DE3515381A1

DE3515381A1 - Verfahren zur herstellung von profilmaterial mit eingelagerten hartstoffkoernern

Info

Publication number: DE3515381A1
Application number: DE19853515381
Authority: DE
Inventors: Werner 6719 Carlsberg Schatz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1985-04-27
Publication date: 1986-11-06

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Profilmaterial nach dem Hauptanspruch des Patents P 34 25 489.7.
Bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent P 34 25 489.7 wird das gesamte Material mit Ausnahme der Hartstoffkörner entweder in einer Schmelzanlage oder in Form von abschmelzenden Elektroden in der Kokille selbst verflüssigt und anschließend durch Kühlung zum Erstarren gebracht. Auch für den Fall, daß nur bestimmte Zonen, z.B. an Arbeitsflächen oder Werkstückschneiden mit Hartstoffen dotiert werden, wird mit hohem Zeit- und Energieaufwand das gesamte Material erst geschmolzen und dann gekühlt. Weiterhin ist das erzeugte Profilmaterial bis auf unterschiedliche Hartstoffkörneranteile gleich; d. h. durchgehend aus dem gleichen Legierungsmaterial, was eine Einschränkung der Auswahl der Eigenschaften durch entsprechende Legierungszusammensetzung auf ein bestimmtes Verhältnis von Zähigkeit, Harte und Abriebfestigkeit mit sich bringt, wie dies jeweils vom Stand der Technik zu Gebote steht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von zonenweise mit Hartstoffeinlagerungen versehenen Profilmaterial zu offenbaren, bei dem der Zeit- und Ernergieaufwand verringert ist und neue, erweiterte Eigenschaftskombinationen ermöglicht werden.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß durch die Kokille ein Grundprofilmaterial geringeren Querschnitts, als der horizontale, freie Kokillenquerschnitt ist, geführt wird und in den Zwischenraum zwischen den genannten Querschnitten in einem Bereich, der mit der Schlackeschmelze gefüllt ist, Hartstoffkörner und Matrixmaterial in Form von abschmelzendem Elektrodenmaterial und ggf. in flüssiger Form zugeführt werden.
Der Vorteil hierbei ist, daß nur das Matrixmaterial verflüssigt und abgekühlt wird. Weiterhin kann das Grundprofilmaterial aus einer anderen, z.B. zäheren oder preiswerteren. Legierung als das Matrix material bestehen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf gegenüberliegenden Seiten des Grundprofiles jeweils etwa in gleicher Stärke das dotierte Matrixmaterial aufgebracht wird, da sich dann beim Erkalten das entstehende Profilmaterial nicht verzieht, was jedoch, sofern ein unsymmetrischer Auftrag vorgesehen ist, kein grundsätzlicher Nachteil wäre, da eine solche Krümmung beim späteren Walzen oder anderweitiger Bearbeitung beseitigt werden würde.
Da ein sehr wichtiges Grundprodukt einseitig mit Hartstoffkörnern dotierte Knüppel für die Herstellung von entsprechenden Blechen sind, ist insbes. dafür eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens aufgezeigt, die dadurch gegeben ist, daß zwei Teil-Grundprofile durch Schweißung aufeinander geheftet werden und das Profilpaar so durch die Kokille gefördert wird, daß symmetrisch zur gehefteten Fläche jeweils das mit Hartstoffkörnern dotierte Matrixmaterial aufgetragen wird und dann das erkaltete Profilpaar wieder getrennt wird.
Dieses Verfahren ermöglicht auch relativ breite Plattenpaare zu erzeugen, die durch einen Trennschnitt, wegen dessen begrenzter Schneidtiefe, aus einem symme- trischen Profil mit vollem Grundprofil nicht herstellbar sind.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt der Gießvorrichtung; Fig. 2 zeigt perspektivisch ein Plattenprofilpaar. vor der Trennung.
In Fig. list eine wassergekühlte Kupferkokille K gezeigt, durch deren inneren, freien Querschnitt ein Grundprofilpaar G 1, G2 geführt wird, das in der Tiefe der Zeichnung mit geringem Spiel die Kokille K ausfüllt.
Symmetrisch zu den aneinander gehefteten Flächen F 1, F2 ist in den freien Querschnitten eine Schlackeschmelze 20, 20' unter der die erstarrende Metallschmeldze 21, 21' und das erstarrte Material 22 jeweils liegt. In die Schlackeschmelze 20, 20' ragen die Elektroden 23 aus Matrixmaterial. Parallel zu diesen befinden sich die Mündungen 30 der Hartstoffkörnerzuführungen 31. Die Vorschubvorrichtung V der Elektroden 23 arbeiten ebenso wie der Pendelantrieb P, der die Elektroden 23 in Richtung senkrecht zur Zeichnung, jeweils annähernd über die Gesamtbreite der Kokille ständig vor und zurück bewegt und auch die Mündungen 30 mit den Elektroden bewegt, durch Verkopplung parallel. Die Symmetrie der Höhe der Schmelzen 20, 21; 20', 21' wird dabei ständig durch Niveausensoren, vorzugsweise durch Temperatursensoren T1, T1'; T2, T2' überprüft, deren Ausgangssignale einer Steuervorrichtung STzugeführt werden, die, den evtl; auftretenden Differenzen entgegenwirkend, den seitlichen Positionierantrieb SP steuern, der an dem Grundprofil G 1, G2 ein Stück oberhalb der Schlackeschmelzen 20, 20' angreift.
Selbstverständlich können auch andere Grund- und Kokillenprofile verwandt werden, wobei jeweils eine geeignete Anzahl von Elektroden und Mündungen vorzusehen ist.
In Fig. 2 ist ein Beispiel gezeigt, wie ein Abschnitt eines Profilpaares nach der Erzeugung und vor dem Trennvorgang aussieht. Zwischenraumweiten von 10 mm und Zwischenraumbreiten von 60 mm bei einem Grundprofilaar von 2 x 20 ><x 60 60 mm2 ergibt dann nach der Trennung zwei Knüppel von 30 x 60 mm2, die jeweils einseitig zu 30% aus dotiertem Material bestehen.
In Fällen, in denen in Fertigungsrichtung nur bestimmte Zonen der aufgetragenen Bereiche dotiert sein sollen, wird entsprechend dem Durchlauf durch die Kokille die Hartstoffkörnerzuführung 31 zeitlich und/oder mengenmäßig, z. B. durch Änderung der Rüttelamplitude des Rüttelantriebes, gesteuert.
Für viele Anwendungen hat es sich als zweckkäßig erwiesen, daß das Grundprofilmaterial ein gewöhnlicher Stahl etwa St 52 ist und das Matrixmaterial ein mit Chrom und Mangan legierter Stahl ist.
Die Weiterverarbeitung der Knüppel durch Walzen oder die Warmverformung von durch Trennschneiden daraus hergestellten Abschnitten führt zu einer Verdichtung des Gefüges des Matrixmaterials und einer Verfestigung der Einbindung der Hartstoffkörner, die vorzugsweise aus Wolframkarbid oder Sintermetall bestehen. Die nach dem Gießvorgang nur wenige Mikrometer tiefe Diffusionszone von Wolframkarbid in das Matrixmaterial und evtl. vor dem Walzen noch vohandene Mikrolunker werden durch das Walzen ebenso wie durch Pressen weitgehend aufgelöst bzw. geschlossen.
Um eine gute Walzbarkeit zu gewährleisten sollte die Körnung des Hartstoffes nicht über 20 % der Dicke der dotierten Zone nach dem Walzen liegen.
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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Profilmaterial nach dem Hauptanspruch des Palents P 34 25 489.7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die gekühlte Kokille (K) ein Grundprofilmaterial (G 1, G 2), das mit einem Zwischenraum durch den horizontalen freien Kokillenquerschnitt hindurchpaßt, von oben nach unten durch diesen kontinuierlich hindurchgeführt wird und dabei der Zwischenraum zwischen dem Grundprofil (G 1, G 2) und der Kokillenwandung mit der Schlackeschmelze (20) gefüllt ist, in die dosiert Hartstoffkörner und das Matrixmaterial vorzugsweise in Form von abschmelzendem Elektrodenmaterial und ggf. in flüssiger Form fortlaufend zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum sich aus symmetrisch zum Grundprofilmaterial (G 1, G 2) liegenden Teilzwischenräumen zusammensetzt, in denen jeweils fortlaufend die Elektroden (23) und das Matrixmaterial parallel pendelnd zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundprofilmaterial aus mehreren, vorzugsweise zwei, parallel zusammengehefteten Profilmaterialstangen (G 1, G 2) besteht, zu deren zusammengehefteten Flächen (F1, F2) die Zwischenräume zur Kokille (K) symmetrisch angeordnet sind, daß die vertikalen Flächen der Grundprofile senkrecht zu den zusammengehefteten Flächen (F1, F2) nahe den Kolillenwänden vorbeigeführt werden und daß die Heftungen nach dem Erkalten des Profilmaterials (22) getrennt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilmaterial durch Warmverformung bearbeitet wird und daß die Körnung der Hartstoffkörner, die vorzugsweise aus Wolframkarbid oder Hartmetall bestehen, maximal 20% der Dicke der im endgültig verformten Zustand vorhandenen mit Hartstoffkörnern dotierten Zone beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Hartstoffkörner zeitlich und/oder mengenmäßig so gesteuert wird, daß das Matrixmaterial in Fertigungsrichtung in vorgegebenen Zonen mit Hartstoffkörnern dotiert ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundprofilmaterial von dem Matrixmaterial verschieden ist und vorzugsweise das Grundprofilmaterial zäher als das Matrixmaterial ist und z.B. aus St 52 besteht und das Matrixmaterial ein mit Chrom und Mangan legierter Stahl ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb jedes Teilzwischenraumes mindestens eine Elektrodenvorschubvorrichtung (V) und eine Hartstoffkörnerzuführvorrichtung (31) angeordnet sind, die jeweils von gleichen oder parallel angesteuerten Antrieben betätigt werden, und daß den einzelnen Teilzwischenräumen Niveausensoren (T1, T1', T2, T2') zugeordnet sind, deren Signale einer Steuervorrichtung (ST) zugeführt werden die abhängig von einer Differenz zwischen den Signalen ein Steuersignal erzeugt, das einen Positionierantrieb (PSl der die Zuführungslage des Grundprofils (G1, G2) relativ zur Kokille (K) bestimmt, zugeführt wird, so daß die Differenz minimal oder Null wird.