(19)
(11) EP 0 470 503 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
12.02.1992  Patentblatt  1992/07

(21) Anmeldenummer: 91112935.1

(22) Anmeldetag:  01.08.1991
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)5B22D 19/08
(84) Benannte Vertragsstaaten:
DE FR GB IT

(30) Priorität: 08.08.1990 US 564184
08.08.1990 US 564185

(71) Anmelder: DEERE & COMPANY
Moline, Illinois 61265 (US)

(72) Erfinder:
  • Revankar, Gopal Subray
    Moline, Illinois 61265 (US)

(74) Vertreter: Feldmann, Bernhard 
DEERE & COMPANY European Office Patent Department
D-68140 Mannheim
D-68140 Mannheim (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Herstellungsverfahren für Metallerzeugnisse mit verschleissfester Oberflächenschicht


    (57) Bei einem Herstellungsverfahren für Metallerzeugnisse, insbesondere aus Eisen oder Aluminiumlegierungen, deren Oberflächenschichten mit hartem verschleißfestem Material imprägniert sind, werden zunächst Teilchen (12, 16) aus hartem verschleißfestem Material auf eine Siebplatte (10) aufgebracht, die eine gewünschte Anordnung von Löchern vorherbestimmbarer Größe enthält. Dabei wird im wesentlichen von jedem Loch der Siebplatte (10) lediglich ein Teilchen (12) aufgenommen. Es wird ein Sandkern von gewünschter Form und Größe verwendet, dessen Oberfläche wenigstens bereichsweise mit einer Haft- oder Klebeschicht beschichtet ist. Das Teilchenmuster wird auf die Haft- oder Klebeschicht des Sandkerns derart überführt, daß der Kontakt zwischen Teilchen (12) und Haft- oder Klebemittel möglichst gering ist. Nach dem Abbinden des Haft- oder Klebemittels sind die Teilchen (12) auf dem Sandkern verankert. Anschließend wird die Metallschmelze um die Teilchen gegossen.
    Das Übertragen des Teilchenmusters auf die Haft- oder Klebeschicht kann dadurch erfolgen, daß nach dem Aufbringen der Teilchen (12) auf die Siebplatte (10) auf diese ein Klebeband (18) aufgelegt wird, an dem die Teilchen (12) haften. Anschließend wird das Klebeband (18) mit den Teilchen (12) auf die Haft- oder Klebeschicht des Sandkerns übertragen und nach dem Abbinden des Haft- oder Klebemittels entfernt.




    Beschreibung


    [0001] Es sind verschiedene Verfahren bekannt, durch die Erzeugnisse aus Eisen oder Aluminiumlegierungen mit harten, verschleißfesten oder abriebsbeständigen Oberflächen versehen werden. können. Die Beschichtung der Oberflächen erfolgt beispielsweise durch Flammspritzbeschichtung oder Plasmaspritzbeschichtung. Nachteilig bei diesen Verfahren ist es jedoch, daß die Oberflächenschichten beim Beschichtungsverfahren und bei der Verwendung der Erzeugnisse abplatzen können. Ferner treten hohe Verfahrenskosten auf.

    [0002] Aus der US-PS 4,119,459 ist es auch bekannt, Karbide in die Oberfläche einzuschmelzen, indem Karbidmakroteilchen auf ein Gießmodel aufgebracht werden und anschließend das Werkstück gegossen wird. Es ist jedoch hierbei schwierig, die Karbidmakroteilchen genau an den gewünschten Stellen und in dem gewünschten Verteilungsmuster zu plazieren.

    [0003] Ferner sind für die Herstellung von Eisenprodukten einige Verfahren zum Angießen harter Oberflächen an die Eisenwerkstücke in Verbindung mit der Anwendung von Polystyrolmodellen bekannt. Ein solches Verfahren wurde beispielsweise von Hansen et al, "Application of Cast-On Ferrochrome-Based Hard Surfacings to Polystyrene Pattern Castings", Bureau of Mines Report of Investigations 8942, U.S. Department of the Interior, 1985, beschrieben. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine Paste, die ein Haftmittel und das gewünschte harte Material, wie z. B. Wolframkarbidpulver, enthält, auf solche Oberflächen eines Polystyrolmodelles aufgetragen, die den zum Verschleiß neigenden Oberflächen des resultierenden Gusses entsprechen. Dann wird vor dem Abgießen des Metalls eine hitzebeständige Beschichtung auf das ganze Modell aufgetragen. Dieses Verfahren ist als "Evaporative Pattern Casting"-Verfahren oder EPC-Verfahren bekannt.

    [0004] Dieses Verfahren leidet jedoch an der mangelnden Haftfähigkeit zwischen der verschleißfesten Schicht, die beispielsweise aus Wolframkarbid besteht, und dem Schaummodell aus Polystyrol, die vor allem darauf zurückzuführen ist, daß die fast trockene Paste die Oberfläche des geschäumten Kunstharzes nicht ausreichend benetzt. Daher dringt das Eisen vor seinem Erstarren manchmal nicht in die Schicht ein, und anstatt das Eisen getränkt zu haben, platzt das Karbid von dem Erzeugnis ab. Ferner ist dieses Verfahren komplex und unwirtschaftlich und läßt sich nicht wirkungsvoll bei einer Produktion im großen Stil anwenden.

    [0005] Die mechanischen Eigenschaften von Eisenguß, der durch ein EPC-Verfahren hergestellt wurde, sind wegen der Anwesenheit von Kohlenstoffdefekten minderwertiger als die von Sand- oder Kerngußerzeugnissen. Ferner erfordert das EPC-Verfahren besondere Vorsichtsmaßnahmen, um geringe Formänderungen beim Gießen einzuhalten.

    [0006] Das EPC-Verfahren wurde lediglich für Eisen, nicht jedoch für Aluminiumlegierungen beschrieben. Hier wurde an Stelle dessen ein Verbundmaterial aus Aluminium mit einer zylinderförmigen Form hergestellt, indem ein Schlammgemisch aus geschmolzenem Aluminium und feinen Karbidteilchen derart zentrifugiert wurde, daß sich je nach Erfordernis eine höhere Konzentration des Metalls oder der Karbide auf dem äußeren Umfang des Zylinders absondert. Ein derartiges Verfahren eignet sich jedoch nicht für schwere Karbide wie beispielsweise Wolframkarbid, dessen Dichte um mehr als das fünffache größer ist als die Dichte von Aluminium, so daß es nicht möglich ist, diese Teilchen in einem Schlammgemisch zu halten. Ferner ist dieses Verfahren ungeeignet, um auf ausgewählte Bereiche eines Gußstückes, das insbesondere eine komplexe Form aufweist, eine harte verschleißfeste Schicht aufzubringen.

    [0007] Die bekannten Verfahren eignen sich insbesondere nicht für die Herstellung von abriebsfesten Oberflächen großer Dicke. Sollen bei den bekannten Verfahren große Dicken hergestellt werden, so läßt sich das Eindringen von flüssigem Metall nur schlecht erreichen. Dabei werden die Karbidteilchen nicht im Metall eingeschlossen und neigen zum Abplatzen.

    [0008] Die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch das die genannten Probleme überwunden werden und das sich insbesondere auch bei Verwendung von größeren Teilchen zur Herstellung dickerer verschleißfester Schichten eignet.

    [0009] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.

    [0010] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

    [0011] Die vorliegende Erfindung kann zum Guß jeder bekannten Eisenart angewendet werden. Besonders geeignet ist es jedoch, bei der Herstellung von Gußeisen, insbesondere duktilem Eisen oder Grauguß. Ferner eignet sich das Verfahren für jede Aluminiumlegierung. Eine bevorzugte Aluminiumlegierung enthält einen Kupferanteil, durch den die Benetzbarkeit der Karbide verbessert wird. Der Kupferanteil beträgt vorzugsweise 3 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt sind 4 Gew.-%. Spezifische Beispiele solcher Legierungen enthalten die AA-Bezeichnung der 2XX.X Legierungsserie, wie beispielsweise 201.0, 206.0 und dergleichen.

    [0012] In der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt große Teilchen aus einem harten, verschleißfesten oder abriebsbeständigen Material verwendet, deren Größe ungefähr 2 mm oder mehr betragen kann. Besonders bevorzugt ist eine Partikelgröße zwischen 2 und 3 mm. Ferner liegt die Größe aller Teilchen einer Ladung vorzugsweise innerhalb eines Toleranzbereiches von plus/minus 0,5 mm um die mittlere Teilchengröße.

    [0013] Jedoch können auch Teilchen mit anderer Größe verwendet werden, um Schichten von kontrollierter und erwünschter Dicke an verschiedenen Orten des Endproduktes herzustellen.

    [0014] Die Teilchen sind vorzugsweise im wesentlichen kugelförmig, wodurch die Anwendung erleichtert und andere Gebrauchsanforderungen erfüllt werden können. Die Teilchenform ist jedoch nicht von besonderer Bedeutung für die vorliegende Erfindung.

    [0015] Als hartes, abriebs- und verschleißfestes Material kommt bei der vorliegenden Erfindung jedes üblicherweise verwendete Material von hartem Zustand in Frage, wie beispielsweise Wolframkarbid, Chromkarbid u.s.w., oder eine Mischung dieser Materialien. Ferner kann dieses Material ein Trägermetall enthalten. Hierfür eignet sich z. B. ein Metall der Eisengruppe, vorzugsweise Kobalt bei der Verwendung mit Wolframkarbid, oder Nickel bei der Verwendung mit Chromkarbid u.s.w. Das Trägermetall kann für die Herstellung der bevorzugten Kugelform erforderlich sein.

    [0016] Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung von verschleißfestem Material, welches eine ausreichende Benetzbarkeit in bezug auf den verwendeten Eisenguß aufweist, hinsichtlich bekannter Gußverfahren wirkungsvoll die Abplatzprobleme vermindern kann. Wo duktiles Eisen gegossen wird, eignen sich besonders Teilchen, die Wolframkarbid mit 12 Gew-% Kobalt enthalten.

    [0017] Um ein vorzeitiges Lösen der Karbide von dem Kern zu verhindern, wird als Haftmittel bevorzugt ein organisches Hochtemperaturhaftmittel verwendet. Mit hoher Temperatur ist gemeint, daß das Haftmittel einen Fließpunkt aufweist, der höher liegt als die Eisen- oder Aluminiumgießtemperatur. Für die vorliegende Erfindung kann jedes geeignete Haftmittel verwendet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält das Haftmittel ein keramisches Hochtemperaturbindemittel, beispielsweise Ceramabond 569 der Firma Aremco Products, Inc. USA, welches ein geschütztes Hochtemperaturbindemittel ist und Oxide von Aluminium, Silizium und Kalium in einer gallertartigen wässerigen Suspension enthält und welches eine maximale Gebrauchstemperatur von ungefähr 1650°C aufweist. Andere geeignete Hochtemperaturbindemittel werden beispielsweise durch die Firma Cotronics Corporation, USA, angeboten.

    [0018] Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Gußstücken, die an einer bestimmten Stelle (oder an mehreren Stellen) mit einem verschleißfesten Material zu versehen sind, wird vorzugsweise zur Herstellung des Sandkerns ein air-set-Verfahren (Lufthärtung ohne Wärmezufuhr) und kein bake-Verfahren angewendet. Der Sandkern, dessen besondere Form und Größe von dem gewünschten endgültigen Produkt abhängt, kann in einem bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise sind im ASM Metals Handbook, Volume 5, 8th Edition, verschiedene geeignete Verfahren zur Sandformung beschrieben.

    [0019] Vorzugsweise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine einlagige Teileschicht auf eine haftende Schicht aufgebracht, die ihrerseits auf die Kernoberfläche aufgelegt wird. Da der haftende Film auf den Teilchen eine Benetzung der Karbide durch das geschmolzene Metall verhindert, besteht während der Bindung am Kern nur ein minimaler Flächenkontakt, vorzugsweise ein Punktkontakt zwischen den Teilchen und dem Haftmittel. Ferner sind die Teilchen vorzugsweise gleichmäßig, das heißt ohne Nachbarberührung, auf dem Kern verteilt, wodurch ein leichter Metall- und Schlackenfluß um jedes Teilchen herum ermöglicht und damit eine Verbindung hoher Qualität gebildet wird. Die Schlacke wird entsprechend der Wechselwirkung zwischen den Karbiden, dem geschmolzenen Metall und dem Hochtemperaturhaftmittel gebildet.

    [0020] Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann zur Herstellung von Eisen- oder Aluminiumerzeugnissen mit weitem Anwendungsbereich verwendet werden. Insbesondere können komplexe Komponenten mit verschleißfester Oberfläche, wie beispielsweise Rotorgehäuse hergestellt werden. Ferner erfordert das Verfahren im Vergleich zu bekannten Verfahren geringere Kosten.

    [0021] Neben der Einfachheit, mit der verschiedene Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführbar sind (beispielsweise die Verwendung von Sandkernen, die Verwendung von Klebebändern, die eine Anwendung auf eine Vielzahl gekrümmter und komplexer Flächen zuläßt, und die Verwendung von geometrischen regelmäßigen Teilchenanordnungen, die für den Teilcheneinschluß durch das Metall hilfreich sind), liefert das Verfahren einen Verbund mit auf der ganzen Verbundoberfläche gleichmäßigen tribologischen Eigenschaften.

    [0022] Anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigt, sollen die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert werden.

    [0023] Es zeigt:

    Fig. 1 eine Darstellung zur Ausbildung einer Teilchenanordnung auf einer Tragplatte gemäß erfindungsgemäßer Verfahrensschritte,

    Fig. 2 ein Klebeband mit einer dichtgepackten Anordnung von Wolframkarbidteilchen mit einem Durchmesser von 2 mm,

    Fig. 3 eine Sandformoberfläche, auf der in Streifen kugelförmige Wolframkarbidteilchen angeordnet sind, die von einem Klebeband übertragen wurden,

    Fig. 4 einen Abguß duktilen Eisens, dessen Oberfläche bereichsweise mit Wolframkarbid imprägniert wurde und

    Fig. 5 verschiedene Ausbildungen der Oberfläche eines mit Wolframkarbidteilchen imprägnierten Aluminiumgußstückes.



    [0024] Um die oben angeführten Ziele zu erreichen, kann das nachfolgend beschriebene Verfahren angewendet werden. Es wird eine Siebplatte 10, beispielsweise ein Blech mit bestimmter Lochanordnung und bestimmten Lochdurchmessern, vorzugsweise eine hexagonale Lochanordnung mit optimaler Packung verwendet. Die Dicke der Siebplatte 10 ist vorzugsweise geringer als der mittlere Teilchendurchmesser und liegt zweckmäßigerweise zwischen ungefähr 1/2 und ungefähr 3/4 des mittleren Teilchendurchmessers, so daß die Teilchen 12 etwas über die Siebplatte 10 herausragen, wenn diese auf einer Tragplatte 14 aufliegt. Insbesondere kann die Siebplatte 10 aus einem Stahl- oder Kunststoffblech (z. B. Polykarbonat) erforderlicher Dicke bestehen, in die Löcher gebohrt sind.

    [0025] Nachdem die Siebplatte 10 auf eine ebene Fläche einer Tragplatte 14, z. B. eine Stahlplatte oder dergleichen, aufgelegt ist, werden die Teilchen 12, 16 über die Siebplatte 10 verteilt (Fig. 1a) und überschüssige Teilchen 16 wieder entfernt. Dieses Entfernen kann auf eine beliebige geeignete Weise erfolgen. Beispielsweise wird die Siebplatte 10 um einen Betrag angehoben, der ungefähr dem Teilchenradius entspricht (Fig. 2). Die überschüssigen Teilchen 16 können dann einfach von der Siebplatte 10 abgestrichen werden. Hierauf kann die Siebplatte 10 wieder abgesenkt werden (Fig. 1 c), so daß die oberen Bereiche der Teilchen 12 über die obere Fläche der Siebplatte 14 hinausragen und ein geometrisches Verteilungsmuster bilden (Fig. 1 d).

    [0026] Auf den Sandkern wird eine Haft- oder Klebschicht an solchen Stellen aufgetragen, an denen eine verschleißfeste Schicht entstehen soll. Die Haftschicht kann durch ein beliebiges geeignetes Mittel, beispielsweise durch Aufstreichen oder Aufspritzen, auf den Sandkern aufgetragen werden. Ferner hat die Haftschicht vorzugsweise eine Dicke von mindestens 0,1 mm, insbesondere eine Dicke zwischen 0,1 und 0,5 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 0,5 mm.

    [0027] Dann werden die in dem oben beschriebenen Verteilungsmuster angeordneten Teilchen 12 auf den Sandkern übertragen. Hierfür kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ein Haft- oder Klebeband auf das Verteilungsmuster der Teilchen 12 aufgelegt werden. Wenn das Klebeband abgehoben wird, kleben an ihm die Teilchen 12 und können von der Siebplatte 10 abgehoben werden. Die Teilchen 12 bilden auf dem Klebeband das oben beschriebene geometrische Verteilungsmuster. Fig. 2 stellt beispielsweise ein Klebeband 18 dar, auf dem in einer dichten einlagigen Packung Wolframkarbidteilchen verteilt sind, die einen Durchmesser von 2 mm aufweisen.

    [0028] Als Klebeband kommt jedes Band in Frage, dessen Klebewirkung hoch genug ist, um schwere, beispielsweise dicht gepackte Karbidteilchen in einer definierten Lage zu halten und gering genug ist, um die Teilchen freizugeben, wenn das Klebeband von dem Karbidstreifen abgezogen wird, nachdem das Haftmittel abgebunden hat. Beispielsweise eignen sich Klebebänder vom Typ 3M 404, die einen Gummiklebstoff hohen Haftvermögens aufweisen, oder vom Typ 3M 9415 oder Y928 mit Akrylklebstoff geringeren Haftvermögens.

    [0029] Das Klebeband wird dann auf die Haftschicht des Sandkerns derart aufgelegt, daß die Karbidteilchen lediglich einen minimalen Kontakt mit der Haftschicht bilden. Das Klebeband kann dabei bewegt werden, ohne daß das Verteilungsmuster der Teilchen gestört wird oder der Kontaktbereich zwischen Haftmittel und den Teilchen verändert wird, bis das Haftmittel abgebunden hat. Diese Unabhängigkeit erlaubt eine genaue Lageausrichtung des Klebebandes auf dem Sandkern. Nun kann heiße Luft während einer ausreichenden Zeitdauer, beispielsweise 25 bis 30 Sekunden, auf das Klebeband geblasen werden, um die Haftschicht ausreichend zu trocknen und die Teilchen sowie das Klebeband räumlich zu fixieren, so daß der Sandkern gehandhabt werden kann, ohne das Verteilungsmuster der Teilchen zu stören.

    [0030] Gemäß einem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren kann als Siebplatte eine Platte aus einem Polymerisationsprodukt, beispielsweise eine Polykarbonatsiebplatte der Firma Plascore Inc. verwendet werden. Diese Siebplatten sind ausreichend flexibel, um die Verteilung der Karbidteilchen unmittelbar, ohne Verwendung eines Klebebandes auf den Sandkern aufzubringen. Bei diesem Verfahren wird das Haftmittel auf die Sandkernoberfläche aufgetragen, die Siebplatte auf die Haftschicht aufgelegt, die Teilchen über die Siebplatte verteilt und die Siebplatte von dem Sandkern abgehoben, nachdem die Haftschicht abgebunden hat. Die Maschenweite wird so gewählt, daß lediglich ein Teilchen von einer Masche aufgenommen werden kann. Sollen jedoch große oder komplizierte Oberflächen hergestellt werden, wird das Klebebandverfahren bevorzugt.

    [0031] Nachdem die Teilchen auf die Haftschicht aufgebracht sind, wird das Haftmittel abgebunden. Bei Verwendung von Ceramabond 569 erfolgt das Abbinden bei Raumtemperatur innerhalb von 16 Stunden oder bei 50 C in 8 Stunden. Nach dem Abbinden des Haftmittels kann das Klebeband entfernt werden. Hierbei verbleibt ein Muster der Karbidteilchen fest verankert auf der Sandkernoberfläche. In Fig. 3 ist eine Sandkernoberfläche mit mehreren Streifen aus kugelförmigen Wolframkarbidteilchen dargestellt, von denen ein Klebeband abgezogen wurde.

    [0032] Anschließend kann das flüssige Eisen oder die flüssige Aluminiumlegierung durch ein beliebiges bekanntes Gießverfahren, beispielsweise durch Gießen unter Ausnützung der Schwerkraft, Preßdruckgießen, Vakuumgießen oder dergleichen rund um die Karbide gegossen werden. Für eine leichte Handhabung wird das Gießen unter Ausnützung der Schwerkraft bevorzugt. Es hat sich herausgestellt, daß beim Metallgießen die Verwendung von Karbidteilchen mit reduzierender Oberfläche, beispielsweise Teilchen, die einer Wasserstoffreduktionsbehandlung ausgesetzt wurden, die Bindung zwischen Teilchen und Metall verbessert und Karbidverluste während des Gießens vermindert oder vermieden werden können.

    [0033] In Fig. 4 ist exemplarisch die Oberfläche eines Gusses aus duktilem Eisen mit einer Wolframkarbid-Oberflächenimprägnation dargestellt.

    [0034] Fig. 5 zeigt hingegen einen Aluminiumguß. In Fig. 5a und 5b sind kupferüberzogene bzw. unbehandelte Karbide nach dem Guß gezeigt. Gemäß der Figuren 5c und 5d sind die kupferüberzogenen bzw. unbehandelten Karbide angeschliffen.

    [0035] Zur näheren Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel mit weiteren Vorteilen angegeben.

    Beispiel:



    [0036] Ein Pulver aus kugelförmigen Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von ungefähr 2 mm, deren Durchmesser nicht mehr als um 0,5 mm von einem mittleren Durchmesser abweichen, wird über eine Siebplatte gestreut, die ein hexagonales Lochmuster aufweist und auf einer Tragplatte aufliegt. Die Dicke der Siebplatte ist etwas größer als der mittlere Teilchenradius.

    [0037] Die Siebplatte wird über die stählerne Tragplatte um eine Höhe angehoben, die ungefähr dem Teilchenradius entspricht. Überschüssige Teilchen werden von der Siebplatte heruntergeschürft. Hierauf wird die Siebplatte wieder auf die Tragplatte abgesenkt, so daß die oberen Bereiche der Teilchen über die Siebplatte herausragen.

    [0038] Ein Klebeband vom Typ 3M 404 wird auf das Verteilungsmuster der Teilchen aufgelegt und leicht angedrückt. Hierauf wird das Klebeband mit den daran klebenden Teilchen angehoben und der weiteren Verwendung zugeführt.

    [0039] Eine Haftschicht mit einer Dicke von ungefähr 0,1 bis 0,25 mm, die Ceramabond 569 enthält, wird auf die hierfür vorgesehenen Stellen des Sandkerns gestrichen. Dann wird das Klebeband auf diese Stellen gelegt, so daß Punktkontakte zwischen den Teilchen und dem Haftmittel entstehen.

    [0040] Das Haftmittel wird bei 50 C über einen Zeitraum von 8 Stunden abgebunden, und das Klebeband wird nach dem Abkühlen des Sandkerns auf Raumtemperatur von dessen Oberfläche abgezogen.

    [0041] Flüssiges Eisen oder flüssiges Aluminium mit 4 Gew-% Kupfer wird um die Karbidteilchen gegossen, um ein Gußstück mit Verbundbeschichtung herzustellen.

    [0042] Nachdem der Guß abgekühlt ist, läßt sich das Hochtemperaturhaftmittel mit dem Sandkern leicht von den auf der Gußoberfläche festgelegten Karbidteilchen trennen.

    [0043] Auch wenn die Erfindung lediglich an Hand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen.


    Ansprüche

    1. Verfahren zur Herstellung von Metallerzeugnissen, vorzugsweise aus Eisen oder Aluminiumlegierungen, mit harten, verschleißfesten, imprägnierten Oberflächenschichten, das folgende Verfahrensschritte enthält:

    - Aufbringen von Teilchen (12, 16) aus hartem verschleißfestem Material auf eine Siebplatte (10), die eine gewünschte Anordnung von Löchern vorherbestimmbarer Größe enthält, derart, daß in im wesentlichen jedes Loch der Siebplatte (10) ein Teilchen (12) gelangt,

    - Herstellung eines Sandkerns von gewünschter Form und Größe, dessen Oberfläche wenigstens bereichsweise mit einer Haft- oder Klebeschicht beschichtet ist,

    - Überführen des Teilchenmusters auf die Haft- oder Klebeschicht, so daß der Kontakt zwischen Teilchen (12) und Haft-oder Klebemittel möglichst gering ist,

    - Abbinden des Haft- oder Klebemittels, so daß die Teilchen (12) auf dem Sandkern verankert werden und

    - Gießen der Metallschmelze um die Teilchen.


     
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der Teilchen (12) auf die Siebplatte (10) auf diese ein Klebeband (18) aufgelegt wird, an dem die Teilchen (12) haften, daß anschließend das Teilchenmuster durch das Klebeband (18) auf die Haft- oder Klebeschicht des Sandkerns übertragen wird und daß nach dem Abbinden des Haft- oder Klebemittels das Klebeband (18) entfernt wird.
     
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (12, 16) im wesentlichen kugelförmig sind und einen Durchmesser von wenigstens etwa 2 mm, vorzugsweise von 2 bis 3 mm aufweisen.
     
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Teilchen (12, 16) innerhalb einer Toleranz von 0,5 mm um den mittleren Teilchendurchmesser liegen.
     
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Siebplatte (10) etwa 1/2 bis etwa 3/4 des mittleren Teilchendurchmessers beträgt.
     
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenerzeugnis duktiles Eisen enthält.
     
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumerzeugnis eine Aluminiumlegierung mit etwa 4 Gew.-% Kupfer enthält.
     
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das verschleißfeste Material Wolframkarbid mit vorzugsweise 12 Gew.-% Kobalt enthält.
     
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Haftmittel ein Hochtemperaturhaftmittel, vorzugsweise ein unorganisches Hochtemperaturhaftmittel enthält.
     
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an das Gießen und Abkühlen der Metallschmelze sowohl das Haft- oder Klebemittel als auch der Kern von dem Metallerzeugnis getrennt und die verschleißfesten Oberflächen einer Nachbehandlung durch Feinschleifen, Schlichten oder dergleichen unterzogen werden.
     




    Zeichnung













    Recherchenbericht