DE8612330U1

DE8612330U1 - Schleißresistenter Noppenbolzen

Info

Publication number: DE8612330U1
Application number: DE19868612330
Authority: DE
Original assignee: Avt Anti-Verschleiss-Technik 5860 Iserlohn De GmbH; Lvt Loet- und Verschleisstechnik 5241 Steinebach De GmbH
Current assignee: Avt Anti-Verschleiss-Technik 5860 Iserlohn De GmbH; Lvt Loet- und Verschleisstechnik 5241 Steinebach De GmbH
Priority date: 1986-05-05
Filing date: 1986-05-05
Publication date: 1986-06-26

Description

)·» · · I ill

j HM · tilt I· >l>

, · · · ■ · ι ι ι 1 > 1

. »ti I I I · t

, , . · · ••ill Ii Il

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GRSSSE < F, PGLLMEiER = 5 =

2. Mai 1986 g.ni 74 6596

LVT Löt- und Verschleißtechnik GmbH,
Bergstraße 6, 5241 Steinebach,
AVT Anti-Verschleiss-Technik GmbH,
Liegnitzer Str* 12, 5860 Iserlohn-Letmathe

Schleißresistenter Noppenbolzen

Die Neuerung betrifft einen auf schleißbeanspruchte
Maschinenteile aufschweißbaren schweißresistenten Hoppenbolzen mit einem zylindrischen Basiskörper, an den zentrisch ein sich nach außen erstreckender Zapfen geringeren Durchmessers ansetzt. Derartige Noppenbolzen werden verbreitet verwendet, um Maschinenteilen, die insbesondere durch Lade- oder Fördergut starkem Verschleiß unterliegen, mit einfachen Mitteln eine schleißresistente Oberfläche zu verleihen. Die Noppenbolzen Bind aus hochlegierten, insbesondere hochkohlenstoffhochchromhaltigen Stählen gefertigt und werden zur Verstärkung von Maschinenteilen, bspw. Ladeschaufeln, rasterartig mit diesen verschweißt. Eine solche rasterartige Bestückung läßt sich nach einem Lichtbogen-Abzieh- und Aufpreßverfahren innerhalb kürzester Zeit auf ein zu bestückendes Maschinenteil aufbringen, und die Masse der rasterartig aufgesetzten Bolzen ergibt einen ausgezeichneten Verschleißschutz, da zwischen den verschleißfesten Bolzen in den meisten Fällen sich Ladegut festsetzt, das den zwischen den Bolzen anstehenden Grund der Maschinenteile abdeckt und gegen Verschleiß schützt. Als vorteilhaft hat sich aber auch erwiesen, daß auch bei hohen elastischen Beanspruchungen der Maschinenteile keine Spannungen auftreten können, wie sie bei einer kompakten Abdeckung mit schleißfesten

PAt^NTANWÄLTE F.W.' Ht-MM^RICÜ·· 'GEfID MÖLLER· · D. GROSSE · F. POLLMElER -

Platten erfolgen würde: Die Noppenbolzen Und ihre Verbindung sind durch ihre geringe Größe auch bei elastischen Verformungen des Maschinenteiles keinen gefahndenden Spannungen ausgesetzt-,

Bei der Anwendung entsprechend hochlegierter Stähle ergeben sich vielfach befriedigende Standzeiten, und auch für einenachträgliche Bestückung im Falle eines fortgeschrittenen Verschleißes besteht die Möglichkeit, auf dem untergrund bzw. gegebenenfalls auch zwischen bereits aufgebrachten Noppenbolzen innerhalb kürzester Zeit weitere aufzuschweißen. Begünstigt wird dieses ί durch das problemlose Schweißen mit durchaus leicht

transportierbarem Gerät, so daß Bestückungen und Nachbestückungen vor Ort an der Maschine vorgenommen werden können.

Trotz dieser ausgezeichneten Eigenschaften besteht in gewissen Fällen der Wunsch nach weiterer Steigerung der Verschleißresistenz über das Maß hinaus, das sich mit gehärteten hochlegierten Stählen erreichen läßt. Eine Verwendung bekannter härterer Materialien scheitert jedoch an der Unmöglichkeit, diese mit genügender Sicherheit mit den zu bestückenden Maschinenteilen zu verbinden.

Die Neuerung geht daher von der Aufgabe aus, Noppenbolzen zu schaffen, die einerseits wie die bisher bekannten sich problemlos durch Lichtbogenschweißen mit zu bestückenden Maschinenteilen verbinden lassen, die andererseits jedoch dem den Verschleiß bewirkenden Förder- bzw. Äbbaugut Flächen eines wesentlich härteren Materiales bietet, als es bis jetzt einsetzbar war.

PATENTANWÄLTE F.W. HEWlMfiRlCH'-.ßEflP'MClLijeR'ι ,0. GROSSE · F. POLLMEIER - 7 -

Gelöst wird diese Aufgabe, indem mindestens an die §

Grundfläche des zylindrischen Basiskörpers anschließende I

Bereiche desselben aus schweißbarem Stahl bestehen, und f

indem der Grundfläche abgewandte Bereiche des Grundkör- s,

pers und/oder mindestens Bereiche des Zapfens aus |

mit dem Basiskörper gut verbundenem extrem harten ?

Material bestehen. Mit einem solchen Verbundkörper wird I

1, die hochfeste Verbindung durch die angegebene Art der

Lichtbogenschweißung weiterhin beibehalten, die dem

Verschleiß unterliegenden wesentlichen Flächen jedoch

werden durch Oberflächen eines extrem harten Materiales

gebildet, das entsprechend seiner hohen Härte sich auch ;

als hochschleißfest erweist, jedoch an sich nicht §

schweißbar ist, so daß es nicht möglich ist, den ι

gesamten Noppenbolzen aus diesem extrem harten Material 1

herzustellen. Im Falle mancher extrem harter Materialien f

spricht allerdings auch schon der hohe Gestehungspreis

gegen eine Erstellung des Noppenbolzen allein aus diesem

Material.

Als extrem harte Materialien haben sich Hartmetalle >

bewährt, wie sie als Hartmetall-Legierungen mit hohem i

KobaltT Chrom-und Wolframgehalt zur Verfügung stehen |

oder als gegossene Karbid-Hartmetalle, insbesondere aber |

gesi nterte Karbid-Hartmetalle bekannt sind. Daneben ■ haben sich noch weitere extrem harte Gußlegierungen

ebenso bewährt wie auch insbesondere gesinterte kerami- I

sehe Werkstoffe, insbesondere wenn diese von Zug-und j

Querkräften entlastet vorgesehen sind. <

Eine ausgezeichnete Verbindung läßt sich in vielen ;·

Fällen, insbesondere bei Hartmetallen und harten [

Gußlegierungen, durch eine ein Hartlot aufweisende ,· Lötfuge erreichen, wobei als Lo₁. ώίη Kupfer, Mangan und
gegebenenfalls Nickel sowie weitere Legierungsbestandteile aufweisendes Schlaglot diese Lötfuge füllen kann.

• · t ■ ■

···· ■· III

PATENTANWÄLTE F.W.'tfEMMEmCH.-.CESD MtfLLErt.-.Ö. GROSSE · F. POLLMEIER - 8 -

Das harte Material kann in Ausnehmungen der Basis eingebracht sein. Dieses kann durch einfaches Einsetzen erfolgen, bei Gußlegierungen kann ein Ausgießen oder Umgießen vorgesehen sein, es ist aber auch möglich_r das einzubringende Stück einzupressen und gegebenenfalls auch das weichere Basismaterial um oder an das Hartmetall anzupressen. Beim Löten verbleibt zweckmäßig eine Lötfuge von vorzugsweise 0,10 bis 0,15 mm Weite. Bei den anderen Verfahren kann die Ausnehmung auch hinterschnitten ausgeführt sein.

Im einfachsten Falle weist der Basiskörper in seiner der Grundfläche gegenüberliegenden Stirnfläche eine Sackbohrung auf, welche den unteren Bereich eines über die Stirnfläche vorstehenden zylindrischen Stabes des extrem harten Materiales umschließt. Insbesondere bei der Verbindung durch Löten ergibt sich eine hochbelastbare Verbindung durch eine ausgedehnte Lötfuge, die erhalten wird, indem die Grundfläche des Stabes mit dem gleichen Scheitelwinkel konisch ausgebildet ist wie der hierzu negativ stehende Grund der Bohrung.

Eine großflächige Abdeckung, die jeden Ansatz des Verschleißes unterbindet, wird erhalten, wenn der Basisteil durch eine rotationssymmetrische Fläche gegen einen ihn ergänzenden extrem harten Teil abgegrenzt ist. Auch hier kann die Abgrenzung als die Verbindung bewirkende Lötfuge ausgeführt sein, Bewährt hat es sich insbesondere, wenn der harte Teil als Ring ausgebildet ist, der einen Teil oder den ganzen Spannzapfen um^ schließt. Der Querschnitt dieses Ringes kann unterschiedlich gestaltet sein und von einem dreieckigen über einen trapezförmigen zu einem rechteckigen Querschnitt reichen und über diesen hinaus mit umgekehrter Tendenz wieder über einen trapezförmigen zu einem dreieckigen

Il Mil U

It 4111 41 «4 $

• · · ■

PATENTANWÄLTE F.W. HEMM'eRICH-^ERD MÖLLER ·*0. GROSSE ■ F. POLLMEIER - 9 -

Querschnitt. Im allgemeinen wird man jedoch Querschnitte bevorzugen, bei denen die äußere Höhe größer ist als die am Innendurchmesser gemessene. In jedem Falle hat es sich bewährt, die Grundfläche des Basisteils kalottenförmig oder konisch mit großem Scheitelwinkel auszubilden. Das Schweißen wird erleichtert und vereinfacht, wenn die Grundfläche zentrisch mit einer Sackbohrung versehen ist, in die eine vorzugsweise aus Aluminium bestehende Kugel eingesetzt ist.

Im einzelnen sind die Merkmale der Neuerung anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:

Figur 1 einen Noppenbolzen mit einem zentrischen Hartmet?Ilstab, und

Figur 2 einen Noppenbolzen mit einem den Basiskörper ergänzenden Ring aus Hartmetall.

In der Fig. 1 ist ein Noppenbolzen gezeigt, der aus einem im wesentlichen zylindrischen Basiskörper 1 besteht. Von der oben gezeigten Stirnfläche aus ist in diesen Basiskörper eine Sackbohrung eingebracht, in die mit geringem Abstand "von bspw. 0,1 mm allseitig ein Hartmetallstab 2 eingebracht ist, dessen untere Grundfläche ebenso konisch gestaltet ist wie es der Grund der Sackbohrung ist, so daß sich über die gesamte Überdeckungsfläche ein Spalt von bspw. 0,1 mm ergibt, der durch Einbringen eines Hartlotes als Lötfuge 3 der sicheren Halterung des Hartmetallstabes 2 dient. Auch die Grundfläche des Basiskörpers 1 ist mit einer Ausnehmung 4 in Form einer Sackbohrung ausgestattet, in die eine vorzugsweise aus Aluminium bestehende Kugel .,eingepreßt ist.

- 10 -

• t ti·· · M

ti· · »

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH ·'GERD MÖLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER -

Damit ist ein Noppenbolzen erhalten, bei dem der Basiskörper 1 aus einem gut schweißbaren Stahl besteht, der von einem Baustahl bis zu einem hochlegierten schweißbaren Stahl reichen kann, wie er bisher für die Fertigung von Noppenbolzen verwendet wurde. Der Noppenbolzen läßt sich daher wie die bisherigen leicht, einfach, schnell und problemlos verschweißen. Trotzdem steht nach der Bestückung eines Maschinenteiles eine hochschleißfeste Fläche zur Verfügung, die im wesentlichen durch die freistehende Fläche und Deckfläche der Hartmetallstäbe 2 bestimmt ist. Die Stirnfläche des Basiskörpers wird zwar einem gewissen Verschleiß weiterhin unterliegen, mit zunehmendem Verschleiße allerdings gilt auch zunehmend der Schutz durch durch die Hartmetallstäbe 2 gebundenes Material, so daß der Verschleiß im Stirnflächenbereich relativ bald zum Stillstand kommt und der Gesamtverschleiß im wesentlichen durch die Härte des Hartmetallstabes 2 bestimmt wird, so daß die erwünscht langen Standzeiten erhalten werden.

Eine abgewandelte Ausführung wird anhand der Fig. 2 erläutert. Hier sind der Basiskörper 6 und der Spannzapfen 10 einteilig wie bisher vorzugsweise aus relativ verschleißfestem Stahl erstellt. Ein oberer Bereich des Basiskörpers 6 allerdings fehlt und ist durch eine Scheibe 9 aus Hartmetall ersetzt, die mit dem Basiskörper 6 mittels einer durch Hartlot gebildeten Lötfuge 8 verbunden ist. Die Scheibe ist im Querschnitt dreieckig geformt. Die Form kann hierbei weitgehend variiert werden und bspw. von einer rechteckigen Form über eine ^dargestelltetf/trapezartige bis zure-tSek dreieckigen Form führen, bei der der Ring 9 nur noch mit einer inneren Kante an dem Spannzapfen 10 anliegt. Ebenso ist eä aber

5

ft · *·· ·· iiii *■ Ht If· 4 · I »ti

• · (Il

PATENTANWÄLTE f^W^EMMSRICt^.CE.Bp^a^ER ₍'_cG>, GROSSE · F, POLLMEIER - 11 -

auch möglich, die innere Höhe des Ringes großer zu halten als die im Außendurchmesserbereich gemessene Stärke, Wenn dieses für vorteilhaft erachtet wird.

Die Grundfläche 7 des Basiskörpers 6 ist leicht konisch mit großem Scheitelwinkel gehalten, und in einer Sackbohrung ist, wie schon beim ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, eine Metallkugel gehalten.

Auch hier ergibt sich beim Schweißen gegenüber den bekannten Noppenbolzen keine Behinderung; der untere Bereich des Basiskörpers 6 ist, wie bekannt, aus gut schweißbarem Stahl erstellt. Als vorteilhaft erweist sich aber noch, daß zusätzlich auch der Spannzapfen 10 einstückig mit dem Basiskörper aus Retail erstellt ist, so daß beim Spannen des Noppenbolzens für das Schweißen einerseits der Grundkörper direkt erfaßt wird und | andererseits dem Schweißstrom nur einfaches, relativ gut | leitendes Metall ohne störende Grenzschichten zur | Verfügung steht. Der Schweißstrom wird daher beim f Schweißen gegenüber den bekannten Noppenbolzen nicht | gedrosselt, so daß die gleichen Geräte und Einstellungen f verwendbar sind wie für diese. Im Gebrauch werden sich | allerdings die Spannbolzen ebenso schnell abarbeiten wie _;; bei bekannten Noppenbolzen der gleichen Zusammensetzung. \

Schon bald jedoch macht sich dann bemerkbar, daß die Stirnfläche des Basiskörpers durch Hartmetall zusätzlich | gepanzert ist, so daß zunächst einmal der Verschleiß der I Stirnfläche minimiert wird, und andererseits auch die | Reste des jjpannzapfens durch die angrenzenden unver- . | schlissenen Bereiche geschützt werden. |

Damit wird in jedem der beschriebenen und angedeuteten =-

Fälle ein Noppenbolzen erreicht, der wie die bekannten %

Noppenbolzen leicht gut und sicher mit ihn aufnehmenden, i

zu panzernden Maschinenteilen verbindbar ist, der aber t

- 12 -

«■••till·'·! J

> t t t > /It.

• lit« I It

PATENTANWÄLTE F.W.'HE^MBfilGhf /,OEBOfMOLIiER,'.(!). GROSSE · F, PÖLLMEIER "* 12 -

sich wesentlich verschleißresistenter erweiät als die bisher hierfür eingesetzten Noppenbolzen, die einstückig aus einem noch schweißbaren Stähl hefgestellt wären, dessen Härte die von Hartmetallen, einem Hartguß öder keramischen Materialien nicht zu erreichen vermag. I

Als vorteilhaft stellt sich noch heraus, daß für den Basiskörper nicht, wie bisher, hochlegierte harte schweißbare Stähle einsetzbar sind: Es genügen solche geringerer Härte, die nicht nur preiswerter erhältlich und bearbeitbar sind: Beim Aufschweißen gegossener Noppenbolzen aus Mangan-Chrom-Legierungen oder abgedrehter Noppenbolzen aus hochkohlenstoff- sowie hochchromhaltigen Stählen mit anschließender Vergütung ergeben sich nach dem Aufschweißen in der Schweiße selbst die höchsten Härtewerte, die deutlich oberhalb der Härtewerte des Grundwerkstoffs bspw. einer Baggerschaufel sowie der des aufgeschweißten Noppenbolzens liegen. Damit ist die Verbindungsstelle hart und spröde sowie gegebenenfalls unvorteilhaft schlagempfindlich, und ein Nachpanzern nach Verschleiß der üblichen Noppenbolzen

kann sich hierdurch als schwierig erweisen. Der neue- |

rungsgemäß ausgebildete Noppenbolzen dagegen bedarf für den Basiskörper keiner derart harter Materialien, so daß j

einfachere, billiger zu beschaffende und zu bearbeitende Stähle ausreichen, bei denen auch die sich ergebende Schweißverbindung weicher ist als die mit herkömmlichen |

Noppenbolzen erzielbare, so daß die Verbindungsstelle ^g

sich als zäh und schlagunempfiadlich erweist und auch eine Nachpanzerung sich als problemlos erweist.

- 13 -

• t · · i ■ ft <-. 1 M f ·

III I 'Il

III! I > t I

PATENTANWÄLTE F.W, ^EtoMESlCH: ■ CERD MÖLLÖR ^LV GROSSE · F. POLLMElER ~ 13 -

Damit ist gemäß der Neuerung ein Noppenbolzen geschaffen, <3.er wie die bekannten verarbeitbar ist, jedoch gegenüber diesen eine wesentlich gesteigerte Standzeit, vorteilhaft zähe Verbindungsschweißungen sowie die Möglichkeit einer erleichterten Wiederaufpanzerung aufweist.

Claims

• · • ■ PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 2. Mai 1986 g.ni 74 696 LVT Lot- und Verschleißtechnik GmbHf Bergstraße 6, 5241 Steinebach, AVT Anti-Verschleiss-Technik GmbH, Liegnitzer Str. 12, 5860 Iserlohn-Letmathe Schutzansprüche

1. Auf schleißbeanspruchte Maschinenteile aufschweißbarer verschleißresistenter Noppenbolzen mit einem zylindrischen Basiskörper, an den zentrisch ein sich nach außen erstreckender Zapfen geringeren Durchmessers ansetzt,

dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens an die Grundfläche (7) des zylindrischen Basiskörpers (1, 6) anschließende Bereiche des Noppenbolzens aus schweißbarem Stahl bestehen, und daß der Grundfläche abgewandte Bereiche des Basiskörpers (1, 6) und/oder mindestens Bereiche des Zapfens (2, 10) aus mit dem Basiskörper gut verbundenem extrem harten Material bestehen.

2. Noppenbolzen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß als extrem hartes Material Hartmetall vorgesehen ist.

3. Noppenbolzen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß als extrem hartes Material extrem harte Gußlegierungen vorgesehen sind.

4. Noppenbolzen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß als extrem hartes Material gesintertes keramisches Material vorgesehen ist.

PATENTANWÄLTE F.W. ^EMMERICH ''GERD MDLLER '-Ό. GROSSE · F. POLLMEIER - 2 -

5. Noppenbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß das extrem harte Material mit: dem Basiskörper (1,6) - über eine ein Sartlot aufweisende Lötfuge (3, 8) verbunden ist.

6. Noppenbolzen nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch

ein Kupfer, Mangan und gegebenenfalls Nickel sowie weitere Bestandteile aufweisendes Schlaglot.

7. Noppenbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß das extrem harte Material in vorzugsweise hinterschnittenen Ausnehmungen des Basiskörpers
eingebracht ist.

8. Noppenbolzen nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Basiskörper (1) in seiner seiner Grundfläche gegenüberliegenden Stirnfläche eine Sackbohrung aufweist, die den unteren Bereich eines über die Stirnfläche des Basiskörpers vorstehenden zylindrischen Stabes (2) extrem harten Materiales umschließt.

9. Noppenboizen nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Grundfläche des Stabes (2) mit dem gleichen Scheitelwinkel konisch ausgeuildet ist wie die ihn aufnehmende Bohrung.

ι ι < ι ι Ii < ·

• I lit

ill I I

PATENTANWÄLTE RWi ^ENiIyIPRlCH j ΏβΒϋ MÜU-ΈΚ/D. GROSSE « F, POLLMEIER -

10. 'Noppenbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil (1, 6) durch eine rotatiönssymmetrische Flache gegen einen ihn ergänzenden extrem harten Teil (2, 9) abgegrenzt ist.

11. Noppenbolzen nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Basiskörper (6)-mit einer konischen Fläche, die durch eine zylindrische fortgesetzt ist, gegen einen die Basis ergänzenden Bereich extrem harten Materiales (9) abgegrenzt ist.

12. Noppenbolzen nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der extrem harte Teil als Scheibe (9) ausgebildet ist.

13. Noppenbölzen nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (9) den Spannzapfen (10) umschließt.

14. Noppenbolzen nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der aus hartem Material gebildete Ring (9) einen rechteckigen, trapezförmigen oder dreieckigen Querschnitt aufweist.

15. Noppenbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil (1, 6) eine kalottenformige oder konisch ausgebildete Grundfläche (7) aufweist.

a a

PATENTANWÄLTE

!ft;A GROSSE· F. POLLMElER - 4 -

16. Nöppeiibolzen nach einem der Ansprüche 1 bis Ϊ5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche (7) zentrisch eine mit einer vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Kugel (5) versehene Sackböhrüng fa 11) aufweist.