SE504707C2 - Kompositvalls med hårdmetall och gjutjärn - Google Patents

Description

504 707 en struktur av perlit och ferrit erhålles det önskade spän- ningstillståndet i kombination med en god metallurgisk bindning utan den efterföljande värmebehandlingen av valsen. Gjutjärnet är lätt att bearbeta i gjutet tillstånd och har ett förhållande mellan hårdhet, seghet och hållfasthet som är väl balanserat för tillämpningen ifråga.

Figur 1 visar en kompositvals, bestående av en hårdmetall- ring (2) och gjutjärnsfattning (l), som skall monteras på en spindel.

Figur 2 visar en hel vals innehållande valskropp och axel- tappar (1) med en ingjuten hårdmetallring (2).

Figur 3 visar mikrostrukturen hos det enligt uppfinningen nodulära gjutjärnet i vilket 3 - grafitnoduler 4 - perlit 5_ Enligt föreliggande uppfinning gjuts hårdmetallen i ett hu- ferrit vudsakligen grafitinnehållande gjutjärn med en sammansättning avpassad så att kolekvivalenten, Cekv = %C + 0.3(%Si+ + %P) är 2.5-6, kel-magnesium tillsätts gjutlegeringen till en magnesiumhalt av 0.02-0.10 vikt-%, företrädesvis 0.04-0.07 vikt-%. med ferrokisel får gjutjärnet en kiselhalt av 1.9-2.8 vikt-%, företrädesvis 3.5-5. Ferrokisel-magnesium och/eller nic- Genom ympning företrädesvis 2.1-2.5 vikt-%.

Därigenom erhålls ett segjärn med dispergerad, sfärisk grafit. Dessutom skall gjutjärnet legeras med element som hämmar koldiffusionen, företrädesvis nickel med en mängd av 0.5-4, företrädesvis l-2 vikt-%, och mangan med en mängd av 0.1-1.0, företrädesvis 0.6-0.7 vikt-%, som ger till resultat en struktur av perlit och ferrit med mer än 40% perlit restaustenit. Ni och/eller Cu kan del- och en viss mängd, <5%, vis ersättas med upp till 1 vikt-% Mo. Vid en vikt för valsens gjutjärnsdel överstigande 1000 kg är det lämpligt att tillsätta <2 vikt-%, Cu. I gjutet tillstånd har gjutjärnet i valsen en Brinell-hårdhet av 190-250 vid en företrädesvis 0.01-l vikt-% vikt mellan 200 och 1000 kg vad avser valsens gjutjärnsdel.

I ett utförande är valsen en fullständig vals innehållande valskropp och axeltappar med minst en hårdmetallring. Valskropp och axeltappar kan tillverkas i en annan gjutlegering. 504 707 I ett annat, alternativt utförande omfattar valsen en hård- metallring (eller flera) ingjuten/ingjutna i endast en ringfor- mad fattning och dessa ringar är fastsatta pà en (drivande) spindel genom olika kopplingar och låsanordningar.

Enligt uppfinningen finns också en metod att tillverka en hel vals innehållande valskropp och axeltappar eller hårdme- ingjuten/ingjutna i endast en ringformad fatt- tallring (-ar) ning och där denna/dessa ring (-ar) fastsätts på en spindel för varm- eller kallvalsning. Enligt metoden placeras minst en sintrad hårdmetallring i en gjutform med innerytan av ringen och dess sidoytor fria för att skapa kontakt med gjutjärnet.

Formen fylls med smält gjutjärn med sammansättning enligt ovan och lämplig temperatur. Efter svalning till rumstemperatur ren- görs valsen och bearbetas till slutlig form och dimension.

I ett utförande utförs gjutningen med statisk metod.

I ett prefererat utförande gjuts valsen genom statisk gjut- ning i en form där ingötet är riktat i tangentiell riktning mot innerytan på hàrdmetallvalsringen.

I ett annat utförande utförs gjutningen genom centrifugal- cirka 400 varv/min., uppnås hälls det smälta gjutjärnet i den roterande gjutning. Formen roteras och när lämplig hastighet, formen. Rotationshastigheten minskas kontinuerligt under tiden för tappning som varar under omkring l minut. Härvid slungas det smälta järnet mot väggen på formen och stelnar under tryck. i endast Alternativt ingjuts hàrdmetallringen (eller -ringarna) en fattning av nämnda gjutjärn, varefter kropp och axeltappar gjuts i en annan gjutlegering antingen genom centrifugalgjut- ning eller statisk gjutning.

För att erhålla optimal metallurgisk bindning mellan hård- metall och gjutjärn är det nödvändigt att använda en förhöjd temperatur av 200-300 °C för järnet i skänken kombinerat med en välkontrollerad fyllning i formen samt, i fallet med centrifu- gälgjutning, en välkontrollerad, förutbestämd rotationshastig- het för att få en balanserad upphettning och smältning av ett yttre lager av den del av hàrdmetallringen som ej är i kontakt med formsanden, dvs. den del som skall metallurgiskt förbindas med gjutjärnet. En övergångszon mellan hårdmetall och gjutjärn av l-5 mm bredd har visat sig vara lämplig. 504 707 Föreliggande kompositvals omfattar efter bearbetning till slutlig form och dimension en hel vals eller valsring. Svårig- heterna med nuvarande ingjutna valsar är att få tillgång till en värmebehandlingsugn med nödvändiga mått samt kostnaderna och den tidsspillan som denna värmebehandling medför. Detta elimi- neras genom att använda gjutlegeringen enligt uppfinningen.

Exempel En sintrad hårdmetallring med sammansättningen 70 % WC, 13 % Co, 15 % Ni, 2 % Cr (vikt-%) placerades i en gjutform av formsand. Dimensionerna för hårdmetallringen var: Ytterdiameter: 340 mm Innerdiameter: 260 mm Bredd: 100 mm Efter placering i gjutformen var hàrdmetallens inneryta och dess sidoytor mellan innerdiametern och en diameter av 310 mm fria for att där skapa en metallurgisk bindning mellan hàrdme- tallen och gjutjärnet.

Valsen göts genom statisk gjutning i en form där ingötet var riktat tangentiellt mot innerytan på hàrdmetallringen. En 2.2 % Si, (vikt-%) gjutjärnssmälta med sammansättningen 3.5 % C, 0.6 % Mn, 1.65 0.05 % Mg och resten Fe temperatur av 1540 °C hälldes ner i formen. Tappningstiden var % Ni, vid en omkring 1 minut.

Efter svalning rengjordes kompositvalsen och kontrollerades med ultraljudbaserad metod. Kvaliteten hos den metallurgiska bindningen var god.

Valsdimensionerna var: ø31O mm (hårdmetall ø34O mm) x 500 mm. ø220 x 300 mm + ø220 x 520 mm.

Valsbana: Axeltapparz

Claims (4)

10 15 20 25 30 504 707 åël

1. Kompositvals, företrädesvis för varm- eller kallvals- ning, omfattande minst en hårdmetallring ingjuten i en gjut- legering omfattande ett huvudsakligen grafitinnehållande gjut- järn föl- k ä n n e t e c k n a d av att gjutjärnet har, förutom Fe, jande sammansättning (i vikt-%) Si 1.9 - 2.8 Mg 0.02 - 0.10 Ni 0.5 - 4 Mn 0.1 - 1 och med Cekv 2.5 - 6.

2. Vals enligt föregående krav k ä n n e t e c k n a d av att gjutjärnet har, förutom Fe, föl- jande sammansättning (i vikt-%) Si 2.1 - 2.5 Mg 0.04 - 0.07 Ni 1 - 2 Mn 0.6 - 0.7 och med Cekv 3.5 - 5.

3. Vals enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a d av att om vikten av valsens gjutjärns- del överstiger 1000kg innehåller gjutjärnet dessutom <2 vikt-%, företrädesvis 0.01-1 vikt-% Cu.

4. Vals enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a d av att gjutjärnet innehåller >40 vol-% perlit.