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Gußeiserne Werkstücke mit erhöhter Bruchsicherheit,-Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, gußei-serne Werkstücke mit erhöhter Bruchsicherheit
zu schaffen, d. h. also bei Bußeisernen Werkstücken entweder bei mindestens gleicher
oder erhöhter Zug- und/oder Biegefestigkeit, wie sie der Bußeiserne Grundwerkstoff
an sich - besitzt, gleichzeitig aucheine Erhöhung der Durchbiegung zu "be@üirken,
ober aber -bei etwa gleichbleibender Durchbiegung eine gegenüber dem gußeiserneri'
Grundwerkstoff wesentlich erhöhte Zug-und/oder Biegefestigkeit -hervorzurufen. In
beiden Fällen wird die Bruchsicherheit der Bußeisernen Werkstücke, "welche durch
die -sogenannte Isoflexenzahl gekennzeichnet ist, größer.
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' Alle bisher bekannten Verfahren, durch welche eine Festigkeitssteigerung
des Gußeisens erzielt wurde" haben haben fast ausschließlich eine Erniedrigung der-Durchbiegüng
des Gußeisens als -zwangsläufig'-mit in Kauf zu nehmenden -Näc#iteil `zur-
Folge Viehabt; so daß keine oder keine nennenswerte Verbesse= rang, vielfach
sogar eine Verminderung der Bruchsicherheit dadurch bedingt war. Auf dieser Tatsache
beruht im übrigen auch die Normung der verschiedenen Gußeisenklassen, gemäß welcher
laut dem :Normblatt 1691 bei Gußeisen finit zunehmender Festigkeit geringere Dehnungswerte
zugelassen sind.
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Bewehrt man beispielsweise zum Zwecke der Erhöhung der Festigkeitseigenschaften
Gußeisen finit gewöhnlichem Flußeisen oder Flußstahl, so tritt an der Übergangsstelle
der beiden zu verbindenden Metalle ein Zementitnetzwerk' .auf, wodurch diese Übergangszone
stark versprödet, so daß keine Verbesserung der Bruchsicherheit derartiger mit gewöhnlichem
Flußeisen öder Flußstahl bewehrt-er Bußeiserner Werkstücke zustande kommt.
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So hat -inän-beispielsweise bereits vorgeschlagen; :in -dieWandungen
Bußeiserner Ge--fäfe Einlagen' in 'Form von. dünnen Stahlbleclicn
oder
auch beispielsweise in Forin von rhirchlochten Blechen einzugießen, um die Zugfestigkeit
des Werkstoffes zu erhöhen. Auch hat man zur Vermeidung von Spannungen und Hohlräumen
beim Gießen von tjegenständen Kühlkörper aus Drähten und Blechscheiben in dem Formhohlraum
angeordnet. Es ist fraglich. ob durch diese Maßnahmen tatsächlich eine Erhöhung
der Zugfestigkeit erreicht worden ist; bei Verwendung von Bewehrungen aus gewöhnlichem'
Flußeisen oder Stahl erfolgt hierbei infolge der Bildung von Zuinentitnetzwerk in
der L1hergangszoiie stets eine Verminderung vier Dehnung bzw. der Durchbiegung,
so daß selbst bei Erhöhung der Zugfestigkeit die Bruchsicherheit derart bewehrter
Bußeiserner Werkstucke nicht gesteigert wurde.
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Weiterhin hat man bereits vorgeschlagen, in die Wandung von aus Siliciumeisen
bestehenden korrosionsfesten Gefäßen zwischenwandartige Einlagen aus Siliciumguß
einzugießen. um im Innern der Wandungen dieser Werkstücke durch Schreckwirkung ein
gleich dichtes Gefüge hervorzurufen wie an den Oberflächen der Wandungen, um dadurch
die Widerstandsdauer derartiger Werkstücke gegen Korrosion zu verlängern. Da es
sich bei diesen Einlagen aus Siliciumeisen um einen sehr spröden Werkstoff geringerer
Festigkeit als Gußeisen (Grauguß) handelt, kann selbstverständlich durch diese Maßnahme
nicht die Bruchsicherheit der so bewehrten U'erkstiicke erhöht werden.
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Ein anderer bereits sehr lange Jahre in der Technik bekannter Vorschlag
zielt darauf ab. weiche Eisenbleche (also etwa solche niit unter o.5 bis o.G "j"
Kohlenstoff) mit härteren Eisen- oder Stahlblechen (also beispielsweise solchen
mit etwa o,8 °/" Kohlenstoff und darüber) bzw. auch finit Hartguß u. a. auch unter
Verwendung von dünnen Schichten hochsilicierten Eisens miteinander zu verbinden,
wobei diese dünne Trennschicht aus liochsiliciertem Eisen der Abwanderung des Kohlenstoffs
aus dem härteren Werkstoff in den -,weicheren vorbeugen soll. Abgesehen davon, daß
es sich hier um Verbundguß, d. h. also um die Verwendung zweier verschiedener Werkstoffe
miteinander handelt, kann selbstverständlich durch ganz dünne Schichten von hochsiliciertem
Eisen eine über die Kohlenstoffabwanderung hinausgehende Wirkung, insbesondere beispielsweise
eine Erhöhung der Bruchsicherheit der V6Terkstiicke nicht erreicht werden.
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Gemäß der Erfindung gelingt es nun, die Bruchsicherheit Bußeiserner,
durch Umgießen einer festen Einlage mit dein flüssigen. Gußeisen hergestellter Werkstücke
gegenüber der Bruchsicherheit des Bußeisernen Werkstoffes für sich allein dadurch
wesentlich zii erhöhen, dati die z. B. Blech-, Röhren-, Streifen- oder Drahtform
besitzenden Einlagen aus einer Eisenlegierung mit einem geringen Gehalt an Kohlenstoff
und mit über 1,5 ";o bis etwa 4 °l0 Silicium bestehen. Unter einem geringen Gehalt
an Kohlenstoff ist dabei im allgemeinen ein solcher von unter etwa o.d °!o verstanden.
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,Die Otierschnittsbemessung der Einlagen @sr ini Verhältnis zur Ouerschnittsbemessung
des Gußstückes dabei so zu wählen, daß die Einlagen imstande sind, einen erheblichen
Anteil der an das Werkstück gestellten Beanspruchungen aufzunehmen. Dabei spielt
es eine untergeordnete Rolle, ob durch die Einlagen eine Abwanderung des Kohlenstoffes
in mehr oder weniger großem Maße verhindert wird, und es sind auch Fälle denkbar,
in denen eine stärkere Abwanderung von Kohlenstoff in die Einlagen zustande kommt.
Wichtig ist in allen Fällen, daß der abgewanderte Kohlenstoff in den Einlagen auf
Grund deren hohen Siliciumgehaltes nicht in Form versprödender Carbideinlagertuigen
(7_ementitnetzwerk), sondern in Form von elementarem Kohlenstoff (Graphit oder Ten^.-perkohle)
vorhanden ist.
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Durch die Verwendung eines im Verhältnis zum Bußeisernen Grundwerkstoff
niedrig Bekohlten siliciumreichen Werkstoffes als Einlage gemäß der Erfindung gelingt
es, eine zähe graphitreiche ü'bergangszone zu schaffen mit dem Erfolg, daß die Bruchsicherheit
des bewehrten Gußstückes ganz wesentlich erhöht wird.
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Vorzugsweise liegt der Siliciumgehalt der Einlagen zwischen etwa 2
und 4"/", entspricht also z. B. der Zusammensetzung von Dynamo-bzw. Transformatorenwerkstoff
oder auch der Zusammensetzung eines siliciumreichen Federstahles.
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Die Einlagen lassen sich in allen den Fällen und bei allen den Gußstücken
anwenden, wo besonders hohe Anforderungen bezüglich der mechanischen Beanspruchung
gestellt werden. So ist es z. B. möglich, durch Einlage entsprechend gebogener Drähte
oder Stäbe aus der siliciumreichen kohlenstoffarmen Eisenlegierung hochwertigen
gegossenen Maschinenteilen, wie beispielsweise Nokken- und Kurbelwellen, eine erhöhte
Bruchsicherheit zu verleihen. Durch Einlagen korbförmiger oder zylinderförmiger
Drahtgestelle aus kohlenstoffarmem siliciumreichem Werkstor in die Gießform ist
man imstande, bruchsichere, aber selbst nach Eintritt von Gewaltbrüchen noch formbeständige
Gußkörper, wie beispielsweise Sand- oder Schleudergußrohre, herzustellen.
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Es ist selbstverständlich, daß zur erfolgreichen Durchführung der
Erfindung für eine
gute Entrostung der Einlagen gesorgt weiden muß
bzw. daß durch geeignete Verwendung oxydlösender Salze eine oberflächige Oxydation
verhindert wird.