DD261699A3 - POWDER METALLGICALLY MANUFACTURED BANDFOERMIGER WELDING MATERIAL FOR UP ORDER WELDING - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen pulvermetallurgischen bandfoermigen Schweisszusatzwerkstoff, der zum Auftragsschweissen fuer rotationssymmetrische Bauteile, die durch Waelzreibung beansprucht werden, geeignet ist. Ziel der Erfindung ist es, der Schweisstechnik kostenguenstige Schweisszusatzwerkstoffe fuer das hochproduktive UP-Auftragsschweissen mit bandfoermigen Elektroden fuer den genannten Verschleissfall zur Verfuegung zu stellen. Die Aufgabe wurde geloest durch die Herstellung einer Mischung fuer das nachfolgende Walzverdichten und Sintern, die aus folgenden Komponenten besteht:88,6-94,8 Eisenpulver 2 - 5 FeCo 3 - 6 wasserverduestes MnNiFe-Pulver 0,2- 0,4 SiC-PulverDie Erfindung kann vorteilhaft beim Regenerieren und Neuanfertigen von Eisenbahn-, Strassenbahn- und Kranlaufraedern angewendet werden.The invention relates to a powder metallurgical bandfoermigen welding additive, which is suitable for build-up welding for rotationally symmetrical components that are claimed by rolling friction. The aim of the invention is to provide the welding technology cost-effective welding consumables for the highly productive UP-application welding with bandfoermigen electrodes for the aforementioned Verschleissfall available. The object has been achieved by the preparation of a mixture for the subsequent roller compacting and sintering, which consists of the following components: 88.6-94.8 iron powder 2 - 5 FeCo 3 - 6 water-inert MnNiFe powder 0.2-0.4 SiC- Powder The invention may be used to advantage in regenerating and refurbishing railway, tram and crane wheels.

Description

Aus den Beispielen 1-3 geht eindeutig hervor, daß durch den relativ hohen Gehalt an Kohlenstoff und Elementen^wie Cr, Mo und W eine große Zahl von Karbiden im Gefüge gebildet werden, welche die beschriebenen Nachteile bewirken. Es ist ein pulvermetallurgisches Elektrodenband bekannt mit folgender Zusammensetzung des Schweißgutes:It is clear from Examples 1-3 that the relatively high content of carbon and elements such as Cr, Mo and W forms a large number of carbides in the microstructure, which cause the disadvantages described. It is a powder metallurgical electrode tape known with the following composition of the weld metal:

Beispiel 4Example 4

CC 0,20%0.20% SiSi 0,50%0.50% MnMn 10,00%10.00% CrCr 10,00%10.00% TiTi 0,20%0.20%

Dieses pulvermetallurgische Elektrodenband ergibt eine Schweißguthärte von 220-240 HB nach dem Auftragen und 450-520 HB nach einer Kaltverfestigung und wird empfohlen für Teile, die unter den Bedingungen von Reibung und Korrosion arbeiten. Es ist bekannt, daß sich derartige kaltverfestigende Legierungssysteme schlecht spanend bearbeiten lassen. Hinzu kommt der Nachteil der hohen Gehalte an Mn und CrThis powder metallurgy electrode tape gives a bond hardness of 220-240 HB after application and 450-520 HB after work hardening and is recommended for parts operating under conditions of friction and corrosion. It is known that such strain hardening alloy systems can be machined badly. In addition there is the disadvantage of the high contents of Mn and Cr

In der DD-PS 230457 wird ein Schweißzusatzwerkstoff mit folgenden Komponenten in Gewichtsprozent vorgeschlagen: In DD-PS 230457 a welding filler is proposed with the following components in weight percent:

88-90,5 Eisenpulver 4-5 FeMoV 4-5 FeCr 1,5-2 Co88-90.5 iron powder 4-5 FeMoV 4-5 FeCr 1.5-2 Co

Dieser Werkstoff hat sich zur Erzeugung von Warmarbeitsstahlschichten sehr gut bewährt. Abgesehen von dem für Warmarbeitsstähle üblichen hohen Preis, ist dieser Werkstoff nicht für das Aufschweißen von Bauteilen, die durch Wälzreibung beansprucht werden, geeignet.This material has proven to be very good for producing hot working steel layers. Apart from the usual high price for hot work tool steels, this material is not suitable for the welding of components that are subject to rolling friction.

Die in der DD-PS 233724 und 234333 beschriebenen Werkstoffe sind für verschleißbeständige Auftragungen mit Härten über 50 HRC geeignet und beruhen im wesentlichen auf einen relativ hohen Karbidanteil, der jedoch bei dem vorgesehenen Einsatzfall, wie bereits beschrieben, störend wirkt.The materials described in DD-PS 233724 and 234333 are suitable for wear-resistant applications with hardnesses above 50 HRC and are based essentially on a relatively high carbide content, which, however, interferes with the intended application, as already described.

Der iri der DD-PS 234333 beschriebene Werkstoff ist für Metall-Metall-Mineral-Gleit- und/oder -Rollverschleiß geeignet.The material described in DD-PS 234333 is suitable for metal-metal-mineral sliding and / or rolling wear.

Die Legierung ist so beschaffen, daß eine netzmäßige Karbidausbreitung innerhalb der Gefügestruktur verhindert wird. Bei Veränderung der vorgeschlagenen Komponenten funktioniert dieser Mechanismus nicht.The alloy is designed to prevent reticulate carbide propagation within the microstructure. When changing the proposed components, this mechanism does not work.

Die Γη der DD-PS 233724 genannte Legierung ist eine hochverschleißfeste Legierung, die nur durch Schleifen bearbeitet werden kann. Die hohe Verschteißbeständigkeit der Legierung wurde erzielt durch das Zulegieren von Borid- und Karbidbildnern.The alloy referred to in DD-PS 233724 is a highly wear-resistant alloy that can be machined only by grinding. The high resistance to splintering of the alloy was achieved by alloying boride and carbide formers.

Obwohl diese Legierung eine gewisse Zähigkeit aufweist, können Mikro-und Haarrisse nicht vermieden werden.Although this alloy has some toughness, micro and hairline cracks can not be avoided.

Aus den genannten Gründen können Systeme, die Warmarbeitsstahlcharakter aufweisen und solche, die für hochverschleißfeste Auftragungen vorgesehen sind, nicht für das Auftragsschweißen von rotationssymmetrischen Teilen, dieFor these reasons, systems which have hot-work steel character and those which are intended for highly wear-resistant applications, not for the build-up welding of rotationally symmetrical parts, the

auf Wälzreibung beansprucht werden, Ausgangspunkt sein. . .be claimed on rolling friction, starting point. , ,

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, das yP-Auftragsschweißen mit pulvermetallurgischen bandförmigen Schweißzusatzwerkstoffen für die Regenerierung und auch Neuanfertigung von rotationssymmetrischen Bauteilen, die durch Wälzverschleiß beansprucht werden, zu nutzen und den aufzubringenden Werkstoff für die Oberflächenschicht optimal den auftretenden Verschleißbeanspruchungen anzupassen. Dabei soll eine verbesserte Ökonomie durch die pulvermetallurgische Herstellung und beim Anwender infolge von Standzeiterhöhungen, Erhöhung und Abschmelzleistung und geringerem Energieverbrauch bei gleichzeitig verbesserter Oberflächen- und Kantenausbildung erreicht werden.The aim of the invention is to use the yP-surfacing with powder metallurgical band-shaped welding consumables for the regeneration and also new production of rotationally symmetrical components, which are claimed by Wälzverschleiß, and optimally adapt the applied material for the surface layer to the occurring wear stresses. In this case, an improved economy through the powder metallurgy production and the user as a result of increases in service life, increase and Abschmelzleistung and lower energy consumption while improving surface and edge training to be achieved.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, pulvermetallurgische bandförmige Schweißzusatzwerkstoffe zu finden, mit denen es möglich ist, rotationssymmetrische Bauteile, die durch Wälzverschleiß beansprucht werden, unter Anwendung des UP-Auftragsschweißens so zu regenerieren oder neu anzufertigen, daß die aufgetragene Schicht mechanisch bearbeitbar ist, die ertragbare Hertzsche Pressung erhöht und damit die Standzeit bei Wälzreibung gesteigert wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ausgangswerkstoffe für die pulvermetallurgische Herstellung so auszuwählen, daß der H^rstellungsprozeß kostengünstig technologisch sicher und in gewissen Grenzen variabel gestaltet werden kann. Bei der Erarbeitung der Lösung wurde gefunden, daß es nicht möglich ist, ein legiertes Pulver, welches bereits alle erforderlichen Elemente enthält durch Walzverdichten und nachfolgendem Sintern zu einem Band zu formen, da dieses auf Grund der Mischkristallhärtung eine ungenügende Verdichtbarkeit aufweist. Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst durch die Herstellung einer Pulvermischung, die aus verdüstern Eisenpulver, gemahlenem FeCr-PuIver, einer wasserverdüsten Mehrstofflegierung MnNiFe und gemahlenem SiC-Pulver besteht und die genannten Komponenten in folgender Menge in Gew.-% enthält:The invention has for its object to find powder metallurgical band-shaped welding consumables, with which it is possible to regenerate rotationally symmetric components that are claimed by Wälzverschleiß, using the UP-surfacing so or recreate that the applied layer is mechanically processed, the increases sustainable Hertzian pressure and thus increases the service life of rolling friction. A further object of the invention is to select the starting materials for powder metallurgical production in such a way that the production process can be designed in a cost-effective, technologically safe manner and within certain limits variably. In the preparation of the solution has been found that it is not possible to form an alloyed powder, which already contains all the necessary elements by roll compaction and subsequent sintering into a strip, as this has insufficient compactability due to the solid solution hardening. According to the invention, the object has been achieved by the preparation of a powder mixture which consists of atomized iron powder, ground FeCr powder, a water-atomized multicomponent alloy MnNiFe and ground SiC powder and contains the stated components in the following amount in% by weight:

8S,6-94,8 Eisenpulver 2,0-5,0 FeCr8S, 6-94.8 iron powder 2.0-5.0 FeCr

3,0-6,0 wasserverdüstes MnNiFe-Pulvermitden Gewichtsanteilen in % von 60-70 Mn, 30-40Ni und 1-3Fe 0,2-0,4 SiC-Pulver3.0-6.0 water-atomized MnNiFe powder in% by weight of 60-70 Mn, 30-40Ni and 1-3Fe 0.2-0.4 SiC powder

Die so hergestellte Mischung erfüllt alle Voraussetzungen an ein durch Walzen verdichtbares Pulvergemisch, da der überwiegende Anteil aus plastischen Bestandteilen besteht. Die wasserverdüste MnNiFe-Legierung und das gemahlene SiC-Pulver sind optimal geeignet, sowohl die notwendigen Legierungseffekte beim Aufschweißen, als auch eine fördernde Sintercharakteristik zu erzielen. .The mixture thus produced meets all the requirements for a compressible by rolling powder mixture, since the vast majority of plastic components. The water-atomized MnNiFe alloy and the milled SiC powder are optimally suited to achieve both the necessary alloying effects during welding and a promoting sintering characteristic. ,

Ausführungsbeispielembodiment

Es wird eine Pulvermischung mit folgenden Komponenten in Gew.-% hergestellt:A powder mixture with the following components in% by weight is prepared:

91,8 Eisenpulver . . 91.8 iron powder. ,

3,0FeCr3,0FeCr

5,0wasserverdüstes MnNiFe-Pulvermitden Gewichtsanteilen in % von 60Mn, 38 Ni und 2Fe 0,2 SiC-Pulver5.0 water-sprayed MnNiFe powder having% by weight of 60Mn, 38Ni and 2Fe 0.2SiC powder

und diese anschließend zu einem pulvermetallurgischen Band durch Walzverdichten und Sintern geformt, wobei die Bandabmessungen betragen:and then formed into a powder metallurgy strip by roll compaction and sintering, the strip dimensions being:

60,00mm Breite 0,85mm Dicke ,60,00mm width 0,85mm thickness,

Das hergestellte Band wird auf eine Breite von 30mm geschnitten und mit folgenden Schweißparametern auf ein Straßenbahnrad UP-aufgeschweißt:The produced strip is cut to a width of 30 mm and welded on a streetcar wheel with the following welding parameters:

Schweißstromstärke l_s = 600-650AWelding current intensity l _s = 600-650A

Schweißspannung U₅ = 32-35 VWelding voltage U ₅ = 32-35 V.

Schweißgeschwindigkeit V₃- = 0,35 m/minWelding speed V ₃ - = 0.35 m / min

Die erzielte Schweißgutoberfläche und Kantenausbildung war ausgezeichnet. Die Schweißguthärte betrug 370HB.The achieved Schweißgutoberfläche and edge training was excellent. The weld hardness was 370HB.

Claims (1)

Pulvermetallurgisch hergestellter bandförmiger Schweißzusatzwerkstoff zum UP-Auftragsschweißen von durch Wälzreibung beanspruchte rotationssymmetrische Teile, bestehend aus einem Gemisch Cr, Mn und Ni enthaltenden Ferrolegierungen, gekennzeichnet durch ein Gemisch mit folgenden Komponenten in Gew.-%Powder metallurgically produced strip-shaped filler metal for surface buildup welding of rotationally symmetric parts subject to rolling friction, consisting of a mixture of ferroalloys containing Cr, Mn and Ni, characterized by a mixture with the following components in% by weight 88,6-94,8 Eisenpulver
2,0-5,0 FeCr
3,0-6,0 wasserverdüstes MnNiFe-Pulver mit den Gewichtsanteilen in % von 60-70 Mn, 30-40 Ni und88.6-94.8 iron powder
2.0-5.0 FeCr
3.0-6.0 water-atomized MnNiFe powder with the weight percentages of 60-70 Mn, 30-40 Ni and 1-3Fe
0,2-0,4 SiC-Pulver1-3Fe
0.2-0.4 SiC powder Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schweißtechnik und betrifft einen bandförmigen Schweißzusatzwerkstoff zum UP-Auftragsschweißen von rotationssymmetrischen Bauteilen mit großer Verschleißrate, die durch Wälzreibung beansprucht werden.The invention relates to the field of welding technology and relates to a band-shaped welding filler material for the build-up welding of rotationally symmetrical components with high wear rate, which are claimed by rolling friction. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Es ist bekannt, daß durch Auftragsschweißen, nachfolgender mechanischer Bearbeitung und wenn notwendig, thermischer Behandlung, verschlissene und damit funktionsuntüchtige Straßenbahn-, Eisenbahn- und Kranlaufräder regeneriert und ihrer Wiederverwendung zugeführt werden können. Entsprechend dem jetzigen Stand der Technik werden für diese Aufgabe Lichtbogenschweißverfahren mit drahtförmigen Schweißzusatzwerkstoffen eingesetzt. Die Anwendung von Kompakt- und auch Fülldrähten für die Lösung dieser Aufgabe ist jedoch nicht geeignet, den ständig wachsenden Erfordernissen derTechnik hinsichtlich optimaler Schweißtechnologien gerecht zu werden. Dies kann charakterisiert werden durch die Verfahrensparameter, die beim Auftragsschweißen mit drahtförmigen Schweißzusatzwerkstoffen erreicht werden, wie beispielsweise relativ geringe Abschmelzleistung, tiefer Einbrand, verbunden mit großer Vermischung des Grundwerkstoffes mit dem Schweißgut und eine teilweise ungenügende Oberflächen- und Kantenausbildung. Aber auch bei der Herstellung von drahtförmigen Schweißzusatzwerkstoffen treten Schwierigkeiten auf, was durch die hohe Formänderungsfestigkeit der benötigten verschleißbeständigen Legierungssysteme begründet wird. Durch den Einsatz von schmelzmetallurgischen Bändern können die Verfahrensparameter beim Schweißen verbessert werden, aber die Schwierigkeiten beim Umformen bleiben bestehen.It is known that by means of build-up welding, subsequent mechanical processing and, if necessary, thermal treatment, worn and thus unserviceable tram, railway and crane wheels can be regenerated and fed to their reuse. According to the current state of the art, arc welding methods with wire-shaped welding consumables are used for this task. However, the use of compact and cored wires for the solution of this task is not suitable to meet the ever-increasing requirements of the technology with regard to optimum welding technologies. This can be characterized by the process parameters that are achieved in build-up welding with wire-shaped welding consumables, such as relatively low deposition rate, deep penetration, combined with large mixing of the base material with the weld metal and a partially insufficient surface and edge formation. But also in the production of wire-shaped welding consumables difficulties arise, which is due to the high deformation resistance of the required wear-resistant alloy systems. The use of fusion metallurgical tapes can improve process parameters during welding, but the difficulties of forming remain. Hinzu kommt, daß die Herstellung der relativ geringen Bandmengen, welche für die Schweißtechnik benötigt werden, auf modernen Umformanlagen unwirtschaftlich ist. Bekannt ist weiterhin, daß die Herstellung von pulvermetallurgischen Elektrodenbändern und deren Anwendung zum Auftragsschweißen zum modernen Stand derTechnik gehört. Allerdings ist es nicht möglich, dieses Verfahren zum Regenerieren von Straßenbahn-, Eisenbahn- und Kranlaufrädern, die durch Wälzreibung beansprucht werden, einzusetzen. Bei dieser Verschleißart steigt zwar die ertragbareHertzsche Pressung, welche ein Maß dafür ist, wann gerade noch keine bleibende Deformation eintritt, mit wachsender Härte der gepaarten Oberflächen an, aber die verfügbaren pulvermetallurgischen Elektrodenbänder sind auf Grund ihrer chemischen Zusammensetzung und des sich ergebenden Schweißgutes nicht für den genannten Einsatzfall geeignet, da deren relativ hoher Karbidgehalt im Schweißgut zur Senkung der Ermüdungsfestigkeit führt und die notwendige spanende Bearbeitbarkeit der aufgebrachten Schichten stark vermindert.In addition, the production of relatively small amounts of tape, which are required for welding technology, is uneconomical on modern forming plants. It is also known that the production of powder metallurgical electrode tapes and their application for build-up welding belongs to the state of the art. However, it is not possible to use this method for the regeneration of tram, railway and crane wheels, which are claimed by rolling friction. In this type of wear, although the sustainable Hertzian stress, which is a measure of just when no permanent deformation is occurring, increases with increasing hardness of the paired surfaces, the available powder metallurgy electrode bands are not suitable for the present invention due to their chemical composition and resultant weld metal said application case suitable because their relatively high carbide content in the weld metal leads to the reduction of fatigue strength and greatly reduces the necessary machinability of the applied layers. Dies wird durch die folgenden Beispiele belegt:
Beispiel 1This is evidenced by the following examples:
example 1 Beispiel 2Example 2 Beispiel 3Example 3