DE2356422C2

DE2356422C2 - Process for the production of composite castings

Info

Publication number: DE2356422C2
Application number: DE19732356422
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 7302 Neilingen Wahl
Original assignee: Verschleiß-Technik Dr.-Ing. Hans Wahl, 7304 Ruit
Filing date: 1973-11-12
Publication date: 1976-02-19

Description

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Beim Verbundguß tritt als hauptsächliches Problem 4Jie Herstellung einer trennfesten Verbindung zwischen Crundkörper und Aufguß nach dem Erkalten auf. Verkundgußteile unterliegen im praktischen Betrieb viellach hohen, mitunter stoßweisen Druckkräften, Biegekräften oder Zentrifugalkräften, die leicht zu einem Abplatzen oder Abreißen des Aufgußteiles (oder Teilen desselben) vom Grundkörper führen. Eine solche Zer-Itörung kann eine ganze Maschine in Mitleidenschaft fiehen und zu hohen Stillstandskosten und P.eparaturkosten, ja sogar zu tödlichen Unfällen führen.The main problem in composite casting is the production of a non-separable connection between Base body and infusion on after cooling. Announcement cast parts are subject to high, sometimes intermittent compressive forces and bending forces in practical operation or centrifugal forces which easily cause the infusion part (or parts same) lead from the base body. Such a destruction can affect an entire machine and lead to high downtime and repair costs, even lead to fatal accidents.

Deshalb hat man vorgeschlagen, an dem Grundkörper Verbindungsstücke zu befestigen, /.. B. anzuschweißen, die später vom Umgußwerkstoff mit umgössen werden und eine Art Anker zwischen Griindkörper und >Umguß bilden sollen. Diese Verbundgußslücke sind indes mit bestimmten Herstell- und Verbindungskosten behaftet: werden sie wie üblich am Grundkörper angeschweißt, so besteht die Gefahr des Aufschmel/ens der Schweißnaht beim Umguß und damit der Loslösung der Verbindungsstücke beim Guß.Therefore, it has been proposed to attach connecting pieces to the base body, / .. B. welded, which are later encapsulated by the encapsulation material and a kind of anchor between the base body and > Should form the casting. These composite casting gaps, however, have certain manufacturing and connecting costs afflicted: if they are welded to the base body as usual, there is a risk of the Weld seam during casting and thus the detachment of the connecting pieces during casting.

Selbst im besten Falle schwächen die Verbindungsstücke den ohnehin schon hochbeanspruchten Aufgußquerschnitt und bilden dort unliebsame Verengungen Jnd Erweiterungen mit Lunkergefahr und Kerbwirkun_e Das als Sicherheitselement gedachte Verbindungsstück wird also eher zum Unsicherheitsfaktor.Even in the best case, the joints weaken the already highly stressed Aufgußquerschnitt and form unwelcome restrictions JND extensions Lunkergefahr and Kerbwirkun _e The intended as a safety element connector is therefore more likely to uncertainty.

Auch andere Maßnahmen, wie das Anstreichen der Grundkörperoberfläche mit flüssigen oder pastosen Stoffen, nützt nur wenig, weil diese Stoffe beim Guß aufgelöst und weggespült werden.Also other measures, such as painting the base body surface with liquid or pasty Substances are of little use because these substances are used in casting dissolved and washed away.

Wesen der bisher unzureichenden Sicherung der trennfesten Verbindungen wurde bisher Verbundguß nur an verhältnismäßig wenigen Stellen der Praxis bei milder Beanspruchung eingesetzt, wöbe, sich immer wieder Loslösungen ereigneten. . _f „ .The essence of the hitherto inadequate securing of the non-separable connections has hitherto only been used in relatively few places in practice under mild stress, where loosening occurs again and again. . _f ".

Immer wieder platzte der ganze Auigmi oder ein Teil desselben gewöhnlich in der Berührungs/.one zwischen Grundkörper und Aufguß, vom Grundkörper ab und gab Anlaß zu den obenerwähnten Schaden.Again and again the whole Auigmi or burst Part of the same usually in the contact / .one between the base body and the infusion, from the base body and gave rise to the damage mentioned above.

Es wurde nun erfindungsgemäß erkannt, daß diese Schaden zumeist auf eine zu geringe Aufschmelzung des Gruridkörpers zurückzufüh-en sind, mitunter auch •,uf eine /u regelmäßige, wenig zerklüftete Berührungsschicht zwischen Grundkörper und Aufguß. It has now been recognized according to the invention that this damage is mostly due to insufficient melting of the grurid body, sometimes also • On a regular, less jagged contact layer between the base and the infusion.

Deshalb wird erfindungsgemäß vorgeschlagen ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern, bestehend aus einem vorzugsweise weichen und zähen metallischen Grundkörper, z. B. aus Stahl, und einem darauf aufgebrachten, vorzugsweise harten und spröden, metallischen Aufguß, z. B. aus Hartguß, wobei zucrsi der Grundkörper in einer Hohlform gelagert wird, so daß der zu übergießende Teil des Grundkörpers und der Raum für den Aufguß frei bleibt, worauf der flüssige Aufgußwerkstoff unter gleichzeitiger Auffüllung des restlichen Formhohlraumes über den freien Teil der Grundkörper-Oberfläche strömt und dabei die Grundkörper-Oberfläche aufschmilzt, dadurch gekennzeichnet, daß Überhitzung, Menge. Weg und Dauer der Überströmung so eingestellt werden, daß die Aufschmelzung der Grundkörper-Oberfläche makroskopisch unregelmäßig und im Mittel der Aufgußzone etwa 1 bis 15 mm. vorzugsweise etwa 2 bis 10 mm. tief erfolgt.Therefore, according to the invention, a method for producing composite bodies is proposed, consisting from a preferably soft and tough metallic base body, e.g. B. made of steel, and one on it applied, preferably hard and brittle, metallic infusion, z. B. made of chilled cast iron, with zucrsi the base body is stored in a hollow mold, so that the part of the base body and the space for the infusion remains free, whereupon the liquid Infusion material with simultaneous filling of the remaining mold cavity over the free part of the The base body surface flows and the base body surface melts, characterized in that that overheating, crowd. The path and duration of the overflow can be set so that the melting occurs the body surface macroscopically irregular and in the middle of the infusion zone about 1 to 15 mm. preferably about 2 to 10 mm. deep takes place.

Weiterhin ist ein wesentlicher Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin zu sehen, daß Überhitzung, Menge, Weg und Dauer der Überströmung so eingestellt werden, daß die Differenz der Entfernungen der Punkte niedrigster und tiefster Aufschmelzung innerhalb der Aufgußzone des Grundkörpers, je von der ursprünglichen Grundkörper-Oberfläche vor dem Guß mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 5 mm. beträgt. Furthermore, is an essential part of the invention Procedure to see that overheating, amount, path and duration of the overflow so set be that the difference in the distances between the points of lowest and deepest melting within the infusion zone of the base body, depending on the original base body surface before casting at least 1 mm, preferably at least 5 mm. amounts to.

Versuche haben gezeigt, daß eine sehr geringe Aufschmelzung des Grundkörpers keine trennfeste Verbindung zwischen Grundkörper und Aufguß ergibt. Erst wenn im Mittel der Aufgußzone mindestens etwa 1 mm. vorzugsweise etwa 2 mm Aufschmelzung erfolgt, ergibt sich eine trennfeste Verbindung unter der zweiten Voraussetzung makroskopisch unregelmäßiger Ausbildung der Berührungsschicht: glatte, regelmäßige Berührungsschichten fördern das Abplatzen.Tests have shown that there is very little melting of the base body does not result in a non-separable connection between the base body and the infusion. First if in the middle of the infusion zone at least about 1 mm. preferably about 2 mm melting takes place, If the second condition is met, the result is a macroscopically more irregular connection Formation of the contact layer: smooth, regular contact layers encourage flaking.

Die erste Forderung nach einer Aufschmelztiefe im Mittel der Aufgußzone von mindestens I mm. vorzugsweise etwa 2 mm, ist etwa identisch mit der Forderung nach einem für die Ausbildung einer Mischsehichl hinreichenden Stoffaustausch zwischen Grundkörper und Aufgußwerkstoff, nach Herstellung genügender Diffusionsbedingungen und nach so tiefgehender Aufwärmung des ursprünglich kalten Grundkörpers, daßThe first requirement for a melting depth in the mean of the infusion zone of at least 1 mm. preferably about 2 mm, is about the same as the requirement for one for the formation of a mixed eye Sufficient exchange of substances between the base body and the infusion material, sufficient after manufacture Diffusion conditions and after so deeply heating the originally cold body that

bei der folgenden Abkühlung einigermaßen gleichmäßige Kontraktion von Grundkörper und Aufguß ohne Rißbildung erfolgt.During the subsequent cooling down, the main body and the infusion contract fairly evenly without Cracking occurs.

Die zweite Forderung nach makroskopisch unregelmäßiger Ausbildung der Berührungsschicht zielt auf siarkc Vcrkiammerung zwischen Grundkörper und Aufguß ohne 21uhilfenahme künstlicher Verbindungsstücke ab. Es sollen in der Berührungszone Vor- und Rücksprünge, Unebenheiten, geneigte oder gewölbte Flächen gebildet werden, die einen innigen Kontakt fördern und die Trennung beim Erkalten und im späteren praktischen Betrieb erfahrungsgemäß verhindern.The second requirement for macroscopically irregular formation of the contact layer aims at siarkc interconnection between the base body and the infusion without the aid of artificial connecting pieces away. In the contact zone there should be protrusions and recesses, bumps, inclined or arched Areas are formed that promote intimate contact and separation when cooling and later experience has shown that prevent practical operation.

Beide Forderungen sind leicht zu erfüllen, wenn man die hauptsächlichen Einflußgrößen kennt und berücksichtigt: Überhitzung, Menge, Weg und Dauer der Überströmung. Insbesondere ist die erstgenannte Überhitzung ein überaus wirksames Mittel zur Steuerung der Aufschmelztiefe; schon 20 bis 50° Änderung der Temperatur des Gußwerkstoffes verändern Aufschmelzliefe und Form der Berührungszone maßgeb- ao lieh. Das zeigen auch Versuche mit Anordnung und Durchströmung mehrerer Hohlformen und Grundkörper hintereinander, wobei die eingußnächsten Grundkörper am tiefsten, die eingußfernsten infolge der inzwischen eingetretenen Abkühlung des flüssigen Aufgußwerkstoffes wesentlich weniger stark aufgeschmolzen werden; es ist also in diesem Falle des Mehrfachgusses zu beachten, daß auch der eingiißfernste Grundkörper im Mittel der Aufgußzone noch mindestens 1 bis 2 mm ausgeschmolzen wird. — Neben der Überhitzungstemperatur spielt auch die Menge des die Hohlform durchströmenden Aufgußwerkstoffes eine bedeutende Rolle. Im allgemeinen muß bei Verbundguß mit einer die reine Füllmenge erheblich übersteigenden Durchströmmenge an Aufgußwerkstoff, z. B. mit der 2-bis 5fachen Menge gerechnet werden, um die gewünschte Aufschmelzung sicher zu erreichen, wobei der Überschuß an Aufgußwerkstoff entweder in nebenstehenden Massivformen vergossen oder in den Schmelzofen direkt oder indirekt (über Pfannen) rückgeführt wird. — Auch der durch die Ausbildung der Kanäle in den Hohlformen beeinflußbare Weg der Strömung des flüssigen Aufgußwerkstoffes hat Einfluß auf Aufschmelztiefe und Form der Aufschmelzung. Eine Neigung des Zuflußkanals vor der Grundkörper-Oberfläche zu dieser hin wird zu deren stärkerer Erosion und einseitiger Abspüiung führen, während umgekehrt eine Weglenkung der Strömung vom Grundkörper umgekehrte, also nachteilige Folgen hat. — Endlich ist auch die Dauer der Durchströmung (bei gleicher Menge) variabel und von Einfluß auf die Abschmelz-Verhältnisse. Both requirements are easy to meet if the main influencing factors are known and taken into account: Overheating, amount, distance and duration of the overflow. In particular, is the former Overheating is a very effective means of controlling the depth of melt; already 20 to 50 ° change change the temperature of the cast material and shape of the contact zone is decisive. This is also shown by experiments with arrangement and Flow through several hollow molds and base bodies one behind the other, with the base body next to the casting deepest, the furthest away from the pouring due to the cooling of the liquid pouring material which has meanwhile occurred are melted much less strongly; so it is in this case of multiple casting it should be noted that even the most distant basic body in the middle of the infusion zone, at least 1 to 2 mm is melted out. - In addition to the overheating temperature The amount of infusion material flowing through the hollow shape also plays a significant role Role. In general, in the case of composite casting, a must significantly exceed the pure filling quantity Flow rate of Aufgußwerkstoff, z. B. with 2 to 5 times the amount can be expected to the desired Melting can be achieved safely, with the excess of Aufgusswerkstoff either in the adjacent Solid forms potted or returned directly or indirectly (via pans) to the melting furnace will. - Also the path of the can be influenced by the formation of the channels in the hollow molds The flow of the liquid infusion material has an influence on the melting depth and the shape of the melting. An inclination of the inflow channel in front of the base body surface towards the latter leads to its greater erosion and one-sided rinsing, while conversely a deflection of the flow away from the base body has the opposite, i.e. disadvantageous, consequences. - The duration of the flow is also finite (with the same Amount) variable and has an influence on the melting ratios.

Nach diesen Erläuterungen ist es dem Fachmann ohne weiteres möglich, die erfindungsgemäßen Forderungen zu erfüllen. Man wird in einem Erstversuch abtasten, wie weit die eingestellten Bedingungen von der Erreichung der gestellten Forderungen weg liegen. Im allgemeinen wird schon der zweite oder dritte Versuch mit wie vorstehend skizzierter Veränderung der Einflußgrößen ZUTi gewünschten Ergebnis führen.After these explanations, it is readily possible for the person skilled in the art to meet the requirements according to the invention to meet. In an initial attempt, you will feel how far the set conditions are from the Achieving the demands made lie away. Generally it will be the second or third attempt with a change in the influencing variables ZUTi as outlined above lead to the desired result.

Man wird andererseits eine Übersteuerung der Einflußgrößen vermeiden; eine zu große Überhitzung des Umgußwerkstoffes kostet Energie, Ofenhaltbarkeit und Schülpenbildung. Zu große Durchströmmengen sind unwirtschaftlich, zu lange Wege führen zu übermäßiger Abkühlung, wie auch zu große Gießdauer, !n den angegebenen Grenzen werden optimale Verhältnisse erreicht. On the other hand, overriding the influencing variables will be avoided; excessive overheating of the Casting material costs energy, furnace durability and scabs. The flow rates are too large uneconomical, distances that are too long lead to excessive cooling, as well as too long casting times,! n the specified Limits are reached optimal conditions.

Die so einfach erscheinende, vorliegende Erfindung ergibt ohne größere zusätzliche Kosten eine sprunghafte Verbesserung der Trennfestigkeit zwischen Grundkörper und Aufguß bei Verbundgußflächen und damit eine überaus starke Ausweitung der Anwendbarkeit des Umgußverfahrens. Erfindungsgemäße Schläger haben sich in Schnelläufer-Mühlen bei Versuchen hervorragend bewährt und mehrfache Standzeit gegenüber heute (aus Vorsichtsgründen) üblichen Einstoffschlägern erbracht, und zwar ohne Unfälle. Maschinenreparaturen und Stillstands-Ausfälle.The present invention, which appears so simple, yields an abrupt one without major additional costs Improvement of the separation strength between the base body and the infusion in the case of composite cast surfaces and thus an extremely strong expansion of the applicability of the casting process. Rackets according to the invention have proven themselves excellently in tests in high-speed mills, compared with multiple service lives today (for the sake of precaution) the usual single-material bats provided, and that without accidents. Machine repairs and downtime failures.

Die Erfindung ist auf viele Teilgebiete anwendbar, z. B. auf Schlagleisten von Prallmühlen, Baggerzähne, Mischerschaufeln, Auskleidungsplatten. Förderschnekken aller Art und andere Teile von Fördereinrichtungen für stark schleißende Güter, Formen, Rohrleitungen und viele andere Verschleißteile.The invention is applicable to many areas, e.g. B. on impact bars of impact mills, excavator teeth, Mixer blades, lining plates. Screw conveyors of all kinds and other parts of conveyor systems for heavily abrasive goods, molds, pipelines and many other wearing parts.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of composite castings, consisting of a preferably soft and tough metallic base body, e.g. B. off Steel, and a preferably hard and brittle metallic infusion applied to it, e.g. B. made of chilled cast iron, with the base body first being stored in a hollow mold so that the one to be overmolded Part of the base body and the space for the infusion remains free, whereupon the liquid Aufgußwerkitoff while at the same time filling the remaining mold cavity over the free part of the The base body surface flows, thereby melting the base body surface characterized in that overheating, amount, path and duration of the overflow are set that the melting of the base body surface is macroscopically irregular and in the Middle of the infusion zone about 1 to 15 mm, preferably about 2 to 10 mm. deep takes place.

2. The method according to claim 1, characterized in that overheating, amount, distance and duration the Übersirömiing can be adjusted so that the Difference in the distances between the points of lowest and deepest infusion within the infusion zone of the basic body, depending on the original Base body surface before casting is at least 1 mm, preferably at least 5 mm.

3. The method according to claim 1, characterized in that that overheating, crowd. Path and duration of the overflow can be set so that the Depth of the melting of the main body within the infusion zone from one side to the other or steadily increasing towards the middle.

4. The method according to claim 1, characterized in that various hollow shapes and base bodies are arranged one behind the other and flowed through, in such a way that the main body, which is furthest from the casting, is also is melted in the middle of the infusion zone at least about 1 to 2 mm.