seiten sind genügend große Querschnitte vorgesehen, durch die der einströmende Gußwerkstoff fließen und die Hartstoffteilchen .mechanisch umklammern kann. Nach diesen Vorbereitungen wird der flüssige Gußwerkstoff durch. Trichter (4) eingegossen, bis er die Form ganz füllt und im Kanal (5) aufsteigt.

In Abb. 3 stellt 20 den Ausschnitt aus einem einheitlichen, d.h. bis auf die eingelagerten Hartstoffkörner (21) aus einem einzigen, einheitlichen und üblichen Gußwerks toi'f, zweckmäßig Eisen-Gußwerkstoff; bestehenden, nach vorbeschriebenem Verfahren gefertigten GuPkörper mit typischer Gußoberfläche zwischen den Hartstoffkörnern (21) dar. Auf die Vorderfläche, die Verschleißzone, projiziert, haben die Hartstoffteilchen eine Einzelflächengröße zwischen etwa 0,1 cm , entsprechend etwa 3,6 mm 0 und etwa 10 cm , entsprechend etwa 36 mm 0 (vorzugsweise etwa 0,5 cm , entsprechend etwa 8 mm 0, bis etwa 3 cm , entsprechend etwa 20 mm 0). Diese Hartstoffteilchen sind mit Abstand voneinander in solcher Anzahl in die Gußkrrper-Oberfläche eingelagert (eingegossen), daß der Flächenanteil der Hartstoffe, wieder auf die Verschleißzone projiziert, etwa 5 °/o bis 50 °fo (vorzugsweise etwa 10 °/o bis k0 96) beträgt; die Gußoberfläche zwischen den Hartstoffteilchr-n soll also etwa 95 io bis etwa 50 jo (vorzugsweise etwa 90 °/o bis etwa 60 $>) betragen. Zwischen den Hartstoffteilchen liegt eine typische Gußoberfläche vor, die z. B. von der Oberfläche nachträglicher Auftragschweißungen klar unterschieden ist.

In Abb. K ist ein Teilquerschnitt senkrecht zur bewehrten Oberfläche nach Abb. 3 dargestellt. Es ist 22 der einheitliche, zweckmäßig aus Eisen-Gußwerkstoff bestehende Gußkörperteil. Die eingelagerten Hartmetallkörper sind mit 23a, 23b, 23c bezeichnet. Die Hartmetallkörner sind auf dem größten Teil ihrer Oberfläche von Gußwerkstoff umklammert; nur ein verhältnismäßig kleiner, restlicher Teil ihrer Oberfläche ragt frei über die Gußwerkstoff-Oberflache hinaus.

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Zwi&chen den einzelnen Hartmetallkörnern sind Zwischenräume (2k) vorgesehen, so daß jedes einzelne Korn von Gußwerkstoff umklammert werden kann; die Zwischenräume sollen grob angenähert regelmäßig sein, soweit es die Form der Körner und des Gußkörpers gestatten· Das Gesamtvolumen aller Hartstoffkörner soll weniger als 10 $ des Gesamtvolumens des Metallkörpers betragen. Mitunter kann es vorteilhaft sein, wenn die Hartstoffkörner um einen Betrag (25) über die Gußoberfläche hinausragen. Die Hartstoffkörner weisen bevorzugt eine unregelmäßige, zerklüftete oder (und) sich in Richtung auf das Zentrum des Gußkörpers erweiternde Form (23c) auf.

Günstig ist, soweit nur Verschleißschutz in Frage kommt, wenn die nach außen weisende Oberfläche der Hartstoffkörner verhältnismäßig ebenflächig ist. Es können statt einer einzigen Schicht
Hartstoffkörnern auch deren mehrere hintereinander· (26a, 26 b,
26c) angeordnet sein, wobei zweckmäßig ein gewisser Versatz (?3r
einzelnen Körner gegeneinander angestrebt wird. Insbesondere ist eine solche Versetzung auch in der äußersten Schicht der Körner
zweckmäßig, wenn z. B. Mineralteilchen in Richtung der Pfeile (F g, Abb. 3) über die Oberfläche hinwe^ggleiten: in solchen Fällen werden die in Gleitrichtung hinterexnanderliegenden Körner quer
zur Gleitrichtung gegeneinander versetzt, damit jedes Mineralteilchen auf seinem Wege immer wieder auf Hartstoffkörnchen stößt*

Die mittlere Flächendichte der Werkstoffkörper inrerhalb der
Gußkörperoberfläche kann dabei je nach der Höhe der örtlichen
Verschleißbeanspruchung verschieden sein. Es braucht nicht immer der gesamte Gußkörper durch Hartkörpereinlagerungen geschützt
zu sein, sondern meist nur einzelne, hoch beanspruchte Teile der Gußkörperoberfläche. Die Hartstoffkörper sollen im Mittel unregelmäßige, zerklüftete oder (und) sich in Richtung auf das Gußkörperzentrum zu erweiternde F-rm aufweisen· Die nach außen reisende Oberfläche der Hartgußkörper soll verhältnismäßig ebenflächig oder bearbeitet sein. Mindestens IiO # d9T Hartstoffkörper

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eine Größe entsprechend etwa 0,5 cm bis etwa 3 cm

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Einzelflächengröße besitzen. Die Hartstoffkörper können auch stabförmige Gestalt, z. B* die Form von Spikes, haben.

Die vorliegende Erfindung schließt auch Gießformen, speziell für die Herstellung der hier beschriebenen Gußkörper ein, wie sie in Abb. 1 und 2 dargestellt sind. Die dort dargestellten Trägerkörper (1O, 11, 12, 13) werden zusammen mit den Hartstoffkörpern (16) vom flüssigen Gußwerkstoff umschlossen und dabei möglicherweise teilweise aufgelöst; die Reste der Trägerkörper finden sich aber im Querschnitt des Gußlcörpers in der Nähe der eingelagerten Hartstoffkörper.

Die Trägerkörper können bei gekrümmter Gußkörper-Oberfläciie zweckmäßig etwa parallel der gekrümmten Oberfläche gekrümmt sein. In der Nähe zu schützender Ecken des Gußkörpers können die Trägerkörper rechtwinkelig oder U-förmig ausgebildet sein.

Als Hartstoffteilchen kommen hier in Frage, gesintertes oder geschmolzenes Wolframkarbid, ζ. B. in Form von billigen Fabrikationsabfällen, Ferro-Chrom, Silizium-Karbid, Dorkarbid, Aluminium-Oxyd, Chromborid oder Molybdänborid u, dergi. Soweit diese Stoffe gußabweisend sind, können sie durch Einsprühen, Wälzen,, Anstreichen oder durch andere Überzüge verschiedener Art benetzungswilliger gemacht werden.

Als Gußwerkstoffe kommen, wie gesagt, besonders legierte oder unlegierte Hartgußsorten in Frage, aber auch Stahlguß oder Gußeisen, evtl. mit Kugelgraphit. Man erzielt so eine überaus wertvolle und wirtschaftliche Kombination zwischen hojuer Oberflächenhärte (Verschleißwiderstand) der Hartstoffteilchen mit ausreichender (Hartguß, Gußeisen) oder gar hervorragender (Stahlguß) Zähigkeit des Grundkörpers und damit die Voraussetzung für eine Anwendung des erfindunfrsgemäßen Verfahrens für Teile, die sowohl oberflächlicher Verschleißbeanspruchung als auch hoher mechanischer Beanspruchung (Stoß, Biegung, Zug) ausgesetzt sind.

Gußkörper der vorbeschriebenen Art können in fast beliebigen äußeren Formen und für viele verschiedene Zwecke hergestellt und

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angewendet werden, ζ. Β. als

Armschutzkörper für Betonmischer,

Auskleidungen,

Aufreißerzähne,

Baggerζahne,

Brechertacken,

Beton-Pumpen-Texle,

Bremsklötze,

Brems trommeln,

Br ike 11 s chwalbungen,

Bohrs chablonen,

Drahtfühun^en,

Düsen,

Eimermes ser,

Flugzeugsporne,

Förderschnecken,

Führungs s chienen,

Gl lederkettenteile,

Gra.*" fcsnf ras en,

Greiferzähne,

Hammermühlenschläger,

Hartlager,

Ke geIhre eher,

Ke t benfühJcrongen,

Kettenräder,

Koksausdrücker,

Kollergangsteile,

Krümmer,

Kurvens chelben,

Koksbrecherwalzen,

Klassiererteile,

Kettenförderer,

landwirtschaftliche Maschinen,

Laufrollen,

Lochdorn©,

Leitrollen,

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Mischerteile,

Mi s eherschaufein,

Mahlwerksteile,

Planiermes s er,

Platten aller Art,

Pressdorne,

Po lygone cken,

Heißzähne,

Rohre,

Roste,

Rührflügel,

S chauf el?.ader,

Schlackenrechen,

Schlagarme,

Schlagplatten für Schlagradmühlen,

Schlagleisten,

Schneepflüge,

Schrapper,

Schwerterwäschen,

Seilrollen,

Stempelplatten,

Surasse, Umlenkräder,

usw.

Als Vorteile des erfindungsgemäßen Gußkörpers auf Grund des beschrieben^n Herstellungsverfahrens können folgende gelten: Die zur Bewehrung des Gußkörpers dienenden Hartstoffkörper werden auf dem größten Teil ihrer Oberfläche von Gußwerkstoff mechanisch amklamiflert. Auch hochschmelzende und schnell verfestigende flüssige Gußwerkstoffe dringen r?.sch in alle Räume um die Har t nie tallteilchen ein, ohne vorher kaltzuschweißen. Die Hartstoffteilchen werden so gut festgehalten, daß auch höhere Reibungskräfte sie nicht aus dem Verbände mit dem Grundkörper herauszureißen ver? mögen. Selbst bei Verwendung spröder Gußwerkstoffe treten in diesen kaum Risse auf, wie sie z. B. beim nachträglichen Auftragschweißen mil, harten Verkstoffen die Regel bilden.

Eine Bildung von unzueammenhängenden Hartetoff-Kornhaufen, vie bei Verwendung pulvriger Haxtstoffe ist vermieden} jedes einzelne Korn wird allseitig (bis auf die Oberfläche) umklammert. Es ist möglich, als Gußwerkstoff nicht nur teure, dünnlaufende und gut beuetäöüde Lote oluis si-saüs YsTsch2.s±b£estigkeit *v. ν?Γ»?η«ί*η. sondern z. B. auch chromlefierten oder nickellegierten Hartguß, der zwar nicht so verschleißfest wie Hartstoff ist, aber in der Paarung mit Hartstoffen eine technisch und wirtschaftlich vorzügliche Verschleißkombination darstellt.

Die vorbeschriebene, erfindungsgemäße Herstellungsmethode gestattet die Herstellung hochwertig gegen Verschleiß geschützter Körper aller Az-1 auf sehr wirtschaftlichem Wege. In einem einzigen Verfahrensschritt wird der Grundkörper gegossen und werden gleichzeitig die eingelagerten Hartatoffteilchen zumindest mechanisch umklammert, wenn nicht leicht angeschmolzen. Eine nachträgliehe Wärmebehandlung des seist harten Grundkörpers mit der Gefahr de« Reißens entfällt. Zwar ist nicht die gesamte Grundkörper-Oberfläche in der Verschleißzone ohne Unterbrechung geschützt, indes genügt die inselartige Anordnung der Hartstoffteilchen in den meisten Fällen; außerdem wird dadurch eine sparsame Anwendung des Hartstoffes erreicht. Der Hartstoff kann in ziemlich regelmäßiger Form als gesondert hergestellter, bisher unbenutzter Stoff verwendet werden oder, viel billiger, als Abfall aus der Hartstoff-Fertigung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß als Gußwerkstoff nicht z. B. teure, hochlegierte Werkstoffe wie Kobalt-Chrom-Wolframlegierungen benutzt zu werden brauchen, sondern gängige Gußwerkstoffe der billigeren Preisklasse wie Hartguß, Grauguß, Stahlguß.

Die erfindungsgemäße Bemessung der Größe der Hartstoffteilchen einerseits und der Anordnungsdichte derselben andererseits gestattet das leichte Durchsickern des einströmenden Gußwerkstoffes und das enge Umschließen jedes einzelnen Hartstofftelichens ohne gröfiere Kaltschweißungen, oder Lunkerbildungen, oder Rxßbildungen ■. Der Verbund der Hartstoffteilchen mit dem Gußwerkstoff ist, wieder bedingt durch die erfindungsgemäße Größe und Anordnung der Teilchen, so gut, daß selbst erhebliche Reibungskräfte in der Ver-

schleißflache ohne Herausreißen der Teilchen ertragen werden kön nen. Auch ermöglichen Größe und Anordnung der Hartstoffteilchen gemäß Erfindung, daß Unterschiede im Ausdehnungskoeffizient von Hartstoff und Grundkörper ohne Rißbildung und ohne Lockerung auf

kostet nur einen Teil etwa der Kosten einer entsprechenden, geschlossenen Auftragsschweißung und nur um einen solchen Betrag mehr, als der unbewehrte Grundkörper, daß unter Berücksichtigung einer stark erhöhten, nicht selten mehrfachen Lebensdauer die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gegeben ist. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ihre beinahe universelle Anwendbarkeit.

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Claims

Ansprüche

1. Einheitlicher Gußköiper oder Tell eines solclaen, dadurch gekennzeichneta daß an se'ner verschleißbeanspruchteix Oberfläche (Versohleißzone) Hartstoffkörper (21) mit einer auf diese Verschleißzone projezierten 'inzelflächengröße zwischen etwa 0,1 cm und etva 10 om* (vorzugsweise etwa 0,5 cm" und etwa 3 cm ) mit Abstand voneinander in solcher Anzahl eingelagert sind, daß der Flächenanteil der Hartstoffkörper, auf die Verschleißzone projiziert, etwa 5 % bis etwa 50 °ft> (vorzugsweise etwa 10 96 bis etwa kO %) beträgt, wobei zwischen den Hartstoffkörpern eine typische Gußkörper-Oberfläche besteht*

2. Gußkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstofflcörper (21) in der Gußkörper-Oberfläche grob angenähert regelmäßig angeordnet sind.

3. Gußkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamt-Volumen des Gußkörpers (20) mindestens das 10-fache des Gesamt-Volumens aller Hartstoffkörper (21) beträgt.

h» Gußkörper nach Anspruch "!, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffkörper etwas (25) über die Oberfläche des Gußkörpers hervorstehen.

5. Gußkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Gußwerkstoff umklammerte Oberfläche der einzelnen Hartstoffkörper im Durchschnitt ein Mehrfaches der frei herausragenden Oberfläche dieser Hartstoffkörper beträgt.

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- ir·! ^

ο Gußkörper nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeicbxu. z, daß

mehrere Schichten oder Reihen von Hartstoffkörpern hintereinander im Gußkörper angeordnet sind.

7* Gußkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HartStoffkörper quer zur Richtung des Gleitens von Betriebsstoffen, z. B. Mineralien, über die Gußkörper-Oberfläche hinweg gegeneinander versetzt sind.

8. Gußkörpsr nach Anspruch 1_t dadurch gekeimzei.*-?hs.et_f daß die

mittlere Flächendichte der Hartstoffkörper innerhalb der Gußkörper-Oberfläche je nach der Höhe der örtlichen Verschleißbeanspruchung verschieden ist.

9· Gußkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur einzelne, hochbeanspruchte Teile der gesamten Gußkörper-Oberfläche durch Hartkörpereinlagerungen geschützt sind.

10. Gußkörper nach Anspruch, 1- dadurch gekennzeichnet, daß die eingelagerten Hartstoffkörper im Mittel unregelmäßige, zerklüftete oder (und) sich in Richtung auf das Gußkörperzentrum zu erweiternde Form aufweisen·

11. Gußkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen weisende Oberfläche der Hartgußkörper verhältnis-

\ mäßig ebenflächig oder bearbeitet ist.

12. Gußkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

mindestens 30 # der Hartstoffkörper eine Größe entsprechend

etwa 0,5

besitzen·

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etwa 0,5 cm bis etwa 3 cm projezierter Einzelflächengröße

13. Gußkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartetoffkörper stabförmige Gestalt, z. B. die Form von
Spikes haben.

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14. Gießform zur Herstellung von Gußkörpern nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in der Nähe der zu schützenden Obe?.'-fläche vorgesehene)* Trägerkörper (10, 11, 12, 13).

15_S Gu0kSrp93? nach Anspruch 1 und 14. gekennzeichnet durch nach dem Guß im Gußkörper /erbleibende Reste von Trägerkörpern.

16. Gußkörper mit gekrümmter Oberfläche gemäß Anspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der, bzw. die, Trägerkörper etwa parallel der zu schützenden, gekrümmten Gußkörper-Oberfläche gekrümmt sind.

17. Gußkörper gemäß Anspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Trägerkörper in der Nähe zu schützender Ecken des Gußkörpers rechtwinkelig oder U-förmig ausgebildet

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