SE411230B - Av sinterjern bestaende formdel samt sett och sinterkakel for dess framstellning - Google Patents

Description

10 15 20 25 s 30 35 H0 '7315465-0 ,2 nötning beständiga ytskiktet, och härför erfordras í sin tur ytterligare apparatur, varför de ovannämnda efterbehandlingarna på ett ej önskvärt sätt ökar kostnaderna för de färdiga sinterdelarna.

En annan nackdel med de nämnda härdningsmetoderna består däri, att- formdelen kan utsättas för förvridning under den för utbildning av den nötningsbeständiga ytan erforderliga värmebehandlingen, varför de som en speciell fördel hos sintermetallformdelar ansedda små toleranserna blir större. De på detta sätt värmebehandlade sinterdelarna måste därför ofta dessutom underkastas en spânskärande efterbearbetning, som ytterligare ökar kostnaderna. Vid de på vanligt sätt härdade sinterdelarna-är det även en nackdel, att delarna på grund av den ökade hâllfastheten i yt- skikten ej är kalibrerbara och därför mestadels måste efterbearbetas med spånskärande verktyg.

Uppfinningen har till ändamål att åstadkomma en av sinterjärn be- stående formdel, som har ett mot nötning beständigt ytskikt med auste- nitisk struktur. Sådana austenitiska ytskikt, vilkas utmärkande struk- turbeståndsdel är kubiskt-ytcentrerat järn, s.k. austenít, är mycket be- ständiga mot nötning. Sättet enligt uppfinningen medför därjämte den stora fördelen, att en hög slutlig hårdhet kan uppnås genom kalibrering.

Austenitiska ytskikt kan framställas med nickel eller koppar eller man- gan enbart eller i kombination med varandra. Företrädesvis har ytskik- tet dock en sammansättning av samma slag som ett austenitiskt mangan- nårdstål. i Framställningen av austenitskiktet med mangan är fördelaktig, så- tillvida som de andra nämnda elementen är dyrare än mangan. Vidare är det fördelaktigt, om det av austenít bestående ytskiktet härdas genom kallformning. Austenit uppvisar redan som sådan en viss hårdhet, som dock kan ökas i mycket hög grad genom kallbearbetning eller kallhärd- ning, så att ytskiktet blir beständigt mot nötníng. En kallhärdning kan åstadkommas genom de vanliga påkänningar en formdel utsättes för under sin behandling. Denna egenskap är vid tillverkning av maskindelar av manganhårdstål känd som arbetshärdning. Vid en av sinterjärn bestående formdel enligt uppfinningen utgöres endast ytskiktet av austenitiskt stål, under det att formdelens kärna består av den vanliga-sinterjärn- legeringen. Ytskiktet är företrädesvis framställt genom att de austenít- bíldande legeringselementen indiffunderat i formdelens yta. En sådan _díffusion är det enklaste sättet att i formdelens yta införa de för austenitbildningen erforderliga elementen. _ Sättet enligt uppfinningen för framställning av en formdel av sinterjärn kännetecknas därav, att formdelen för utbildning av ett auste- 10 15 20 25 30 35 1315465-0 nitiskt, mot nötníng beständigt ytskikt under en sintringsprocess bring- as i förbindelse med ett medel, från vilket åtminstone vid sintrings- temperaturer austenitbildande element indiffunderar i formdelens yta.

Genom detta förfarande åstadkommes alltså med hjälp av diffusion ett austenitiskt ytskikt på sintrade formdelar av järn-och järnlegeringar, varvid detta ytskikt särskilt utmärker sig genom härdbarhet i kallt till- stånd.

Fördelen med sättet enligt uppfinningen ligger framför allt däri, att dess genomförande ej kräver andra anordningar än de, som redan före- kommer i samband med tillverkning av sinterjärn. Ej heller fordras någon extra värmebehandling. Utbildningen av ytskiktet sker under sintringen, dvs. vid glödgning i.skyddsgas vid temperaturer mellan företrädesvis 1000 och l300°C. Varje formdel av sínterjärn måste genomgå denna sint- ringsprocess, och detta innebär, att det nya förfarandet kostnadsmässigt blir väsentligt gynnsammare än de tidigare kända värmebehandlings-.eller härdningsmetoderna. Ävenså är det en fördel, att sättet enligt uppfinning- en kan genomföras i vilken vanlig sintringsatmosfär som helst, i vakuum eller - vid användning av fullt täta, slutna sinterkakel - t.o.m. i luft eller andra gaser. Man behöver endast tillse, att kakelmaterialet ej an- gripes av atmosfären. Vid sättets genomförande i luft är det lämpligt att använda kakel av högvärmebeständigt stål. Om sinterjärndelar skall för- ses med ett mot nötning beständigt ytskikt av manganstål, erfordras ett medel, från vilket mangan och kol kan indiffundera i formdelen. Ett så- dan: lämpligt medel är följande blandning: ' 0,1 - 10 viktprocent kolningsmedel 0,1 - 25 viktprocent termiskt dissocierande karbonat 0,1 - 30 viktprocent halogensalter 0,1 - 20 viktprocent kisel- eller aluminiumoxid rest ferromangen Kolningsmedlet kan under vissa omständigheter undvaras, om man an- vänder ferromangan med tillräcklig kolhalt. Blandningen kan då få föl- jande sammansättning: 0,l - 25 viktprocent termiskt dissocierande karbonat 0,1 - 30 viktprocent halogensalter 0,1 - 20 viktprocent kisel- eller aluminiumoxid rest ferromangan med 5-10 viktprocent kol.

Som kolningsmedel ifrågakommer aktivt kol, träkol, benkol, koks- pulver.och alla andra inom tekniken vanliga kolninasmedel. Aktivt kol är dock att föredraga på grund av sin renhet den sin stora yta. Som ter- 10 15 20 25 30 35 HO &1z1sues-o miskt dissocierande karbonat lämpar sig bariumkarbonat samt alla andra karbonater, som vid sintringstemperaturen dissocieras termiskt i kol- dioxid och andra molekylrester. Som halogensalter kan man i princip an- vända alla klorider, som vid sintringstemperaturen dissocieras termiskt ti klorjoner och en molekylrest. Kloriderna kan även ersättas med andra ïhalogensalter, dvs. klorider, bromider eller jodider. Ammoniumsalter, i synnerhet ammoniumklbrid, är dock att föredraga, då de har den förde- flen, att de sönderfaller i en halogenrest (klor, flnor, brom eller jod) och ammoniak. Därigenom sker ytterligare en nitrering av de behandlade formdelarna. Nitreringen är fördelaktig såtillvida som austeniten sta- biliseras ytterligare av kväve.

I Aluminiumoxiden och kiseloxiden tjänar som indifferenta ämnen till att förhindra en sammansintring av den blandning, som avger de austenit- bildande elementen. I princip kan man härför använda varje ämne som har denna verkan. . _ -net är fördelaktigt, om aetaustenitbildande medlet ät- ett pulver med en kornstorlek av 0 - 5 mm, företrädesvis 0 - 0,6 mm, så att man er~ håller en så stor aktiv yta som möjligt, från vilken de austenitbíldande elementen kan utkomma vid medlets uppvärmning till formdelens sintrings- temperatur.

I enlighet med ovannämnda uppgifter har det visat sig, att föl- ijande medel är väl lämpat för praktiska ändamål: H - 6 viktprocent aktivt kol 5 - 8 viktprocent bariumkarbonat 10 -20 viktprocent ammoniumklorid H - 8 viktprocent aluminiumoxid. rest ferromangan.

I denna blandning, som avger austenitbildande element, inpackas de av hoppressat pulver bildade, alltså ännu ej sintrade formdelarna samt underkastas den vanliga sintringsprocessen. Under sintringen ut- bildar sig då-samtidigt det önskade austenitiska ytskiktet, utan att några extra åtgärder är nödvändiga. Formdelens yta blir visserligen nå- got råare än vad som är vanligt för sinterdelar, eftersom blandningen har benägenhet att klibba fast. Om delarna är fullständigt omgivna av en pulverblandning, försvåras även i någon mån förångningen av smörjmedel, exempelvis stearater, som vanligen tillsättes till sinterpulvret för underlättande av formpressningen. I de fall, då dessa biverkningar ej verkar störande, innebär inpackningen av formdelarna i den aktiva blandningen det enklaste och billigaste sättet för formdelarnas till- verkning. I ' 10 15 20 25 30 55 40 7315465-0 5 Om däremot de ovannämnda biverkningarna skulle vara störande, måste sintringen utföras så, att formdelarna ej kommer i direkt kontakt med den aktiva blandningen. Härför erfordras ett tillslutet reaktions- rum, där de austenitbildande elementena avges av blandningen och via gasfasen indiffunderar i formdelen. Detta kan exempelvis ske i ett sin- terkakel, såsom visas schematiskt på bifogade ritning. Ett glödgnings- kakel eller sinterkakel 1 innehåller en på bottnen utbredd pulverbland- ning 2, som avger mangan och kol. På kaklets botten befinner sig vidare distansstycken i form av vertikalt ställda, uppåt avsmalnande ribbor 3, vilkas övre, i tvärsektion spetsiga kantpartier sträcker sig upp ovan- för pulverblandningen 2. På dessa ribbor 3 placeras presskroppar U, av vilka formdelarna enligt uppfinningen skall bildas genom sintring. Sin- terkaklet l är tillslutet med ett lock 5, som är tätat med en godtyck- lig värmebeständig massa 6. Manganets och kolets avgång från den aktiva blandningen samt indiffundering i presskropparna U sker i detta fall via gasfasen under sintringsbehandlingen.

Vid framställning av sintrade järndelar är den vanliga Sintrings- temperaturen 1000 - 1300°C. Även sintringstiden är den vanliga, dvs. från ca 20 min. och upp till en timme. De så behandlade formdelarna upp- visar den för sinterdelar vanliga, glatta ytan samt är dessutom försedda med ett mot nötning beständigt ytskikt med austenitisk struktur.

Efter detta arbetsförlopp uppgår formdelarnas ythårdhet till unge- fär HV=200 - 300. Den för nötníngsbeständighet önskade hårdheten kan formdelarna erhålla endast genom att de utsätts för påkänningar under användningen (arbetshärdning). I regel kalibreras dock sinterformdelarna efter sintringen för uppnående av bättre toleranser, och då denna kalib- rering medför en kallformning av ytan, får de med ett austenitiskt yt- skikt försedda formdelarna på så sätt en kraftigt ökad hårdhet upp till HV=600 - 700. EJ heller i detta fall erfordras något extra arbete, ef- tersom större delen av sinterformdelarna ändå skall genomgå en kalibre- ring. Kalibreringen medför, att austeniten delvis omvandlas till marten- sit. ' p - Sättet enligt uppfinningen är ej endast tíllämpbart på råformkrop- par. Även formdelar, som färdigställts genom vanlig sintringsteknik, kan enligt uppfinningen efteråt förses med det austenitiska ytskiktet. I detta fall erfordras en andra sintringsprocess av det slag, som beskri- vits ovan, och efter densamma kan eventuellt en kalibrering genomföras.

Praktiska försök har visat, att sättet enligt uppfinningen ger austenitiska ytskikt med exakt de önskade konturerna. Den kemiska sam- mansättningen motsvarar ungefär Hadfields manganhårdstål. En analys vi-

Claims (1)

1. 'lvz1su6s-o 6 sade 0,6 - 1,8 % C och 10 - 15% Mn. PATENTKRAV “l. Av sinterjärn bestående formdel med mot nötning beständig yta, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att endast dess ytskikt består av austenitiskt stål. - 2.g Formdel enligt patentkravet 1, k äyn n e t e c k n a d d ä r a v, att ytskiktets sammansättning motsvarar sammansättningen av ett austenitiskt manganhârdstål.

   3. Formdel enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att de austenitbildande legeringselementen är mangan, nickel eller koppar. N

   4. Formdel enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a_d d ä r a v, att de austenitbildande elementen mangan, nickel och koppar ingår i kombination i ytskiktet.

   5. Formdel enligt något av de föregående patentkraven, k ä n - n e t e c-k n a d d ä r a v, att ytskiktet är härdat genom kallform- ning.

   6. Formdel enligt något av patentkraven l - 4, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a-v, att ytskiktet är framställt genom att de aus- 'tenitbildande legeringselementen indiffunderat i formdelens ytskikt.

   7. Sätt att framställa en av sinterjärn bestående formdel enligt' något av patentkraven l - 5, k ä n n e t'e c k n a t d ä r a v, att formdelen för erhållande av ett austenitiskt, mot nötning beständigt ytskikt under en sintringsprocess sammanföres med ett medel, från vil- ket åtminstone vid sintringstemperaturen austenitbildande element indif- .funderar i formdelens ytskikt. 7 8. Sätt enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a t d ä r- a v, att formdelen inpackas i medlet. ' I 9. Sätt enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a t g d ä r- a v, att formdelen under sintringen placeras nära intill, men utanför direkt kontakt med det medel, som avger austenitbildande ämnen. .A g 10. Sätt enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a t d ä r- a v, att det nämnda medlet är en blandning av I 1315465-o 0,1 - 10 viktß kolningsmedel 0,1 - 25 viktß termiskt dissocierande karbonat 0,1 - 30 viktí halogensalter 1,0 - 20 viktß kisel- eller aluminiumoxid rest ferromangen.

   11. Sätt enligt patentkravet 7, k ä n n e t e e k n att d ä r - a v, att det nämnda medlet är en blandning av' .0,1 - 25 viktß termiskt diasocierande karbonat 0,1 - 30 vikt! halogensalter 1,0 - 20 viktß kisel- eller aluminíumoxid rest ferromangan med 5 - 10 víktß kol.

   12. Sätt enligt patentkravet 10, k;ä;n n e t e c k n a t d ä r - a v, att aktivt kol användes som kolningsmedel.

   13. Sätt enligt patentkravet 10 eller ll, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att bariumkarbonat användes som termiekt dissocierande kar bonat.t _ lä. Sätt enligt patentkravet 10 eller ll, k ä n n e t e o k n a t d ä r a v, att ammoníumhalogenid användes som halogensalt.

   15. satt enligt patentm-avet v, k a n ne t e e k :na t 'a a :- - i a v, att det nämnda medlet består av ° ' 0 U - 6 viktß aktivt kol 5 - 8-vikt! bariumkarbonat 10 -20 vikt! ammoniumklorid N - 8 viktß aluminiumoxid , rest ferromangan. _ 16. Sätt enligt något av patentkraven 10 ~ 15, k ä n n e t e c k- n a t d ä r a v, att medlet är ett pulver med en kornstorlek av 0~- 5 mm, företrädesvis 0 - 0,6 mm. S _ 17. Sätt enligt något av patentkraven 7 - 16, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att formdelen gives ökad ytnårdhet genom arbetshärd- ning eller genom en kalibreringsprocess.

   18. Sinterkakel för genomförande av sättet en1igt'batentkravet 9, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att på kaklets (1) botten finnes distanehällare (3), som uppbär formdelen (4) på något avstånd ovanför- ett_pâ kaklete botten utbrett, austenitbildende medel (2). ANFÖRDA PUBLIKATIONER: Sverige 300 887 (C220 33/02) www..