EP0108877A1 - Verfahren zum Aufbringen verschleissfester Schichten auf Arbeitsflächen von Werkzeugen und Vorrichtungen - Google Patents

Abstract

Zur Auftragung verschleißfester Schichten auf Werkzeuge und Vorrichtungen werden diese in eine Metallschmelze eingetaucht, der Hartmetallteilchen in einem solchen Umfang zugesetzt sind, daß ein nicht unbeachtlicher Teil der Hartmetallteilchen nicht in Lösung gehen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen verschleißfester Schichten auf dem Verschleiß ausgesetzten Arbeitsflächen von Werkzeugen und Vorrichtungen, insbesondere von Bodenbeärbeitungswerkzeugen.
• Es ist bekannt, bei Werkzeugen auf den Stellen verschleißfeste Schichten aufzubringen, die einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind. Das Auftragen dieser verschleißfesten Schichten erfolgt z.B. durch Aufschweißen mittels Hartmetallelektroden, durch Auftragung mit Hilfe des Plasmaschweißens oder aber durch Aufspritzen (Flammspritzen) von selbstfließendem Metallpulver. Diese bekannten Verfahren zum Auftragen verschleißfester Schichten sind jedoch allesamt aufwendig, wobei beim Aufschweißen dieser Schichten mit Hilfe von Hartmetallelektroden hinzu kommt, daß diese Schichten spröde, riß- und bruchempfindlich sind. Beim Auftragen der Hartmetallschichten mit Hilfe des Flammspritzens von selbstfließendem Metallpulver tritt ein großer Materialverlust ein, zudem ist dieses Verfahren gleichermaßen aufwendig. Dies trifft auch für das Plasmaschweißen zu.
• Insbesondere zeichnen sich diese Verfahren durch eine geringe Wirtschaftlichkeit aus, wenn große Arbeitsflächen mit einer verschleißfesten Beschichtung versehen werden sollen, wie dies z.B. bei Pflugscharen oder auch sonstigen Bodenbearbeitungswerkzeugen der Fall-ist. Darüberhinaus ist es gerade bei Pflugscharen erforderlich, daß die behandelte Oberfläche möglichst glatt-sein-soll, damit dem Boden ein geringer Widerstand entgegengesetzt wird. Letzteres erfordert jedoch bei dem bekannten Verfahren in der Regel eine Nachbehandlung, die, da es sich um harte Schichten handelt, arbeitsintensiv und zeitaufwendig ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für das Aufbringen von verschleißfesten Schichten auf Werkzeugen und Vorrichtungen vorzuschlagen, das auch für ein großflächiges Auftragen glatter.Schichten.geeignet ist,.das mit einem geringen Zeit- und Kostenaufwand durchgeführt werden kann und das auch für die-Erzielung glatter Oberflächen keinerlei Nachbehandlung bedarf.
• Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich somit dadurch aus, daß die zu beschichtenden Oberflächen der Werkzeuge in ein Metallschmelzbad eingetaucht.werden, das mit einem relativ hohen Anteil an Hartmetallteilchen versehen ist, so daß ein Großteil dieser Hartmetallteilchen nicht in Lösung geht. Beim Eintauchen der Werkzeuge scheidet sich dann auf den Flächen eine Schicht ab, die in einem Arbeitsgang bis zu 3 mm betragen kann, wobei diese Schicht von der Metallschmelze sowie der Schmelzbad-Temeratur abhängt. Diese sich auf den Arbeitsflächen ablagernde Schicht weist zum einen eine glatte Oberfläche auf und darüberhinaus eine Verschleißfestigkeit, die insbesondere bei Pflugscharen das Dreifache der üblichen beträgt. Als Metallegierung, zu der Hartmetallteilchen zugesetzt werden, eignet sich insbesondere eine Legierung auf Basis von Nickel oder Eisen. Dieser Metallschmelze werden z.B. Bor und Silicium in Mengen bis zu 9 % zugegeben, damit die Schmelztemperatur dieser Schmelze erniedrigt wird. Es ist so ohne weiteres für eine Metallschmelze auf Nickellegierung eine Liquidus- Temperatur der Schmelze von 1100° C und bei einer Metallegierung auf Eisenbasis eine Liquidus-Temperatur von 1250° C zu erhalten.
• In diese Metallschmelze auf Nickel- oder Eisenbasis werden dann die Hartmetallteilchen eingegeben, die aus.Wolfram-, Chrom- oder aber auch aus Mischkarbiden aus Molybdän-, Titan--und Tantalkarbiden bestehen kann. Die Menge der zugegebenen Karbide hängt von der gewünschten:Verschleißfestigkeit der aufgetragenen Schichten ab und kann.vorteilhaft bis zu 45 % des Gewichts der Metallschmelze betragen.
• Falls die Dicke der Schicht nach dem ersten Tauchvorgang nicht ausreichend stark sein sollte, so kann der Tauchvorgang nach Erkalten der ersten.aufgebrachten Schicht ein weiteres oder beliebige weitere Male wiederholt werden. Die aufgebrachten Schichten zeigen nicht nur den Vorteil, daß diese glatt sind und somit keinerlei Nachbehandlung bedürfen, sondern auch weiter den Vorteil, daß diese noch schmiedbar sind, so daß die Werkzeuge anschließend noch verformt werden können.
• Was die Schmelzbadtemperatur betrifft, so wird diese mindestens 100° höher als die Liquidustemperatur der Metallschmelze sein, wobei sich als vorteilhaft herausgestellt hat, die Werkzeuge vor dem Tauchvorgang anzuwärmen, da sich dann eine bessere Verbindung zwischen der Oberfläche des Werkzeugs und der aufgebrachten Schicht bildet. Des weiteren ist es für einen guten Verbund Voraussetzung, daß die getauchten Werkzeuge zunderfrei und rostfrei sind, was in einfacher Weise durch eine Vorbehandlung der Werkzeuge mittels Sandstrahlen erfolgen kann.
• Eine Metallschmelze auf Eisenbasis zeigt zum einen den Vorteil, daß diese kostengünstiger ist und eine bessere Verbindung mit dem.Metall des Werkzeuges eingeht. Allerdings zeigt diese Schmelze gleichzeitig den Nachteil, daß diese zur Rißbildung neigt. Eine Schmelze auf Nickelbasis hat den Vorteil, daß.'diese eine geringere Schmelzbadtemperatur erfordert und gegenüber der Schmelze auf Eisenbasis eine höhere Verschleißfestigkeit zeigt._-Allerdings ist eine derartige Schmelze kostenmäßig teurer.
• Zusätzlich zu dem Einbringen der Hartmetallteilchen in die Metallschmelze kann das Werkzeug zuvor gleichermaßen mit einer Hartmetallschicht versehen werden, was z.B. durch.Ein- - tauchen des Werkzeuges in ein Hartmetallpulver erfolgen kann oder aber durch Aufbringen der Hartmetallteilchen mittels magnetischen.und/oder elektrostatischen Verfahrens. Auch ist es denkbar, das Wirbelsinterverfahren zum Auftragen der Hartmetallteilchen auf die Werkzeugflächen zu verwenden, wobei auf den Werkzeugflächen ein entsprechendes Bindemittel aufgebracht sein kann. Im Anschluß hieran werden die Werkzeuge dann in die Metallschmelze getaucht.

Claims (13)

1. Verfahren zum Auftragen von verschleißfesten Schichten auf dem Verschleiß ausgesetzten Arbeitsflächen von Werkzeugen und Vorrichtungen, insbesondere von Bodenbearbeitungswerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag der verschleißfesten Schicht in einem Schmelzbad erfolgt, das aus einer metallischen Schmelze besteht, der Hartmetallteilchen in solchem Umfange zügesetzt sind, daß ein nicht unbeachtlicher Teil der Hartmetallteilchen nicht in Lösung geht..

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallschmelze eine Legierung auf Nickel- oder Eisenbasis verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch_'gekennzeichnet, daß der Basislegierung Bor und/oder Silicium zur Schmelzpunkterniedrigung zugesetzt sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nickelbasislegierung folgende Zusammensetzung in Gew.% aufweist:

Rest Verunreinigungen..

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelbasislegierung, bezogen auf das Gewicht der BasisLegierung in Gew.%, 5 - 15 % Wolfram-Karbid und 10 - 20 % Chrom-Karbid zugesetzt wird.

6.,Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eisenbasislegierung mit folgender Zusammensetzung in Gew.% verwendet wird:

Rest Verunreinigungen. .

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenbasislegierung, bezogen auf das Gewicht der Basisleg rung in Gew.%,

zugesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der zu.beschichtenden Teile vor dem Tauchvorgang Sandgestrahlt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Hartmetallteilchen vor dem Tauchvorgang auf die zu behandelnden Flächen aufgebracht werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag in körniger, pulvriger oder breiiger Form erfolgt.

ll. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallteilchen, gegebenenfalls mit Bindemitteln versehen, mittels magnetischem und/oder elektrostatischem Verfahren aufgebracht werden.

12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Teil zuvor in ein Pulver getaucht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallteilchen durch Wirbelsintern aufgebracht werden.