HU198866B - Method for increasing the wear resistance of steel body particularly surfaces of solids of rotation exposed to abrasive, heat and hynamic load - Google Patents

Abstract

A találmány acéltest-, különösen kopLaló-, hő- és dinamikus igénybevételnek kitett forgástest felületek kopásállósága növelésére szolgáló eljárás keményfém(ek) segítségével, elsősorban pedig hengerhuzalok nagysebességű meleghengerlésére szolgáló hengergyűrűk előállítására való eljárás. Lényege az, hogy a nemesítendő acéltest (1), pl. acél hengergyűrű palástján oly hornyot képezünk, amely az abba öntendő keményfémet (2) három oldalról körülvenni képes és e hornyot az öntvény befogadására történő előkészítés ulán keményfémmel (2) kiönljük, majd a kiöntött palástú munkadarabot mechanikailag készre munkálják és szükség esetén kiegyensúlyozzuk. (1. ábra) I.óbra HU 198866 B A leírás terjedelme: 4 oldal, 1 rajz, 4 ábra -1-

Description

A találmány tárgya eljárás acéltestek felülete, különösen pedig koptató-, hő- és dinamikus igénybevételnek kitett forgástest felületek kopásállóságának növelésére, elsősorban nagy sebességű meleghengerlésre szolgáló hengergyűrűk előállítására.

Ismeretes, hogy az acélok meleghengerlése korábban általában csak öntöttvasból és öntött vagy kovácsolt acélból készült hengereket alkalmaztak. A hengerléstechnika fejlődésével a hengerek minősége, összetétele, kopásállósága, megmunkálhatósága hőállósága és egyéb tulajdonságai iránti igények egyre fokozódtak. A hengerlés! sebesség is fokozatosan emelkedett és ma már a modern drótsorok 360 km/óra sebességre is képesek.

A hengerlési sebesség növekedésével összhangban fejlődtek ki előbb a különféle ötvözött és kovácsolt acélból készült edzett hengerek, az ötvözött többrétegű hengerek, majd legutóbb a kemény fémgyűrűs hengereket kezdték alkalmazni. Közben számos változat is kialakult, mint pl. kéregöritésü, gömbgrafitos, meghatározatlan kérgű ill. ezek kombinációjával készült öntöttvas, vagy félacél hengerek sorozata, amelyeket még különböző hőkezeléseknek is alávetettek. Ilyen módon készült hengerek bizonyos fajta hengersorokon (pl. előnyűjtóállványok, közbülső sorok) még ma is használatosak.

A hengerek azonban még így is elkopnak, ezért nem közömbös azok beszerzési éra, megmunkálási költsége ill. tartóssága.

A hengerlési sebesség növelésével a hengerek tartóssága érthetően romlik, igy pl. egy ötvözött kéreghenger 50 m/másodperc sebesség esetén 5,5 mm-es drót hengerlése esetén csak 50-60 tonna üregtartósságot eredményez. Ugyanilyen hengerlési viszonyok mellett viszont egy keményfém (pl. volframkarbid) hengerrel mintegy húszszor nagyobb, vagyis 1000-1200 tonnás üregtartósság érhető el.

ni-nél nagyobb másodpercenkénti hengerlési sebességre a hagyományos anyagú hengereket már nem is lehet használni, mivel azok túl gyorsan elkopnának és a szükséges hengercserék a termelés folyamatosságát akadályozzák.

A keraényfémgyűrűs hengerlés ugyan nagyobb sebességeket tesz lehetővé, de másfajta sajátos problémák jelentkeznek. A volframkarbid kopásállósága ugyan kiváló, hővezetőképessége viszont rossz, emiatt hőhatásokra nagyon érzékeny. A volframkarbid rideg és törékeny is, hőtágulása kisebb az acélénál, ezért az ilyen gyűrűt különösen gondosan kell hűteni éspedig azon acéltengely felmelegedését kell megakadályozni, amelyre e gyűrűt felerősítették. A volframkarbid fajlagos tömege (sűrűsége) ugyanis kb. 14 g/cm³, ezért törés esetén az ilyen test valósággal szétrobbanhat.

A keményfémgyűrűk tökéletes kiegyensúlyozása is fontos, de ez is nehézségekbe ütközik, minthogy azokban nem lehet furatokat elhelyezni. így csak a készre szerelt komplett hengertest kiegyensúlyozása végezhető el éspedig ügy, hogy a szükséges furatokat az alaptesten magán kell elhelyezni, nem pedig a gyűrűn. Ez viszont csökkenti az alaptest élettartamát.

A keményfém hengergyűrűk meglehetősen drágák, nemcsak a volframkarbid és annak kötőanyagai (Ni, Co) magas ára miatt, hanem azért is, mert a viszonylag nagyméretű hengergyűrűk porkohászait úton készülnek, ami költséges. Bár kétségtelen, hogy e költségek valamelyest csökkenthetők a keményfémgyűrűk vastagsága és szélessége csökkentésével, de ennek a keniényfém törékenysi' ge szab határt.

A/Λ is meg kell említenünk, hogy a kemény fém költség,; csökkentésére megpróbálták mér kemériyfém adagolását az öntöttvashoz (ld. pl. a DE 31 23 857 közzétételiül iratot). Olyan kísérletek is történtek, hogy a hőátadási tényező kiiktatására közbenső szigetelő falat alkalmaztak öntvényekben (ld. pl. US 4 243 093 sz. szabadalmi leírás).

A találmány szerinti eljárás ezeken a nehézségeken kíván segíteni, éspedig a keményfém jó tulajdonságai megtartása, de hátrányai kiküszöbölése révén.

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy r.ein szükséges a teljes hengergyűrűt keményfémből készíteni, hanem elegendő annak palástján, ill. a palást egy részén keményfémrészt kialakítani, mégpedig oly módon, hogy e keményfémrészt három oldalról acél övezze. Ily módon a minimális keményfém mennyiséggel biztosítható annak jelenléte ott, ahol szükséges, ugyanakkor annak révén, hogy a keniényfém mintegy be van ágyazva az acélba, elejét vehetjük pl. a keményfém robbanó sáriak. E kétrészes, összehegedi gyűrűk igen tartósak és ugyanúgy megmunkálhatok, mint. a teljesen keményfémgyűrűk. Kiegyensúlyozhatóságuk viszont egyszerűbb.

Azt is felismertük, hogy a palástban kialakított keményféinrészt. nem porkohászati úton, hanem öntészeti módszerekkel lehet elkésziter i.

A találmány ezek szerint eljárás acéltestfelületek, különösen koptató, hő- és dinamikus igénybevételnek kitett forgástest felületek kopásállósága növelésére keményfém(ek) segítségével, elsősorban pedig hengerhuzalok nagysebességű meleghengerlésére szolgáló hengergyűrűk előállítására, amely azzal je lemezheLő, hogy a nemesítendő acéltest, cé’szerűen acél hengergyűrű palástján oly hornyot képezünk, célszerűen esztergálunk, amely az abba öntendő keményfém három oldalról való befogadására alkalmas és e hornyot - önmagában ismert módon - öntvény befogadására előkészítjük, majd azt kemény fémmel kiöntjük, végül a kiöntött, palástű munkadarabot, mechanikailag készre munkáljuk és szükség esetén kiegyensúlyozzuk.

HU 198866 Β öntőanyagként ferroötvőzeteket, célszerűen ferrokróm, ferrovolfram, ferrotitán, ferrovanádium tartalmú ötvözeteket, és/vagy keményfém hulladékokat alkalmazunk öntészetí adalékokkal, mint hézaganyagok, folyósítószerek, salakképzők, dezoxidálök stb. együtt. Ezek az öntészeti adalékok önmagukban ismertek. Folyósító anyagként általában folypát, timföld, kvarchomok (mosott), samott vagy szilikáttégla őrlemény bauxit, vörösiszap, wehrlit, mangánérc, börax, szóda, konyhasó jön szóba.

A keményfémet célszerűen elektrokemencében (pl. ivfónyes, plazmakemence vagy indukciós kemence) olvasztjuk össze. A kiöntött munkadarab kiegyensúlyozása - amenynyiben szükséges - a horonnyal rendelkező acéltesten a horony kiöntése után alkalmazott furatok kialakításával történhet.

Az ily módon kiegyensúlyozott és palástján keményféramel nemesített hengergyűrűt azután előmelegített állapotban a henger tengelyére illesztjük és azon mechanikailag rögzítjük.

A találmány szerinti eljárással természetesen nemcsak hengergyűrűk, hanem hengertárcsák, korongok vagy egyéb forgástestek, sőt síkidomok is készülhetnek mindazon esetekben, ahol azok kopásállóságának növelése szükséges.

A találmány szerint készült acéltestek megmunkálása ugyanúgy történhet, mint a keményfém testeké, pl. szilíciumkarbid köszörűkorongokkal vagy gyémántszemcsés korongokkal.

A találmány szerinti eljárást részletesebben néhány ábra segítségével ismertetjük.

Az 1. és 2. ábrák egy a találmány szerinti készült hengergyűrüt mutatnak be két változatban, míg a

3. ábra a kiegyensúlyozó furatok elhelyezése magyarázatául szolgál.

A 4. ábra a 3. ábra IV-IV, vonala mentén vett metszet.

Az 1. és 2. ábrákon egyaránt 1 jelöli az acélgyűrűt metszetben, 2 pedig a keményfém betéttel már kiöntött hornyukat. A két ábra abban különbözik egymástól, hogy a horony kialakítása valamelyest eltérő a két esetben. Mindkét esetben azonban az 1 acélgyűrű három oldalról övezi a 2 keményfém betéteket. A találmány szerinti megoldás azonban nincsen az ábrázolt horonyformákra korlátozva, az más célszerű alakot is felvehet.

A 3. ábra a hengergyűrűt mutatja oldalnézetben. Itt is 1 jelöli az acélgyűrűt, 3 pedig a kiegyensúlyozás céljaira kialakított furatokat. Minthogy ezen oldalnézeten a keményfém betét nem volt ábrázolható, ezért annak metszetét a 4. ábrán külön is bemutatjuk. Ezen együttesen láthatók az 1 acélgyűrű a 2 keményfém betét és a kiegyensúlyozó 3 furatok egyike.

A találmány szerint e gyűrűk készítésénél célszerűen az alábbiak szerint járunk el:

A szerkezeti acélból pl. 52 C (MSZ 6280) acélból készült hengergyűrűbe, annak palástján, ott ahol kopásállóságát növelni kívánjuk, megfelelő hornyot esztergálunk, pl. az 1. vagy 2. ábrán bemutatott alakkal. Ezt követően célszerű a gyűrűt nemesítő hőkezelésnek alávetni, pl. 52 C acél esetében 880 °C-on olajban edzeni, majd megereszteni 550 °C-on 1 óra höntartással. A hőkezelt gyűrű hornyának belső felületét csiszolással revétleuitjük.

Előkészítés után a gyűrűt elhelyezzük az öntőformában, vagyis azt beformázzuk, megvágásokkal, légtelenítő csatornákkal és felöntéssel látjuk el a formát.

Az előkészített keményfém ötvőzőanyagokat ívfényes vagy indukciós vagy plazma kemencében megolvasztjuk és ahhoz a szokásos öntészeti adalékokat hozzáadjuk. A salak és a fém kellő hígfolyósságának elérése végett olyan folyósító anyagokat használunk, melyek a fém felületi feszültségét csökkentik és egyúttal a salakot hígítják. Ezalatt az öntőformát az acélgyűrűvel együtt az öntéshez szükséges hőmérsékletre előmelegítjük. Az előmelegítés hőmérséklete megközelítőleg az acélgyűrű megeresztési hőmérsékletével azonos. Ezt kővetően az öntést vagy közvetlenül az olvasztókemencéből vagy öntőüst közbejöttével elvégezzük. Az öntőforma megtöltése után a felöntés(ek)re lunkercsökkentő keveréket célszerű szórni az öntöttgyűrű szívódási üregei kialakulása elkerülésére. Az öntvényt a formában szilárdítjuk meg, majd azt k'bontjuk a formából és megtisztítjuk. A felöntések és fémhozzávezetések és a légteleníti csatornák levágása után az öntött gyűrűt esztergapadon méretre nagyoljuk és csiszolással készre alakítjuk.

Amennyiben szükséges ezt követi a kiegyensúlyozás 8-10 mm átmérőjű, 10-30 mm mély furat(ok) készítésével a 3. ábrán bemutatott helye(k)en. A kiegyensúlyozott gyűrűt pl. 250 °C-ra előmelegített állapotban illesztjük a henger tengelyére és ott rugós és csavaros biztosítással rögzítjük.

A szükséges hengerüregek elkészítése a tengelyre szerelt keményfém gyűrű részen csiszolással történhet.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás acéltest, különösen koptató, hő- és dinamikus igénybevételnek kitett forgástestfelületek kopásállóságának növelésére 5 keményfém(ek) segítségével, elsősorban hengerhuzalok nagysebességű meleghengerlésére szolgáló hengergyűrűk előállítására, azzal jellemezve, hogy az acéltest, célszerűen acél hengergyűrü palástján oly hornyot képe- ](, zünk, célszerűen esztergálunk, amely az abba öntendő keményfém három oldalról való befogására alkalmas és e hornyot - önmagában ismert módon - öntvény befogadására előkészítjük, a gyűrűt adott esetben neme- 15 sítjük, majd azt keményfémmel kíöntjük, végül a kiöntött palástú munkadarabot mechanikailag készre munkáljuk és szükség esetén kiegyensúlyozzuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal 20 jellemezve, hogy öntóanyagként ferroötvözeteket, célszerűen ferrokróm, ferrovolfram, ferrotitán, ferrovanádiuni tartalmú ötvözeteket, és/vagy keményfém hulladékokat alkalmazunk öntészeti adalékokkal (hozaganyagok, 25 folyósitószerek, salakképzők, dezoxidálók) együtt.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kiegyensúlyozást a kiöntött palástú acéltestben kiegyen- 30 súlyozó furatok kialakításával végezzük.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hengergyűrűt előmelegített állapotban a henger tengelyére illesztjük és azon mechanikailag 35 rögzítjük.