NO129098B - - Google Patents

Description

Legeringsoppslemming for fremstilling av

harde belegg.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en legeringsoppslemming for fremstilling av harde belegg beregnet for påføring på og sammensmelting med et stålunderlag for å gjøre dette bestandig mot slitasje.

Etter påføringen oppvarmes underlaget til tilstrekkelig høy temperatur til at oppslemmingen smeltes ned i overflaten hvorved underlaget blir forsynt med et tilsvarende jevnt slitasjebestandig parti. Oppslemmingen har et konstant og vesentlig lavere smeltepunkt enn wolframkarbid som er den kostbareste og allikevel mest vanlige forbindelse som benyttes til hårdbelegning. Oppslemmingen ifølge foreliggende oppfinnelse frembyr således, økonomiske fordeler samt bruksmessige fremskritt, hvilket vil fremgå av nedenstående. i

Oppslemmingen består av et pulver fra en enkelt legering, og er således tilstrekkelig homogén til at man ikke behøver noen voldsom omrøring når den blandes med vann og suspensjonsmiddel'for å opprettholde en jevn og homogen sammensetning under påføringen av oppslemmingen og under påsmeltingen. Videre er oppslemmingen så finmalt at man oppnår den jevneste mikrostruktur og kornstruktur, hvorved man hindrer erosjon og separasjon av partiklene av opp-slemmingsvæsken under påføring av^ oppslemmingen på verktøyet eller redskapet og utsliting av hårdbelegget ved underskjæring pga. slitasje på de belagte skjærende overflater.

Det. er kjent å.forsyne redskaper som utsettes formsterke slitasjeforhold med en hård overflate eller et hårdbelegg for å

øke redskapens levetid. Dette gjelder spesielt landbruksredskaper hvor slitasjen stammer fra jorden som bearbeides med redskapet.

En typisk fremgangsmåte for belegning med -et hårdbelegg er å fremstille en oppslemming som skal påføres på redskapets bearbeid-ningsflater. Spesielt består en slik generell fremgangsmåte i å blande slitas jebestandige ildfaste korn eller granulater ..med høyt. smeltepunkt. Smeltetemperaturen for disse ildfaste stoffer ligger vesentlig høyere enn det normale underlagsmetall som det påføres på. Dette forhindrer direkte påføring av slike høyild-faste, kostbare og slitasjebestandige materialer på selve redksaps-stålet. Man har derfor måttet påføre disse stoffer på redskapsstålet ved hjelp av en mellomliggende underlagsmasse som har et lavere smeltepunkt på høyde med redksapsmetallets smeltepunkt.

Redskapet med slitasjebestandig materiale og mellomlags-eller underlagsmasse oppvarmes derpå tilstrekkelig til å smelte mellomlagsmassen til metallet hvorved det ildfaste belegg holdes mekanisk fast til redskapsstålet gjennom mellomlagsmetallét.

Det er videre kjent å forsyne metallverktøy med hård overflate under anvendelse av en oppslemming som inneholder flere bestanddeler og hvorved et flytende klebemiddel påføres på metall-overflaten. Derpå blir ildfaste slitepartikler og smélte-partikler dusjet eller på annen måte nedfelt på flaten.' Hårdbe-leggpartikléne holdes derved midlertidig mekanisk fast til'

underlagsstålet av klebemidlet og blir derpå oppvarmet i ovn,

ved hjelp av elektrisk brue eller gnist eller acetylenflamme, tilstrekkelig høyt til at smeltemassen i hårdbeleggoppslemmingen smelter til underlagsmetallet og således mekanisk fastholder de slitasjebestandige ildfaste materialer. I begge de nevnte tilfel-ler beholder de ildfaste og slitasjebestandige materialer sin opprinnelige klumpform og partikkelstørrelse og forandres ikke i sammensetning eller partikkelstørrelse og diffunderer ikke inn i eller blander seg i noen vesentlig grad under smelting av smeltemassen.

I sistnevnte flerbestanddels-metode består sammensetningen som påføres på redskapsstålet av ildfaste materialer med stor tetthet samt meget forskjellige smeltematerialer som vanligvis har minire tetthet og egenvekt. Av denne grunn må det arbeides med kostbare og innviklede mekaniske apparater og systemer for kontinuerlig og voldsom omrøring og sammenblanding av materialene for å opprettholde en relativt jevn mekanisk blanding av bestand-delene. Hvis man ikke foretok denne blanding, ville de tyngre ildfaste bestanddeler i partikkelform raskt sette seg eller falle til bunns under påføring av blandingen og ville fremkalle en ujevn sammensetning. Blant annet vil slike systemer således mangle denne ønskede jevnhet.

Etter påføring av ildfaste stoffer på den ovenfor beskrev-ne måten er en stor ulempe at de bløtere og mye mindre slitasjebestandige smeltemetaller og smeltesammensetninger vil slites ned og brytes ut mye raskere enn de innleirede ildfaste materialer, hvilket gjør at de ildfaste partiklene faller fra smeltemetall-massen pga. manglende mekanisk grep. I tillegg til dette slitasje-problem kan de innleirede ildfaste partikler under slitasjeforhold skilles direkte mekanisk fra smeltemassen. På grunn av denne tendens til erosjon eller utslitning og mekanisk separasjon går disse ildfaste materialer ut av nyttig slitasjebestandig virksom-i het lenge før partiklenes egentlige slitasjemotstand er fullt utnyttet. Det er funnet at bare 10 til 20% av den egentlige ut-nyttbare levetid for disse kostbare ildfaste materialer virkelig kommer til nytte ved ovenfor skisserte generelle metode og bruk.

På grunn av den store hårdhet og temperaturmotstand som disse ildfaste materialer vanligvis oppviser, er det videre van-skelig å oppnå tilstrekkelig finpulverisering av partiklene, slik at partiklene homogent kan innleires i smeltemassen for oppnåelse av tilfredsstillende levetid. Av denne grunn benyttes de ildfaste partikler vanligvis relativt grovkornede, hvilket øker ovenstående sjanser for underskjæring og utgraving av partiklene og mekanisk avslitning av smeltemassen.

Flerbestanddels-teknikken med klebemiddel omtalt ovenfor krever kontakt mellom klebestoffet og partiklene eller granulatene og muliggjør således høyst ett enkelt lag av ildfaste partikler for hver påføring av klebesjiktfilm. Hvis man således ønsker en større, tykkelse, krever systemet flere gangers påføring etter samme metode, hvilket er kostbart, og det viser seg videre at den hårde overflaten vil forurenses noe med klebestofforbindelser når det hele oppvarmes. Denne flere gangers påføring av hårdbelegg er på samme måten utsatt for nedslitning, undergraving og mekanisk destruksjon..

Det er av disse grunner ønskelig å komme frem til en hårdbeleggmasse bestående av en raffinert oppslemming som bare behøver å legges på en gang på underlagsstålet på enkel måte. Oppslemmingen burde helst være tilstrekkelig raffinert oghomogen

både når det gjelder partiklene og granulatene samt når det gjelder hele sammensetningen, og ha en jevn sammensetning tvers igjennom oppslemmingen uten lagdelingstendenser, slik at man ikke behøver å arbeide med kraftig røring. Videre ville den gunstigste type oppslemming inneholde partikler med tilstrekkelig liten størrelse til at man oppnådde jevnere kornsammensetning for på denne måten å sik-re jevn mikro-dispersjon og innlegering av slitasjebestandige materialer i oppslemmingsmassen. En slik ønskelig oppslemming burde ha tilstrekkelig optimal kornstørrelse til å gi en jevn mikrostruktur og finkornet struktur etter smelting hvorved man kan forhindre tendensen til undergraving og mekanisk separasjon av de ildfaste partikler i massen.

Videre burde denne oppslemmingen være billig, lett kunne påføres underlagsmetallet i en rekke tykkelser, være i det vesentlige homogen og ikke utsatt for lagdeling, med mulighet for jevn påføring i siste trinn slik at man unngår undergraving, mekanisk utbryting ved bruk, mulighet for sammensmelting med underlagsmetallet ved en temperatur som ligger tilstrekkelig langt under myknings- og-kastings-temperaturen for^underlagsmetallet-og med bedre slitasjebestandige egenskaper enn hittil.

Ved forsøk har man kunnet vise at kostbare belegg-materialer som har høyt nikkelinnhold og smelter ved over 1050°C slites bort fullstendig i omtrent fjerdedelen til halvparten av den levetid som foreliggende oppslemming frembyr.

Spesielt viste de første eksperimenter med en legering inneholdende mye nikkel og med en Rockwell "C" hårdhet så lavt som 50 og med de omtrentelige mengdeforhold angitt nedenfor, å være for bløte til å motstå høyeste slitasje på landbruksredskaper som plogjern, skiver og ligende.

Videre er legeringer inneholdende mye nikkel, som ovenstående, for kostbare for harvetallerkner for landbruket. Fordel-en ved ovenstående legering med høyt nikkelinnhold, for påføring og smelting ved den relativt lave temperatur 1040 - 1065°C, er at den kunne påføres meget jevnt og tynt ned til 0,025 111111 tykkelse.

På den annen side. viste legeringer i henhold til foreli-gende oppfinnelse seg å være svært hårde med en Rockwell "C" hårdhet i mikrobestanddeler på opptil 72. Hårdheten viste seg å bli så høy at ved påføring av en tykkelse på 1,15 ^ oppsto en viss indre smelting langs kantene ("intrafusion edge chippage") selv om slitasjemotstanden var fremragende.

De vanlige ildfaste slitasjebestandige partikler på wolframkarbidbasis er kostbare, mens bor er relativt billig stoff som brukes i de spesielle oppslemminger i henhold til foreliggende oppfinnelse under dannelse av kromborider og krom-karbider som frembyr fremragende slitasjemotstand, hvilket fremgår av feltprøver, slik at materialet koster bare en del av det wolframkarbid koster.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveie-bragt en legeringsoppslemming for fremstilling av harde belegg,-beregnet for påføring på og sammensmelting med et stålunderlag for å gjøre dette bestandig mot slitasje, og denne oppslemming er kjennetegnet ved at den består av: (a) en pulverisert legering omfattende 1-3 vektprosent karbon,

13-17 vektprosent krom, 3-7 vektprosent nikkel, 2,25-7 vektprosent sllisiumdioksyd, 0,2-0,5 vektprosent mangan,

2-4 vektprosent bor og 65-75 vektprosent jern,

(b) omkring 3 vektprosent av et kaliumboratflussmiddel,

(c) 8-I5 vektprosent vann som flytende bærer, og

(d) omkring 1 vektprosent bentonittleire som suspensjonsmiddel.

Kaliumboratflussmidlet kan bestå av en blanding av kaliummetaborat og kaliumtetraboratpentahydrat hvor-mengden av førstnevnte forbindelse er omtrent dobbelt så stor som mengden av den sistnevnte. Legeringen knuses og pulveriseres til partikler med en størrelse mellom 325 og 100 mesh (US). Den pulveriserte legering i blanding med flussmidlet blandes igjen med vann for å fremstille en oppslemming med 8-15$ vanninnhold.

Et første spesielt elsempel på en legeringsoppslemming inneholdende en enkelt legering av ovenstående type, som har vist seg velegnet etter forsøk, er oppført nedenfor i vektdeler:

En annen utførelse av oppslemmingen bygger på følgende mengdeforhold:

Ennå et eksempel på en brukbar legeringsoppslemming inneholdende en enkelt legering av ovenstående type,..som har vist seg, velegnet ifølge forsøk, er:

Den enkelt legering ifølge oppf innelsen', som benyttes-for fremstilling av ovenstående og andre hårdbelegg kan fremstilles på vanlig måte. Legeringen blir deretter knust, malt og' siktet til finere partikkelstørrelse enn hittil anvendt i hårdbelegg. —" Det partikkelstørrelsesområde som en har funnet best egnet når

det gjelder å forhindre undergraving av partikler, både av.

væsken i oppslemmingen mens denne påføres på. overflaten og ved slitasje under bruk, var en partikkelstørrelse på mellom 325 og 100 .mesh. En spesiell, partikkelstørrelsesfordeling som har vist seg velegnet er:

Etter at enkeltlegeringen er knust, malt og siktet

til ovenstående finhet, blandes den pulveriserte legering med et flussmiddel som utgjør ca. 3$ av hele oppslemmingen og om-fatter to deler kaliummetaborat og en del kaliumtetraborat-penta-hydrat. Flussmidlet blandes med 8 - 15 vektprosent vann til en ønsket viskositet. Suspensjonsmidlet, bentonittleire, tilsettes i en mengde på 1 vektprosent og oppslemmingen påføres i en tykkelse på 0,25 og 0,5 nun på skjæreflåtene hos en harvetallerken. De belagte flater oppvarmes til så høy temperatur at beleggssammen-setningen smelter sammen med skiveflåtene. Skivene som var forsynt med hårdbelegg i henhold til oppfinnelsen påført på nevnte måte. har vært brukt for dyrking av over 80.000 mål, i forskjellig

jord. Tallerknene viste fremragende slitasjemotstand ved praktisk talt ingen avskalling eller flising av kantene.

Det skal bemerkes at oppslemmingen ifølge foreliggende oppfinnelse gir en beleggsammensetning som byr på flere fordeler i forhold til kjente typer oppslemminger som foreslås for hårdbelegg. Spesielt vil oppslemmingen i henhold til foreliggende oppfinnelse på grunn av dens metalliske sammensetning fremby mye større slitasjebestandig overflateareal. På grunn av den i alt vesentlige homogene natur for metallsammensetningen og den i det vesentlige jevne partikkelstørrelse for metallpulveret vil oppslemmingen være mindre utsatt for undergraving i flytende opp-slemmingsform og separasjon ved påføringen og mindre utsatt for undergraving på overflaten.

Videre stammer oppslemmingen som nevnt fra en

enkelt legering i stedet for to eller flere separate legeringer av firskjellig egenvekt og hårdhet som i andre oppslemminger,

og pulveriseres til relativt fin siktstørrelse på mellom 325

og 100 mesh. Oppslemmingen ifølge oppfinnelsen vil således ha meget liten tendens til lagdeling eller utskillling under fremstilling og påføring og vil ha mye lavere viskositet énn kjente V oppslemminger slik at-den lettere kan tas i bruk når man ønsker : svært tynne hårdbelegg.

Claims (1)

1. Legeringsoppslemming for fremstilling av. harde belegg beregnet for påføring på og sammensmelting med et stålunderlag for å gjøre dette bestandig mot slitasje, karakterisert ved at oppslemmingen består av:

   (a) en pulverisert legering omfattende 1-3 vektprosent karbon, 13-17 vektprosent krom, 3-7 vektprosent nikkel, 2,25-7 vektprosent silisiumdioksyd, 0,2-0,5 vektprosent mangan, 2-4 vektprosent bor og 65-75 vektprosent jern, (b) omkring 3 vektprosent av et kaliumborat-flussmiddel, (c) 8-I5 vektprosent vann som flytende bærer, og (d) omkring 1 vektprosent bentonittleire som suspensjonsmiddel.