Verfahren zur Herstellung von Gussteilen mit integrierten Bauteilen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich: auf ein Verfahren zur Herstellung eines Anbaurahmens für schwere mechanisch angetriebene Maschinen mit einem integrierten, Lagerbolzen als integriertes Bauteil durch Giessen, wobei, das integrierte Bauteil gleichzeitig mit dem übrigen Gussteil gegossen wird.

[0002] Im Kraftfahrzeugbau, beispielsweise bei Baumaschinen, Bodenbearbeitungs- und Landbaumaschinen werden schwere Arbeitsgeräte beweglich mit dem Antriebsfahrzeug verbunden. Als Verbindungselement zwischen dem Arbeitsgerät und dem Antriebsfahrzeug wird ein so genannter Anbaurahmen verwendet. Der Anbaurahmen weist mindestens einen Lagerbolzen auf, der quer zur Fahrtrichtung des Antriebsfahrzeuges verlaufend angeordnet ist. Der Anbaurahmen mit den Lagerbolzen dient zur beweglichen Verbindung des Arbeitsgerätes mit dem Antriebsfahrzeug. Der Anbaurahmen kann elektrische, hydraulische und/oder pneumatische Leitungen aufnehmen.

[0003] Mittels des Anbaurahmens können verschiedenartige Arbeitsgeräte austauschbar mit dem Antriebsfahrzeug verbunden werden. Der oder die Lagerbolzen dienen zur Lagerung des Arbeitsgerätes. Der Lagerbolzen überträgt die Kräfte von dem Antriebsfahrzeug zum Arbeitsgerät. Das Arbeitsgerät ist beweglich um eine quer zur Fahrtrichtung des Antriebsfahrzeuges verlaufende Achse durch die oder den Lagerbolzen angeordnet. An den Lagerbolzen werden höchste Ansprüche bezüglich Belastbarkeit, Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw. gestellt.

[0004] Die japanische Schrift JP 57025276A offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Pressform, wobei durch gleichzeitiges Giessen zweier unterschiedlicher Metallschmelzen die Pressform hergestellt wird. Nach dem Giessen erfolgt eine Oberflächenhärtung.

[0005] Weiterhin ist in der JP 2003 221 639 ein simultanes Giessen eines Verbundgussteiles bestehend aus einem Abgaskrümmer und einem Turbinengehäuse beschrieben, wobei beide Teile aus Gusseisen mit Kugelgraphit mit jeweils unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung gegossen werden.

[0006] In der Offenlegungsschrift DE 101 30 323 A1 - welche jedoch eine komplett gattunasfremde Papiermaschine betrifft-werden Verschleisskörper bzw. Leisten mit einem verschleissarmen Schicht beschichtet.

[0007] Aus der US 3 876 091 ist ein Anbaurahmen zur Verbindung von Arbeitsgeräten mit einem Antriebsfahrzeug bekannt. Der Anbaurahmen besteht aus einem oberen und einem unteren Querbalken und zwei Seitenbalken, die zu einem Rahmen zusammengeschweisst sind. In den Seitenbalken sind wiederum Lagerblöcke eingeschweisst zur Aufnahme von Lagerbolzen, die mit den Armen des Antriebsfahrzeuges verbunden werden.

[0008] Die Herstellung des Anbaurahmens wäre kostengünstiger, wenn Herstellungsschritte wie das Einschweissen oder die mechanische Verbindung durch Verschrauben oder Verstiften des Lagerbolzens unterbleiben könnten. Die DE 10 2007 007277 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Anbaurahmens für schwere, mechanisch angetriebene Maschinen mit einem integrierten Lagerbalzen als integriertes Bauteil, wobei dieses integrierte Bauteil gleichzeitig mit dem übrigen Bauteil gegossen wird.

[0009] Das Umgiessen des Lagerbolzens aus Stahlguss mit dem Gusseisenwerkstoff des Rahmens hat sich in der Praxis jedoch als ungeeignet herausgestellt, weil beim Giessvorgang zwischen dem Bolzen und dem Rahmen keine garantiert form- und kraftschlüssige Verbindung hergestellt werden kann. Die relativ grosse Masse des Stahlbolzens leitet beim Umgiessen die Wärme des Gusseisens zu schnell ab, so dass in dem relativ schmalen Verbindungsbereich kein sicheres Einschweissen des Lagerbolzens gewährleistet werden kann. Ein loser Einbau des Lagerbolzens mittels Sicherungsringen und -Stiften ist aufgrund des damit verbundenen Aufwandes, insbesondere bei Montage und Wartung, nicht Erfolg versprechend.

[0010] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein möglichst kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines Anbaurahmens für schwere mechanisch engetriebene Maschinen anzugeben, wobei der Schweissvorgang bzw. die mechanische Verbindung eingespart werden kann.

[0011] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Oberflächenbehandlung eine Oberflächenbeschichtung mit einer Härte grösser als 50 HRC und die Oberflächenbehandlung eine Schichtdicke von mindestens 0,1 mm umfasst.

[0012] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

[0013] Es ist von Vorteil, dass das Gussteil mit dem integrierten Bauteil eine möglichst hohe Lebensdauer aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass das integrierte Bauteil eine Uberflächenbehandlung eine Oberflächenhärtung mit einer Härte grösser als 50 HRC aufweist. Dies wird auch dadurch erreicht, dass die Oberflächenbehandlung eine Oberflächenbeschichtung mit einer Härte grösser als 50 HRC aufweist. Im Bereich des integrierten Bauteiles weist die härtere Schicht nach der Oberflächenbehandlung in vorteilhafter Weise eine Dicke von mindestens 0,1 mm, vorzugsweise mindestens 0,3 mm auf.

Ausführungsbeispiel

[0014] Ein Anbaurahmen, der zwischen einer schweren Antriebsmaschine und einer Hebevorrichtung eingebaut wird, wird aus einem Guss aus einer Gusseisenlegierung mit Kugelgraphit gegossen. Der oder die Lagerbolzen wird/werden gleichzeitig mit den übrigen Bereichen des Anbaurahmens gegossen. Der Giessvorgang wird als Formguss in eine Form aus einem wieder verwendbaren Material, beispielsweise einer Sandform, durchgeführt. Das fertige Gussteil weist ein Gewicht von einigen hundert Kilogramm auf. Nach dem Giessen, dem Auspacken und dem Reinigen wird der Anbaurahmen im Bereich des Lagerbolzens, der einen Durchmesser von beispielsweise 60 mm aufweist, mit einer metallischen Verschleissschicht beschichtet.

[0015] Die Beschichtung erfolgt in einem Lichtbogen-Metallspritzverfahren oder in einem Hochgeschwindigkeitsflammspritzverfahren (HVOF = High Velocity Oxygen Fuel). Die Beschichtung im Hochgeschwindigkeitsflammspritzverfahren zeichnet sich aus durch eine hohe Aufprallgeschwindigkeit der Beschichtungspartikel bei einem möglichst niedrigen Energieeintrag. Die Beschichtungspartikel werden in einem Brenner aufgewärmt und im Abgasstrom beschleunigt. Der Abstand zwischen dem Brenner und dem zu beschichtenden Bauteil sowie die punktuelle Verweildauer des Beschichtungsstrahles werden so gewählt, dass die Temperatur an der Oberfläche des Gussteiles mit etwa 200 °C deutlich unterhalb der Gefügeumwandlungstemperatur bleibt. Das unterliegende Substrat wird bei der Beschichtung metallurgisch nicht oder nur geringfügig verändert.

[0016] Als Beschichtungswerkstoff wird ein Metallpulver verwendet, das zu 67 Gew.% aus Wolframkarbid mit einer definierten Korngrössenverteilung und zu 33 Gew.% aus einer Chrom-Nickel-Bor-Silizium-Legierung besteht. Die Schichtdicke der Beschichtung nach dem Flammspritzen beträgt mindestens 0,1 mm. Um Unebenheiten des Gussteiles auszugleichen und um bei der nachfolgenden Bearbeitung genügend Materialreserve zu haben, wird vorzugsweise mindestens 0,3 mm beschichtet.

[0017] Die Beschichtung weist gute dielektrische und somit gute Antikorrosionseigenschaften auf. Durch die definierte Korngrössenverteilung des Wolframkarbids wird eine sehr kompakte und undurchlässige Schicht erzeugt. Die Oberflächenhärte der Beschichtung des Lagerbolzens beträgt mindestens 50 HRC, vorzugsweise 60 HRC. Belastungsversuche des so behandelten Anbaurahmens zeigen eine Haftfestigkeit der Schicht von mindestens 50 MPa. Die Korrosionsbeständigkeit wurde in einem 240 Stunden dauernden Salzsprühnebel getestet. Die Beständigkeit ist gut bis sehr gut und die beschichtete Oberfläche zeigt keine Rosterscheinungen, keine Unterkorrosion oder Schalenbildung.

[0018] Mit dem hier beschriebenen Verfahren kann ein hochbelastbarer Anbaurahmen mit einer hohen Lebensdauer kostengünstig hergestellt werden. Es wird nur ein Gusswerkstoff für den gesamten Anbaurahmen eingesetzt. Im Gussteil können Bauteile, die bereichsweise einem grösseren Verschleiss ausgesetzt sind, integriert werden. Durch die Integration des Lagerbolzens in dem Anbaurahmen werden Form- und Kraftschluss gewährleistet.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Anbaurahmens für schwere mechanisch angetriebene Maschinen mit einem integrierten Lagerbolzen als integriertes Bauteil durch Giessen, wobei das integrierte Bauteil gleichzeitig mit dem übrigen Gussteil gegossen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das integrierte Bauteil durch eine nach dem Giessen erfolgende Oberflächenbehandlung bereichsweise eine höhere Oberflächenhärte als das übrige Bauteil aufweist und die Oberflächenbehandlung eine Oberflächenbeschichtung mit einer Härte grösser 50 HRC und eine Schichtdicke von mindestens 0,1 mm darstellt.

2. Verfahren zur Hertellung eines Anbaurahmens für schwere mechanisch angetriebene Maschinen mit einem integrierten Lagerbolzen als integriertes Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (= HVOF) erzeugt wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Anbaurahmens für schwere mechanisch angetriebene Maschinen mit einem integrierten Lagerbolzen als integriertes Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung mit einem Wolframkarbid enthaltenden Metallpulver mit der Zusammensetzung WG-NiCrBSi 67-33 durchgeführt wird.

4. Verfahren zur Hertellung eines Anbaurahmens für schwere mechanisch angetriebene Maschenen mit einem integrierten Lagerbolzen als integriertes Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussteil mit dem integrierten Bauteil aus einer Gusseisenlegierung mit Kugelgraphit hergestellt wird.

Claims

1. Method for manufacturing an installation frame for heavy mechanically driven machines with an integrated mounting bolt as integrated component by casting, wherein the integrated component is cast simultaneously with the rest of the casting,
characterized in that
by virtue of a surface treatment carried out after casting, the integrated component has, in certain regions, a greater surface hardness than the remaining component and the surface treatment is a surface coating with a hardness of greater than 50 HRC and a thickness of at least 0.1 mm.

2. Method for manufacturing an installation frame for heavy mechanically driven machines with an integrated mounting bolt as integrated component according to Claim 1, characterized in that the surface treatment is generated by means of high velocity oxygen fuel spraying (= HVOF).

3. Method for manufacturing an installation frame for heavy mechanically driven machines with an integrated mounting bolt as integrated component according to Claim 1 or 2, characterized in that the surface treatment is carried out with a metal powder containing tungsten carbide and having the composition WC-NiCrBSi 67-33.

4. Method for manufacturing an installation frame for heavy mechanically driven machines with an integrated mounting bolt as integrated component according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the casting with the integrated component is produced from a cast iron alloy with spheroidal graphite.

Revendications

1. Procédé de fabrication par coulée d'un bâti de montage pour lourdes machines entraînées mécaniquement, présentant un goujon de palier intégré comme composant intégré, le composant intégré étant coulé en même temps que le reste de la pièce coulée,
caractérisé en ce que
le composant intégré présente grâce à un traitement de surface réalisé après la coulée certaines parties à dureté de surface plus élevée que le reste du composant, le traitement de surface étant un revêtement de surface d'une dureté supérieure à 50 HRC dont l'épaisseur est d'au moins 0,1 mm.

2. Procédé selon la revendication 1 de fabrication d'un bâti de montage pour lourdes machines entraînées mécaniquement, présentant un goujon de palier intégré comme composant intégré, caractérisé en ce que le traitement de surface est réalisé par pulvérisation à la flamme à haute vitesse (= HVOF).

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 de fabrication d'un bâti de montage pour lourdes machines entraînées mécaniquement, présentant un goujon de palier intégré comme composant intégré, caractérisé en ce que le traitement de surface est réalisé à l'aide d'une poudre métallique contenant du carbure de tungstène, de composition WC-NiCrBSi 67-33.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 de fabrication d'un bâti de montage pour lourdes machines entraînées mécaniquement, présentant un goujon de palier intégré comme composant intégré, caractérisé en ce que la pièce coulée et le composant intégré sont réalisés en un alliage de fonte de coulée à graphite sphéroïdal.