SE531107C2 - Metod - Google Patents

Description

25 30 35 531 107 beständighet. Altemativt kan vissa av de tribologiska kraven på kontaktytorna tillfred- ställas genom att använda mjukare och kemiskt annorlunda (jämfört med stål och seg- järn) material såsom bronser, för att undvika adhesionsslitage och skärning. Detta har dock flera nackdelar: de kan inte motstå höga yttryck utan att plastisk deformation fort- sätter även efter initial inkörning, och måste således ersättas med jämna mellanrum.

De kan också vara problematiska att foga till segjärnbaserade lastbärande strukturer.

Det är ofta inte ekonomiskt lämpligt att tillverka stålanordningar genom gjutning, i syn- nerhet om anordningama behöver ha en komplex form. Detta är på grund av att den stora volymkrympningen hos stål vid stelning kräver stora matare (vilka tillhandahåller ytterligare smälta till gjutgodset när det successivt stelnar vid nedkylning) för att fram- ställa anordningar som är fria från inre krympningsporositet. Sådan stora och talrika matare ökar kostnaden och komplexiteten för anordningens tillverkningsprocess. För att erhålla tillräckliga mekaniska egenskaper i gjutstålanordningar tillämpas ofta härd- ning följt av anlöpning före slutlig maskinbearbetning. En avspänningsglödgning kan också vara nödvändig före slutlig maskinbearbetning. Dessutom kan anordningens ytor i kontakt med verktyget kräva lokal härdning för att förbättra nötningsbeständigheten.

Stelningskrympningen i segjärnsgjutgods är mindre än hälften jämfört med stål- gjutgods, men i fall då anordningens kopplingskontaktytor är i kontakt med verktyget har segjärn ofta inte tillräckliga mekaniska egenskaper i det gjutna tillståndet.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en förbättrad tillverk- ningsmetod för åtminstone en del av en anordning för verktygsväxling och/eller inställ- ning (lutning och/eller vridning) av verktyg, som skall monteras direkt eller indirekt på en ledad arm eller icke-ledad arm på en anläggnings- eller materialhanteringsmaskin, sàsom en grävmaskin, traktor, skördare, skotare eller kran, varvid användningen av denna, åtminstone delen av anordningen i en anläggnings- eller materialhanterings- maskin, minskar driftskostnaderna för anläggnings- eller materialhanteringsmaskinen.

Denna, åtminstone delen av anordningen, kan monteras löstagbart på någon del av en arm på en anläggnings- eller materialhanteringsmaskin, såsom annens ände, eller kan fästas fixerat till en del därav. Det bör noteras att anordningen också kan innefatta en del av armen, varvid anordningen som innefattar en del av armen monteras på en annan del, eller den återstående delen av en ann på en anläggnings- eller material- 10 15 20 25 30 531 1D? hanteringsmaskin. Dessutom kan anordningen vara en mekaniskt eller hydrauliskt manövrerad anordning.

Detta syfte uppnås genom en tillverkningsmetod för åtminstone en del av en anordning för mekaniskt eller hydrauliskt manövrerad verktygsväxllng och/eller inställning (lutning ooh/eller vridning) av verktyg innefattande stegen sammanfattade i i krav 1, nämligen stegen: a) forrnning av en smälta innefattande olegerat eller legerat segjäm. b) gjutning av åtminstone en del av en anordning från nämnda smälta, c) låta denna åtminstone delen av anordningen att svalna, d) austenitisering av denna åtminstone delen av anordningen, e) snabbkylning av denna åtminstone delen av anordningen, f) isoterm omvandling till ausferrit i denna åtminstone delen av anordningen, och g) låta denna åtminstone delen av anordningen att svalna.

Denna metod kommer att resultera i tillverkning av en anordning eller åtminstone en del av anordningen i ausferritiskt segjärn (vanligen kallat ADl - Austempered Ductile Iron).

Om man tillverkar en hel anordning kan denna monteras på anläggnings- ellermateri- alhanteringsmaskinens arm. Om man tillverkar en eller flera delar av en anordning kan denna/dessa exempelvis sammanfogas till en annan del eller delar av anordningen, för att sedan monteras på anlåggnings- eller materialhanteringsmaskinens ann.

Ausferrltiskt segjärn (ADl) innehar förbättrad styrka och formbarhetsegenskaper jämfört med konventionellt nodulärt segjäm som ett resultat av en värmebehandling som kallas ”austemperering". I en typisk värmebehandlingscykel upphettas först gjutgodset och hålls sedan vid en austenitiseringstemperatur tills gjutningen är helt austenitiserad och matrisen blivit mättad med kol. Därefter snabbkyls gjutningen, vanligen genom ned- sänkning i ett saltbad, med en kylhastighet som är hög nog för att undvika bildningen av perlit (eller lösningshärdad ferrit) under snabbkylningen. Gjutningen hålls sedan vid en temperatur som kallas austempereringstemperaturen för att åstadkomma isoterm omvandling till ausferrit, varefter gjutningen kyls till exempelvis rumstemperatur. 10 15 20 25 '30 35 531 10? För att påskynda inlösningen av kol i austeniten under austenitiseringen används van- ligen segjärn med väsentligen helperlitisk mikrostruktur som ingångsmaterial för produktion av ADl, för att erhålla korta diffusionsavstånd från högkolhaltiga (cementit FesC) till iågkolhaltiga (ferrit) områden. l ferritiskt segjäm måste kolet diffundera flera storleksordningar längre, ända från grafitnodulema ut i hela den bildade austenit- matrisen, vilket kräver en avsevärt längre austenitiseringstid och/eller en högre austenitiseringstemperatur.

ADI-gjutgods är, jämfört med konventionellt segjäm, åtminstone dubbelt så starka vid samma duktilitetsnivå, eller erbjuder åtminstone dubbla duktiliteten vid samma hållfast- hetsnivå. Jämfört med stålgjutningar med samma hållfasthet är kostnaden för gjutning och värmebehandling av ADl mycket lägre. De överlägsna mekaniska egenskaperna hos ADl erhålls från en ausferritisk mikrostruktur bestående av mycket fin nàlforrnig ferrit i en matris av austenit, vilken är termodynamiskt stabiliserad genom en hög kol- halt. Den mycket högre kiselhalten i ausferritiska segjäm, jämfört med vanliga stål, stabiliserar kolet i grafitfonn i stället för cementit (FesC), och därmed förhindras utskiljning av karbider så länge som austempereringen inte är för lång. i Den åtminstone delen av anordningen innefattande ADI tillhandahåller därför hög håll- fasthet, goda utmattningsegenskaper, överlägsen nötningsbeständighet och utmärkt slag- och brottseghet, vilket gör den idealisk för användning i en anläggnings- eller materialhanteringsmaskin. Den åtminstone delen av anordningen innefattande ADl kommer som en konsekvens inte att behöva ersättas så ofta som en anordning eller del av anordning gjord av stål, och därigenom minskar driftskostnaderna för en anlägg- nings- eller materialhanteringsmaskin i vilken åtminstone en del av anordningen inne- fattande ADl används.

ADI är också ungefärligen 10% lättare än stål och är för närvarande omkring 20% billi- gare än stål av samma hàllfasthet. Genom att använda åtminstone en del av anord- ningen med reducerad vikt i en anläggnings- eller materialhanteringsmaskin förbättras manövrerbarheten av armen på vilken åtminstone en del av anordningen är monterad, det ökar lyftkapaciteten och minskar bränsleförbrukningen för anläggnings- eller mate- rialhanteringsmaskinen, vilket gör den mer miljöanpassad och vidare minskar drifts- kostnadema för anläggnings- eller materialhanteringsmaskinen. 10 15 20 25 30 531 107 Enligt en av upptinningens utföringsformer innefattar metoden steget att forma åtmin- stone en yta på åtminstone en del av anordningen under gjutprocessen eller under efterföljande maskinbearbetning innan ADI-behandling, varvid det ytliga materialet av åtminstone en yta i ADl därefter genomgår en förvandling till martensit när åtminstone en del av anordningen används, således bildande en hård och nötningsbeständlg yta.

En sådan yta kan skapas på valfri del av anordningen som kommer i kontakt med del av ett verktyg, såsom den motsvarande delen av ett fäste, eller med en växel, såsom en cylindrisk växel, ett skruvhjul, en konisk växel, en snäckväxel, en kuggstàngsväxel, eller med en lagring, såsom ett glidlager, bussning, axellager eller axiallager, eller med någon annan komponent när den används. Når denna åtminstone delen av ADl-anord- ningen används och dess åtminstone ena yta utsätts för en hög kontaktkraft uppstår en töjningsinducerad fasomvandling i denna yta. Austenitmatrisen i ausferriten i denna yta genomgår en omvandling till martensit, som är hårdare och mindre tätpackad, vilket leder till tryckspänningar utanpå den starka och duktila ausferritstrukturen i kärnan av åtminstone en del i anordningen, vilken förblir oförändrad. Nötningsbeståndiga ytor kan därför formas och regenereras i de delarna av en anordningen där de behövs mest vid användning. Denna unika egenskap hos ausferritiska strukturer är mer effektiv än vanligt deformationshårdnande under användning. Inga extra processteg är därför nödvändiga för att tillhandahålla en anordning eller del av anordning med nötnings- beständiga ytor efter det att ADl-anordningen eller del av anordningen har blivit gjuten och austempererad, och således reduceras tillverkningstiden, komplexiteten och kostnadema. Samma omvandling kan också vara fördelaktig när man förbättrar ytutmattningsmotståndet genom kulbombning eller kulpolering.

Enligt en av uppfinningens utföringsformer innefattar metoden steget att maskinbear- beta den åtminstone ena delen av anordningen mellan steg c) och steg d), d.v.s. medan den åtminstone en del av anordningen fortfarande innefattar gjutet olegerat eller legerat segjäm, innan behandlingen för att bilda ADl. Om ADl maskinbearbetas kan den ovan nämda fasomvandlingen, som då uppstår framför skärverktygsytan, att materialet blir väldigt svårt att bearbeta. Detta problem undviks genom att maskinbear- beta den gjutna segjärnanordningen eller delen av anordningen innan austenitisering och austemperering för att bilda ADl. Alternativt eller som tillägg kan komponenten maskinbearbetas efter austempereringssteget f), till exempel om någon särskild ytbehandling krävs eller om väldigt snäv dimensionstolerans måste uppnås. 10 15 20 25 30 531 107 Enligt en av uppfinningens utföringsformer innefattar anordningen ett fäste eller utgörs av ett fäste. Enligt en annan av uppfinningens utföringsfomier innefattar anordningen medel för att rotera och/eller luta och/eller linjärt flytta nämnda verktyg, såsom en rotator eller en tiltrotator.

Enligt en av uppfinningens utföringsformer innefattar metoden steget att gjuta anordningen i ett enda stycke.

Enligt en av uppfinningens utföringsformer innefattar metoden steget att gjuta denna åtminstone del av anordningen i ett olegerat eller legerat segjärn med en kiselhalt från 3,35 vikts-% till 4,60 vikts-%.

Det finns en allmänt missuppfattning, som daterar sig hela vägen tillbaka till det första patentet någonsin om segjärn (nämligen US 2 485 760 publicerat 1949), att en ökad kiselhalt gör segjäm mindre duktilt. Emellertid är detta bara sant när man gör en irrele- vant jämförelse mellan ett segjärn lösningshärdat genom en hög kiselhalt (t.ex. en kiselhalt över 2,7 vikts-%) och ett mycket svagare konventionellt ferritiskt material med lägre kiselhalt, medan däremot det lösningshärdadeferritiska segjärnet utan tvekan är mer duktilt när det korrekt jämförs med konventionella ferritisk-perlitiska material med liknande hållfasthet. Vidare har det konstaterats, när segjärn med liknande hållfasthet (500 MPa brottgräns) jämförs, att standardawikelsen för hàrdheten typiskt minskar fràn 124 HBW-enheter (Brinell-enheter) för det konventionella ferritisk-perlitiska materialet ned till :4 HBW för det ferritiska lösningshärdade segjämet, samt att maskinbear- betbarheten förbättras åtminstone 20% på grund av frånvaron av de karbider som ingår i perliten.

Exempelvis uppger ”Standard Specification for Austempered Ductile lron Castings” (Beteckning: A 897M-06, publicerad av the American Society for Testing and Materials (ASTM) 3 April 2006), på sida 7, tabell X1.2, att kisel är ett av de viktigaste ämnena i ADI eftersom det gynnar grafitbildning, minskar lösligheten av kol i austenit, ökar eutektoidtemperaturen och förhindrar bildandet av bainitisk karbid. Det vamar dock för att överdrivet höga nivåer av kisel kan undertrycka ausferrit i lokala områden genom att stabilisera ferrit. Den rekommenderade kiselhalten är därför given som 2,50% :t0,20%.

Värmebehandlingsparametrarna (temperaturer, tider och kylhastigheter) är inte an- givna i standardema, men i den vetenskapliga litteraturen har tonvikten legat på effek- terna av austemperering vid olika saltbadstemperaturer, medan det föregående 10 15 20 25 30 531 107 austenitiseringssteget har fått mindre uppmärksamhet. För konventionella ADl med Si- halter på mindre än 3,35% har austenitiseringstemperaturen vanligen inte överskridit 900°C, och i de få försök som gjorts att austemperera segjärn med höga Si-halter mel- lan 3,35% Si och 4,60% Si har austenitiseringstemperaturema varit under 910°C.

Den rådande uppfattningen i både vetenskaplig litteratur och patentlitteratur om ADl är att varken en hög kiselhalt (högre än 2,7 vikts-%) eller en hög austenitiserings- temperatur (dvs. en temperatur större än eller lika med 910°C) är gynnsam, samt att förhållandevis stora tillsatser av koppar, nickel och molybden är nödvändiga för härdbarheten. l kontrast till detta har det upptäckts att ADl som har en hög kiselhalt (dvs. 3,35 vikts-% till 4,60 vikts-%), som är austenitiserat vid hög temperatur (dvs. en temperatur på åtminstone 910°C) och som innehåller lite eller ingen koppar, nickel eller molybden har flera fördelar framför konventionell ADl. Det erbjuds nämligen förbätt- ringar i både värmebehandlingsprestanda och mekaniska egenskaper för ADl.

Utan önskemål om att begränsas av någon som helst teori, tycks det som om den ovanligt höga kiselhalten ökar nodulariteten och noduldensiteten under gjutningen av segjäm. Inga dyra metalliska härdbarhetstillsatser av koppar, nickel eller molybden torde vara nödvändiga, även när man gjuter förhållandevis tjocka komponenter, vilket minskar tillverkningskostnadema. Härdbarhetstillsatsema är vanligtvis inte nödvändiga, eftersom den höga kiselhalten ger en förbättrad härdbarhet genom att försena perlit- bildning under kylningen från austenitiseringstemperaturen till austempereringstempe- raturen, varvid perlitbildningen annars skulle försvaga mikrostrukturen. l ännu tjockare gjutningar kommer vidare den mikrostruktur, som erhålls i käman, att vara lösnings- härdad ferrit i stället för perlit, vilket orsakar en mindre negativ effekt på komponentens mekaniska egenskaper.

Bassammansättningen uppvisar också påtagligt bättre maskinbearbetbarhet på grund av den ferritiska strukturen som är lösningshärdad av kisel. Konventionella perlitiska och ferritisk-perlitiska mikrostrukturer är mer nötande på verktyg samt uppvisar avse- värda variationer i hàllfasthet och hårdhet orsakade av mikrostrukturen, vilket gör det svårt att optimera maskinbearbetningsparametrar och uppnå snäva geometriska toleranser.

Den ökade kiselhalten försenar eller förhindrar dessutom bildandet av försprödande bainit (ferrit + cementit Fe3C), och tillåter därigenom fullständig isoterrnisk omvandling till ausferrit (nålformig ferrit i en matris av duktil austenit, termodynamiskt stabiliserad 10 15 20 25 531 107 av hög kolhalt) under austemperering. Termodynamisk stabilisering och mängden austenitfas efter austemperering förbättras på grund av den högre anrikningen av kol, som fåtts vid den högre austenitiseringstemperaturen, vilken är nödvändig för att kolet ska diffundera från grafit-nodulerna på en rimlig tid under austenitiseringen av en ferri- tisk matris. En ADI som har en kiselhait på 3,35 vikts-% till 4,60 vikts-% ger också för- bättringar av både hållfasthet och formbarhet jämfört med konventionella ADl med en kiselhait pá 2,4 - 2,8 vikts-% på grund av den minskade segringen av huvudsakligen mangan och molybden, på grund av undvikandet av att bilda försprödande karbider och på grund av den ökade mängden kol i den stabiliserade austeniten som utgör den duktila matrisen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen har det olegerade segjämet följande samman- sättning i vikts-%: C 3,0 - 3,6 Si 3,35 - 4,60 Mn max 0,4 P max 0,05 S max 0,02 Cu max 0,1 Ni max 0,1 Mo max 0,01 Resten är Fe och normalt förekommande föroreningar.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen har det legerade segjärnet följande sammansättning i vikts-%: C 3,0 - 3,6 Si 3,35 - 4,60 Mn max 0,4 10 15 20 25 30 531 107 9 P max 0,05 S max 0,02 Cu max 0,8 Ni max 2,0 Mo max 0,3 Resten är Fe och normalt förekommande föroreningar.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar metoden steget att austenitisera det nodulära segjämet vid en temperatur av åtminstone 910°C eller åtminstone 930°.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen innefattar metoden steget att bibehålla austenitiseringstemperaturen i en förutbestämd tid pà åtminstone 30 minuter, beroende på kiselhalt, för att austenitisera denna åtminstone delen av anordningen. Den förut- bestämda tiden ökar med ökande kiselhalt. Enligt en utföringsform av uppfinningen utförs austenitiseringssteget i en kväveatmosfär, argonatmosfär, ett saltbad eller någon reducerande atmosfär, såsom dissocierad ammoniakatmosfär för att förhindra oxide- ring av kolet.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen innefattar metoden stegen att forma en smälta innefattande olegerat eller legerat segjäm med ett kiselinnehåil från 3,35 vikts- % till 4,60 vikts-%, att gjuta åtminstone en del av en anordning av smältan, att låta denna åtminstone delen av anordningen att kylas ned, att värmebehandla åtminstone en del av denna åtminstone delen av anordnlngen vid en första temperatur på åtmin- stone 910°C eller åtminstone 930°C och att hålla denna åtminstone delen av anord- ningen vid temperaturen under en förutbestämd tid för att austenitisera denna åtmin- stone delen av anordningen, samt att snabbkyla denna åtminstone delen av anord- ningen med en kylningshastighet tillräcklig för att förhindra bildningen av perlit, såsom åtminstone 150°C/min. Uttrycket ”en förutbestämd tid” i detta steg är avsett att betyda en tid som är tillräcklig för att värma denna åtminstone delen av anordningen som skall austenitiseras till austenitiseringstemperaturen samt för att mätta austeniten med kol för att producera en ausferritisk struktur. Austenitiseringen kan åstadkommas genom att använda ett högtemperatursaltbad, en ugn eller en lokal metod såsom flam- eller induktionsvärmning. 10 15 20 25 30 531 107 10 Denna åtminstone delen av anordningen snabbkyls sedan i ett saltbad med en hastig- het som är tillräcklig för att förhindra bildning av perlit. Denna åtminstone delen av anordningen austempereras sedan vid en temperatur mellan 250-400°C, företrädesvis 350-380°C, och hålls vid denna temperatur under en förutbestämd tid, såsom 30 minuter till 2 timmar beroende på tvärsnittsstorlek, innan den kyls till rumstemperatur.

Uttrycket ”en förutbestämd tid” i detta steg är avsett att betyda en tid som är tillräcklig för att producera en matris av ausferrit i denna åtminstone delen av anordningen.

Austempereringssteget kan uppnås genom att använda ett saltbad, het olja eller smält bly eller tenn. Denna åtminstone delen av anordningen hålls vid en andra temperatur 250-400°C, företrädesvis 350-380°C, under en förutbestämd tid för att austemperera denna åtminstone delen.

Föreliggande uppfinning avser också en mekaniskt eller hydrauliskt manövrerad anordning för montering direkt eller indirekt på den ledade armen på en anläggnings- eller materialhanteringsmaskin, såsom en grävmaskin, traktor, skördare, skotare eller kran, för att möjliggöra verktygsväxling och/eller inställning (tiltning och/eller vridning) av ett verktyg, såsom en skopa, gripare, gaffel, vibrationspackare eller skördar- aggregat. Åtminstone en del av anordningen eller hela anordningen tillverkas genom att använda en metod enligt något av de föregående kraven.

Enligt en av uppfinningens utföringsformer uppvisar denna åtminstone delen av anord- ningen en brottgräns (UTS) pà åtminstone 900 MPa, hellre minst 1000 MPa och helst minst 1050 MPa.

Enligt en annan av uppfinningens utföringsforrner uppvisar denna åtminstone delen av anordningen en sträckgräns på åtminstone 600 MPa, hellre minst 650 MPa och helst minst 750 MPa och allra helst minst 850 MPa.

Enligt ytterligare en av uppfinningens utföringsformer uppvisar åtminstone en del av anordningen en brottförlängning på minst 9%.

Enligt en av uppfinningens utföringsforrner innefattar anordningen ett fäste, eller utgörs av ett fäste.

Föreliggande uppfinning avser vidare en anläggnings- eller materialhanteringsmaskin innefattande åtminstone en arm och en mekaniskt eller hydrauliskt manövrerad anord- ning monterad direkt eller indirekt på den åtminstone en arm, varvid anordningen är 10 15 20 25 531 107 11 anordnad för att möjliggöra verktygsväxling och/eller inställning (tiltnlng och/eller vrid- ning) av ett verktyg, såsom skopa, gripare, gaffel, vibrationspackare eller skördar- aggregat, i förhållande till denna åtminstone en arm på maskinen, varvid anläggnings- eller materialhanteringsmaskinen innefattar en anordning enligt någon av uppfinning- ens utföringsforrner. En sådan anläggnings- eller materialhanteringsmaskin är avsedd för användning i synnerhet, men inte uteslutande, för byggnadsanläggning, gruvdrift, återvinning, skogsbruk, allmän styckegods- och materialhantering.

KORT BESKRIVNING AV BlLDERNA Den föreliggande uppfinningen kommer nedan att vidare förklaras med hjälp av icke- begränsande exempel med referens till de bifogade figurema, där; Figur 1 visar en anläggningsmaskin, nämligen en grävmaskin, enligt en utföringsform av uppfinningen, Figur 2 visar en ände av den ledade armen på en grävmaskin som innefattar en utföringsform av uppfinningen, nämligen en anordning omfattande en tiltrotator med en verktygskopplare, Figur 3 visar en utföringsforrn av uppfinningen, nämligen en anordning innefattande en tiltrotator med en verktygsvåxlare, för att monteras på änden av grävmaskinens arm, Figur 4 visar en sprängsklss av anordningen visad ifig. 3, Figur 5 visar en anordning enligt en utföringsform av uppfinningen varvid anordningen innefattar en gripmodul gjord av eller innehållande ADl, Figur 6 visar en annan utföringsform av uppfinningen, nämligen en anordning innefattande en rotator med ett pendlingsbromsat (svängningsdämpat) fäste (en länk), för att monteras på änden av materialhanterings- maskinens arm, Figur 7 visar en ände av den ledade armen hos en materialhanteringsmaskin, nämligen en timmerskördare, innefattande en utföringsform av uppfinningen, nämligen en anordning omfattande en rotator med ett 10 15 20 25 30 531 107 12 fäste (en länk) till den yttersta delen av armen och ett fäste till skördaraggregatet, samt Figur 8 visar en värmebehandlingscykel som är en del av metoden enligt uppfinningen.

Det skall noteras att figurema inte har ritats skalenligt, och att dimensionerna av vissa särdrag överdrivits för ökad tydlighet.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Figur 1 visar en anläggningsmaskin 10, nämligen en grävmaskin som innefattar en ledad arm 12 vid vilken ett verktyg 14, nämligen en skopa med tänder, är fäst. Gräv- maskinen 10 innefattar en hytt 16 för maskinföraren. Hytten 16 är monterad pá en roterande plattform 18 ovanpå ett underrede med band 20. Rörelse av verktyget 14 styrs elektroniskt från hytten 16 av maskinföraren. Alternativt kan grävmaskinen 10 skötas med tjärrstyrning, om den exempelvis används i en miljö som är fanig för män- niskor. En sådan grävmaskin kan väga 3 till 30 ton eller mer.

Den ledade armen 12 har en verktygsbärande ände som visas i figur 2. Verktyget 14 är fäst vid änden av armen 12 via en anordning 22 som innefattar en tiltrotator med en verktygskopplare. Anordningen 22 kan anordnas för att låta verktyget 14 luta, med ex- empelvis en vinkel pä :t40°, och/eller rotera exempelvis med 360°, vilket indikeras med pilarna visade i figur 2. Detta möjliggör inställning av verktyget 14 och förflyttning av verktyget 14 runt, över eller under ett hinder och förbättrar således flexibiliteten och precisionen hos grävmaskinen 10. Anordningen 22 kan lutas och/eller roteras med hydrauliska cylindrar och motorer.

Figurer 3 och 4 visar anordningen 22 i ett monterat tillstånd respektive som en spräng- skiss. Anordningen 22 innefattar en tillsats 24 (i fig. 4 visas alternativa versioner av infästningar och fästen till verktygsbärande armändar) för att montera anordningen 22 på armen 12 på grävmaskinen 10, och en rotationskropp 26 innefattande en snäck- växel driven av en hydraulisk motor, som tillhandahåller obegränsad rotation i riktning medurs eller moturs. Det skall noteras att en anordning enligt en utföringsform av upp- finningen kan innefatta vilket som helst hjälpmedel för att tillhandahålla rotation, lutning eller linjär förflyttning eller någon kombination därav. Den hydrauliska cylindern 25 till- handahäller en tiltning av rotorkroppen 26, med exempelvis en vinkel på :l=40°. 10 15 20 25 30 531 107 13 Anordningen 22 innefattar också ett fäste 28, vid vilken ett verktyg är fäst. l enlighet med en utföringsform av uppfinningen är strukturen av fästet 28 gjutet i ett enda stycke iADl och har ingrepp för att ta emot passande delar av verktyget 14.

Den kemiska sammansättningen av fästet 28 av ADl är exempelvis ungefär 3,4-3,8 vikts-% kol, 2,3 - 2,7 vikts-% kisel, 0,3 - 0,4 vikts-% mangan, maximalt 0,015 vikts-% svavel och maximalt 0,06 vikts-% fosfor. Beroende på gjuttjockleken, kan legerings- ämnen såsom upp till 0,8 vikts-% koppar, upp till 2,0 vikts-% nickel och upp till 0,3 vikts-% molybden tillsättas till bassammansättningen under gjutningen av fästet 28 för att undvika det skadliga bildandet av perlit i kärnan pà grund av dess lägre kylhastighet från austenitiseringstemperaturen till austempereringstemperaturen.

Ytoma 29 på fästet som kommer i kontakt med de passande delama av verktyget 14 när anordningen 22 används blir härdade under användning och slitstarka. Det skall noteras att flera, om inte alla delarna av anordningen för koppling och/ eller inställning kan gjutas i ADl beroende på arbetsförhållandena i varje särskilt fall.

Det skall noteras att i nâgra utföringsformer av uppfinningen, kan inställningen (tiltning ochleller vridning) uteslutas från anordningen 22, dvs. anordningen 22 kan innefatta bara en infästning fäste 24 för att montera den på armen 12 hos grävmaskinen 10, och ett fäste 28 för verktyget 14. Wdare kan infästningen 24 och fästet 28 tillverkas i ett stycke som en fullständig enhet.

Figur 5 visar en anordning 22 enligt en utföringsfomt av uppfinningen varvid anord- ningen, i tillägg till tiltrotatorn med fästet 28, också omfattar ett verktyg, nämligen en griparmodul 25 monterad på fästet 28 (som är gömd bakom griparmodulen i figur 5).

Griparmodulen 25 är tillverkad av, eller innehåller ADI, och är anordnad för att gripa och manövrera objekt, såsom rör, timmerstockar och kantstenar, utan behov att ersätta huvudverktyget, vanligen en skopa som hålls av fästet 28 med en separat griparmodul.

Figur 6 visar en utföringsfonn av anordningen 22 för en materialhanteringsmaskin.

Anordningen 22 innefattar en rotator 26 driven av en hydraulisk motor, som ger obegränsad rotation i en riktning medurs eller moturs, tillsammans med ett pendlings- bromsat (svängningsdämpat) fäste (en länk) 24, för montering vid den yttersta delen 12e av armen på materialhanteringsmaskinen. Ett verktyg, såsom en gripare, skopa, gaffel eller skördaraggregat kan fästas vid fästplattan 28. Det skall noteras att en anordning enligt någon av utföringsformema av uppfinningen kan monteras varsom- 10 15 20 531 107 14 helst pà armen på en anläggnings- eller materialhanteringsmaskin, inte nödvändigtvis vid dess ände.

Figur 7 visar en annan utföringsform av en anordning 22 för en timmerskördare.

Anordningen 22 innefattar en rotator 26 belägen mellan ett övre fäste (en länk) 24 och ett fästplatta 28 mellan en arm 12 hos en timmerskördare och ett skördaraggregat 14.

Figur 8 visar en värmebehandlingscykel som är en del av metoden enligt uppfinningen.

Denna åtminstone delen av en anordning gjord av olegerat eller legerat segjärn upp- hettas [steg di)] och hålls vid en austenitiseringstemperatur på mellan 800-1000°C under en tid [steg dii)] tills denna åtminstone delen av anordningen blir fullständigt austenitiserad och matrisen blir mättad med kol. Efter att denna åtminstone delen av anordningen blivit fullt austenitiserad, kyls den vid en hög kylhastighet [steg e)], såsom 150 °Clmin eller högre i ett kylmedium och hålls vid en austempereringstemperatur på mellan 250-400°C, [steg f)]. Efter isoterrn omvandling till ausferrit, kyls denna åtmin- stone delen av anordningen till rumstemperatur [steg g)[. Anordningen, som således åtminstone delvis gjorts av ADI, kan sedan monteras på anläggnings- eller material- hanteringsmaskinen.

Vidare förändringar av uppfinningen inom kravens skyddsomfång är uppenbara för en fackman.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 531 107 15 PATENTKRAV Metod för tillverkning av åtminstone en del av en anordning (22) för montering direkt eller indirekt på en arm (12) på en anläggnings- eller materialhanterings- maskin, såsom en grävmaskin, traktor, skördare, skotare eller kran (10), varvid anordningen (22) är anordnad för att hålla ett verktyg (14), såsom en skopa, gripare, gaffel, vibrationspackare eller skördaraggregat, kännetecknad av att den innefattar stegen: a) formning av en smälta innefattande olegerat eller legerat segjärn, b) gjutning av åtminstone en del av en anordning (22) från nämnda smälta, c) låta nämnda åtminstone delen av anordningen att kylas ned, d) austenitisering av nämnda åtminstone delen av anordningen, e) snabbkylning av nämnda åtminstone delen av anordningen, f) austemperering av nämnda åtminstone delen av anordningen, och g) låta nämnda åtminstone delen av anordningen att kylas ned. Metod enligt krav 1, kännetecknad av att den innefattar steget att maskinbear- beta nämnda åtminstone delen av anordningen (22) mellan steg c) och steg d). Metod enligt krav 1 eller 2, kännetecknar! av att den innefattar steget att forma åtminstone en yta (29) på nämnda åtminstone delen av anordningen (22) under gjutningsprocessen eller under efterföljande maskinbearbetning före ADI- behandling, van/id det ytliga materialet av nämnda åtminstone en yta (29) därefter genomgår en omvandling till martensit när nämnda åtminstone en del av anordningen (22) utsätts för en hög kontaktkraft vid användning, således forrnande och därefter regenererande en nötningsbeständig yta. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda anord- ning (22) innefattar ett fäste eller utgörs av ett fäste. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda anord- ning (22) innefattar medel för att rotera och/eller luta och/eller linjärt flytta nämnda verktyg (14), såsom en rotator (26) eller en tiltrotator. 10 15 20 25 30 10. 531 'H37 16 Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av den innefattar steget att gjuta åtminstone en del av anordningen (22) i en enda del. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av den innefattar steget att gjuta åtminstone en del av anordningen (22) i ett olegerat eller Iegerat segjärn med hög kiselhalt fràn 3,35 vikts-% till 4,60 vikts-%. Metod enligt krav 7, kännetecknad av att det olegerade segjämet med hög kiselhalt har följande sammansättning i vikts-%: C 3,0 - 3,6 Si 3,35 - 4,60 Mn max 0,4 P max 0,05 S max 0,02 Cu max 0,1 Ni max 0,1 Mo max 0,01 resten är Fe och normalt förekommande föroreningar. Metod enligt krav 7, kännetecknar! av att det legerade segjämet har följande sammansättning i vikts-%: C 3,0 - 3,6 Si 3,35 - 4,60 Mn max 0,4 P max 0,05 S max 0,02 Cu max 0,8 Ni max 2,0 Mo max 0,3 resten är Fe och normalt förekommande föroreningar. Metod enligt krav 8 eller 9, kännetecknad av den innefattar steget austeniti- sering av segjämet vid en temperatur på åtminstone 910°C eller åtminstone 9302 A 10 15 20 25 30 11. 12. 13. 14. 531 107 17 Metod enligt krav 10, kännetecknad av den innefattar steget att bibehålla nämnda austenitiseringstemperatur i en förutbestämd tid på åtminstone 30 minuter för att austenitisera nämnda åtminstone delen av anordningen (22). Metod enligt något av kraven 7-11, kännetecknad av den innefattar stegen: - forrnning av en smälta innefattande olegerat eller legerat segjärn med ett kiselinnehåll från 3,35 vikts-% till 4,60 vikts-%, - gjutning av åtminstone en del av en anordning (22) från nämnda smälta, - att tillåta nämnda åtminstone delen av anordningen (22) att kylas ned, - värmebehandling av åtminstone en del av nämnda åtminstone delen av an- ordningen (22) vid en första temperatur på åtminstone 910°C eller åtminstone 930°C och hålla nämnda åtminstone en del av anordningen (22) vid nämnda temperatur under en förutbestämd tid för att austenitisera nämnda åtminstone delen av anordningen (22), - snabbkylning av nämnda åtminstone delen av anordningen (22) vid en kyl- hastighet tillräcklig för att förhindra bildningen av perlit, såsom åtminstone 150°Clmin, samt - värmebehandla nämnda åtminstone delen av anordningen (22) vid en andra temperatur på 250-400°C, företrädesvis 350-380°C, och hålla nämnda åtmin- stone delen av anordningen (22) vid nämnda temperatur under en förutbestämd tid på åtminstone 30 minuter för att austemperera nämnda åtminstone delen av anordningen (22). Anordning (22) för montering direkt eller indirekt på armen (12) på en anlägg- nings- eller materialhanteringsmaskin (10), såsom en grävmaskin, traktor, skör- dare, skotare eller kran, varvid anordningen (22) är anordnad för att möjliggöra verktygsbyte och/eller inställning (lutning och/eller vridning) av ett verktyg (14), såsom en skopa, gripare, gaffel, vibrationspackare eller skördaraggregat, iför- hållande till maskinens arm, kännetecknad av att åtminstone en del av anord- ningen (22) är tillverkad genom att använda en metod enligt något av före- gående kraven. Anordning (22) enligt krav 13, kännetecknad av att nämnda åtminstone en del av anordningen (22) uppvisar en brottgräns (UTS) på åtminstone 900 MPa, hellre minst 1000 MPa och helst minst 1050 MPa. 10 15. 16. 17. 18. 19. 531 107 18 Anordning (22) enligt krav 13 eller 14, kännetecknar! av att nämnda åtmin- stone en del av anordningen (22) uppvisar en sträckgräns på åtminstone 600 MPa, hellre minst 650 MPa och helst minst 750 MPa och allra helst minst 850 MPa. Anordning (22) enligt något av kraven 13-15, kännetecknad av att nämnda åt- minstone en del av anordningen (22) uppvisar en brottförlängning på minst 9%. Anordning (22) enligt något av kraven 13-16, kännetecknad av att nämnda an- ordning (22) innefattar ett fäste, eller utgörs av ett fäste. Anordning enligt något av kraven 13-17, kännetecknad av att nämnda anord- ning (22) innefattar medel för rotation och/eller lutning och/eller linjär förflyttning av nämnda verktyg (14), såsom en rotator (26) eller en tiltrotator. Anläggnings- eller materialhanteringsmaskin (10), kännetecknad av att den innefattar en anordning (22) enligt något av kraven 12-18.