DK165775B

DK165775B - Fremgangsmaade til fremstilling af en sliddel til et jordbearbejdningsredskab

Info

Publication number: DK165775B
Application number: DK328185A
Authority: DK
Inventors: Ole Kraemer
Original assignee: Teknologisk Inst
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1985-07-18
Publication date: 1993-01-18
Also published as: NO862879D0; EP0209132B2; EP0209132B1; NO168873C; ATE40838T1; DK328185A; NO168873B; CA1270374A; US4704251A; DE3662110D1; NO862879L; EP0209132A1; DK165775C; DK328185D0

Description

i

DK 165775B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af en sliddel til et jordbearbejdningsredskab, hvilken sliddel i det væsentlige består af en jernmatrix, hvori der er indlejret hårde partikler.

5 Udtrykket sliddel skal heri forstås som en del af et jordbearbejdningsredskab, som er i kontakt med jorden, som skal bearbejdes, og som følgelig er udsat for slid. Typiske sliddele er plovskær, harvetandspidser, skiver til tallerkenharver, knive til fræsere og såtude til marksåmaskiner.

10

Det er kendt at fremstille sliddele ved smeltning og efterfølgende udstøbning af kul stofhol digt jern under sådanne forhold, at kulstoffet udskilles i form af frie jerncarbidpartikler. Det herved fremkomne materiale, hvidt støbejern, udmærker sig ved at have en meget 15 stor hårdhed og slidfasthed.

Det er ligeledes kendt at fremstille sliddele ved en smeltning og en efterfølgende udvalsning af en jernlegering.

20 Det er herudover kendt, jfr. R.C.D. Richardson: The Wear of Metallic Materials by Soil - Practical Phenomena, J. agric. Engng Res. (1967) 12 (1), 22-39, at kornstørrelsesfordelingen for de hårde partikler i matrix af den i indledningen angivne art er en vigtig parameter for slidfastheden for sliddele til jordbearbejdningsredskaber, og at der 25 opnås optimal slidfasthed ved at afstemme parti kel størrelsesfordelingen for de hårde partikler efter den jordtype, der skal bearbejdes.

DK patentansøgning nr. 3645/81. beskriver en fremgangsmåde til 30 fremstilling af slidbestandige dele til bl.a. landbrugsudstyr.

Ved denne kendte fremgangsmåde underkastes en blanding af 20-70 vægtprocent matrixmateriale i form af jern- og grafitpulver og 30-80 vægtprocent hårdcarbidpartikler en kold isostatisk komprimering ved 2 35 et tryk på ca. 2450 kg/cm , og det således dannede komprimerede legeme vakuumsi ntres ved ca. 1100eC i ca. 1 time, hvorpå det sintrede legeme presses isostatisk i ca. 1 time ved en temperatur på 2 ca. 1230eC og et tryk på ca. 1050 kg/cm under en beskyttelsesatmosfære.

DK 165775 B

2

Denne kendte fremgangsmåde er meget langsom, og den i sostatiske presning ved høj temperatur og højt tryk under en beskyttelsesatmosfære kræver, at der anvendes et kompliceret og dyrt apparatur.

5 Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en hurtig og ukompliceret fremgangsmåde til fremstilling af en sliddel af den i indledningen omtalte art og med en forudbestemt fordeling af hårde partikler.

10 Dette formål opnås ifølge opfindelsen med en fremgangsmåde, som er ejendommelig ved, at der fremstilles en blanding af 67-90 volumenprocent jernpartikler bestående af over 97% Fe og 10-33 volumenprocent hårde partikler med en ønsket parti kel størrelsesfordeling, at blandingen presses ved et tryk på mindst 3500 kp/cm til dannelse af 15 et presselegeme, der derpå sintres ved en temperatur på 900-1200’C, samt at det sintrede legeme eventuelt sintersmedes til opnåelse af den ønskede form.

Ved sammenlignende laboratorieundersøgelser af slidfastheden af 20 harvetandspidser fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen og traditionelle harvetandspidser fremstillet ved smedning og valsning har det vist sig, at førstnævnte harvetandspidser havde en 3 gange så stor slidfasthed som sidstnævnte. Da der alene i Danmark årligt bortslides ca. 3000 tons materiale ved jordbearbejdning 25 (pløjning, harvning, såning etc.) vil det forstås, at den omtalte forøgede slidfasthed medfører betydelige ressourcebesparelser og økonomiske besparelser.

En yderligere fordel ved sliddele fremstillet ved fremgangsmåden 30 ifølge opfindelsen er, at der heri kan indgå hårde partikler fremstillet ud fra let tilgængelige og billige udgangsmaterialer. Som eksempler på sådanne hårde partikler kan nævnes partikler af Fe^C, A1203, Si02, SiC, Si^N^, BC, BN, FeB, WC og TiC. 1 Særligt hensigtsmæssige hårde partikler er partikler af AlgO^ fremstillet ved at blande støkiometriske mængder af jernoxidpartik-ler og aluminiumpulver og antænde denne blanding og ved efterfølgende findeling af det dannede materiale. Ved denne fremstillingsmetode fremkommer der partikler, som består af en kerne af

DK 165775 B

3 aluminiumoxid omgivet af jern. Disse partikler sintres let sammen med jern, og der opnås på denne måde et materiale med en væsentligt større tæthed end det, der fremkommer ved at anvende et udgangsmateriale bestående af en simpel blanding af jernpartikler og 5 aluminiumoxidpartikler.

Dette skyldes, at der ikke, som det er tilfældet ved den kendte fremgangsmåde, stilles krav til udgangsmaterialernes opløselighed i det smeltede matrixmateriale.

10 Hårdheden af de anvendte hårde partikler afhænger af den jordtype, som skal bearbejdes, men hårdheden skal under alle omstændigheder p være over 10.000 N/mm bestemt ved hjælp af et mikro-Vickers måleapparat (jfr. DS/ISO 4516).

15

Som nævnt er det også ønskeligt at afstemme parti kelstørrelsesfordelingen for de hårde partikler efter den jordtype, der skal bearbejdes. I praksis anvendes fortrinsvis hårde partikler med en partikelstørrelse, der ligger i et interval på 50-400 /an.

20

Det ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendte jernpulver indeholder normalt mindre mængder kulstof i form af grafit og eventuelt et eller flere yderligere grundstoffer. Således indeholder jernpartiklerne typisk kulstof i en mængde på under 0,1%, f.eks.

25 0,08%. De eventuelle yderligere grundstoffer er f.eks. nikkel, chrom og silicium.

Som nævnt består ovennævnte blanding af 67-90 volumenprocent jernpartikler og 10-33 volumenprocent hårde partikler. I praksis fore-30 trækkes det at anvende 70-85 volumenprocent jernpartikler og 15-30 volumenprocent hårde partikler i form af SiC.

Blandingen af jernpartiklerne og de hårde partikler skal være så grundig, at de relativt få hårde partikler fordeles ensartet i 35 massen af jernpartikler. Blandingen gennemføres hensigtsmæssigt i en V-blander.

Presningen af blandingen af jernpartikler og hårde partikler foretages som. nævnt ved et tryk på mindst 3500 kp/cm , og der 2

DK 165775 B

4 anvendes fortrinsvis et pressetryk på ca. 5000 kp/cm . Den efterfølgende sintring foretages som nævnt inden for et temperaturinterval på 900-1200°C og fortrinsvis ved en temperatur på mellem 980 og 1150’C og navnlig ca. 1080°C.

5

Den eventuelt følgende sintersmedning gennemføres hensigtsmæssigt i et sintersmedeværktøj.

Det skal bemærkes, at det er kendt at fremstille genstande indehol-10 dende en hovedmængde jern og et eller flere carbider ved en pulvermetal lurgi teknik. Ved disse kendte fremgangsmåder anvendes almindeligvis betydelige mængder tilsætningsstoffer i form af rene grundstoffer, såsom wolfram, chrom, nikkel, molybden og vanadium, der på grund af deres høje pris ikke på økonomisk forsvarlig måde kan 15 anvendes i sliddele til jordbearbejdningsværktøjer. Ydermere tager de kendte fremgangsmåder primært sigte på fremstilling af skæreværktøjer til metal bearbejdning.

Opfindelsen skal herefter beskrives nærmere under henvisning til 20 følgende eksempel:

EKSEMPEL

Som udgangsmaterialer anvendtes følgende: 25

Grafitpulver 2,5 volumenprocent

Smøremiddel i form af zinkstearat 1,8

Siliciumcarbidpulver, vægtfylde: 3,2 g/cm^ 20 30 Jernpulver indeholdende 0,07% C og 0,005% S 75,7

De nævnte udgangsmaterialer blandedes i en V-blander i 15 min. Den dannede pulverblanding overførtes derpå i et cylinderformet tryk-35 kammer udstyret med to modstående stempler. Overførslen foretoges med forsigtighed for i videst muligt omfang at hindre segregation.

Pulverblandingen sammenpressedes under et tryk på 5000. kp/cm til opnåelse af et presselegeme med et slutvolumen på ca. 20% af 5

DK 165775B

blandingens oprindelige volumen.

Presselegemet opvarmedes derpå i en ovn til 600eC, hvorved smøremidlet fordampede, og derpå til en sintringstemperatur på 1080eC i 5 17-20 min. under rent hydrogen.

Efter udtagning fra ovnen anbragtes sinterlegemet i en smedepresse.

Under smedningen opretholdtes en temperatur på ca. 950*C.

10 Ved udtagning af emnet fra smedeværktøjet havde det en temperatur på ca. 600eC, og der foretoges en afkøling i olie.

Et emne fremstillet som ovenfor beskrevet underkastedes en prøve til bestemmelse af emnets relative slidfasthed. Ved denne slidprøve 15 bragtes en flade med dimensionerne 9,60 x 2,5 cm i kontakt med sandpapir under et tryk på 1 kg. Det anvendte sandpapir havde en belægning af SiC-partikler med varierende kornstørrelser, og prøven omfattede en matrix fremstillet ud fra jernpartikler med et indhold på 2,5 volumenprocent C og 20 volumenprocent Si C med en kornstør-20 relse svarende til 290 pm. Som sammenligningsgrundlag anvendtes stål 37 (med en HV^-hårdhed = 1180 N/mm^).

Ved undersøgelsen opnåedes følgende resultater: 25 Partikelstørrelse for Relativ slidfasthed slibemiddel korn, mesh 320 4,4 30 35

Claims

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en sliddel til et jordbearbejdningsredskab, hvilken sliddel i det væsentlige består af en 5 jernmatrix, hvori der er indlejret hårde partikler, kendetegnet ved, at der fremstilles en blanding af 67-90 volumenprocent jernpartikler bestående af over 97% Fe og 10-33 volumenprocent hårde partikler med en ønsket parti kel størrelsesfordeling, at 2 blandingen presses ved et tryk på mindst 3500 kp/cm til dannelse af 10 et presselegeme, der derpå sintres ved en temperatur på 900-1200°C, samt at det sintrede legeme eventuelt sintersmedes til opnåelse af den ønskede form.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, k e n d e t e g n e t ved, at der 15 anvendes en blanding af 70-85 volumenprocent jernpartikler og 15-30 volumenprocent hårde partikler.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, k e n d e t e g n e t ved, at der anvendes hårde partikler med en hårdhed på over 10.000 N/mm bestemt 20 ved hjælp af et mikro-Vickers måleapparat.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de anvendte hårde partikler består af SiC.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, k e n d e t e g n e t ved, at der anvendes hårde partikler med en partikelstørrelse på mellem 50 og 400 μπι.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, k e n d e t e g n e t ved, at. der 30 anvendes jernpartikler med et kul stofindhold på under 0,1%.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at blandingen presses ved et tryk på ca. 5000 kp/cm og sintres ved en temperatur på ca. 1080°C. 35