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Mit Hartmetall gefüllter Aufschweißstab Vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Aufschweißstäbc, mit deren Hilfe auf einem Eisen-oder Eisenlegierungsstiick,
z. B. auf der Bohrkrone eines Tiefbohrers, ein metallischer Überzug angebracht werden
kann, der einen hohen Gehalt an Hartkarbid, wie z. ß. Wolframkarbid, aufweist. Ein
solcher Stab besteht im allgemeinen aus einem dünnwandigen Rohr aus Flußeisen, das
mit Karbidkörnchen geeigneter Größe gefüllt ist. Zwecks Herstellung eines Überzuges
wird das Ende des Stabes in unmittelbarer Nähe der zu überziehenden Oberfläche mit
Hilfe geeigneter Vorrichtungen, die den bei Autogenschweißung entsprechen, zerschmolzen,
wobei der Stab die gleiche Rolle spielt, wie das bei der .Autogenschweißung gebrauchte
Metall. Der Aufsch-,veißstab zerschmilzt nicht ganz, sondern es zerschmilzt nur
das Rohr, während das nichtschmelzbare Karbid in festem Zustande verbleibt. Die
Karbidkörner fallen auf die behandelte Oberfläche und setzen sich dort fest. Dieses
Verfahren gestattet die Herstellung harter verschleißfester Deckschichten, es weist
jedoch einige Nachteile auf.
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Rohre von rundem Querschnitt, wie sie bis jetzt verwendet werden,
halten nämlich die Karbidkörner in dem dem Abschmelzl>ereieh benachbarten Teil schlecht
zurück. Infolgedessen fällt das Karbid unregelmäßig herab, bald klumpenw-eise, bald
überhaupt nicht, weil sich das Pulver im Rohr eben geklemmt hat. Es fällt dann,
solange das Rohr nicht bis zur Stelle der Klemmung abschmilzt, gar kein Karbid herab.
Um diesen Übelstand abzuhelfen. -ist vorgeschlagen worden, sehr grobkörniges Karbid
zu N"-r« enden, das im Rohr sich weniger leicht festklemmt und mit größerer Regelmäßigkeit
herabfällt, wobei al).er die Qualität der Deckschicht zurückgcht, da grobe Körner
dem Verschleiß und
insbesondere einer absprengenden Beanspruchung
schlecht widerstehen. Die Nutzungsdauer der Deckschicht verkürzt sich dann zu sehr.
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Zweck der Erfindung ist, diese Nachteile zu belieben. Der erfindungsgemäße,
aus einem leicht schmelzbaren Metallmantel und einer Füllung bestehende Aufschweißstab
weist folgende Merkmale auf: Die Füllung besteht aus sehr feinkörnigem Wolframkarbid,
wobei die Wolframkarbidkörner mit Hilfsmetall mit einer Schmelztemperatur von 12oo
bis i5oo° C versehen werden. Diese Hilfsmetalle, die auch aus Legierungen bestehen
können, schmelzen bei niedrigeren Temperaturen als das Karbid und dienen dazu, beim
Abschmelzen des Stabes die Karbidkörner an die Hülle anzuschweißen, wodurch diese
wirksam bis zum Abschmelzen besagter Hülle zurückgehalten werden.
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Der Metallmantel weist nach innen vorstehende Rippen in Längsrichtung
oder senkrecht zur Rohrachse oder Vorsprünge beliebiger Form auf, um das vorzeitige
Ausfallen des Karbids während dies Aufschweißens der Deckschicht zu verhindern.
Der .Metallmantel kann einen beliebigen Querschnitt haben, vorzugsweise werden Metallmäntel
mit einem ovalen Querschnitt verwendet.
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Die Zeichnung zeigt leine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
Es bedeutet Abb._ i einen Querschnitt durch einen Stab gemäß der Erfindung, Abb.
2 eine entsprechende Draufsicht.
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Abb. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung
eines solchen Stabes, Abl>. 4 bis 6 drei den vorangehenden entsprechende Darstellungen
einer abgeänderten Ausführungsform.
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Bei der Anordnung nach Abb. i besteht der Aufschweißstab i aus einem
Rohr i, dessen Querschnitt vorzugsweise eine ovale oder elliptische Form aufweist,
wobei daran eine bzw. mehrere Riefen 2, 3 angebracht sind, die z. B. der Länge nach
verlaufen. Vorzugsweise werden, wie bei dem dargestellten Beispiel, zwei in Bezug
auf die Rohrlängsachse symmetrische Riefen vorgesehen, die an den Stellen des kleinsten
Krümmungshalbmessers angeordnet werden. Der Stabsquerschnitt ist annähernd oval.
Ein derartiger Aufschweißstab mit nach innen vorstehenden Riefen in Längsrichtung
zur Rohrachse kann beispielsweise in der in Abb. 3 dargestellten Vorrichtung hergestellt
werden. Hierbei wird von einem zylindrischen Rohr ausgegangen, das mit Karbidmasse
sorgfältig vollgefüllt wird; die Enden werden dann durch Quetschung oder Schweißung
verschlossen, und hierauf wird der Stab zwischen zwei Rollen 4 und 5 der Abb.3 hindurchgeführt.
Diese Rollen drehen sich im entgegengesetzten Sinne und üben einen Druck aus, der
zum Ovalmachen des Querschnittes genügt. ' An diesen Rillen vorgesehene Gegenrillen
6 und 7 drücken die Rillen 2 und 3 aus.
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Gemäß der in Abb.4 und 5 dargestellten, etwas abgeänderten Ausführungsform
sind die Riefen 8 und 9 senkrecht zur Rohrachse angeordnet. Der in Abb. 4 ersichtliche
Querschnitt zeigt die allg,- meine Querschnittsform des Stabes sowie die Projektion
der Hohlrippen 8 und 9. ' Ein solcher Stab .kann mit Hilfe der Vorrichtung nach
Abb. 6 hergestellt werden. Diese besteht aus zwei Formscheiben io und i i, die in
entgegengesetztem Sinne sich drehen und Zähne 12 und 13 aufweisen. Das mit Karbid
gefüllte Rohr mit anfänglich rundem Querschnitt wird in dieser Vorrichtung oval
gedrückt und dabei werden die Hohlkörper 8 und 9 durch die auf den Formscheiben
vorgesehenen Zähne gebildet. Die Riefen brauchen aber nicht nur in Längsrichtung
oder senkrecht zur Rohrachse des Metallmantels angeordnet zu sein. So können die
Riefen 2 und 3' schraubenförmig auf dem Rohr angeordnet werden. Auch können die
Einprägungen :8 und 9 schräg oder gekreuzt angeordnet werden oder abwechselnd nach
rechts oder links geneigt sein u. a. m. Die Querschnittsverminderung kann auch mit
Hilfe kleiner Rädchen erfolgen, wobei Einprägungen von ungefähr kreisförmiger Gestalt
entstehen, statt eine längliche Form aufzuweisen (s. Abb. 5). Die Abstände zwischen
den einzelnen Einprägungen können ebenfalls zwischen irgendwelchen angemessenen
Grenzen gewählt werden, um das Füllen der Rohre zu erleichtern.
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Während die bisher beschriebenen Mittel zum Zurüc'k'halten des Karbids
im Rohr rein mechanisch sind, können diese durch solche von pbysikalisclichemischer
Natur ergänzt oder ersetzt werden. Zu diesem Zweck wird das Rohr statt mit reinem
Karbid, mit einem Gemisch oder einer Legierung von Karbid mit einem bz«-. mehreren
Metallen oder Legierungen, mit einem Schmelzpunkt von 1200 bis 1500° C, die sich
leicht mit dem Eisen des Stabes legieren, gefüllt. Es ist vorteilhaft eine
Füllung, bestehend aus einem Gemisch aus Karl>idkörnern und Kobalt. vorzugsweise
mit einem Gehalt von i o/o Kobalt zii verwenden. Wenn dann der Stab sch: heiß wird,
ohne jedoch seinen Schmelzpunkt erreicht zu haben. erfolgt eine Verschweißung des
Zusatzni:talls bzw.' der Zusatzmetalle einerseits mit deni :\ußenrolir und andererseits
mit dem Karbid. Letzteres wird infolgedessen auf einfache Art zurückgehalten und
kann erst im Augenblick herabfallen. indem das Rohr an der in Frage kommenden Stelle
eben abgeschmolzen ist.
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Von diesem Grundprinzip ausgehend. besteht eine vorteilhafte Ausführungsform
darin, Stähe mit zusammengesintertem Karbid und einem einen niedrigeren Schmelzpunkt
aufweisenden Metall oder einer ebensolchen Legierung, wie z. 13. von Eisen, Kobalt
oder Nickel, aufzufüllen. Diese zusammengesinterten Massen werden zerstoßen und
die erhaltenen Bruchteile in die Rohre eingefüllt, sobald die geeignete Körnergröße
erreicht ist. Es können auch Karbide mit äußerst feinen Kristallen verwendet werden,
die zu verhältnismäßig groben Körnern zusammengeballt sind, was zu zäheren und dem
Verschleiß besser widerstehenden Deckschichten führt. Der Gehalt an dem notwendigen
Legierungshilfsmetall muß jedoch sehr gering sein,
uni die Zerkleüierung
de; gesinterten Konglomerats zu gestatten und den Gehalt der Deckschicht an Karbid
nicht wesentlich herabzusetzen. Der.Gelialt an Ililfsmetall ist gewichtsmäßig geringer
als 3%. Wird z. l3. Wolframkarbid und Kobalt verwendet, so beträgt der Gehalt an
Kobalt nur 0,7 bis 1,5010.
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In der Technik war es bereits bekannt, harte gesinterte Legierungen
aus einem bzw. mehreren Karbiden und wenigstens 3% eines Hilfsmetalls herzustellen,
doch waren Legierungen mit geringerem Gehalt an diesem Metall bis jetzt nicht bekannt.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Erzeugung solcher Legierungen nach den für die
Harten gesinterten Legierungen ständig angewandten Verfahren möglich ist und daß
die auf diese Art erhaltenen Deckschichten eine merkliche Überlegenheit gegenüber
den bekannten aufweisen. lm Falle der auf Bohrkränzen für Tiefbohrer angebrachten
Deckschichten haben sich die Ergebnisse als regelmäßiger, in bezug auf ihre Zusammensetzung
und widerstandsfähiger in bezug auf den Verschleiß und das Abreiben erwiesen als
diejenigen, die mit Stäben bisher verwendeter Herstellungsart erzeugt wurden.
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Von besouderem Vorteil erweist sich die Erfindung bei Verwendung von
Wolfram,karbid; diese ist jedoch auch für andere Karbide verwendbar, sei es, claß
ma;i einzelne Karbide an sich oder Geinische mehrerer derselben verwendet.
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1)1e ollen beschriebenen Verwendungen sind lediglich beispielsweise
angeführt worden und können alle Einzelheiten der Ausführung, die Formen, Abmessungen
und verwendeten Werkstoffe in allen Fällen Änderungen erfahren, ohne daß am Wesen
der Erfindung etwas geändert werden würde.