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DE112009003706T5 - Verbessertes Verfahren und Gegenstand der verschleißfesten Hartauftragsschweißung - Google Patents

Verbessertes Verfahren und Gegenstand der verschleißfesten Hartauftragsschweißung Download PDF

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DE112009003706T5
DE112009003706T5 DE112009003706T DE112009003706T DE112009003706T5 DE 112009003706 T5 DE112009003706 T5 DE 112009003706T5 DE 112009003706 T DE112009003706 T DE 112009003706T DE 112009003706 T DE112009003706 T DE 112009003706T DE 112009003706 T5 DE112009003706 T5 DE 112009003706T5
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plates
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Dwayne R. Schantz
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FLSmidth AS
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  • Crushing And Grinding (AREA)
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Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zur Herstellung eines verschleißfesten Gegenstandes, einschließlich einer verschleißfesten Schicht auf einer im Wesentlichen planaren metallischen Oberfläche, darunter die Schritte des Aufbringens auf der Metalloberfläche einer Vielzahl nahe beieinanderliegender Verschleißplatten aufweisend ein Material, das eine bessere Verschleißfestigkeit aufweist als die Metalloberfläche, und das keine dauerhafte Bindung mit dem zur Anbringung auf die Metalloberfläche geeigneten Schweißwerkstoff eingeht, um so eine abwechselnde Struktur, aus Verschleißplatten und dazwischen liegender Metalloberfläche zu bilden und die Verschleißplatten mit einem geschmolzenen metallischen Schweißwerkstoff zu verankern; das erwähnte Material erzeugt beim Erstarren eine Schweißverbindung mit der erwähnten Metalloberfläche und eine mechanische Verbindung mit den erwähnten Verschleißplatten und befestigt somit die Verschleißplatten an der Metalloberfläche.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf harte Metalloberflächen, auf die in einem Zerkleinerungsvorgang direkt eingewirkt wird, wie etwa die Oberflächen von Mahlwalzen, die in Anlagen zur Druckzerkleinerung von körnigen Materialien eingesetzt werden. Laut der Erfindung werden dicht beabstandete einzelne Verschleißplatten, d. h. Inseln, direkt und ohne Verwendung von Einprägungen oder Ähnlichem auf der Oberfläche angebracht und somit wird eine harte Oberfläche erschaffen. Die Verschleißplatten sind aus einem extrem abriebfesten Material gefertigt, das eine bessere Verschleißfestigkeit als die Metalloberfläche aufweist. Normalerweise weisen die Konstruktionswerkstoffe der Verschleißplatte und der Metalloberfläche ausreichend Unterschiede auf, sodass mit gebräuchlichem Schweißmaterial keine starke Verbindung (wie zum Beispiel beim Diffusionsschweißen) zwischen dem Metallsubstrat und der Verschleißplatte erzeugt werden kann. Die verschleißfesten Platten sind auf der harten Metalloberfläche dicht beieinander angeordnet und mit einer Schweißlegierung, die auch mindestens einen Teil des Raumes zwischen zwei nebeneinanderliegenden Platten ausfüllt, an die Metalloberfläche gesichert (verankert). Der Schweißwerkstoff erzeugt eine feste Verbindung mit der Metalloberfläche und ist außerdem relativ zu den Verschleißplatten positioniert, um die Verschleißplatten mechanisch zu verankern und somit einen einzigartig verschleißfesten Gegenstand zu erzeugen. Der verschleißfeste Gegenstand kann zum Beispiel für Mahlwalzen, vertikale Walzenmühlen, Schleiftische und ähnliche Gegenstände verwendet werden.
  • Eines der am häufigsten auftretenden Probleme im Zusammenhang mit verschleißfesten Oberflächen, aufweisend ein Metallsubstrat mit eingearbeiteten (oder auf andere Weise auf der Oberfläche befestigt) verschleißfesten Einsätzen, z. B. Verschleißplatten, ist die Schwierigkeit, wenn nicht sogar Unmöglichkeit für den Benutzer, z. B. den Betreiber einer Walzenmühle, die beschädigte verschleißfeste Oberfläche zu reparieren. Die gängigen Verfahren zur Herstellung solcher Oberflächen, wie z. B. durch Bohrungen oder andere Halteeinprägungen im Metallsubstrat, sind außerdem teuer. Andere Verfahren erfordern die Anwendung von Hochtemperatur- und Hochdruckverfahren, die ebenso teuer sind und die Verwendung von Spezialausrüstung erfordern. Verschleißfeste Oberflächen, die zum Beispiel durch Auftragsschweißen hergestellt wurden, können unter Umständen vor Ort repariert werden. Da jedoch Beschränkungen für die Verwendung von Legierungen für die Oberflächenbehandlung bestehen, ist ihre Verschleißfestigkeit und aufgetragene Stärke sehr niedrig im Vergleich zu Platten- oder Einbringungsverfahren, in denen ein äußerst verschleißfestes Material zu einer Oberfläche hinzugefügt wird.
  • Verschiedene Methoden zur Aufpanzerung von Metallsubstraten beinhalten zum Beispiel die in folgenden US-Patenten dargelegten Verfahren: 5,704,561 ; 5,755,033 ; 5,902,685 und 6,523,767 B1 .
  • Durch das Verfahren in 5,755,033 entfällt die Notwendigkeit eines Mechanismus zur Sicherung, z. B. durch Einprägungen und oder Bohrungen, des verschleißfesten Materials in der Substratoberfläche. Dieses Verfahren ist jedoch kostspielig, da zur Herstellung der verschleißfesten Oberfläche die Verwendung von speziellen Verbundwerkstoffen und ein isostatisches Pressverfahren nötig ist. Des Weiteren gestaltet sich eine Reparatur von Schäden an der Walze wegen der zur Herstellung der verschleißfesten Oberfläche verwendeten Verbundwerkstoffe schwierig. Der Werkstoff, der für die Zwischenräume und der Werkstoff, der für die verschleißfesten Bereiche verwendet wird, muss aus Materialien gebildet sein, die ein Diffusionsmerkmal aufweisen, sodass sie im Verfahren verbunden werden können.
  • Im Fall von verschleißfesten Walzenpressen ist die Profilierung der verschleißfesten Oberfläche, die es ermöglicht, das Material zur Zerkleinerung in die Walzen zu ziehen, ebenso erstrebenswert. Die vorliegende Erfindung lässt die Formierung solcher Profile bei der Anwendung auf Walzenpressen zu.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein relativ kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands mit einer verschleißfesten Oberfläche. Die Reparatur einer beschädigten Oberfläche ist ebenfalls verhältnismäßig einfach.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorgenannten Probleme können durch die Verankerung einer Vielzahl von verschleißfesten Platten durch die Bildung einer Schweißverbindung, hier definiert als Bildung einer Verbindung durch Schweißen, Füllschweißen, Schweißplattierung, Diffusionsschweißen, Hartlöten oder ein vergleichbares Verfahren, mit einer Legierung und der Metalloberfläche, verbessert werden. Das Verbindungsmaterial füllt auch mindestens einen Teil der Senken, d. h. Zwischenräume, die durch die einzelnen Verschleißplatten (Inseln) entstehen, und ist so angeordnet, dass es die Platten durch physikalische Kräfte, im Gegensatz zu sämtlichen wesentlichen Diffusionskräften, an Ort und Stelle verankert. Wie bei Doppelwalzenpressen angewandt, sollte sich der Schweißwerkstoff auf einer Ebene verteilen, die etwas tiefer als die Oberfläche der Inseln gelegen ist, sodass ein Oberflächenprofil entsteht, das dazu geeignet ist, Materialien zum Zerkleinern in den Walzenspalt zu ziehen. Dieses Profil kann bei der Herstellung gebildet werden oder während der Nutzung des Gegenstandes, aufgrund der unterschiedlichen Verschleißfestigkeit der Verschleißplatten und der zur Verbindung und Auffüllung der Räume zwischen den Platten eingesetzten Schweißung, erreicht werden.
  • Jede Verschleißplatte bedeckt nur einen kleinen Teil des gesamten Oberflächenbereichs der Metalloberfläche, aber zusammengenommen kann der von allen Verschleißplatten bedeckte gesamte Oberflächenbereich auf dem zu behandelnden Gegenstand im Bereich von etwa 70% bis etwa 90% der Fläche bezogen auf den gesamten Oberflächenbereich der Metalloberfläche liegen.
  • Die Verschleißplatte kann aus jedem gebräuchlichen verschleißfesten Material, das bessere Verschleißmerkmale bzw größere Verschleißfestigkeit aufweist als die Metalloberfläche, die es bedeckt, bestehen und kann wegen der einzigartigen Merkmale der Erfindung aus einer größeren Auswahl, als bisher genutzt, stammen. Die Verschleißplatten haben im Grunde eine im Wesentlichen planare Form. Sie können flach sein oder eine Krümmung aufweisen, um so zum Beispiel auf die Krümmung einer Presswalze zu passen. Sie können, zum Beispiel aus jedem harten, rauen verschleißfesten Material, das durch Gießen, Schmieden, Sintern oder ein ähnliches Verfahren hergestellt wurde, gemacht sein. Sie können aus metallischen oder keramischen Werkstoffen oder einer Mischung daraus bestehen.
  • Bei der Verwendung in einer Presswalze liegt die Stärke der Verschleißplatten vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 10 cm.
  • Die Verschleißplatten sind direkt mit der zur besseren Strapazierfähigkeit behandelten Oberfläche verankert, wie zum Beispiel mit einer in einem Zerkleinerungsverfahren eingesetzten Walze oder mit einer Metallverkleidung bzw Metallfutter, die auf der Oberfläche eines solchen Gegenstandes angeordnet ist. Verkleidungen werden manchmal eingesetzt, da sie den Vorteil der möglicherweise besseren Härte und Sprödigkeit im Vergleich zum darunterliegenden Substratmaterial, das Formbarkeit und Schweißbarkeit erfordert, bieten. Eine Verkleidung kann verwendet werden, um die Menge der abgeriebenen und ersetzten Werkstoffe zu verringern. Verkleidungen werden zum Beispiel häufig in Anlagen mit Presswalzen verwendet.
  • Die Erfindung wird insbesondere bezüglich der Bildung verschleißfester Oberflächen auf in Walzenmühlen eingesetzten Mahlwalzen genauer erläutert. In diesen Walzwerken wird ein körniges, sprödes Schleifaufmaß, z. B. Zementklinker und Ähnliches, in den aus zwei sich drehenden, entgegengesetzt rotierenden und voneinander getrennten Walzen bestehenden Walzenspalt gezogen und zwischen den rotierenden Walzen zerkleinert. Diese Anlagen und die Verfahren sind in Fachkreisen bekannt und sind zum Beispiel im US-Patent 5,755,033 erläutert, dessen Lehren ausdrücklich durch Verweis hier aufgenommen werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • veranschaulicht eine Darstellung der Herstellung einer Presswalze und zeigt dabei das Aufbringen der verschleißfesten Platten unter Einsatz eines Schweißverfahrens.
  • zeigt eine axonometrische Ansicht einer Presswalze, nachdem Verschleißplatten direkt auf der Oberfläche der Metallwalze verankert wurden. Die nummerierten Teile entsprechen den in dargestellten Teilen.
  • zeigt den vorderen Teil der Walze aus mit einer Explosionsdarstellung einer Verschleißplatte, worin die Verschleißplatte in einer abgestumpften Form gezeigt wird, die eine bessere Verankerung mit der Metalloberfläche ermöglicht.
  • ist eine planare Ansicht einer Auswahl von Anordnungen der Verschleißplatten, die bei der tatsächlichen Anwendung der Erfindung verwendet werden können.
  • ist eine Ansicht entlang der Linien A-A in und zeigt eine Auswahl vertikaler Querschnittsstrukturen, die in der tatsächlichen Anwendung der Erfindung verwendet werden können.
  • zeigt eine Seitenansicht des Körpers aus unter Verwendung von im Wesentlichen flachen Verschleißplatten.
  • veranschaulicht eine weitere Seitenansicht des Walzenkörpers aus , bei dem die Verschleißplatten gekrümmt sind und diese Krümmung entspricht im Wesentlichen der Krümmung des Walzenkörpers.
  • zeigt eine weitere Darstellung der Erfindung, wobei hier die Verschleißplatten auf der oberen gekrümmten Oberfläche des Presswalzenkörpers sowie auf einem Teil der seitlichen Oberfläche des Presswalzenkörpers verankert sind.
  • veranschaulicht eine weitere Gestaltungsmöglichkeit einer Verschleißplatte für die Verwendung mit der Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • In , die als eine Veranschaulichung einer Darstellung der Erfindung dient, wird eine Presswalze 10 gezeigt. Die Presswalze umfasst einen zylinderförmigen Walzengrundkörper 11, an dem sich auf beiden Seiten koaxial angeordnete Lager bzw Zapfen 12 befinden. Eine verschleißfeste Oberfläche 13 wird durch die Verankerung zahlreicher Verschleißplatten 14 auf dem Umfang der Oberfläche des Walzengrundkörpers 11 gebildet. Die Verschleißplatten (Inseln) 14 weisen eine bessere Verschleißfestigkeit als die Oberfläche des Walzengrundkörpers 11 auf und sind durch die Einwirkung eines Schweißwerkstoffes 15, der die Verschleißplatten auf dem Walzenkörper verankert und die Räume 15 zwischen den Verschleißplatten füllt, auf der Oberfläche des Walzenkörpers verankert.
  • Das Metallsubstrat einer solchen Presswalze ist meist aus geschmiedetem legierten Stahl oder Ähnlichem hergestellt.
  • Die ineinandergreifende Stückwerkstruktur, die die verschleißfesten Platten 14 bilden, umfasst abwechselnd Verschleißplatten- und Metalloberflächenbereiche, dabei befindet sich auf mindestens einem Teil der erwähnten Metalloberflächen Schweißwerkstoff, der so angeordnet wird, um eine physikalische Wechselwirkung mit den Verschleißplatten zu erzeugen und der physikalischen Verankerung der Verschleißplatten mit der Metalloberfläche dient. Die Form der Verschleißplatten, die relative Größe der Verschleißplatten zu den angrenzenden Metalloberflächen und die durch die Anordnung der Verschleißplatten und der angrenzenden Metalloberflächen erzeugte Struktur kann auf jede beliebige Weise, wie zum Beispiel in den und dargestellt, abgeändert werden. zeigt die vertikalen Querschnittsformen der in dargestellten Platten, wobei die in den und dargestellten Formen der Platten nur als beispielhaft zu betrachten sind. Wenn beim Einsatz auf einem gekrümmten Gegenstand, wie zum Beispiel bei einer Druckwalze, die Länge der Verschleißplatte im Verhältnis zum Durchmesser des zu behandelnden Gegenstandes zunimmt, wird es einen Punkt geben, an dem es vorteilhafter ist, dass die Segmente die Krümmung des zu behandelnden Gegenstandes annehmen. Im Normalfall wird aber die Länge der Segmente im Vergleich zum Durchmesser des zu behandelnden Gegenstandes klein genug sein, sodass solche einzelnen Verschleißplatten im Wesentlichen flach sein können, ohne dadurch die Qualität der verschleißfesten Oberfläche zu beeinträchtigen. In diesen Fallen können die gekrümmten Verschleißplatten natürlich in der vom Anwender der Erfindung bevorzugten Weise verwendet werden. In den und ist der Einsatz flacher ( ) und gekrümmter ( ) Verschleißteile auf Walzen, die im Wesentlichen über den gleichen Durchmesser verfügen, dargestellt. Wie bereits beschrieben, sind größere Verschleißplatten vorzugsweise zumindest an ihrer Unterseite gekrümmt, damit sie sich so genauer an die Krümmung der Walzenoberflächen anpassen.
  • Die Verschleißplatten sind aus einem harten abriebfesten Material gefertigt, das eine bessere Verschleißfestigkeit aufweist als das Metallsubstrat, an das sie angebracht sind.
  • Sie können durch Gießen, Schmieden, Sintern oder ein ähnliches Verfahren hergestellt werden. Als Konstruktionswerkstoff für die Verschleißplatten kann Hartmetall, Keramik oder eine Mischung aus diesen Werkstoffen verwendet werden, Die Verschleißfestigkeit der Verschleißplatten und der Nutzungsumfang der Platten können über die Breite der Walze verändert werden, um so verfahrenstechnische Verschleißunterschiede auf der Oberfläche auszugleichen. Zum Beispiel ist der Verschleiß auf einer gängigen Druckwalzenoberfläche üblicherweise in der Mitte der Walze größer als an ihren Rändern. Verschleißplatten mit unterschiedlicher Verschleißfestigkeit können entlang der Walzenbreite eingesetzt werden, um so das Verschleißprofil auszugleichen und einen konstanteren Durchmesser zu gewährleisten, was die Mahlleistung verbessern wird. Spezielle Werkstoffe, die für die Herstellung der Verschleißplatten eingesetzt werden können, umfassen zum Beispiel Metalle und/oder Cermets, die Titancarbide, Wolframcarbide und/oder Chromcarbide enthalten, Hartmetallwerkstoffe und ähnliche Materialien, die bessere Verschleißfestigkeitsmerkmale als die Metalloberfläche des zu bearbeitenden Gegenstandes aufweisen. Das Verfahren bringt einen neuartigen Gegenstand hervor, der sämtliche Vorteile einer durch andere bekannte Verfahren hergestellten verschleißfesten Oberfläche bietet aber zusätzlich die einfache Reparatur vor Ort von beschädigten oder abgenutzten Verschleißplatten erlaubt.
  • Die Platten werden auf der Metalloberfläche der Zerkleinerungsvorrichtung, zum Beispiel einem Druckwalzenkörper, durch eine Matrix aus Schweißwerkstoff, der mindestens auf einen Teil der Metalloberfläche aufgebracht wird, verankert. Der Schweißwerkstoff sollte möglichst nicht auf die Verschleißoberflächen der einzelnen Verschleißplatten aufgetragen werden. Die Schweißwerkstoffe sind hergestellt aus einer Legierung, die sich mit der Metalloberfläche des zu behandelnden Gegenstandes verbinden wird, zum Beispiel durch Diffusionsschweißen, und nach dem Aufbringen erstarren wird. Der Schweißwerkstoff kann auf verschiedene Weisen aufgebracht werden. Zum Beispiel in Fachkreisen bekannte Schweißverfahren, wie etwa Sprühschweißen, Metallspritzen, Diffusionsverbinden, Pulvermetallspritzen, thermisches Spritzen, Lichtbogenspritzen, Plasmaspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF), Flammspritzen, Füllschweißen und Ähnliche können angewandt werden.
  • Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF, abgeleitet von High Velocity Oxygen Fuel) ist ein Verfahren zum thermischen, Spritzen. In diesem Verfahren wird ein Gemisch aus Brennstoff, wie zum Beispiel Wasserstoff (H2), mit Sauerstoff (O2) verbrannt und durch eine Düse auf Überschallgeschwindigkeit, auf bis zu etwa 2195 m/s, beschleunigt. Ausgangsstoffe für die Pulverbeschichtung (zum Beispiel Wolframcarbidpartikel, die in eine Matrix aus Cobalt oder Cobalt und Chrom eingebracht werden) werden in die Flamme gespritzt. Die Partikel werden auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt (etwa 1000–1200 m/s) und auf das Substrat aufgetragen.
  • Die Platte wird mithilfe mechanischer Mittel, die sich beim Abkühlen des Schweißwerkstoffes bilden, verankert, während der Schweißwerkstoff eine feste Verbindung mit dem Metallsubstrat eingeht.
  • Ein bevorzugtes Schweißverfahren ist in Fachkreisen als ”Füllschweißen” (flood welding) bekannt. Dies ist schematisch in dargestellt. Verschleißplatten, die zum Beispiel aus Titancarbid-Hartmetall hergestellt wurden, werden temporär unter Verwendung eines Klebemittels, wie etwa Silikon, am Außenumfang des Druckwalzenkörpers befestigt. Das Klebemittel sollte in diesem Zusammenhang nur die Metalloberfläche berühren, die sich direkt unterhalb der Unterseite der Verschleißplatten befindet, und nicht die Metalloberfläche, die sich zwischen den Verschleißplatten befindet und auf die Schweißwerkstoff aufgetragen wird. Die Druckwalze befindet sich in einer horizontalen Position entlang ihrer Achse in einer Vorrichtung, die die Rotation entlang der Achse der Welle erlaubt. Eine Vorrichtung zum Füllschweißen 16 ist, wie in dargestellt, am Scheitel der Walze positioniert und geschmolzener Schweißwerkstoff wird auf die Walze und in die Räume zwischen den befestigten Verschleißplatten aufgetragen. Der Walzenkörper und die Einsätze sind vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 350°C bis etwa 500°C vorgewärmt. Die Vorrichtung zum Füllschweißen wird vor und zurück über die Oberfläche am Scheitel der Walze bewegt, um den geschmolzenen Schweißwerkstoff aufzutragen. Dieser Vorgang kann automatisch oder unter Aufsicht einer Bedienungskraft erfolgen. Die Walze rotiert dabei, sodass sich der Schweißbereich am Scheitelpunkt der gekrümmten Oberfläche befindet. Eine in Fachkreisen gebräuchliche umhüllte Schweißelektrode mit großem Durchmesser oder ein Fülldraht kann dabei verwendet werden. Es bildet sich ein Bad aus Schweißgut und die Elektrode oder der Draht wird über die Walze bewegt, um so die Räume, z. B. Hohlraum, zwischen den Verschleißplatten aufzufüllen. Der Schweißschlacke rollt sich ab und erstarrt, um so während der Verfestigung eine schützende Hülle über dem heißen, flüssigen Schweißgut zu bilden. Das Schweißverfahren wird quer über die Oberfläche der Walze fortgesetzt und dann wird die Walze mit ausreichend langsamer Geschwindigkeit gedreht, sodass sich die Verschleißplatten auf der Oberfläche der Walze verankern. Der Walzenkörper wird langsam gedreht, damit die Schweißposition unten und das flüssige Schweißgut weiterhin in seiner horizontalen Lage verbleibt.
  • Das Hämmern bzw Stoßverformen der Schweißung und der Verschleißplattenoberfläche Oberflächen wird ausgeführt, wenn der Schweißwerkstoff erstarrt aber immer noch seine Schmiedetemperatur besitzt. Hämmern ist der Vorgang der mechanischen Bearbeitung einer Metalloberfläche, um so die verschiedenen Spannungen, die durch das Schweißen entstehen, zu verringern. Kugelstrahlen, Kalthämmern, Laserschockbestrahlung oder ähnliche Verfahren können angewendet werden. Das Hämmern reduziert die in den Schweißungen entstandenen Spannungen und vermindert so spätere Rissbildung.
  • Vorzugsweise wird ebenfalls eine Wärmenachbehandlung der Schweißung durchgeführt. Diese kann in einem Brennraum oder mit Hilfe von keramischen Heizdecken durchgeführt werden. Die Wärmebehandlung wird angewendet, um die Abkühlgeschwindigkeit zu steuern, die Spannungen zu verringern und das Schweißmaterial zu härten. Die richtige Anwendungstemperatur hängt davon ab, welche Werkstoffe genau eingesetzt wurden, um das Metallsubstrat, die Verschleißplatten und die Schweißlegierung, die zur Verankerung der Verschleißplatten verwendet wird, zu bilden.
  • Die verschleißfesten Platten, wie in dargestellt, können die Form eines Quadrats, Rechtecks, Ovals, einer Raute oder die Form eines anderen Polygons besitzen. Vorzugsweise sind sie auf eine Weise angeordnet, die den Oberflächenbereich der Verschleißplatten im Vergleich zur Matrix des Schweißwerkstoffes, der zu ihrer sicheren Verankerung mit dem Metallsubstrat verwendet wurde, vergrößert. Üblicherweise machen die Platten etwa 70 bis etwa 90% des Oberflächenbereichs der verschleißfesten Oberfläche aus. Die Schweißung sollte in ausreichender Menge vorhanden sein, um eine sichere Verankerung der Platten auf dem Metallsubstrat, das sie schützen sollen, zu gewährleisten. Die Größe der Verschleißplatten wird von der Größe des Gegenstandes, dessen Verschleißfestigkeit bearbeitet wird, abhängen. Jede der Verschleißplatten sollte einen unbedeckten Oberflächenbereich von etwa 6 bis etwa 60 cm2 aufweisen. Vorzugsweise sollten die Platten dabei einen unbedeckten Oberflächenbereich von etwa 20 bis etwa 30 cm2 aufweisen.
  • Die Form der Metallverschleißplatten in der Seitenansicht sollte so geartet sein, dass eine Schweißung, die eine Verbindung mit der Oberfläche des Metallsubstrats erzeugt, z. B. der Oberfläche eines Druckwalzenkörpers, die Platten mechanisch an ihrem Platz hält, typischerweise durch die Überlagerung von mindestens einem Teil der Grundfläche der Platte mit erstarrtem Schweißmaterial. Eine geeignete Form der Verschleißplatten ist normalerweise gegeben, wenn die Grundfläche der Platte (d. h. der Teil, der an das Metallsubstrat angrenzt) eine größere horizontale Querschnittsfläche aufweist als mindestens eine andere Querschnittsscheibe der parallel zur Grundfläche liegenden Metallplatte. Wie zum Beispiel in dargestellt, ist die Verschleißplatte 14 ein Pyramidenstumpf. Kegelstümpfe, abgestumpfte Polygone und andere ähnlichen Formen können verwendet werden. Eine im vertikalen Querschnitt hauptsächlich gewölbte Gestaltung wäre ebenso geeignet. Ein weiteres Beispiel einer verwendbaren Plattenform ist in dargestellt. In diesem Beispiel weist die Platte die Form von zwei konzentrisch ovalen oder runden Teilen auf, die einen oberen und unteren Körper (Grundfläche) bilden, 14a und 14b, wobei der untere Körper einen größeren Durchmesser als der obere Körper aufweist, um so eine Lippe zu bilden. Die Grundfläche liegt auf dem Metallsubstrat auf und die Lippe bietet einen zusätzlichen Anker für die Metallplatte, wenn sie, zumindest zum Teil, von Schweißmaterial bedeckt ist, das auch mit der Metalloberfläche verbunden ist.
  • Eine weitere Darstellung einer Presswalze wird in gezeigt. In dieser Darstellung sind Verschleißplatten 14 unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie hier zuvor beschrieben auch entlang der Seiten des Walzenkörpers 11 verankert, um so Verschleiß an der Seite durch den Kontakt mit Seitenflächenblechen, das sind Verschleißverkleidungen aus Metall, die sich in enger Nähe zu den Seiten des Walzenkörpers 11 befinden, um den Materialverlust an der Seite des Mahlbereichs zu beschränken, zu reduzieren. Die hier gezeigte Gestaltung der Erfindung versteht sich lediglich als eine bevorzugte Ausführungsform.
  • Bezüglich der Funktion und Anordnung der Teile kann eine Vielzahl von Änderungen vorgenommen werden: Gleichwertige Mittel können als Ersatz für die hier gezeigten und beschriebenen verwendet werden, und bestimmte Merkmale können unabhängig von anderen verwendet werden, ohne sich dadurch vom Geist und Umfang der Erfindung, wie in den folgenden Patentansprüchen festgelegt, zu entfernen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5704561 [0003]
    • US 5755033 [0003, 0012]
    • US 5902685 [0003]
    • US 6523767 B1 [0003]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung eines verschleißfesten Gegenstands aufweisend eine verschleißfeste Schicht auf einer im Wesentlichen Planaren Metalloberfläche, das umfasst: a. Aufbringen auf die Metalloberfläche einer Vielzahl von beabstandeten Verschleißplatten, die aus einem Werkstoff zusammengesetzt sind, der eine größere Verschleißfestigkeit als die Metalloberfläche aufweist, und der keine dauerhafte Bindung mit einem Schweißwerkstoff eingeht, der für die Verschweißung mit der Metalloberfläche geeignet ist, um so ein abwechselndes Muster aus Verschleißplatten und dazwischen liegenden Metalloberflächen zu bilden;
  2. Verankern der Verschleißplatten mit einem geschmolzenen metallischen Schweißwerkstoff, der beim Erstarren eine Schweißverbindung mit der Metalloberfläche und eine mechanische Verbindung mit den erwähnten Verschleißplatten erzeugt, um somit die Verschleißplatten an der Metalloberfläche zu befestigen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung eine Diffusionsverbindung ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung durch ein Füllschweißverfahren aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloberfläche und die Verschleißplatten vor der Anwendung des Füllschweißverfahrens auf eine Temperatur von etwa 350° bis etwa 500°C vorgewärmt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleißfeste Gegenstand nach dem Schweißen einer Wärmenachbehandlung unterzogen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung in einem Hochgeschwindigkeits-Flammspritzverfahren (HVOF) aufgebracht wird.
  8. Gegenstand geeignet für die Verwendung in einem Zerkleinerungsverfahren, umfassend : eine Metalloberfläche, auf der sich eine Vielzahl beabstandeter Verschleißplatten befinden, wobei die Verschleißplatten aus einem Werkstoff gebildet sind, der (i) eine größere Verschleißfestigkeit als die Metalloberfläche aufweist und (ii) keine dauerhafte Bindung mit einem Schweißwerkstoff eingeht, der für die Verschweißung mit der Metalloberfläche geeignet ist; wobei die Platten mit einem Teil der Oberfläche durch einen Schweißwerkstoff verankert sind und diesen abdecken, der durch eine Schweißverbindung mit zumindest einem Teil der nicht durch die Platten bedeckten Oberfläche aufgebracht wurde und mit einer mechanischen Verbindung mit den erwähnten Platten.
  9. Gegenstand nach Anspruch 7, wobei die Metalloberfläche gekrümmt ist und mindestens ein Teil der Verschleißplatten eine Krümmung aufweist, die mit der Krümmung der Metalloberfläche übereinstimmt.
  10. Gegenstand nach Anspruch 7, wobei die Verschleißplatten aus Metallen oder Cermets gebildet sind, die Titancarbide, Wolframcarbide und/oder Chromcarbide enthalten.
  11. Gegenstand nach Anspruch 7, wobei die Verschleißplatten eine Form aufweisen, ausgewählt aus einer abgestumpften Pyramide, Kegelstumpf oder abgestumpftem Polygon.
  12. Gegenstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißplatten etwa 70 bis etwa 90% des Oberflächenbereichs der Metalloberfläche umfassen.
DE112009003706T 2008-12-11 2009-11-18 Verbessertes Verfahren und Gegenstand der verschleißfesten Hartauftragsschweißung Withdrawn DE112009003706T5 (de)

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