DE4126240C1 - Bar segment for vegetable oil press - comprises of steel coated with composite contg. hard material e.g. tungsten carbide and nickel@-based brazing alloy - Google Patents

Bar segment for vegetable oil press - comprises of steel coated with composite contg. hard material e.g. tungsten carbide and nickel@-based brazing alloy

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    • B30B9/26—Permeable casings or strainers
    • B30B9/267—Strainer bars; Spacers

Abstract

Bar segment is of steel, coated wtih a composite material contg. 60-80 vol.% hard material and 20-40% of a brazing alloy. Hard material is pref. W carbide and/or Cr carbide and brazing alloy is Ni-based. The coating is applied as shaped brazing and plastic powder parts and corresp. hard material and plastic powder parts, which are placed on the segment surface before heating in a furnace. ADVANTAGE - Long operating life, simple to mf

Description

Die Erfindung betrifft Stabsegmente für Pflanzenölpressen aus Stahl mit verschleißfesten Beschichtungen auf den beanspruchten Flächen und ein Verfahren zur Herstellung dieser verschleißfesten Beschichtungen.The invention relates to rod segments for Vegetable oil presses made of steel with wear-resistant Coatings on the stressed surfaces and a Process for making this wear-resistant Coatings.

Die Gewinnung von Pflanzenöl aus Ölfrüchten bzw. Ölsaaten erfolgt durch Auspressen unter hohem Druck. In speziell hierfür konstruierten Fressen sind stabförmige Pressensegmente, sogenannte Seiher-Leisten, eingebaut, die im Betrieb einem starken abrasiven Verschleiß sowie hoher mechanischer und korrosiver Beanspruchung unterliegen. Bereits nach relativ kurzen Betriebszeiten müssen diese Pressensegmente deshalb ausgetauscht werden, was eine Betriebsunterbrechung der betreffenden Anlage sowie Kosten für die Neubestückung zur Folge hat. Außerdem müssen die Stabsegmente eine ausreichende Bruchsicherheit besitzen, d. h. daß Material muß eine bestimmte Elastizität aufweisen.The extraction of vegetable oil from oil fruits or Oilseeds are made by pressing under high pressure. In specially designed feeds rod-shaped press segments, so-called Colander strips, built-in, that one in operation strong abrasive wear and high mechanical and are subject to corrosive stress. Already after relatively short operating times Press segments are therefore exchanged, which is a Interruption of operation of the plant concerned and Results in the cost of refitting. Furthermore the rod segments must be adequate Have break resistance, d. H. that material must be one have certain elasticity.

Es sind Seiher-Leisten aus gehärtetem Stahl bekannt, die zu niedrigen Kosten hergestellt werden können. Nachteilig an diesen Leisten ist jedoch ein geringerer Veschleißwiderstand und eine geringe Bruchfestigkeit. Strainer bars made of hardened steel are known, that can be manufactured at low cost. A disadvantage of these strips is a lower one Wear resistance and low breaking strength.  

Es sind weiterhin auftraggeschweißte Seiher-Leisten bekannt, bei denen auf die Verschleißfläche eine harte Schicht aufgebracht wird. Als Werkstoffe werden Eisen-Chrom-Kohlenstoff, gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen, eingesetzt. Da die Schichten rißfrei sein müssen, können nach diesem Verfahren nur diejenigen Hartlegierungen verarbeitet werden, die noch eine gewisse Duktilität aufweisen.There are also welded colander strips known, where a hard on the wear surface Layer is applied. As materials Iron-chromium-carbon, optionally with others Additives, used. Because the layers are crack free only those can use this procedure Hard alloys are processed, which is another have certain ductility.

Beim Schweißen wird eine hohe Energie lokal in das Bauteil eingebracht, was im allgemeinen zum Verzug des Bauteils führt. Es ist deshalb erforderlich, die beschichteten Leisten nach dem Schweißen zu richten.When welding, a high amount of energy is locally in the Component introduced, which generally leads to the delay of the Component leads. It is therefore necessary that to align coated strips after welding.

Um ihre Funktion optimal erfüllen zu können, müssen die Seiher-Leisten eine geometrisch genau definierte und scharfkantige Form aufweisen. Eine solche Geometrie kann durch Auftragschweißen nicht endabmessungsnah hergestellt werden. Es ist deshalb erforderlich, ein vergleichsweise großes Volumen der auftraggeschweißten Schicht wieder durch Schleifen abzutragen, um die gewünschte Geometrie zu erhalten. Da es sich um besonders verschleißbeständige Schichten handelt, ist auch die spanende Bearbeitung dieser Schichten besonders aufwendig.In order to be able to optimally fulfill their function, the strainer lasts were geometrically precisely defined and have a sharp-edged shape. Such Geometry cannot be created by cladding be manufactured close to final dimensions. That is why required a comparatively large volume of surfaced layer again by grinding to get the desired geometry. Because it is particularly wear-resistant layers is also the machining of these Layers are particularly complex.

In der DE-OS 20 02 637 werden Seiherstäbe aus Stahl beschrieben, deren Verschleißfläche durch harte, abriebfeste Fanzerungen aus Co-Cr-Fe-W-legierungen geschützt ist. Über den Auftrag dieser Panzerungen wird nichts ausgesagt. In DE-OS 20 02 637 strainers are made of steel described, the wear surface by hard, abrasion-resistant lining made of Co-Cr-Fe-W alloys is protected. About the order of this armor nothing is said.  

Es sind Seiher-Leisten aus Stahl bekannt, bei denen Hartmetallformstücke auf die Verschleißflächen aufgelötet sind. Hartmetallformstücke weisen zwar eine ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit gegen den auftretenden Abrasiv-Verschleiß auf, es wird jedoch mit zunehmenden Abmessungen der Seiher-Leisten immer schwieriger, eine solche Beschichtung zu verwirklichen. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehungen von Hartmetallschicht und Stahlträger sowie der unterschiedlichen E-Moduli und der sehr begrenzten Verformungsfähigkeit von Hartmetall treten bereits beim Abkühlen aus der Lötwärme erhebliche Spannungen im Verbund Hartmetall-Stahl auf, die schon bei geringer äußerer Beanspruchung zu Rissen in der Schicht und zu Abplatzungen führen können.Strainer strips made of steel are known in which Tungsten carbide fittings on the wear surfaces are soldered on. Tungsten carbide fittings have one excellent wear resistance against the occurring abrasive wear, but it will with increasing dimensions of the colander strips more difficult to apply such a coating realize. Because of the different thermal expansion of hard metal layer and Steel beams as well as the different moduli and the very limited deformability of Tungsten carbide already emerge from the cooling Soldering heat considerable tension in the composite Tungsten carbide steel on, even at low external Stress to cracks in the layer and to Flaking can result.

Weiterhin ist das Verfahren auch deshalb schwierig zu handhaben, weil Hartmetalle zu den schwer lötbaren Werkstoffen gehören, die je nach Qualität der verwendeten Hartmetallsorte eine zusätzliche Vorbehandlung der Oberflächen erforderlich machen, um eine gute Benetzung durch das Lot sicherzustellen. Die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Stahlunterlagen und Hartmetallschicht führen ebenfalls zum Verzug der Leiste und machen ein anschließendes Richten erforderlich.Furthermore, the process is also difficult because of this handle because hard metals are difficult to solder Materials that depend on the quality of the carbide grade used an additional Pretreatment of the surfaces required to ensure good wetting by the solder. The different expansion coefficients of Steel pads and hard metal layer also lead to warp the bar and make a subsequent one Straightening required.

Aus der US-PS 34 75 161 ist ein allgemeines Verfahren zur Auftragung von Hartstoffschichten auf Metallgegenstände bekannt, bei dem die Gegenstände in ein Bad aus Hartstoffpartikeln, Metallbinderpartikeln, organischem Bindemittel und organischem Lösungsmittel eingetaucht und der anhaftende Überzug aufgesintert wird. Die Haftung dieser Schichten auf Stahlunterlagen ist aber nicht optimal.From US-PS 34 75 161 is a general process for the application of hard material layers Metal objects known, in which the objects in a bath of hard material particles, metal binder particles, organic binder and organic solvent immersed and the adhering coating sintered on becomes. The adhesion of these layers to steel substrates but is not optimal.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Stabsegmente für Pflanzenölpressen aus Stahl mit verschleißfesten Beschichtungen auf den beanspruchten Flächen zu entwickeln, die hohe Betriebszeiten ohne Auswechselung der Verschleißteile gewährleisten und relativ einfach herzustellen sind. Außerdem sollte ein entsprechendes Beschichtungsverfahren gefunden werden. It was therefore an object of the present invention Rod segments for vegetable oil presses made of steel with wear-resistant coatings on the claimed Develop areas that have high uptime without Ensure replacement of wear parts and are relatively easy to manufacture. In addition, a appropriate coating process can be found.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Beschichtungen aus einem Verbundwerkstoff mit 60 bis 80 Vol% eines Hartstoffs und 20 bis 40 Vol% einer Lotlegierung bestehen.This object is achieved in that the coatings from a composite material 60 to 80 vol% of a hard material and 20 to 40 vol% a solder alloy.

Vorzugsweise verwendet man als Hartstoff Wolframcarbid und/oder Chromcarbid, als Lotlegierungen Nickelbasislote. Bewährt haben sich hierfür vor allem Ni-Cr-B-Si-legierungen.Tungsten carbide is preferably used as the hard material and / or chromium carbide, as solder alloys Nickel based solders. Above all, they have proven their worth Ni-Cr-B-Si alloys.

Die Herstellung dieser Beschichtungen erfolgt vorteilhaftsweise dadurch, daß entsprechend geformte Teile aus Lotpulver und rückstandsfrei sich zersetzenden Kunststoffen und entsprechend geformte Teile am Hartmetallpulver und rückstandsfrei sich zersetzenden Kunststoffen übereinander, oder entsprechen geformte Teile aus Hartmetallpulver, Lotpulver und rückstandsfrei sich zersetzenden Kunststoffen auf die verschleißbeanspruchten Flächen der Stabsegmente aufgebracht, in einem Ofen auf Temperatur oberhalb der Liquidustemperatur der Lote und der Benetzungstemperatur des Hartstoffs erhitzt und nach Zersetzung des Kunststoffs und Infiltration des Lotes in den porösen Hartstoffkörper die Stabsegmente abgekühlt werden.These coatings are produced advantageously in that appropriately shaped Parts made of solder powder and leaving no residue decomposing plastics and shaped accordingly Parts on the carbide powder and free of residue decomposing plastics on top of each other, or correspond to molded parts made of hard metal powder, Solder powder and decomposing without residue Plastics on the surfaces subject to wear the rod segments applied in an oven Temperature above the liquidus temperature of the solders and the wetting temperature of the hard material is heated and after decomposition of the plastic and infiltration of the solder in the porous hard material body Rod segments are cooled.

Solche Beschichtungsverfahren werden beispielsweise in der DE-PS 21 15 358 und in der DE-PS 38 01 958 beschrieben. Such coating processes are described, for example, in DE-PS 21 15 358 and DE-PS 38 01 958 described.  

Die Herstellung dieser Beschichtung erfolgt beispielsweise dadurch, daß auf den Stahlträger der Seiher-Leiste ein endabmessungsnahes Formteil aus einer kunststoffgebundenen Hartstoffkörnung aufgelegt wird. Dieses Formteil ist wiederum mit einem kunststoffgebundenen Lotformteil belegt, das dem Hartstoff-Formteil in seinen Abmessungen entspricht. Das so vorbereitete Bauteil erfährt im Ofen unter Schutzgas eine Wärmebehandlung. Hierbei wird zunächst der Kunststoffbinder aus den bei den Formteilen ausgetrieben, was im Hartstoffkörper eine definierte Forosität erzeugt.This coating is produced for example, that on the steel beam Strainer bar from a shaped part close to the final dimension a plastic-bonded hard material grain becomes. This molding is in turn with a plastic-bonded solder molded part, which the Hard material molding corresponds in its dimensions. The component prepared in this way is exposed in the oven Shielding gas a heat treatment. This will start with the plastic binder from the molded parts expelled what a defined in the hard body Forosity creates.

Diese offene Porosität übt bei weiterer Erhöhung der Temperatur eine Kapillarwirkung auf das aufschmelzende Lot aus. Das Lot infiltriert in den Hartstoffkörper und lötet diesen auf dem Substrat fest. Auf diese Weise wird eine Hartstoff-Hartlegierungsverbundschicht erzeugt, mit der eine hohe Härte und Verschleißbe­ ständigkeit erreicht werden kann. Eine Nachbearbeitung der so erzeugten Schicht ist allenfalls in geringem Umfang erforderlich, da dieses Verfahren bereits eine endabmessungsnahe Geometrie ermöglicht. Bei Verwendung geeigneter Lot/Hartstoff-Kombinationen kann eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegen die im Fressenbetrieb angreifenden Medien erreicht werden. Die Hartstoff-Lot-Schichten können in ihrem thermischen Ausdehnungsverhalten durch eine geeignete Werkstoffauswahl dem Grundwerkstoff der Seiher-Leiste angepaßt werden und führen somit zu nur geringen Eigenspannungen, was einen allenfalls geringen Verzug der Bauteile bewirkt. Da die Wärme im Lötofen gleichmäßig in das Bauteil eingebracht wird, sind auch bezüglich der Wärmeeinbringung günstige Bedingungen für einen nur geringen Verzug geschaffen.This open porosity is practiced when the Temperature a capillary effect on the melting Plumb out. The solder infiltrates into the hard body and solder it to the substrate. To this Wise is a hard material-hard alloy composite layer generated with a high hardness and wear consistency can be achieved. A post-processing the layer thus produced is at most minimal Scope required because this procedure is already a geometry close to the final dimension. Using suitable solder / hard material combinations can excellent corrosion resistance against the Media attacking feeding operations can be achieved. The hard material solder layers can in their thermal expansion behavior by a suitable Material selection of the basic material of the strainer bar be adjusted and thus lead to only minor Residual stress, which is a slight delay of the components. Because the heat in the soldering furnace is evenly introduced into the component favorable conditions with regard to the introduction of heat created for a slight delay.

Folgende Beispiele sollen die erfindungsgemäßen Stabsegmente und das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren näher erläutern:The following examples are intended to illustrate the invention Rod segments and the invention Explain the coating process in more detail:

  • 1. Eine 280 mm lange und 12 mm breite Leiste wurde mit einer Hartstoffschicht aus Wolframcarbid (WC) und Chromcarbid (Cr3C2) belegt und durch eine Nickel-Chrom-Bor-Silizium-legierung infiltriert. Die Formteile bestanden aus einem 3 mm dicken Vlies aus 85 Vol% eines Gemisches aus 50 Gew.% Wolframcarbid und 50 Gew.% Chromcarbid mit 15 Vol% Butylkautschuk bzw. einem 2,1 mm dicken Vlies aus 85 Vol% Lot L-Ni2 und 15 Vol% Butylkautschuk. Erhitzt wurde auf 1100°C. Die gebildeten Verbundschichten zeigten eine Härte von 1240 HV 10 bzw. 88 HRA. Sie zeigten eine gute Bindung zum Substrat und konnten rißfrei erstellt werden. Der Anteil der Hartstoffe in der Schicht betrug etwa 70 Vol-%. Weitere Hartphasen werden beim Erstarren der Nickelbasislotlegierung selbst gebildet.1. A 280 mm long and 12 mm wide bar was covered with a hard material layer made of tungsten carbide (WC) and chromium carbide (Cr 3 C 2 ) and infiltrated by a nickel-chromium-boron-silicon alloy. The molded parts consisted of a 3 mm thick fleece made of 85 vol% of a mixture of 50 wt% tungsten carbide and 50 wt% chromium carbide with 15 vol% butyl rubber or a 2.1 mm thick fleece made of 85 vol% solder L-Ni2 and 15 vol% butyl rubber. It was heated to 1100 ° C. The composite layers formed showed a hardness of 1240 HV 10 or 88 HRA. They showed a good bond to the substrate and could be created without cracks. The proportion of hard materials in the layer was approximately 70% by volume. Further hard phases are formed when the nickel-based solder alloy solidifies itself.
  • 2. Analog zu Beispiel 1 wurde als Hartstoff Chromcarbid Cr3C2 eingesetzt. Als Lot wurde wiederum eine Nickel-Chrom-Bor-Silizium-Legierung verwendet. Die mit dieser Werkstoffkombination erzielte Härte betrug 1150 HV 10 bzw. 87 HRA. Besonders vorteilhaft zeigte sich bei dieser Schicht der dem Grundwerkstoff Stahl besonders gut angepaßte thermische Ausdehungskoeffizient, der zu 11,4·10-6/K bestimmt wurde. Hierdurch lassen sich Schichten mit besonders niedrigen Eigenspannungen erzeugen, was Rißfreiheit und geringen Verzug zur Folge hat.2. Analogous to example 1, chromium carbide Cr 3 C 2 was used as hard material. A nickel-chromium-boron-silicon alloy was again used as the solder. The hardness achieved with this combination of materials was 1150 HV 10 or 87 HRA. This layer showed the thermal expansion coefficient, which was particularly well adapted to the base material steel, and was found to be 11.4 · 10 -6 / K. In this way, layers with particularly low internal stresses can be produced, which results in freedom from cracks and low warpage.

Claims (4)

1. Stabsegmente für Pflanzenölpressen aus Stahl mit verschleißfesten Beschichtungen auf den beanspruchten Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungen aus einem Verbundwerkstoff mit 60 bis 80 Vol% eines Hartstoffs und 20 bis 40 Vol% einer Lotlegierung bestehen.1. rod segments for vegetable oil presses made of steel with wear-resistant coatings on the stressed surfaces, characterized in that the coatings consist of a composite material with 60 to 80% by volume of a hard material and 20 to 40% by volume of a solder alloy. 2. Stabsegmente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartstoff Wolframcarbid und/oder Chromcarbid eingesetzt werden.2. rod segments according to claim 1, characterized, that as hard material tungsten carbide and / or Chromium carbide can be used. 3. Stabsegmente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lotlegierungen Nickelbasislote verwendet werden.3. rod segments according to claim 1 or 2, characterized, that nickel-based solders are used as solder alloys will. 4. Verfahren zur Herstellung von Stabsegmenten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß entsprechend geformte Teile aus Lotpulver und rückstandsfrei sich zersetzenden Kunststoffen und entsprechend geformte Teile aus Hartstoffpulver und rückstandsfrei sich zersetzenden Kunststoffen übereinander,
oder entsprechend geformte Teile aus Hartstoffpulver, Lotpulver und rückstandfrei sich zersetzenden Kunststoffen auf die verschleißbeanspruchten Flächen der Stabsegmente aufgebracht, in einem Ofen auf Temperaturen oberhalb der Benetzungstemperatur der Hartstoffe bzw. oberhalb der Liquidustemperatur der Lote erhitzt und nach Zersetzung des Kunststoffs und Infiltration des Lotes in den porösen Hartstoffkörper die Stabsegmente abgekühlt werden.4. A method for producing rod segments according to claim 1, characterized in that
that correspondingly shaped parts made of solder powder and plastics that decompose without residue and correspondingly shaped parts made of hard powder and plastics that decompose without residue one above the other,
or appropriately shaped parts made of hard material powder, solder powder and plastics that decompose without leaving residues on the wear-stressed surfaces of the rod segments, heated in an oven to temperatures above the wetting temperature of the hard materials or above the liquidus temperature of the solders, and after decomposition of the plastic and infiltration of the solder into the porous hard material body, the rod segments are cooled.
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