175159. lajstromszámú szabadalom • Eljárás keményfémek indukciós felrakó hegesztésére
3 175159 4 A fenti eljárás hátránya elsősorban az, hogy a munkadarab felületén keményfém-réteggel el nem látott részek is jelen vannak, ezek gyengébb szilárdsági tulajdonságai pedig az egész alkatrész, illetve szerszám kopásállóságát és élettartamát csökkentik. Olyan eljárás is ismert, amelynek során viszonylag képlékeny és jól hegeszthető alapanyagra kemény és rideg anyagot hegesztenek fel, majd présszerszám segítségével a keményfémrétegben repedéseket hoznak létre. A repedések egymástól mintegy 75 mm távolságra vannak. Az ilyen munkadarabot vastagságuknak körülbelül hússzorosát kitevő sugár mentén hajlíthatok enélkül, hogy a rések, illetve repedések az alapanyagba átnyúlnának. Az így kialakított lemezeket, hengerelni, kovácsolni, kivágni és hegeszteni is lehet. Ha például 3 mm vastag szénacél lemezre 27 súly% krómot, 3,5 sűly% karbont és vasat tartalmazó ötvözetet visznek fel felrakóhegesztéssel vagy keményforrasztással, a réseket egymástól körülbelül 15-19 mm távolságra alakítják ki. Ennek az eljárásnak az a hátránya, hogy a kemény anyagban mechanikus úton létrehozott repedések a kompaktságot kedvezőtlenül befolyásolják, és részecskéknek, illetve forgácsdaraboknak a lepattogzásához vezetnek. Ez a jelenség a munkadarab kopásállóságát és szilárdságát csökkenti. Ismert továbbá olyan eljárás is, amelynek során indukciós úton keményfémréteget hordanak fel munkadarabokra oly módon, hogy a munkadarab felületén porréteget helyeznek el, a porréteget a munkadarabbal együtt induktor elektromágneses mezejébe helyezik, és a porból keményfémolvadékot és salakréteget állítanak elő. Ezután a munkadarabot a keményfémréteggel együtt lehűtik. Az így kialakított munkadarab felülete egységes keményfémréteggel van borítva, és mélységében különböző rétegekből áll. Ilyen keményfémmel végzett felrakóhegesztéssel kezelt munkadarab tipikus kémiai összetétele például a következő: karbon — 2,5—3,5 súly%, szilícium - 2,8—4,2 súly%, mangán — 0,5—1,5 súly%, króm - 25—31 súly%, nikkel — 3,0—5,0súly% és a maradék vas. A munkadarabon hat különböző szerkezetű réteget lehet megkülönböztetni. Ezek közül az első egy hipereutektikus réteg, amely főként kivált karbidokat tartalmaz. A karbid eutektikumban struktúrálatlan ausztenit részek helyezkednek el. A réteg keménysége körülbelül 56- -67 HRC. A második réteg eutektikus zóna, amely ledeburit jellegű karbideutektikumból áll, amelynek keménysége 56-53 HRC. A harmadik réteg hipoeutektikus zóna, amely a karbideutektikum és a szilárd oldat által alkotott dendrites szerkezetet tartalmaz, ennek keménysége körülbelül 46 HRC. A negyedik réteg lényegében határréteg, amely ötvözött ausztenitet tartalmaz, és keménysége HV 530-720 kp/cm2. Az ötödik réteg diffúziós zóna, amelyben annak pereme mentén vékony lamellás perlitréteg található. Ennek a rétegnek a keménysége HV 230- -330 kp/cm2. Az utolsó réteget végül az alapfém alkotja. Az ismertetett szerkezetben a fölső keményfémrétegben levő hipereutektikus, eutektikus és hipoeutektikus zónák vastagsága körülbelül úgy aránylik egymáshoz, mint 1 : 0,67 : 0,57. Ennek a megoldásnak viszont az a hátránya, hogy még mindig nem teszi lehetővé, hogy változatlan összetételű por elhelyezése esetén a keményfém szerkezeti zónáinak a felhegesztés hossztengelye mentén történő változása legyen létrehozható. A jelen találmánnyal az említett hátrányok kiküszöbölése a célunk, és olyan eljárás létrehozása, amellyel keményfémek indukciós felrakóhegesztése úgy végezhető el, hogy nem csupán az alapanyag keménységi és kopásállósági tulajdonságai, valamint élettartama javul, hanem képlékenységi tulajdonságai is megmaradnak, tehát hajlításnak is károsodás nélkül ki lehet téve. Ily módon a találmány szerinti megoldással a felrakóhegesztés alkalmazási területét jelentős mértékben kívánjuk kibővíteni. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy a keményfém olvadékot kiugrásokkal és mélyedésekkel ellátott szerszám segítségével úgy alakítjuk, hogy a lehűlés során nagy szilárdságú szövetelemekből álló kiugró részek és képlékenyebb szövetelemekből álló mélyedések keletkezzenek oly módon, hogy a szerszámot az olvadék teljes megdermedéséig a munkadarabra szorítjuk. A felrakott réteg alakítását célszerű az olvadék 1100—1450 °C-os hőmérsékletén végezni. A találmány szerinti megoldással a kemény szövetelemeket tartalmazó kiugrásokban a hipereutektikus zóna vastagsága a szokásos értékekhez képest megnövekszik. A hagyományos. 0,85-0,95 mm-es vastagsággal szemben a találmány szerint kialakított felrakóhegesztéses réteg kiugrásaiban a hipereutektikus zóna vastagsága 1,9—2,2 mm. Ugyanakkor megnövekszik természetesen a kopásálló hipereutektoidos szövetelemek mennyisége is a kiugrásokban. A szokásos mennyiség a keményfémrétegekben 60%, a találmány szerint a kiugrásokban 71% hipereutektikus elem található. Az elmondottak következtében a felvitt réteg kiugrásaiban fokozott mennyiségben és nagyobb vastagságban jelenlevő hipereutektoídos zóna veszi fel elsősorban a koptató hatásokat, ami azt jelenti, hogy a munkadarab kopásállósága egészben véve megnövekszik. Másfelől viszont a munkadarab felülete úgy van kialakítva, hogy a kemény szerkezeti részeket tartalmazó kiugrások között levő mélyedésekben a plasztikus szövetelemek vannak túlsúlyban, aminek következtében a munkadarab hajlítása a felvitt keményfém-réteggel együtt is elvégezhető anélkül, hogy a munkadarab károsodna. így tehát a mechanikai szilárdság értéke a munkadarab egészére véve nem csökken, az élettartam viszont jelentős mértékben megnövekszik, ami a keményfémekkel végzett felrakóhegesztés alkalmazási területének nagymértékben történő kibővítését eredményezi. A találmány szerinti megoldás módot ad arra, hogy a munkadarabokra felvitt keményfémrétegben a különböző zónák eloszlását mind hosszirányban, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
