DE2314385A1

DE2314385A1 - Elektroschlacke-schweissverfahren zum aufbringen einer hartmetallauflage auf ein werkstueck

Info

Publication number: DE2314385A1
Application number: DE19732314385
Authority: DE
Inventors: Stanton Frederick Bierwith
Original assignee: Great Canadian Oil Sands Ltd
Current assignee: Suncor Energy Inc
Priority date: 1972-03-29
Filing date: 1973-03-22
Publication date: 1973-10-25
Also published as: JPS545379B2; GB1398500A; JPS4914348A; DE2314385C3; FR2177959B1; DE2314385B2; US3778580A; FR2177959A1; SE384462B; IT981284B; CA970836A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hartauftragschv/eißverfahren zur Anwendung "bei Werkstücken aus Metall, z. B. bei Grab-, Schürf- oder Aufrej.ßwerkzeugen und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Werkzeugs, bei dem die metallurgiscnen Eigenschaften der Arbeitsfläche des Y/erkzeugs innerhalb dieser Fläche variieren. Genauer gesagt sind durch die Erfindung Verfahren und im Wege des Schweißens aufzutragende Massen zum Herstellen von mit einer Hartmetallauflage versehenen Werkzeugen unter Anwendung des Elektrcschlacke-Schv/eißverfahrens und unter Benutzung sich verbrauchender Führungsdüsen geschaffen worden, die beim Herstellen von Grabwerkzeugen besondere Vorteile bieten. Beim Herstellen von Geräten und Werkzeugen zur Verwendung im Bergbau ergeben sich besondere Schwierigkei-

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ten. Beispielsweise müssen die Zähne von Baggerschaufeln Arbeitsflächen aufweisen, die einerseits einer Abnutzung einen hohen Widerstand entgegensetzen, jedoch andererseits eine hohe Zugfestigkeit aufweisen müssen.

Bekanntlich sind diejenigen Metallegierungen, die es ermöglichen, eine Auflage von hoher Verschleißfestigkeit zu erzeugen, in vielen Fällen spröde, da sie keine ausreichende Zugfestigkeit besitzen. Daher kann ein mit einer Hartmetallauflage versehenes Werkzeug, das eine hervorragende Verschleißfestigkeit besitzt, leicht zu Bruch gehen, wenn es Zugbeanspruchungen ausgesetzt wird. Andererseits zeigt es sich bei Werkzeugen, die mit einer Auflage aus einer Metalllegierung versehen sind, die eine hohe Zugfestigkeit besitzt, daß die Verschleiß- oder Abriebfestigkeit häufig verhältnismäßig gering ist, so daß ein solches Werkzeug nur eine ziemlich kurze Lebensdauer erreicht, !Ferner sind bereits zahlreiche Legierungen und bestimmte Sorten von geschmiedetem Stahl bekannt, die eine hohe Verschleißfestigkeit besitzen, und es sind Werkzeuge bekannt, bei denen eine brauchbare Verschleißfestigkeit mit einer relativ hohen Zugfestigkeit kombiniert ist.

Ein weiteres Verfahren zum Verbessern der Verschleißfestigkeit von Werkstücken mit einer Auflage aus Hartmetall, das seit einiger Zeit bekannt ist, besteht darin, beim Auftragen von Hartmetall das Elektroschlacke-Schweißverfahren anzuwenden, das in einer bekannten Veröffentlichung eingehend beschrieben ist.

Weiterhin ist aus der Patentliteratur ein Licntbcgenschweißverfahren bekannt, bei dem "il; ktrcde:: besonderer Art verwendet werden. In weiteren Patentschriften wird die Verwendung bestimmter Schweißelektroden oder sich verbrauchender Düsen vorgeschlagen, die zum Gebrauch beim Lichtbogenoder Elektroschlacke-Scnweißverfahren besonders geeignet aind und Legierungen liefern, die sich durch eine besonders hone

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Verschleißbeständigkeit und Festigkeit auszeichnen. Schließlich ist aus einer Patentschrift ein Elektrosehlacke-Schweißverfahren bekannt, bei dem sich verbrauchende Düsen verwendet werden, und das es ermöglicht, Werkstücke aus Metall so zu verschweißen, daß eine Schweißstelle von hoher Festigkeit entsteht.

Außerdem sind Verfahren bekannt, gemäß welchen «ine Auflage aus Kartmetall dadurch erzeugt werden kann, daß man Elektroden einer bestimmten Art verwendet, die Wolframkarbidteilchen oder ähnliche Metallkarbidteilchen enthalten, so daß es möglich ist, Werkzeuge durch Auftragen einer Hartmetallschicht in einem sehr hohen Ausmaß verschleißfest zu machen.

Bei dem vorstehend genannten Elektroschlacke-Schweißverfahren handelt es sich allgemein um ein Verfahren, bei dem Wärme dadurch erzeugt wird, daß man einen elektrischen Lichtbogen zwischen Elektroden und einer geerdeten Basis entstehen läßt. Der hierbei durch die Elektrode fließende Strom bringt die Elektrode zum Schmelzen, so daß eine Schweißpfütze entsteht, die es ermöglicht, Werkstücke aus Metall miteinander zu verschmelzen oder die von einer Aussparung oder einem Spalt so aufgenommen v/erden kann, daß sie-es ermöglicht, ein Werkstück aus Metall mit einer Hartmetallauflage zu versehen. In neuerer Zeit sind auf dem Gebiet des Elektroschlacke-Schweißens sich verbrauchende Führungsdüsen entv/ickelt worden, die aus bestimmten Metallegierungen bestehen können, welche sich mit der sich verbrauchenden Elektrode vereinigt werden können, um eine Hartmetallegierung zu bilden, die eine hohe Verschleißfestigkeit besitzt."

Die bis jetzt bekannten, sich verbrauchenden Führungsdüsen weisen gewöhnlich ein Rohr aus Stahl auf, das von einem größeren Rohr umgeben ist, in dem sich die Metallteilchen befinden, die bei der Anwendung des Elektroschlacke-SchweiGvor-

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fahrens zur Wirkung gebracht werden sollen. Die fertige Hartmetallschicht auf der zu schützenden Fläche des 7/erkstücks enthält eine Legierung aus dem TJetall des Elektrodendrahtes, der der Elektroschlacke-Schweißvorrichtung zugeführt worden ist, und den metallischen Bestandteilen, aus denen sich die sich verbrauchende Führungsdüse zusammensetzte, die während des Schweißvorgangs "benutzt wurde. Hierbei dient die sich verbrauchende Pührungsdüse gleichzeitig dazu, den Elektrodendraht, der Schlackepfütze zuzuführen.

Eine weitere, seit einiger Zeit bekannte Neuerung "besteht im Aufbringen von Hartmetallschichten auf Grat»werkzeuge, ζ. B. die "bei Eimerrad"baggern verwendeten Zähne. Solche Eimer- oder Schaufelradbagger werden neuerdings im hohen Norden in der Tundra sowie "bei Teersanden benutzt, wie sie z. B. in Alterta in Kanada zu finden sind; hierbei werden an die Zähne der Schaufelradbagger "besonders hohe Anforderungen gestellt, da sie "bei Abzuarbeiten, die sich gewöhnlich bei Temperaturen bis herab zu etwa -45 G abspielen, nicht nur eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen, sondern aucn hohen Stoßbeanspruchungen standhalten müssen. Durch die Erfindung sind nunmehr Verfahren geschaffen worden, die es ermöglichen, mit einer Hartmetallauflage versehene Werkzeuge herzustellen, die zum Gebrauch bei extremen Temperaturen geeignet sind, und bei denen eine hohe Verschleißfestigkeit mit einer ausreichenden Zugfestigkeit kombiniert ist.

Genauer gesagt ist durch die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von Werkzeugen mit einer Hartmetallauflage geschaffen worden, gemäß welchem es möglich ist, die Hartmetallauflage den jeweiligen.Erfordernissen so anzupassen, daß verschiedene Teile der Auflage unterschiedliche Eigenschaften erhalten. Insbesondere ist durch die Erfindung ein Hartauftragschweißverfahren geschaffen v/orden, bei dem unter Anwendung des Elektro-schlacke-Schweißverfahrens sich verbrauchende Führungsdüsen verwendet werden. Diese Hihrtings-

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düsen enthalten "bestimmte Metallegierungen oder Massen, die so gewählt sind, daß eine bestimmt^,. Fläche, des zu schützenden Werkstücks bestimmte metallurgische Eigenschaften erhält.

Bekanntlich sind "bestimmte Metallegierungen "besonders abriet- und verschleißfest, doch sind sie spröde, da sie nur eine geringe Zugfestigkeit haben. Andererseits sind bestimmte Metallegierungen bekannt, die beim Hartauftragschweißen verwendet werden, die gute Stoß- und Zugfestigkeitseigenschaften besitzen, jdoch eine geringere Härte aufweisen und daher nicht so widerstandsfähig sind als die härteren und gleichzeitig spröderen Legierungen. Bis jetzt ist es normalerweise üblich, jeweils eine Legierung der einen oder der anderen Art zu wänlen, um eine Hartmetallauflage zu erzeugen, die durch die eine oder die andere gewünschte Eigenschaft gekennzeichnet ist. In manchen Fällen kann man Bestandteile von Legierungen beider Arten so mischen, daß man auf einem Werkstück eine Hartmetallauflage erhält, bei der bezüglich aller gewünschten physikalischen Eigenschaften eine Kompromißlösung erreicht ist. Die Verfahren nach der Erfindung ermöglichen es jedoch im Gegensatz hierzu, ein Werkstück so mit einer Hartmetallauflage zu versehen, daß die Eigenschaften der Auflage den Erfordernissen angepaßt sind. Genauer gesagt ist es möglich, ein Werkstück mit einer Hartmetallauflage zu versehen, bei der sich eine bestimmte, den Erforderhissen angepaßte Metallegierung in der Mitte einer Fläche befindet, die bestimmte Eigenschaften aufweisen soll. Gemäß der Erfindung wird die betreffende Fläche eines Werkzeugs, dort wo eine hohe Verschleißfestigkeit erwünscht ist, unter Anwendung des Elektroschlacke-Schweißverfahrens und unter Verwendung sich verbrauchender Führungsdüsen mit einer Hartmetallauflage versehen, wobei die Führungsdüsen eine Metallegierung enthalten, die insbesondere unter Berücksichtigung der hohen Verschleißfestigkeit gewählt wurde. Bei einer anderen Fläche des gleichen Werkstücks kann dagegen eine hone Zugfestigkeit erforderlich sain, Uia dieser Fordenmg zu ent-

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sprechen, wird gemäß der Erfindung eine sich verbrauchende Führungsdüse verwendet, die einen honen Gehalt an Nickel und Chrom aufweist.

Beim Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung wird vorzugsweise das Elektroschlacke-Sehweißverfanren angewendet. Hierbei werden sich verbrauchende Fümrmgsdüscn verwendet, die Metallegierungen enthalten, welche so gewänlt sind, daß die fertigen Hartmetallauflagen axe g^^ünsohto endgültig Zusammensetzung erhält.

Bei dem erfindungsgemäßen Elektroschlacks-Hartauftragschweißverfahren ist es möglich, zwei ader mehr sich verbrauchende Führung3dusen im Bereich der zu schützenden Fläche des Werkstücks so anzuordnen, daß "bestimmte Flächenteile der Hartmetallauflage jeweils die gewünschton metallurgischen Eigenschaften erhalten. Beispielsweise wird eine sich verbrauchende Führungsdüse A dadurch iisrgestellt, daß ein Gemisch aus feinen Teilch'.:, erzeugt wird, die ein Sieb mit 120 Maschen je Zoll passieren; dieses Gemisch "besteht zu 60 Gewichtsprozent aus Wolframkarbid, zu 30 r* aus Ferrochrom, zu 5 f» aus Ferromolybdän und zu 5 Ge-.vichtoprozent aus Ferrovanadium. Benutzt man eine aus diericii Gemisch hergestellt, sich verbrauchende Führungsäüss ur.^er Anwendung des Elektroschlacke-Schweißverfahrens sum 2r:;augen einer Hartmetallauflage, erhält man. auf dem ".VericrfJ. ek eine Fl"-io":e mit einer besonders honen Verschleißfest:i.^l.^c: '.. t. Außerdem wird gemäß der Erfindung eine zweite l'lli..rur:_;v- "use Ξ' nergestellt, die aus einem Gemisch besteht, -lan sich zu 4y ^ aus Ferro chrom, zu 4-^ f° aus Siliv:iunker"b.:.c?. -;.nd r.·.; 2 fc aus Kobalt zusammensetzt. Diese FührungscUisc \ν:^:.-?·ά Cit.i Airwer.äung des Elektroschlacke-Schv/eißverfahrens benutzt, um eine Hartmetallschicht auf eine Fläche aufzubringen, wo nur eine mittlere Verschleißfestigkeit erforderlich ist, die jedoch eine •rheblicü» Zugfestigkeit erhalten soll. Benutzt man die Füa- rungsdüaen A und B zum Aufbringen einer Hartmetalls chi cht auf

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ein Werkstück, bei dem es erforderlich ist, eine hohe Verschleißfestigkeit mit einer honen Zugfestigkeit zu kombinieren, ist es gemäß der Erfindung möglich, ein Werkstück herzustellen, bei dem die Hartmetallauflage den besonderen Erfordernissen entspricht.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Pig. I eine perspektivische Darstellung einer sich
verbrauchenden Führungsdüse, die aus der mit A bezeichneten Metallteilchenmasse besteht;

Fig. II eine perspektivische Darstellung einer Führungsdüse, die aus der mit B bezeichneten Masse aus Metallteilchen hergestellt ist;

Fig. III eine perspektivische Darstellung eines Schaufelradbagger zahns, bei dem in einer Aussparung zum Aufnehmen einer Hartmetallauflage an der Arbeitsfläche zwei sich verbrauchende Führungsdüsen aus der Masse A bzw. aus der Masse B angeordnet sind, um das Aufbringen einer Hartmetallauflage mit Hilfe des Elektroschlacke-Schweißverfahrens zu ermöglichen;

Fig. IV eine perspektivische Darstellung einer Elektroschlacke-Schweißvorrichtung bekannter Art, bei der zwei
sich verbrauchende Führungsdüsen der Aussparung des mit
einer Hartmetallauflage zu versehenden Werkstücks angeordnet ist;

Fig. V eine perspektivische Darstellung des fertigen
Werkstücks nach Fig. IV, das an seiner Arbeitsfläche mit
einer Hartmetallauflage versehen worden ist, bei der an der Oberfläcne eine den Erfordernissen angepaßte Legierung vorhanden ist; und

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Fig. VI eine Seitenansi ent des Werkstücks nach Fig. V, aus der der Querschnitt der den Erfordernissen angepaßten Hartmetallauflage ersichtlich ist.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es, ein Werkstück aus geschmiedetem oder gegossenem Stanl oder einer anderen Metallegierung derart mit einer Havt-.t ^:;allauflage zu versehen, daß das Werkzeug eine neuartige, den Erfordernissen angepaßte Arbeitsfläche erhält, !'.it Elfe de;: - arfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, ein Werkstück, z. B, einen Zahn für einen im Bergbau zn cemtzeiiien Schaufelradbagger, derart mit einer Hartmetallauflsgo . :.u verseiei:, daß derjenige Teil der Arbeitsfläche des Csh.:io, welcher aer stärksten Abnutzung ausgesetzt ist, eine !.'etallegiersirg ^;rii;iält, die eigens im Hinblick auf ihre .1^e "ei-cr.leiga:--:sig!:eit gewählt worden ist, während gleichssiii,;: ein dieser Eläc-ie benachbarter Teil der Hartmetallan. lage aus ei::er Metallegierung besteht, die einerseits 3 in ο auaruc;^:^-; '^rorscn^ei·;-festigkeit aufweist, j ede en anJer·: rs ^its :i;i ...,aie Zugfestigkeit besitzt, so daß das Werks bück gerade l-.z-'c, -,ve es erforderlich ist, die gewünschte Eestigkei : erhäl"¹. .

Mit Hilfe des Verfahrens η a cn ssr Er.f; su:mg läßt sich ein Werkstück an seiner Arbeitsfläche derart nri.t einer Hartmetallauflage versehen, daß die Zusas^ensetzmg der Auflage den jeweiligen Erfordernissen angebe3;:eii ist, so äaß restimmte Flächenteile des 'Verkstücks zie erfcrdorlicr.en Eigenschaften erhalten. Die Figuren I bis 71 verariscnai.lichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, Ein Zahn IC für einen Schaufelradbagger, der einen dünneren freien Endabschnitt und einen dickeren Basisabschhitt aufweist, die im Gebrauch beide einer Abnutzung ausgesetzt sind, wird auf eine solcr.e Weise mit einer Kartmetallauflage versehen, daß der Zann nahe seinem freien Ende dort, v/o er is stärksten I-'aße einer Abnutzung ausgesetzt ist, mit: einer Earixetallegiersuig v.rkleidet ist, die besonders geeignet ist, einer Beanspruchung

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durcn Abrieb standzunalten. Gleichzeitig enthält die Hartmetallauflage des Zahns in einem mittleren Bereich eine Legierung, die der Forderung entspricht, daß an dieser Stelle eine höhere Zugfestigkeit vorhanden sein soll. Schließlich wird der Basisabschnitt des Zahns mit einer Auflage aus einer Metallegierung von hoher Zugfestigkeit versehen.

In Pig. I ist eine sich verbrauchende Führungsdüse dargestellt, die sich im wesentlichen aus einem langgestreckten äußeren Mantel 5 und einem von diesem Mantel umschlossenen Ronr 6 zusammensetzen kann. Der Mantel 5 ist mit einem feinkörnigen Gemisch 7 aus Metallegierungen gefüllt.

Die sich verbrauchende Führungsdüse kann jede gewünscnte Form ernalten, um sie der mit einer Hartmetallauflage zu versehenden Fläche anzupassen. Im vorliegenden Fall sei angenommen, daß die sich verbrauchende Führungsdüse nach Fig. I das weiter oben beschriebene Gemisch A enthält; daher ist diese Führungsdüse in den Figuren ebenfalls mit A bezeichnet.

Fig. II zeigt eine sich verbrauchende Führungsdüse B, die derjenigen nach Fig. I ähnelt und einen äußeren Mantel 4 und ein von ihm umschlossenes Rohr 8 aufweist; jedoch entnält der äußere Mantel 4 ein Gemisch y, das im Vergleich zu dem Gemisch 7 nach Fig. I aus anderen Metallteilchen besteht bzw. anders zusammengesetzt ist, so daß es dieses Gemisch ermöglicht, eine Hartmetallauflage mit anderen physikalischen Eigenschaften zu erzeugen.

Fig. III zeigt einen Zahn 10 für einen Schaufelradbagger in der Lage, die er beim Hartauftragschweißen einnimmt; innerhalb der Arbeitsfläche weist der Zahn eine Aussparung ly auf, in der eine sich verbrauchende Führungsdüse oder Elektrode A nach Fig. I und eine Führungsdüse oder sich verbrauchende Elektrode B nach Fig, II angeordnet sind.

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Pig. IV zeigt eine Elektroschlacke-Schweißvorrichtung einer Bauart, die es ermöglicht, das erfindungsgemäße Hartauf scnweißver fahr en durchzuführen« Ferner erkennt man in Pig. IV einen aus Schmiedestahl hergestellten Schaufelradbaggerzahn 10, so wie er zum Abbauen von Teersand oder dergleichen "benutzt wird. Der Zahn 10 wird auf einem Arbeitstisch 11 so angeordnet, daß sich die sich verbrauchenden Führungsdüsen 15, die den Düsen A und B nach Pig. I und II entsprechen, in der Aussparung Iy an der Arbeitsflac/ie befinden, in der die Hartmetallauflage erzeugt werden soll.

Unmittelbar unter den sich verbrauchenden Pührixngs düsen 15 befindet sich ein Sumpf 16 in Form einer Vertiefung in den Arbeitstisch 11, wie sie normalerweise vorhanden ist, wenn das Elektroschlacke-Schweißverfahren angewendet wird. Sich verbrauchende drahtförmige Elektroden 13 werden durch die PUhrungsdüsen 15 hindurch einem Raum zwischen dem Werkstück J.0 und einem Wärmetauscher 17 zugeführt, bei dein es sich um einen Schuh aus Kupfer handeln kann, durch den ein Plud zirkuliert, um eine bestimmte Oberflächentemperatur des Wärmetauschers aufrechtzuernalten.

Wird das Elektroschlacke-Hartauftragschweißverfahren in der aus Pig. IV ersichtlichen Weise durchgeführt, durchlaufen die drahtförmigen Elektroden 13 eine Richteinrichtung 20 und eine Drahttransporteinrichtung 21, um den Öffnungen der sich verbrauchenden Pührungsdüsen 15 zugeführt zu werden. Die sich verbraucherden Düsen 15 sind lösbar mit Verlängerungen 14 der Drahttransporteinrichtung 21 verbunden. Der als Wärmetauscher dienende Schuh 17 weist Ein- und Auslässe 18 für das Kühlmitte] auf. V/ird der Wärmetauscher 17 nahe der Aussparung Iy des Werkstücks 10 angeordnet, begrenzen die beiden Teile einen Konlraum, in dem die Elektroschlacke schweiße im Bereich der Fläche des Werkstücks zusammengehalten wird, die mit einer Hartmetallauflage verser,?:: werden soll.

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Der Scnweißstrom wird den Elektroden 13 von einer Schweißstromquelle 30 bekannter Art aus über Kabel 23 zugeführt, die mit Ansätzen der Verlängerungen 14 verbunden sind. Somit fließt der Strom über die Ansätze und die Verlängerungen 14 zu den sich verbrauchenden Führungsdüsen 15, durch die Elektroschlacke-Schweißpfütze und den Arbeitstisch 11 und von diesem aus durch ein Kabel 22 zu der Stromquelle 30 zurück. Die sich verbrauchenden Führungsdüsen 15, die durch die beschriebenen Düsen A und B gebildet werden, können veranlaßt -werden, schwingende Bewegungen in der Breitenrichtung der Aussparung 19 des Werkstücks 10 auszuführen, um die erzeugte Wärme gleichmäßig über die mit einer Hartmetallauflage zu versehende Fläche zu verteilen und gleichzeitig zu gewährleisten, daß ein gleichmäßiger Übergang zwischen der mit Hilfe der Düse A erzeugten Legierung und der mit HxIfe der Düse B erzeugten Legierung entsteht.

Die Geschwindigkeit, mit der die Elektroden 13 der Schweißpfütze zugeführt γ/erden, wird durch eine Einrichtung 25 geregelt, die durch ein Kabel 26 mit der Drahttransporteinrichtung 21 verbunden ist. Zu der Regeleinrichtung 25 gehört ferner eine Einrichtung, die es mit Hilfe eines Kabels 27 ermöglicht, die Schweißspannung im Wege der Fernsteuerung einzustellen und über ein weiteres Kabel 28 die Geschwindigkeit zu regeln, mit der sich die Führungsdüsen 15 in der Breitenriöhtung der Aussparung 19 des Werkstücks 10 bewegen. Der Schweißstrom wird dadurch bestimmt, daß die Einrichtung zum"Regeln der Transportgeschwindigkeit der Elektroden entsprechend eingestellt wird. Die Drahttransport einrichtung 21 wird durch einen Motor 29 angetrieben, der in Abhängigkeit von Signalen gesteuert wird, die ihm von der Einrichtung 25 aus über das Kabel 26 zugeführt werden.

Eine eingehendere Beschreibung der Schv/eißvorricntvjir nach Fig. IV findet sich in der Patentliteratur. Somit sir.cL

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sowohl das Elektroschlacke-Schweißverfahren nach der "betreffenden Patentschrift als auch die übrigen hier "besprochenen Einzelheiten des Elektroschlacke-Scnv/eißverfahrens "bekannt.

Pig. V zeigt einen fertigen, mit einer Hartmetallauflage versehenen Zahn 10 für einen Schaufelradbagger zur: A"b"bauen von Teersand. Zu der Eartmetallaufla^e gehört eine Zone 32, die aus der Metallegierung der sich Tsrbrauclienden Düse A entstanden ist. Ferner ist eine ii-ne 34 vornanden, die in erster Linie mit Hilfe der sich verbrauchenden Düse B erzeugt worden ist. Schließlich ist eine Zone 33 vorhanden, innerhalb v/elcher die mit Hilfe der- Düsen A und B erzeugten Legierungen ineinander ü"bergehen, so clai? hier die Eigenschaften der "beiden Lletallegierungs-ii miteinander kombiniert sind.

Pig. VI zeigt das gleiche Werkstück IC nacn Fig. V in einer anderen Darstellung, aus der die äen Erfordernissen angepaßte Hartmetallauflage des Schaufelradbagg&rzahns ersichtlich ist; man erkennt ',viederi-jn die Zusammensetzung der Hartmetallauflage, bei der die Zone 32 in srster Linie mit Hilfe der Düse A und die Zone 34· in erster Linie mit Hilfe der Düse B erzeugt worden ist, wobei innerhalb der Zone 33 eine Kombination der beiden legierungen vorhanden ist, so daß die Eigenschaften der mit Hilfe der Düsen A und B erzeugten Legierungen innerhalb der Hartmetallauflage ineinander übergehen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird eine automatische riektroscnlacke-Schweißvorrichtung benutzt. Hierbei ist es nöglich, die üblichen Elektroschlacke-Schv/eißverfahren anzuwenden ixnd mit drahtförmigen Elektroden beliebiger Art zu arbeiten, mittels welcher der Schweißlichtbogen erzeugt wird, der mit Hilfe eines kornfö'rmigen Fluilnittels geschütz·

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Außerdem wird ein Füllstahldraht verwendet, der aus einer Legierung "besteht, die dazu dient, teilweise oder vollständig die harte Matrix auf der Arbeitsfläche des zu schützenden Werkzeugs entstehen zu lassen. Der Füllelektrodendraht und/oder die sich verbrauchenden Führungsdüsen können aus Oxidationsmitteln bestehen oder Oxidationsmittel wie Manganeisen und Siliziumeisen enthalten. Ferner können Denitrierungsmittel wie Ferrozirkon oder Schlacke erzeugende Stoffe vorhanden sein, um den Ablauf des Schweißvorgangs zu erleichtern und die Basizität der Schlacke in der Schweißpfütze zu regeln. Weiterhin können die Elektrodendrähte und/oder die sich verbrauchenden Führungsdüsen andere Metalle enthalten, z. B. Nickel, Chrom, Molybdän, Titan, Zirkon oder dergleichen. "

Gemäß Fig. IV wird ein metallisches Werkstück, z. B. ein geschmiedeter Stahlzahn 10 für einen Schaufelradbagger, der an seiner Arbeitsfläche eine Aussparung aufweist, zuorat auf eine Temperatur im Bereich von etwa 260 bis 540° C und vorzugsweise zwischen etwa 315 und 370° C vorgewärmt und in die richtige Lage gegenüber den sich verbrauchenden Düsen 15 gebracht, die als verdichtete Massen aus Legierurigsteilchen ausgebildet sind, bei denen die Teilchengröße einem Bereich von 120 bis 140 Maschen je Zoll entspricht, und wobei jede Düse die Bestandteile enthält,, die weiter oben bezüglich der Düsen A und B angegeben sind. Beim Herstellen dieser Düsen wurden die Metallteilchengemische mit einem flüssigen Natronwasserglasträger vereinigt und in dem äußeren Mantel verdichtet; dann wurde das Führungsrohr in den gefüllten Mantel längs seiner Achse eingeführt. Die gesamte Anordnung wurde erhitzt, bis das Natronwasserglas die Metallteilcnen in dem Mantel zu einer festen Masse miteinander verbunden hatte. Der Wärmeaustauschschuh 17 wird nahe der Arbeitsfläche des Werkstücks 10 befestigt/ und die Wände des Hohlraums zwiscnen dem Kühlschuh und dem Werkstück begrenzen

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den Raum, in dem die Elektroschlackeschweißpfütze erzeugt wird. In den Sumpf 16 nach Fig. IV wird eine Menge von etwa 50 g eines Pulvers aus der Legierung eingebracht, aus der die Elektroden 13 bestehen. Um den Elektrosehlacke-Schweißvorgang einzuleiten, wird den Elektroden ein Schv/eistrom von 400 A bei einer Spannung von 55 V zugeführt, und es wird ein Lichtbogen zwischen den Elektroden und dem Metallpulver in dem Sumpf gezündet. Dann werden 50 g eines Flußmittels beigefügt, woraufhin der Elektroschlacke-Schv/eißvorgang eingeleitet wird. Die Elektrodendrähte 13 werden mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt, daß sicn der gesamte Hohlraum innerhalb einer Zeit von etwa 5,5 min vollständig füllt« Die Stärke des den Elektrodendrähten zugeführten Stroms wird so programmiert, daß sie während der Schweißzeit von 5,5 min kontinuierlich linear ansteigt, 'eis ar; Ende der Schweißzeit eine.Stromstärke von 1000 A erreicht ist. Die Spannung wird so programmiert, daß sie wahrend der gleichen Zeitspanne abnimmt, bis sie nach dem Ablauf von 5,5 min den Wert von 32 V erreicht. Die sich verbrauchenden Düsen 15 werden gegenüber der Arbeitsfläche des V/erkstücks so nin- und herbewegt} daß sie in jeder Minute 6 Schwingungen ausführen. Nach der Beendigung des Schweißvorgangs steht dann ein geschmiedeter Schaufelradbaggeraann zur Verfügung, der jetzt der Schweißvorrichtung entnommen werden kann und eine Hartmetallauflage der beschriebenen Art aufweist.

Ansprüche:

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Claims

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1. Verfahren zum Erzeugen einer Hartmetallauflage auf einem Werkstück im Wege des Elektro schlacke Schweißens unter Benutzung mindestens zweier Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß sich verbrauchende Elektrodendrähte durch mindestens zwei voneinander getrennte, sich verbrauchende Führungsdüsen hindurch zugeführt werden, die sich voneinander "bezüglich ihrer metallurgischen Zusammensetzung unterscheiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkstück ein Zahn für einen Schaufelradbagger ist.

3. Verfahren zum Erzeugen einer Hariöae tallauf lage auf einem Werkstück aus Metall unter Berücksichtigung der mechanischen Erfordernisse, dadurch gekennzeichnet , daß eine sich verbrauchende Führungsdüse, durch die hindurch sich ein sich verbrauchender Elektrodendrafct "bewegt, nahe einem Teil der Arbeitsfläche eines Werkstücks angeordnet wird, daß eine sich verbrauchende Führungsdüse, die sich von der zuerst genannten Führungsdüse "bezüglich ihr.er metallurgischen Zusammensetzung unterscheidet, und durch die hindurch sich ein sich verbrauchender ElektrodendraEit "bewegt, nahe einem zweiten Teil der gleichen Arbeitsfläche des Werkstücks angeordnet wird, und daß ein elektrischer Strom durch die Elektrodendrähte geleitet wird, um die Führungsdüsen zum Schmelzen zu "bringen und so die entstandene Schmelze mit der Arbeitsfläche des Werkstücks zu verschmelzen, damit das Werkstück mit einer den Erfordernissen angepaßten Arbeitsfläche versehen wird.

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