MOHR, Karlheinz (Beethovenstrasse 66, Knittlingen, 75438, DE)
HERMANN, David (Hölderlinstrasse, Korb, 71404, DE)
MOHR, Karlheinz (Beethovenstrasse 66, Knittlingen, 75438, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines zumindest bereichsweise einen erhöhten Verschleißschutz aufweisenden Gusswerkstückes, bei dem keramikhaltiges Material beim Gießen in die Matrix des Gießwerkstoffes eingebettet wird; dadurch gekennzeichnet, dass a) Keramikpartikel mit einer mittleren Korngröße zwi- sehen 0,2 und 4 mm mit mindestens einem Bindemittel vermischt werden; die Mischung aus Keramikpartikeln und Bindemittel in einer bestimmten Schichtdicke auf eine hitzebeständige Fasermatte aufgebracht wird, wodurch eine zweischichtige Struktur entsteht; nach dem Abbinden des Bindemittels aus der zweischichtigen Struktur eine Einlage (9) konfektioniert wird, deren Form der Form eines zu schützenden Oberflächenbereiches des Gusswerkstückes entspricht ; die Einlage (9) in dem Gießhohlraum (8) an derjenigen Stelle angebracht wird, die dem zu schützenden Oberflächenbereich des Gusswerkstückes entspricht der Gießhohlraum (8) mit dem Gießwerkstoff ausgegossen wird, wobei die Keramikpartikel in der Einlage (9) in dem Gießwerkstoff eingebettet werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Korngröße der Keramikpartikel 1 bis 2 mm beträgt . 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass als Keramikmaterial Zirkonoxid- oder Aluminiumoxid-Keramik eingesetzt wird. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Wasserglas eingesetzt wird. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als ausschließliches oder zusätzliches Bindemittel eine die Flexibilität der Einlage (9) erhaltende Schlichte eingesetzt wird. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießwerkstoff metallisch, insbesondere Stahl, oder ein Buntmetall oder Aluminium ist. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießwerkstoff ein Kunststoff ist. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte (2) aus Glasfasern besteht. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die keramikhaltige Schicht auf der Fasermatte ein Dicke zwischen 3 und 8 mm besitzt. |
bereichsweise einen erhöhten Verschleißschutz auf- weisenden Gusswerkstücks
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zumindest bereichsweise einen erhöhten Verschleißschutz aufweisenden Gusswerkstücks, bei dem keramikhaltiges Material beim Gießen in die Matrix des Gießwerkstoffes eingebettet wird.
Es ist ein seit langem bekanntes Problem, dass duktile Gusswerkstücke zwar hohe Schlagbeständigkeit und Zähigkeit aufweisen, jedoch nur geringe Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß besitzen. Umgekehrt sind sehr verschleißbeständige Werkstücke im Allgemeinen spröde und halten Schlagbeanspruchungen nicht stand. Daher sind schon viele Versuche unternommen worden, Verbundwerkstücke herzustellen, bei denen in eine duktile, schlagbeständige Matrix verschleißbeständige Einlagen aus Hartmaterial eingebettet sind.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der EP 0 841 990 Bl bekannt. Hier wird eine perforierte oder schwammartig ausgebildete Keramik-Einlage verwendet, wodurch beim Gießvorgang der Gießwerkstoff in die Öffnungen und Poren der Einlage eindringt. Es ist bei diesem Verfahren nicht ganz einfach, Einlagen mit der gewünschten Schichtdicke und der gewünschten Form preiswert herzustellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszubilden,
BESTÄTIGUNGSKOPIE dass die Dicke der den Verschleißschutz gewährenden
Schicht aus keramikhaltigem Material präzise vorgebbar und die Form der Einlage an die Form der zu schützenden Werkstückoberfläche gut anpassbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, das a) Keramikpartikel mit einer mittleren Korngröße zwischen 0,2 und 4 mm mit mindestens einem Bindemittel vermischt werden; die Mischung aus Keramikpartikeln und Bindemittel in einer bestimmten Schichtdicke auf eine hitzebeständige Fasermatte aufgebracht wird, wordurch eine zweischichtige Struktur entsteht; nach dem Abbinden des Bindemittels aus der zweischichtigen Struktur eine Einlage konfektioniert wird, deren Form der Form eines zu schützenden
Oberflächenbereichs des Gusswerkstückes entspricht; die Einlage in dem Gießhohlraum an derjenigen Stelle angebracht wird, die dem zu schützenden Oberflächenbereich des Gusswerkstückes entspricht; der Gießhohlraum mit dem Gießwerkstoff ausgegossen wird, wobei die Keramikpartikel der Einlage in dem Gießwerkstoff eingebettet werden. Erfindungsgemäß wird also zunächst eine zweischichtige Struktur hergestellt, die gewissermaßen als Träger eine hitzebeständige Fasermatte besitzt, auf welche die in Bindemittel gebundenen Keramikpartikel aufgebracht sind. Die Dicke der Keramikpartikel -Schicht kann auf diese Weise sehr gut bestimmt werden. Durch Konfektionieren dieser zweischichtigen Struktur kann dann exakt diejenige Form hergestellt werden, die der Form des zu schützenden
Oberflächenbereiches des Werkstückes (ggfs in eine Ebene abgewickelt) entspricht. Das Bindemittel entweicht im All- gemeinen beim Gießvorgang, während die Fasermatte als am Werkstück nach außen zeigende Schicht verbleiben kann. Diese wird im Gebrauch des Gusswerkstückes schnell verschlissen oder kann bei Bedarf auch vor dem Einsatz des Gusswerkstückes entfernt werden.
Die Untergrenze der mittleren Korngröße der verwendeten Keramikpartikel wird im Wesentlichen dadurch bestimmt, dass die Infiltrationsfähigkeit der Keramik-haltigen Schicht nicht in Frage gestellt werden darf. Die Obergrenze der mittleren Partikelgröße ergibt sich daraus, dass eine ausreichende Bedeckungsdichte gewährleistet sein muss, um die gewünschte Verschleissbestndigkeit zu erzielen.
Besonders bevorzugt wird, wenn die mittlere Korngröße der Keramikpartikel 1 bis 2 mm beträgt.
Als Keramikmaterial kann insbesondere Zirkonoxid- oder Aluminiumoxid-Keramik eingesetzt werden. Derartige Partikel werden in der Schleifmittelindustrie eingesetzt und sind kommerziell preiswert erhältlich.
Als Bindemittel kann Wasserglas verwendet werden, das ebenfalls ein kostengünstiger und leicht handzuhabender Werkstoff ist.
Vorzugsweise wird als ausschließliches oder zusätzliches Bindemittel eine die Flexibilität der Einlage erhaltende Schlichte eingesetzt. Hierfür eignen sich beispielsweise Schlichten, wie sie bisher zur Versiegelung von schlecht ausgeschäumten Modellbereichen oder auch geschnittenen oder gefrästen Oberflächen eingesetzt werden. Eine derartige Schlichte ist unter dem Markennamen "Poly- fiiier S" von der Firma Ashland-Südchemie Kernfest
GmbH, D-40721 Hilden, erhältlich.
Der Giesswerkstoff kann sowohl metallisch, also insbesondere Stahl, ein Buntmetall oder Aluminium, als auch ein Kunststoff sein. Als Fasermatte kann grundsätzlich jedes "offenporige" textilartige Material eingesetzt weden, sofern nur die Hitzebeständigkeit gewährleistet ist. Bevorzugt werden Glasfasermatten. Es sind jedoch auch Matten aus entsprechendem Kunststoff denkbar.
Die Dicke der keramikhaltigen Schicht auf der Fasermatte sollte zwischen 3 und 8 mm liegen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol - gend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Figur 1 einen Schnitt durch eine Einlage, wie sie
beim erfindungsgemäßen Verfahren Verwendung findet ;
Figur 2 einen schematischen Schnitt durch eine Gießform, in welche die Einlage der Figur 1 eingelegt ist .
Die Zeichnung zeigt, wie bei der Herstellung eines an einer Oberfläche vor Verschleiß zu schützenden Gegenstandes beispielhaft vorgegangen werden kann:
Zunächst werden Keramikpartikel, beispielsweise 40 -pro- zentiges Zirkonkorund mit einer mittleren Korngröße
zwischen 1 und 2 mm, mit 3 -prozentigem Wasserglas und/ oder 3-prozentiger Schlichte "Polyfiiier S" als Bindemittel vermischt. Diese Masse wird in einer Schicht 1 gewünschter Dicke auf eine Glasfasermatte 2 aufgebracht. Die mit
Keramikpartikeln beschichtete Glasfasermatte 2 hat eine Dicke von 6 bis 8 Millimetern. Nach dem Aushärten des
Bindemittels wird die so entstandene zweischichtige
mattenartige Struktur konfektioniert . Es entsteht so die in Figur 1 dargestellte zweischichtige Einlage 9, die exakt an die Form der zu schützenden Oberfläche
des Werkstückes angepasst ist . Aufgrund der oben erwähnten Schlichte wird die Einlage 9 nicht starr, sondern bleibt in gewissem Umfange flexibel, so dass sie gegebenenfalls auch gebogen werden kann.
Die Einlage 9 wird in eine herkömmliche Gießform 10
eingelegt, wie dies in Figur 1 gezeigt ist. Diese Gießform 10 umfasst einen Oberkasten 6 mit Eingusstümpel 3 und
Eingusskanal 4 sowie Speiser 5. Im Unterkasten 7 sowie teilweise auch im Oberkasten 6 ist der der Form des
gewünschten Werkstückes entsprechende Gießhohlraum 8 ausgebildet . Die Einlage 9 wird an derjenigen Stelle der Wandung
des Gießhohlraumes 8 befestigt, welche der zu schützenden Oberfläche des herzustellenden Werkstückes
entspricht. Bei Verwendung einer Sandform kann dies
beispielsweise durch Nageln geschehen. Nach Schließen der Gießform 10 wird das Werkstück in bekannter Weise mit metallischem Werkstoff abgegossen. Der flüssige
metallische Werkstoff umschließt die Kermaikpartikel in der Schicht 1 der Einlage 2, wobei das Bindemittel im
Wesentlichen verdampft. Das Werkstück ist nun an der zu schützenden Oberfläche mit einer Keramikpartikel -Schicht versehen, wodurch dort eine erhöhte Verschleissbeständig- keit erzielt wird. Dass das aus der Gießform 10 entnommene Werkstück in demjenigen Bereich, in dem sich die Einlage 9 befindet, die Schicht 2 aus Glasfasermatte besitzt, ist unschädlich, da diese im Gebrauch des Werkstückes rasch abgeschliffen wird.