DE4112000A1 - Verfahren zur herstellung von verschleissgeschuetzten gussstuecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochverschleißfesten Gußstücken durch Hartstoff- und/oder Hartmetallegieren, vorzugsweise auf der Basis von Eisenwerkstoffen. Die Erfindung ist besonders geeignet zur Herstellung von Stufenmahlplatten, Schlagleisten, Reißzähnen, Mischerscharen, Einsätzen von Pumpen, Exzenterschnecken für Dickstoffpumpen sowie von Gleis- und Weichstopfern. Die Erfindung ist in der Gießereiindustrie einsetzbar.

Um Hartststoff- bzw. Hartmetallteilchen in der verschleißbeanspruchten Randzone von Gußstücken anordnen zu können, ist es bekannt, vor dem Gießprozeß eine, diese Teilchen enthaltene Schlichte auf die gesamte oder Teile der Oberfläche des Formhohlraumes einer Gießform aufzutragen (DE-OS 35 23 412) oder die Hartstoff- bzw. Hartmetallteilchen mit einem Bindemittel zu vermischen und mit diesem Gemisch die Kontur des Formhohlraumes vollständig oder teilweise zu bestreichen (DE-OS 35 15 164). Nachteilig ist hierbei, daß nur geringe und/oder ungleichmäßige Schichtdicken erreicht werden können.

Zur Erzeugung von bis zu mehreren Millimeter starken Hartstoff- bzw. Hartmetallschichten wird im DD-WP 70 969 vorgeschlagen, aus Hartstoff- oder Hartmetallteilchen bestehende Gemische vollständig verbrennbare, vergasbare, sinternde oder schmelzbare Bindestoffe einzulagern und als vorgefertigte Platten oder Formlinge bzw. fließfähige oder plastische Massen in den Formhohlraum einer Gießform einzubringen, zu befestigen bzw. aufzutragen. Durch das bis zur Formwandung vordringende Gießmetall werden die Hartstoff- bzw. Hartmetallteilchen nach der Erstarrung des Gießmetalls in Form einer Randzone in das Gußstück eingelagert. Hierbei ist eine maßgenaue Abgrenzung des Verschleißbereiches von den weniger bzw. nicht verschleißbeanspruchten Zonen des Gußstückes nur mit hohem Aufwand sicher erreichbar. Des weiteren ist keine stabile Verbindung zwischen Hartstoff- bzw. Hartmetallteilchen und Gießmetall realisierbar. Außerdem besteht während des Gießprozesses die Gefahr des Loslösens der Formlinge von der Formwandung sowie des unerwünschten Hinterlaufens der Formlinge durch das Gießmetall, wodurch eine visuelle Kontrolle des Verschleißbereiches nur durch aufwendiges Nachschleifen gesichert werden kann.

In der Patentanmeldung DD-WP B22D/34 00 764 ist ein Verfahren zur Herstellung von partiell verschleißgeschützten Gußstücken beschrieben, bei dem in einer Gießform ein oder mehrere, ganz oder teilweise die Kontur des Formhohlraumes bildende Trägerkerne eingesetzt werden. Die Trägerkerne weisen an der dem Formhohlraum zugewandten Seite eine in den Formhohlraum hineinreichende Hartstoff- und/oder Hartmetallschicht auf, die während des Gießprozesses vom Gießmetall beaufschlagt und durchdrungen wird, bis die Erstarrung des Gießmetalls eintritt. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß nur die oberflächennahen Bereiche als verschleißgeschützte Zonen ausgebildet werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem unter Verwendung von Hartstoff- und/ oder Hartmetallteilchen zum Zwecke des Verschleißschutzes auf einfache Weise Gußstücke herstellbar sind, die gezielt definierte Verschleißbereiche, insbesondere für massive Gußstückpartien, aufweisen. Gleichzeitig sollen die spezifischen Eigenschaften, wie z. B. hohe Zähigkeit des Gießmetalls und hohe Verschleißfestigkeit des Verschleißwerkstoffes optimal miteinander vereint werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in eine Gießform, die Verschleißzonen bildenden Hohlräume mit Bausteinen aus Hartmetall und/oder Hartstoff hergestellten Körpern, z. B. gitterförmiger dreidimensionaler Geometrie, angeordnet werden. Die aus Hartmetall und/oder Hartstoff hergestellten Körper bzw. Formlinge sind in zwei Varianten verwendbar. Variante "A" zielt auf den Einsatz von Hartstoffpartikeln hin, die mit einem Bindemittel (z. B. Wasserglas) versetzt sind und als Kerne angefertigt werden, während die Variante "B" die Verwendung von maschinell hergestellten (z. B. aus Sinterhartmetall) Formlingen mit speziellen Konturen erforderlich macht. Die mittels Bausteinen gemäß Variante "A" und/oder "B" hergestellten gitter- bzw. netzförmigen Konstruktionen sind in den die Verschleißpartien bildenden Formhohlräumen anzuordnen und werden während des Gießprozesses vom Gießmetall beaufschlagt, umspült, teilweise durchdrungen (Variante "A") und diffundiert (Variante "B"), bis die Erstarrung des Gießmetalls einsetzt und somit eine Werkstoffkombination bzw. Werkstoffeinheit herstellen läßt. Dadurch lassen sich komplette Gußstücke mit niedrigem Abkühlungsmodul besonders vorteilhaft herstellen, wie z. B. Mahlkugeln und Mühlenschläger.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die so hergestellten Gußstücke infolge Standzeitverlängerung für ein günstigeres Masse-Leistungsverhältnis heranziehbar sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Zur Zerkleinerung von Mineralien und dgl. ist es üblich Mühlenschläger einzusetzen. Der vom Mahlguß beaufschlagte Querschnitt ist besonders hoher Verschleißbeanspruchung infolge Abrieb durch Materialabtragung ausgesetzt. Die verschleißfest zu gestaltende Zone umfaßt einen Querschnitt von 100×100×70 mm. Zum Zwecke der Verschleißverringerung werden in diesem Bereich Bausteine entweder aus gebundenen Hartmetallpartikeln in Form von Kernen oder aus massiven Formlingen aus Sinterhartmetall mittels vorgefertigter dreidimensionaler Gittergebilde bzw. -konstruktionen in eine Gießform eingesetzt und verankert. Die beiden Bausteinvarianten (gebunden und/oder massive Formlinge) werden dabei in der Gießform an die gewünschte Position gebracht, in dem sie neben- bzw. übereinander gelegt, miteinander verharkt bzw. verklebt oder arretiert werden.

Die Gießform wird mit einem schmelzflüssigen Gießmetall hoher Zähigkeit (z. B. überhitztem GS-60) abgegossen. Während des Gießens dringt und/oder umschließt die Schmelze penetrationsartig (Variante "A") bzw. diffusionsartig (Variante "B") die Formlinge ein. Die so hergestellten Gußstücke besitzen infolge gezielter Positionierung der in der zähen Matrix des Gießmetalls eingelagerten Hartmetallformlinge im Verschleißbereich eine mehrfache Standzeiterhöhung.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von verschleißgeschützten Gußstücken auf der Basis von Stahl und/oder Grauguß unter Verwendung von Hartstoffen und/oder Sinterhartmetallen (Partikel- und/oder massivförmig), dadurch gekennzeichnet, daß im Formhohlraum einer Gießform ein oder mehrere entweder mit gebundenem Hartstoffpartikeln und/oder aus massivem Sinterhartmetall bestehende Bausteine bzw. Formlinge nebeneinander und/ oder übereinander angeordnet werden und diese anschließend während des Gießprozesses vom Gießmetall penetrationsartig (Variante "A") bzw. diffusionsartig (Variante "B") beaufschlagt, umspült und durchdrungen werden, bis die Erstarrung des Gießmetalls eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Bausteine profiliert ausgebildet sind, als vorgefertigte Gittergebilde oder -konstruktionen paketartig in den Formhohlraum eingesetzt und ggf. an der Formwandung arretiert werden.