DE733313C

DE733313C - Process for hardening metallic surfaces on castings

Info

Publication number: DE733313C
Application number: DEF87326D
Authority: DE
Inventors: Artur Felsner; Dr Heinz Schmellenmeier
Original assignee: HEINZ SCHMELLENMEIER DR
Current assignee: HEINZ SCHMELLENMEIER DR
Priority date: 1939-08-09
Filing date: 1939-08-09
Publication date: 1943-03-24

Description

Verfahren zum Härten von metallischen Oberflächen an Gußstücken Es ist seit langem bekannt, metallische Oberflächen, insbesondere von Eisen oder Stahl, nach besonderen Anlaß- oder Abschreckverfahren zu härten. Jedoch treten bei diesen Verfahren große Schzvierigkeiten auf, wenn bei bestimmten Werkstücken es darauf ankommt, an einzelnen Stellen der Oberfläche zu härten, da durch die notwendige teilweise Erhitzung das Werkstück innere Spannungen bekommt und die Gefahr von Rißbildung, Verziehen u. dgl. besteht. Bekannt ist ferner, einzelne Stellen dadurch zu härten, daß man Stücke aus Hartmetall,. beispielsweise Wolframcarbid, auflötet. Dieses- Verfahren hat sich bei Werkzeugen gut bewährt, ist jedoch bei größeren Auflagestücken nicht mehr möglich, da sich ausgedehnte Stücke nicht mehr spannungsfrei 'verlöten lassen, außerdem sind größere Stücke aus Hartmetall nur sehr schwierig herstellbar.Process for hardening metallic surfaces on castings Es has long been known to use metallic surfaces, especially those of iron or steel, to harden according to special tempering or quenching processes. However, these occur Process great difficulties when it comes to certain workpieces arrives to harden at individual points of the surface, because of the necessary partial heating the workpiece gets internal tension and the risk of cracking, Warping and the like exist. It is also known to harden individual areas by that you can make pieces of hard metal. for example tungsten carbide, soldered on. This- The method has proven itself well with tools, but is useful for larger support pieces no longer possible, as extended pieces can no longer be soldered without tension In addition, larger pieces of hard metal are very difficult to manufacture.

Diese beschriebenen Nachteile werden zum Teil, wie ebenfalls bereits bekannt, dadurch vermieden, daß das Hartmetall in Pulverform in eine dem herzustellenden Gegenstand entsprechende Gußform an den zu härtenden Stellen eingebracht wird, wobei die Gußform alsdann mit dem Gußmetall ausgefüllt wird. Die Haftung des Hartmetallpulvers kann hierbei durch Bindemittel erfolgen oder, wie ebenfalls bereits bekanntgeworden, wird zwischen Hartmetall und Gußmetall ein Gitter aus gelochten Blechen o. dgl. eingebracht, durch dessen Löcher ein Teil des Gußmetalles mit dem Hartmetall in Berührung kommt und sich mit diesem legiert, wodurch eine Haftung des Gußmetalles mit dem Hartmetall bewirkt wird.These disadvantages are described in part, as also already known, avoided that the hard metal in powder form in one to be produced Object corresponding mold is introduced at the points to be hardened, wherein the mold is then filled with the cast metal. The adhesion of the hard metal powder can be done by binding agents or, as has also already become known, a grid of perforated sheets or the like is between the hard metal and cast metal. introduced, through whose holes a part of the cast metal with the hard metal in Comes into contact and is alloyed with this, whereby an adhesion of the cast metal is effected with the hard metal.

Alle diese bereits bekannten Verfahren, Hartmetall in Pulverform in, eine Gußform zu '?ringen und es während des Gießprozesses mit dem flüssigen Gußmetall so in Verbindung zu bringen, daß es nach dem Erstarren des gesamten Gußstückes fest am Gußmetall haftet, scheitern in allen Fällen, wo es sich darum handelt, Gußstücke aus solchen Materialien während des Gießens mit einer Hartmetallschicht zu 'überziehen, die mit dem Hartmetall keine chemische Verbindung bilden oder sich nicht bzw. nur sehr schwer mit diesem legieren, z. B. Aluminium und seine Legierungen, Kupfer-, Messing-oder Bronze guß.All these already known methods, hard metal in powder form in, to '? wrestle a mold and it during the casting process with the liquid cast metal to bring in connection that it is solid after the solidification of the entire casting sticks to the cast metal, castings fail in all cases where it is concerned to cover such materials with a hard metal layer during casting, which do not form a chemical bond with the hard metal or do not or only form very difficult to alloy with this, e.g. B. aluminum and its alloys, Cast copper, brass or bronze.

Dies wird erst -erreieli durch Einfügen eines oder mehrerer Hilfs= metalle als Legierungspartner, welche siel: sowohl mit dem Gußmetall als auch dem Hartmetall legieren oder chemisch verbinden, z. B. bei Kupfer Silber. Bei dem Verfahren. nach der Erfindung wird die Temperatur der sich bildenden Legierungsschicht so hoch gehalten, daß die gewünschte Legierungsbildung stattfinden kann. Diese notwendige hohe Temperatur kann dabei erfindungsgemä.L3 durch zusätzliches Erhitzen der Gußforin oder nur an den Stellen der Gußform, an denen das Hartmetall sich befindet, erreicht «-erden. In manchen Fällen ist es ".erfindungsgemäh zweckmäßiger, zur Erzielung dieser für die Legierungsbildung. notwendigen Temperaturerhöhung statt der -zusätzlichen Erhitzung der Gußform das Gußmetall selbst vor dem Gie-1.;en zu überhitzen.This is only achieved by inserting one or more auxiliary = metals as alloy partners, which fell: both with the cast metal and the Alloy or chemically combine hard metal, e.g. B. with copper silver. In the process. according to the invention, the temperature of the alloy layer which is formed becomes so high held that the desired alloy formation can take place. This necessary high temperature can be achieved according to the invention by additional heating of the casting mold or only at the points of the mold where the hard metal is located "-earth. In some cases it is more appropriate according to the invention to achieve this for alloy formation. necessary temperature increase instead of the additional Heating the mold to overheat the cast metal itself prior to casting.

Welche dieser beiden Maßnahmen zweckmäßiger erscheint, hängt im wesentlichen von der Ausführungsform und den Abmessungen des Gußstückes .ab.Which of these two measures appears more appropriate depends largely on on the embodiment and the dimensions of the casting .ab.

Bei manchen Gtil')metalleii liegt die normale Gußtemperatur verhältnismäßig niedrig. In diesen Fällen kann es notwendig werden, das Gußmetall vor dem Gießen zu überhitzen und außerdem die wie oben beschriebene zusätzliche Erhitzung der Gufäform anzuwenden. Beispielsweise ist dies bei manchen Leichtmetallegierungen der Fall.For some Gtil ') metals the normal casting temperature is proportionate low. In these cases it may be necessary to remove the cast metal before casting to overheat and also the additional heating of the Gufäform as described above apply. For example, this is the case with some light metal alloys.

Zum Beispiel liegt bei Aluminium als Gußmetall die normale Gießtemperatur bei 700 bis 75o" C. Zur Legierungsbildung mit dem Hartmetall, als welches. bekanntermaßen die gebräuchlichen Schwermetallcarbide, -boride; -nitride usw. verwendet werden, ist eine Temperaturerhöhung auf g8o bis ro5o° C erforderlich, -wobei beispielsweise Silber und Kobalt oder Eisen als Legierungspartner verwendet werden. Diese verhältnismäßig große Temperaturerhöhung läßt sich erfindungsgemäß bei dem Beispiel nur dadurch erreichen, daß man sowohl die Schmelze überhitzt als auch die Gußform -zusätzlich erhitzt.For example, if aluminum is used as the cast metal, the normal casting temperature is at 700 to 75o "C. For alloying with the cemented carbide, as which. is known the common heavy metal carbides and borides; -nitrides etc. are used, an increase in temperature to g8o to ro5o ° C is required, - where for example Silver and cobalt or iron can be used as alloy partners. This proportionately According to the invention, a large increase in temperature can only be achieved in this way in the example achieve that both the melt and the mold are superheated heated.

Manche Gußmetalle neigen beim Gießen sehr stark zur Oxydbildung, z. B. Aluminium, wodurch eine innige Legierungsbildung mit dem Hartmetall verhindert wird und sich die Hartmetallschicht nach dem Erstarren des Gußstückes ablöst und letzteres unbrauchbar wird. Diese Oxydbildung -würde durch- die notwendige Temperaturerhöhung nach dein Verfahren nach der Erfindung noch verstärkt werden. -Erfindungsgemäl.') werden daher bei Gußmaterialien, die zur Oxydbildung neigen, dem Gußmetall. selbst oder dem Hartmetall oder beiden ein oder mehrere huduktionsmittel, z. B. die bekannten Natriumverbindungen, -gegeben, wodurch die Osvdbildung an den "I_cgierungsstellen verhindert wird und die l;c-"i@"iinselite blasenfreie Verbindung zwiscli@n Hartmetall und Gtißinetall eintritt.Some cast metals have a very strong tendency to form oxides during casting, e.g. B. aluminum, which prevents an intimate alloy formation with the hard metal and the hard metal layer is peeled off after the casting has solidified and the latter becomes unusable. This oxide formation would -due- the necessary increase in temperature be strengthened by your method according to the invention. -Erfindungsgemäl. ') are therefore the cast metal in cast materials that tend to form oxide. self or the hard metal or both one or more reducing agents, e.g. B. the known Sodium compounds, -given, whereby the Osvdbildung at the "I_cgierungsstellen is prevented and the l; c- "i @" iinselite bubble-free connection between hard metal and Gtißinetall enters.

In manchen Fällen, z. B. bei Kupfer- oder Bronzeguß, kann leicht durch die notwendigen Hilfsmetalle, z.13. Silber, eine ztt tief gebende Legierungsbildung zwischen <=ul:@nii fall und Hartmetall eintreten, wodurch d=is C:til.@niet:ill zu tief in die Hartniet@tllscliiclit eitidi-ing t und dadurch die Oberfläche wieder @@-@ir-h würde. Dies wird erfindungsgemäß dadm-cli vermieden, daß durch `Fahl des Formmaterials in bezug auf seine Wärmeleitfähigkeit oder durch günstige Dimensionierung der Wandstärke der Gußfortn die Alikülilttns@;escli%c-iiidigkeit so geregelt wird, daß die Ol>cr$ächenschicht des Gußstückes erstarrt, sobald die Legierungsbildung in der gewünschten Tiefe erfolgt ist.In some cases, e.g. B. with copper or bronze casting, can easily through the necessary auxiliary metals, e.g. 13. Silver, a formation of an alloy that gives a deep effect between <= ul: @nii fall and hard metal occur, whereby d = is C: til. @ niet: ill too deep into the hard rivet @ tllscliiclit eitidi-ing t and thereby the surface again @@ - @ ir-h would. This is avoided according to the invention dadm-cli that by `Fahl des Molding material in terms of its thermal conductivity or by favorable dimensions the wall thickness of the cast iron the alikülilttns @; escli% c-IIidigkeit is regulated so, that the oil surface layer of the casting solidifies as soon as the alloy has formed is done at the desired depth.

mittels des Verfahrens nach der Erfindung können nunmehr Kupfer, Bronze, Messing, sämtliche Leichtmetalle und deren Legierungen usw. mit einem Hartmetall während des Gießvorganges überzogen «-erden. Technisch von großer Wichtigkeit ist beispielsweis,- die Erzielung einer sehr harten Oberfläche von Leichtmetallguß oder Zitikspritzgtil,) für viele An Wendungsgebiete, bei welchen das Gti13-stück teilweise großem Verschleiß ausgesetzt ist; beispielsweise ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Lehren oder Paßdorne mit hoch verschleißfester Oberfläche aus den vorgenannten Metallen zu. gießen. Außerdem erhält man neue Ergebnisse, da man hoch verschleißfeste gegossene Kolben und Zylinderwandungen für Motoren. aus Leichtmetallen o. dgl. herstellen kann.,by means of the method according to the invention can now copper, bronze, Brass, all light metals and their alloys, etc. with a hard metal covered during the casting process. Is of great technical importance for example, - the achievement of a very hard surface of light metal casting or Zitik Spritzgtil,) for many areas of application in which the Gti13 -stück partially is exposed to great wear and tear; for example it is according to the invention Process possible, gauges or mandrels with a highly wear-resistant surface the aforementioned metals. to water. You also get new results as you highly wear-resistant cast pistons and cylinder walls for engines. made of light metals o. the like.,

Claims

PATEN TAN SYRücHC: i. Process for hardening metalli-. shy Oberbach on castings in which hard metal is converted into powder form in the casting mold before the casting process is introduced, which is then to be filled with such a cast metal, which does not or is very difficult to alloy with the hard metal or chemically connects; z. B. copper, @Iessirg, light metal or their alloys or the like, characterized in that one or more such auxiliary metals before the casting process be switched on, which deals with both the hard metal and the C = ulametall alloy, with a temperature increase necessary for alloy formation during the casting process. which is significantly above the normal casting temperature, is used, and that at Cast metals, which tend to oxidize, one or more reducing agents are added. z. The method according to claim i, characterized in that the or di; Auxiliary metals be added in powder form to the hard metal. 3. The method according to claims i and 2, characterized in that the necessary Temperaturerhöhiuig by additional Heating of the entire casting mold or only in the areas of the casting mold where the alloy is formed should take place. 4. The method according to claims i to 3, characterized in that that the temperature increase occurs by overheating the cast metal. 5. Procedure according to claims i to: 1, characterized in that the methods according to claims 3 and .l can be used at the same time. 6. The method according to claims i to thereby characterized in that by choosing the molding material in terms of thermal conductivity or the wall thickness of the mold, the cooling rate is controlled so that the surface layer of the casting solidifies as soon as alloy formation in the Desired depth: is done. ;. Method according to claims i to 6, characterized in that that the reducing agent (s) is the hard metal or the Gulknetall or both be admitted.