DE3232018C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein verschleißfestes Verbund­ teil, das eine Hartlegierung und ein Stahlteil umfaßt, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Hartlegierungen, die durch WC-Co, WC-TiC-Co usw. wieder­ gegeben werden, werden üblicherweise in großem Umfang für Schneidwerkzeuge, verschleißfeste Teile, stoßfeste Werkzeuge usw. verwendet. Insbesondere bei der Verwendung in Warm­ walzen, Drahtziehwerkzeugen usw. als verschleißfeste Teile wurde der Sicherheitskoeffizient durch freiwillige Erhöhung der Größe der Masse der Hartlegierung gesteigert, da die Zähigkeit der Hartlegierungen niedriger ist als die des Stahls. Hartlegierungen sind jedoch nicht nur im Hinblick auf den hohen Preis der Hauptkomponenten, d. h. WC, TiC und TaC, mit Schwierigkeiten verbunden, sondern gleichfalls im Hinblick auf Einsparungen der Resourcen.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wird eine Hart­ legierung üblicherweise ausschließlich in dem Teil verwendet, bei dem eine Verschleißfestigkeit besonders notwendig ist. Ein solches Verbundteil wurde folgendermaßen hergestellt. Gußeisen wurde mit der Innenseite eines Hartlegierungs­ rings durch direkten Guß verbunden, wobei ein Stahlring an der Innenseite davon unter Kaltpassung angebracht wurde oder Ag oder dergleichen als Lötmetall zwischen der Hartlegierung und dem Stahlteil angebracht wurde, wobei das Ganze zum Schweißen auf eine Temperatur von 600 bis 900°C erhitzt wurde. Die bisherige Methode weist jedoch den Nachteil auf, daß der direkte Guß nicht nur die Produktivität sondern auch die Festigkeit der Schweißgrenzfläche herab­ setzt, wobei das letztere Verfahren dadurch mit Schwierig­ keiten verbunden ist, daß das Ganze auf eine hohe Temperatur erhöht wurde und der Wärmeausdehnungskoeffizient der Hart­ legierung etwa die Hälfte desjenigen des Stahls beträgt, wobei thermische Spannungen an der Lötgrenzschicht bestehen bleiben, die Risse während der Verwendung verursachen, weshalb es schwierig ist, Teile mit großen Abmessungen herzustellen.

Das Problem der thermischen Spannung trat bei dem bisherigen Verfahren gleichfalls auf. Bei dem Lötverfahren weist die Lötschicht eine niedrige Dauerfestigkeit auf, wobei sie sich bei hohen Temperaturen leicht löst.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verschleißfestes gegebenen­ falls große Abmessungen aufweisendes Verbundteil mit sehr geringen Kosten zur Verfügung zu stellen, bei dem keine ther­ mischen Spannungen auftreten und das trotzdem eine hohe Wärme­ beständigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verbundteil nach dem Anspruch 1 sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Verbundteils nach den Ansprüchen 5 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Verwendung eines Elektronenstrahls oder dergleichen als Verfahren zur Verbindung von Metall ist aus der japanischen Offenlegungsschrift SHO-56-45 288 bekannt.

Wesentlich ist bei dieser Offenlegungsschrift, daß der Elektronenstrahl zur Schmelzverbindung an der Grenzfläche auf der Seite des Metalls oder auf beiden Seiten der Grenz­ fläche angewendet wird.

Aufgrund von Versuchsreihen zur hohen Bindungsfestigkeit einer Hartmetallegierung und eines Stahlteils ohne das Auftreten von Rissen konnten folgende Schlüsse gezogen werden.

Der Durchmesser eines Strahls hoher Energie beträgt im Falle eines Elektronenstrahls bekanntlich beispielsweise 0,3 mm. Wenn bekannt ist, daß die Temperatur über 2500°C in dem Bereich von 0,3 mm angestiegen ist, beträgt die Stahl­ schmelzzone etwa 0,5 mm um den Mittelpunkt des Strahles. Innerhalb des Bereichs von 0,5 mm von der Grenzfläche zwischen einer Hartlegierung und einem Stahlteil kann die Oberflächen­ temperatur der Hartlegierung also auf etwa 1300°C erwärmt werden, wobei eine flüssige Phase erzeugt wird, die die Verbindung einer Hartlegierung und eines Stahlteiles ermöglicht. Es hat sich herausgestellt, daß, wenn ein Elektronenstrahl innerhalb eines Bereichs von 0,5 mm der Grenzfläche zur Anwendung kommt, eine Hartlegierung und ein Stahlteil voll­ ständig miteinander durch Schmelzen des Stahles und die Bildung einer flüssigen Phase auf der Hartlegierung verbunden werden können.

Bei einer Hartlegierung und einem Stahlteil führt die Einwirkung eines Elektronenstrahles auf die Grenzfläche auf der Seite der Hartlegierung jedoch lediglich zu einem unvollständigen Schmelzen, da die Strahlung oberhalb des Bereichs von 0,5 mm der Grenzfläche auf der Seite des Stahlteils die Schmelzbreite erweitert, wodurch die Binde­ kraft durch mangelnde Erwärmung der Grenzfläche auf der Seite der Hartlegierung erheblich herabgesetzt wird. Erfindungsgemäß ist es notwendig, daß ein Strahl hoher Energie, beispielsweise ein Elektronenstrahl, innerhalb des Bereichs von 0,5 mm auf die Grenzfläche zwischen dem Stahl und der Hartlegierung einwirkt, wodurch es möglich wird, einen Erwärmungseffekt an der Grenzfläche auf der Seite der Hartlegierung und eine geeignete Schmelzbreite an der Grenzfläche auf der Seite des Stahlteiles zu erhalten, was zu einer hohen Bindefestigkeit zwischen der Hart­ legierung und dem Stahlteil führt. Es ist überflüssig zu erwähnen, daß die aneinanderstoßenden, zu bestrahlenden Flächen unter Druck in Berührung miteinander durch Warm­ passung, Kaltpassung, Druckanwendung oder dergleichen gebracht werden sollten.

Das erfindungsgemäße Verbundteil ist dadurch gekennzeichnet, daß es erstens bei Gebrauch nicht zur Deformation und zum Bruch führt, da das gesamte Verbundteil nicht einer hohen Temperatur unterworfen wird und damit keine Spannung durch unterschiedliche Wärmeausdehnungsgeschwindigkeiten hervor­ gerufen wird; zweitens eine hohe Zeitfestigkeit und eine hohe Druckfestigkeit aufweist, da die Hartlegierung und das Stahlteil direkt aneinander gebunden sind; drittens frei von der Bildung einer verschlechterten Schicht (Fe₃W₃C) ist, aufgrund der Reaktion zwischen einer Hartlegierung und Stahl (Fe), da die geschmolzene Schicht ausschließlich an dem Stahlteil gebildet wird, während die Hartlegierung niemals vollständig schmilzt, obgleich nur eine flüssige Phase darauf gebildet wird.

Das Verfahren zum Schweißen von Stahl und einer Hartlegierung ist bisher noch nicht in die Praxis umgesetzt worden, ob­ gleich der Test bisher wiederholt worden ist. Eine praktische Verbindung war deswegen nicht erreichbar, weil eine Hart­ legierung eine schlechte Beständigkeit gegenüber einer Zugbeanspruchung jedoch eine hohe Druckfestigkeit aufweist, wobei Risse durch die Zugbeanspruchung während des Schweißens auftreten. Um das Auftreten von Rissen zu verhindern, ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein dünnes Metallblech aus Ni, Co usw. an der Grenzfläche zwischen einem Stahl und einer Hartlegierung angeordnet wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine ausreichende Festigkeit nicht erreicht wird, da ein gleichmäßiges Schweißen durch die Unterschiede der Wärmeleitfähigkeit verhindert wird. Nach einer Reihe von Versuchen wurde ein fest verbundenes verschleißfestes Verbundteil, das völlig frei von Rissen ist, die zwischen der Hartlegierung und dem Stahlteil auftreten, aufgefunden.

Das erfindungsgemäße verschleißfeste Verbundteil und das Verfahren zur Herstellung desselben sind nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 einen Schnitt eines Verbundteils, das einen Hartlegierungskörper und einen Stahlkörper umfaßt, zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt einer Verbundwalze, wobei eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist;

Fig. 3 (A) in perspektivischer Wiedergabe einen Stahlring, der eine Ausführungsform der Erfindung wiedergibt, (B) den Schnitt eines Teils davon;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Seitenspaltschere, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung wiedergibt;

Fig. 5 einen Schnitt derselben; und

Fig. 6 und 7 Schnitte von Warmwalzen, die noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigen.

Fig. 1 zeigt eine Hartlegierung 1 und ein Stahlteil 2 von verhältnis­ mäßig kleiner Größe, d. h. wenn die Grenzfläche zwischen denselben relativ klein ist, werden durch Schmelzen der gesamten Grenzfläche 4 mittels eines Elektronenstrahls 3 auf der Seite des Stahlteiles 2 mit einer Breite von 1 bis 2 mm verbunden. Es wurde als Ergebnis einer Serie von Versuchen festgestellt, daß bei einem verschleißfesten Teil mit großen Abmessungen, bei­ spielsweise einer Warmwalze (Morgan-Walze) es ausreicht, wenn dessen Grenzfläche bis auf eine Tiefe von weniger als 20 mm geschmolzen ist. Im allgemeinen reicht eine Schmelz­ fläche von 5 bis 15 mm aus. Fig. 2 stellt eine Schnitt­ ansicht dar, die eine Ausführungsform einer Warmwalze wiedergibt, bei der ein Ring 6 aus SCM 21-Stahl oder der­ gleichen unter Kaltpassung an der Innenseite eines Hart­ legierungsrings 5 angeordnet ist, wobei ein Elektronenstrahl 3 an dem Ende der Grenzfläche zwischen dem Stahl und der Hartlegierung angewandt worden ist, wobei die geschmolzenen Schichten 7 an der Grenzfläche auf der Seite des Stahles gebildet werden, wodurch es möglich wird, die Hartlegierung und das Stahlteil miteinander zu verbinden. Die Hartlegierung und das Stahlteil werden damit im mittleren Abschnitt direkt miteinander verbunden, der am meisten einer Spannung ausgesetzt ist, wobei bei der Bindungsschicht keine Risse auftreten und insgesamt eine hohe Zeitfestigkeit erzielt wird.

Gute Ergebnisse wurden erhalten, wenn das Stahlteil weich war im Hinblick auf eine bessere Haftung an der Hart­ legierung und eine leichte Aufnahme einer Verformung. Das Stahlteil hatte vorzugsweise einen Kohlenstoff­ gehalt von weniger als 0,5 Gew.-%. Die Verschleißfestigkeit wurde erhöht, indem die Härte durch Aufkohlen und Abschrecken bis auf die Grenzfläche gesteigert wurde, und zwar insbesondere bei Walzen.

Die Gründe sind folgende: Durch eine rasche Abkühlung kann die Härte erhöht und eine Verschlechterung der Grenzfläche verhindert werden, während die Härte bis HRc 50 bis 60 ge­ steuert werden kann, wenn bei Verwendung als Werkzeug Verschleißfestigkeit erforderlich ist.

Angenommen der Kohlenstoffgehalt des Stahles an der Grenz­ fläche zwischen dem Stahl und der Hartlegierung sei schwer zu steuern. In einem solchen Fall ist es vorzuziehen, ein reines Metall, wie Ni, Co, Cu usw. ausschließlich auf der Schweißgrenzfläche zwischen dem Stahl und der Hartlegierung anzuordnen, wobei das Schweißen zweimal durchgeführt wird, d. h. zwischen der Hartlegierung und dem reinen Metall und zwischen dem reinen Metall und dem Stahl, wobei der Kohlenstoffgehalt des Stahls, der an die Hartlegierung anstößt, auf weniger als 0,5% eingestellt wird. Dadurch ist es möglich, das Auftreten einer plastischen Verformung zu verhindern, wenn der Stahl gekühlt wird, trotz der Erzeugung einer Zugspannung durch das Schweißen des Stahles und der Hartlegierung.

Wenn die Schweißgrenzfläche teilweise und kontinuierlich geschmolzen ist durch die Anwendung einer Strahlung hoher Energie, so reagieren Kohlenstoff und Sauerstoff in dem geschmolzenen Stahl im allgemeinen unter Bildung eines Gases. Entgasungsnuten, die vorher an dem Stahl vorgesehen worden sind, können wirksam Gasblasen in der Schweißschicht entfernen.

Fig. 3(A) stellt in perspektivischer Wiedergabe ein Stahlteil der besagten Walze dar, während (B) einen Schnitt eines Teils derselben in vergrößerter Wiedergabe zeigt. Die Bezugsziffer 8 bezeichnet eine Nut oder einen Spalt, der am vorderen Ende des Schmelzstrahles ange­ ordnet ist, 9, 9′ bezeichnet Entgasungsnuten für den Austritt des in der Schmelzschicht erzeugten Gases.

Die Erfindung ist gleichfalls zum Verbinden einer Hart­ legierung mit einer Vielzahl von Stahlteilen geeignet.

Bei Walzen und Spaltscheren ist häufig ein Verbund­ teil erforderlich, das einen Stahlring und einen Hart­ legierungsring umfaßt, wobei ein Stahlring unterschiedlicher Art oder ein Gußeisenring dazwischen angeordnet wird. In einem Beispiel wird Stahl mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 3 bis 10 × 10^-6 cm/°C bis 300°C an die Innenseite eines Hartlegierungsrings geschweißt, wobei an dessen weitere Innenseite ein Stahlring geschweißt wird, der eine größere Verschleiß­ festigkeit als der dazwischen angeordnete Stahlring aufweist. In einem anderen Beispiel wird an die Innenseite eines Hartlegierungsrings ein Gußeisenring oder ein reiner Metallring geschweißt, der verhältnismäßig weich und in der Lage ist, eine Wärmeausdehnung aufzunehmen sowie eine Elastizitätsgrenze von 50 MPa⁸ aufweist, wobei ein Stahlring an die Innenseite des besagten Gußeisen- oder reinen Metallrings geschweißt wird. In beiden Fällen wurde das erfindungsgemäße Verfahren bei dem Schweißen der dazwischen angeordneten Ringe aus Stahl, Gußeisen bzw. reinem Metall angewendet, um Walzen mit einer längeren Standzeit zu erhalten verglichen mit den Dreischicht-Verbundwalzen und Spaltscheren nach dem herkömmlichen Verfahren. Das spezielle Material mit dem besagten Wärmeausdehnungskoeffizienten kann Ni, eine Co-Legierung, Fe-Ni-Legierung oder Kovar umfassen. Sie sind insbesondere unter Bedingungen geeignet, die wärme­ anfällig sind.

Wenn eine Vielzahl von Teilen verschweißt wird, ist es vorzuziehen, daß die Hartlegierung und der Stahlring direkt verschweißt werden, wobei die Spannung, die durch das Schweißen erzeugt wird, durch den Unterschied der Wärme­ ausdehnung absorbiert wird aufgrund der Verformung des dazwischen angeordneten Teils, wobei dann ein drittes Zwischenteil an den Stahlring geschweißt wird. Es wird eine schnelle Haftung erreicht, indem ein dünnes Metall­ blech zwischen dem Stahl und der Hartlegierung angeordnet wird. Bei einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann ausschließlich eine Legierung mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt in dem Teil verwendet werden, das der energiereichen Strahlung ausgesetzt wird. Auf diese Weise wird ein Verbundteil großer Festigkeit und Verschleißfestig­ keit durch Aufkohlen und Abschrecken des unverschweißten Teiles erhalten.

Aufgrund ihrer Schweißgenauigkeit werden Elektronenstrahlen und Laserstrahlen vorgezogen, während eine nicht oxidierende Atmosphäre oder ein Vakuum zur Verhinderung einer Oxidation des Stahlteiles oder der Hartlegierung unverzichtbar ist, wobei ein Vakuum insbesondere im Hinblick auf die Entgasung vorgezogen wird.

Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Für eine Morgan-Walze mit einem Außendurchmesser von 159 mm ⌀, einem Innendurchmesser von 87 mm ⌀ und einer Dicke von 70 mm, wie im Beispiel 2 dargestellt, wird eine Hartlegierung mit 85% WC als ein Ring mit einem Außendurchmesser von 159 mm ⌀ und einem Innendurchmesser von 123 mm ⌀ erzeugt, während Stahl (SCM 21) mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,15% als ein Ring mit einem Außendurchmesser von 123 mm und einem Innendurchmesser von 87 mm erzeugt wird. Die innere Umfangsfläche sowie die obere und die untere Fläche des Stahlringes wurden aufgekohlt und abgeschreckt, wobei der Außenumfang vor einer Aufkohlung geschützt wurde, so daß die Stahloberfläche eine Härte von HRc 55 aufwies. Vor der Aufkohlung und der Abschreckung war der Stahlring mit Entgasungsnuten versehen worden, wie in Fig. 3 gezeigt. Der aufgekohlte und abgeschreckte Stahlring wurde in einem Hartlegierungsring mit einer Passungstoleranz von 0,015 mm unter Kaltpassung angeordnet, um einen engen Kontakt zwischen den beiden Ringen zu erhalten. Ein Elektronen­ strahl mit 60 KV und 90 mmA wurde umfangsmäßig entlang der Endflächen der Grenzfläche A mit einer Geschwindig­ keit von 800 mm/min in einem Vakuum einwirken gelassen, derart, daß der Strahl auf die Grenzschicht zwischen dem Stahl und der Hartlegierung einwirkte. Auf der Seite des Stahles der so erhaltenen Walze wurde eine Schweißschicht von 1,0 bis 1,5 mm in der Breite und 15 mm in der Tiefe festgestellt, wobei die beiden Ringe vollständig verschweißt waren und die Grenzfläche auf der Seite der Hartlegierung vollständig frei von einem Schmelzen war. Die Ringdruck­ festigkeit der Walze wurde untersucht, wobei ein Ergebnis von 51,3 Tonnen erhalten wurde, was etwa 2mal so hoch war als jenes einer herkömmlichen Walze, da die Ringdruck­ festigkeit der Verbundwalze der gleichen Größe, die nach der herkömmlichen Lötmethode hergestellt wurde, 27 Tonnen betrug.

Wie vorstehend beschrieben kann die Erfindung ein verschleißfestes Teil mit einer großen Bindefestigkeit und ohne Spannungen nach dem Schweißen mit einer hohen Genauigkeit und sehr wirtschaftlich hergestellt werden.

Beispiel 2

Bei der Herstellung einer Seitenspaltschere zum Schneiden von Stahlplatten, die, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, einen Fe-40% Ni-Legierungsring 12 (320 mm ⌀ Außendurchmesser, 280 mm ⌀ Innendurchmesser und 20 mm Dicke), der im Innern eines Hartlegierungsrings 11 (400 mm ⌀ Außendurchmesser, 320 mm ⌀ Innendurchmesser und 20 mm Dicke) unter Passung angeordnet ist und aus 85 Gew.-% WC und 15 Gew.-% einer Co-Legierung besteht, sowie einen SCM 440-Ring 13 mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,45% (280 mm ⌀ Außen­ durchmesser, 80 mm ⌀ Innendurchmesser und 20 mm Dicke), der weiter im Innern unter Passung angeordnet ist, umfaßt, wird jeder Ring unter Kaltpassung mit einer Passungstoleranz von 0,03 mm angeordnet, um jeweils einen engen Kontakt zu erhalten. Die Endfläche der Grenzfläche B wurde unter Anwendung eines Elektronenstrahles umfangsmäßig verschweißt. Die Bedingungen der Anwendung des Elektronenstrahles be­ trugen 150 KV, 10 mA, Geschwindigkeit 500 mm/min in Vakuum. Dann wurde die Endfläche der Grenzschicht C unter den gleichen Bedingungen umfangsmäßig verschweißt. Die so erhaltene Seitenspaltschere wurde vollständig verschweißt. Wenn eine Stahlplatte mit einer Dicke von 2 mm mit dieser Spaltschere geschnitten wurde, wurde festgestellt, daß sie bei weitem stabiler war als eine herkömmlich gelötete Schneidvorrichtung.

Beispiel 3

Bei einer Morgan-Walze der gleichen Größe wie in Beispiel 1 wurde die Hartlegierung (14 in Fig. 6) in einem Ring mit einem Außendurchmessser von 159 mm ⌀ und einem Innendurchmesser von 126 mm ⌀ hergestellt, während ein Stahl (SCM 445) in einem Ring mit einem Außendurchmesser von 126 mm ⌀ und einem Innendurchmesser von 87 mm ⌀ hergestellt wurde. Der Stahlring 15 wurde so abgeschreckt, daß er eine Härte von HRc 44 aufwies. Ni-Ringe 16 (124 mm ⌀ Außendurchmesser, 106 mm ⌀ Innendurchmesser und 10 mm Dicke) wurden um den oberen und unteren Außenumfang des Stahlrings unter Passung angeordnet, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Grenzfläche B wurde so bearbeitet, daß die Passungstoleranz 0,03 mm betrug, wobei der Hartlegierungsring und der Stahlring unter Kaltpassung eingebaut wurden. Ein Elektronenstrahl mit 150 KV und 10 mA wurde mit einer Geschwindigkeit von 500 m/min in einem Vakuum von 1,3 · 10^-4 Millibar so einwirken ge­ lassen, daß das Ni-Teil lediglich an der Grenzfläche B geschmolzen wurde. Gemäß Fig. 6 wurde eine Hartlegierung und ein Ni-Ring verbunden, indem das mit 17 bezeichnete Teil verschweißt wurde, wonach der Ni-Ring und ein Stahl­ ring verbunden wurden, indem der mit 18 bezeichnete Teil verschweißt wurde. Die so erhaltene Verbundwalze wurde durch Endbearbeitung in die vorgegebene Größe gebracht. Wenn die Walze als Drahtwalze unter den Bedingungen des Drahtmaterials, Temperatur 900°C und Drahtgeschwindig­ keit 60 m/sec, verwendet wurde, zeigte die Walze eine Betriebsdauer oder Standzeit von 500 Tonnen/KAL, d. h. die gleiche wie die einer herkömmlichen Hartlegierungs­ vollwalze. Die Walze konnte verwendet werden, bis ihre Dicke der Hartlegierung nach der Bearbeitung auf 5 mm herabgesetzt war. Die Bruchfestigkeit war der einer Hartlegierungsvollwalze überlegen.

Beispiel 4

Ein Hartlegierungsring und ein Stahlring wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, wobei ein Fe-40Ni-Ring 20 mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizient um den Außenumfang des Stahlrings unter Passung angeordnet wurde. Der Fe-40Ni-Ring 20 wies einen Außendurchmesser von 126 mm ⌀, einen Innendurchmesser von 106 mm und eine Breite von 70 mm auf.

Der Hartlegierungsring 18, der Fe-40Ni-Ring 20 und der Stahlring 19 wurden in drei Schichten in der erwähnten Reihen­ folge kombiniert, wie in Fig. 7 dargestellt. Das Teil, das mit 21 bezeichnet ist, wurde mit einem Elektronenstrahl verschweißt, worauf das Teil, das mit 22 bezeichnet ist, verschweißt wurde. Es bestanden keine Anzeichen von Rissen, die durch das Schweißen auftraten. Die Walze wurde als Warm­ walze eingesetzt, wobei sich herausstellte, daß sie eine längere Betriebsdauer und eine größere Bruchfestigkeit auf­ wies, im Vergleich mit der Hartlegierungsvollwalze der Beispiele 1 und 3.

Vorstehend ist das erfindungsgemäße Verbundteil sowie das Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben. Der Bereich der Anwendung der Erfindung umfaßt alle Verbundwerkzeuge, die durch Verschweißen einer Hartlegierung mit einem Stahl- oder Gußeisenteil erhalten werden, beispielsweise Warmwalzen, Stahlschneidespaltscheren, Bohrer, Stanzstempel, Kaliber­ druck, Gesenkmatrize usw.

Claims (8)

1. Verschleißfestes Verbundteil, das eine Hartlegierung und ein Stahlteil umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartlegierung, die hauptsächlich aus Wolframcarbid mit einem Bindemittel von mehr als 10 Gew.-% besteht und das Stahlteil, das einen Kohlenstoffgehalt unter 0,5 Gew.-% aufweist, direkt aneinander anstoßen, und daß dabei ein Teil der Grenzfläche oder die gesamte Grenzfläche auf derjenigen Seite des Stahls, die in nicht-oxidierender Atmosphäre oder Vakuum durch einen Strahl mit hoher Energie spaltförmig aufgeschmolzen worden ist, an die Grenzfläche auf der Seite der Hartlegierung verschweißt ist.

2. Verbundteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Warmwalze ist, die einen Ring aus der Hartlegierung mit einem an dessen Innenseite anstoßenden Ring aus einem Stahl umfaßt, wobei die Stoßfläche des Stahlrings weniger als 20 mm an beiden Enden in Richtung der Dicke des Stahlrings spaltförmig durch den Strahl mit hoher Energie aufgeschmolzen worden ist und an die Grenzfläche auf der Seite der Hartlegierung verschweißt ist.

3. Verbundteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartlegierung und das Stahlteil bis auf die Stoßfläche aufgekohlt und abgeschreckt sind.

4. Verbundteil zur Verwendung bei Warmwalzen oder Spalt­ scheren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahlring mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,5 Gew.-% und einem Wärme­ ausdehnungskoeffizienten von 3 bis 10 × 10^-6 cm/°C bis 300°C oder ein Gußeisenring mit einer Elastizitätsgrenze unter 50 MPa oder ein Ring aus einem Metall, wie Cu, Ni, Co, in einem Hartlegierungsring angeordnet ist, so daß dessen Innenseite direkt anstößt, wobei ein Stahlring der eine größere Verschleißfestigkeit als dieser Ring aufweist, in dem besagten Stahlring, Gußeisenring oder Metallring angeordnet ist, so daß deren Innenseite direkt anstößt, wobei die Hartlegierung und der erste Stahlring verschweißt sind durch spaltförmiges teilweise oder ganzes Schmelzen der Grenzfläche auf der Seite des besagten Stahlrings mit einem Strahl hoher Energie und der erste und der zweite Ring gleichfalls verschweißt sind durch Schmelzen von deren Grenzfläche mit einem Strahl hoher Energie.

5. Verfahren zur Herstellung eines verschleißfesten Verbund­ teils, das eine Hartlegierung und ein Stahlteil umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartlegierung, die haupt­ sächlich aus Wolframcarbid mit einem Bindemittel von mehr als 10 Gew.-% besteht, und das Stahlteil mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,5 Gew.-% unter Passung direkt aneinander gepreßt werden und ein Strahl hoher Energie in einer nicht oxidierenden Atmosphäre oder im Vakuum so eingesetzt wird, daß er sowohl auf die Hartlegierung wie das Stahlteil am Ende von deren Grenzfläche oder zumindest innerhalb von 0,5 mm auf der Seite des Stahlteils einwirkt, daß dabei ein Teil der Grenzfläche oder die gesamte Grenzfläche auf der Seite des Stahlteils spaltförmig aufgeschmolzen wird und die Hartlegierung und das Stahlteil verschweißt werden.

6. Verfahren zur Herstellung eines verschleißfesten Verbund­ teils, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahlring mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,5 Gew.-% und einem Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten von 3 bis 10 × 10^-6 cm/°C bis 300°C und ein Gußeisenring mit einer Elastizitätsgrenze unter 50 MPa oder ein Cu-, Ni- oder Co-Ring in einen Kontakt mit der Innenseite eines Hartlegierungsrings gebracht werden, wobei ein Strahl mit hoher Energie in einer nicht oxidierenden Atmosphäre oder im Vakuum so eingesetzt wird, daß er sowohl auf die Hartlegierung wie das Stahlteil am Ende von deren Grenzfläche einwirkt, daß dabei ein Teil der Grenzfläche auf der Seite des Stahls zum Schmelzen gebracht wird, und die Hartlegierung und das Stahlteil verschweißt werden, wobei ein Gußeisenring mit einer hohen Härte und einer hohen Verschleißfestigkeit in Berührung mit der Innenseite des besagten Stahlrings gebracht wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines verschleißfesten Verbund­ teils nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Entgasungsnuten an der Grenzfläche zwischen dem Stahlteil und der Hartlegierung vorgesehen werden und die Grenzfläche durch Anwendung eines Strahles hoher Energie unter Entfer­ nung eines darin gebildeten Gases verschweißt wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines verschleißfesten Verbund­ teils nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahl hoher Energie ein Elektronenstrahl oder ein Laserstrahl eingesetzt wird.