AT150931B

AT150931B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hartkarbiden und Hartnitriden sowie Hartmetallen (Hartkörpern) für Arbeitsgeräte und Werkzeuge.

Info

Publication number: AT150931B
Authority: AT
Inventors: Anton Ing Kratky
Original assignee: Anton Ing Kratky
Priority date: 1935-12-23
Filing date: 1935-12-23
Publication date: 1937-10-11

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hartkarbiden und Hartnitriden sowie Hartmetallen (Hartkörpern) für Arbeitsgeräte und Werkzeuge.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Hartkarbiden und Hartnitriden sowie harter Metallegierungen für Werkzeuge und Arbeitsgeräte.

Bisher wurden die Hartkarbide und Hartnitride zwecks weiterer Verarbeitung auf Hartlegierungen durch Glühen der in Pulverform gebrachten Ausgangsstoffe gewonnen oder es wurde das Pulvergemisch auf Stäbe oder Brikette verpresst und diese dann im Vakuum oder besser in einer reduzierenden Atmosphäre bei Temperaturen über 1600 C kurze Zeit geglüht. Die Überführung der pulverförmigen Metalle
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atmosphäre.

Bei Verwendung eines pulverförmigen Gemisches erhält man keine reinen Produkte (Karbide, Nitride), überdies dauert der Reaktionsprozess verhältnismässig lange Zeit. Bei der Verarbeitung von hochgepressten Formlingen ist wieder die zeitraubende Arbeit des Pressens auf einer hydraulischen Presse erforderlich. Nach vorliegendem Verfahren werden zwar gleichfalls Presslinge erhitzt, ihre Formung erfolgt jedoch ohne Zuhilfenahme einer hydraulischen Presse oder einer andern Pressvorrichtung, sondern durch die Fliehkraft. Ihre Erhitzung auf die notwendige Temperatur wird auf elektrodynamischem Wege durch Induktion bewerkstelligt. Der dazu dienende Induktionsofen entspricht dem Prinzipe nach demjenigen von Kjellin.

In der Zeichnung ist ein derartiger Apparat in den Fig. 1 und 2 schematisch zur Darstellung gebracht. In Fig. 1 bedeutet : 1 ein U-förmiges Magnetjoch, an dem ein Kern 2 durch die Schraubenmutter 3 befestigt ist. Um diesen Kern befindet sich eine Spule 7, durch welche Wechselstrom geschickt wird. Am oberen Ende des Kernes 2 ist der drehbare Eisenkern 4 gelagert. Derselbe kann durch ein Schnurrad 13 oder durch ein Zahnrad in sehr schnelle Rotation gebracht werden.

An demselben sitzt die Tellerscheibe 8 aus nichtleitendem Material, wie Kunstkorund, Siliziumkarbid od. dgl. 9, bedeutet einen abhebbaren Deckel aus gleichfalls elektrisch nichtleitendem und feuerfestem Material und 11 eine aus mehreren Lamellen (oder aus einer nichtgeschlossenen Drahtwicklung) bestehende metallische Armierung, um ein Zerreissen des Tellers 8 oder des Deckels 9 bei den durch die Fliehkraft auftretenden hohen Spannungen zu verhüten. Die einzelnen Lamellen (oder Drahtwindungen) sind untereinander elektrisch isoliert und bilden aufgeschlitzte Ringe aus Stahlblech od. dgl., um eine Erhitzung und ein dadurch bedingtes Sinken der Zugfestigkeit durch die Induktionswirkung der Kerne 2 und 4 und der Induktionsspule 7 zu vermeiden.

Durch das Rohr 30 kann in das Innere des Ringraumes 34 ein Schutzgas geleitet werden, das durch das Rohr 31 wieder austritt und dort angezündet werden kann, um eine Anreicherung des Gases im Arbeitsraum zu verhindern.

Soll mit dieser Vorrichtung z. B. Wolframkarbid in festen Stücken gewonnen werden, so wird wie folgt verfahren : Durch Betätigung des Hammers 18 mittels der Scheibe 20 und dem Stift 21 fällt das im Vorratsgefäss befindliehe Pulvergemisch 22 (z. B. 93% Wolframmetallpulver und 7% Russ), getragen durch die Siebfläche23, auf die Innenfläche des in schnelle Rotation gebrachten Tellers 8, wo es durch die Fliehkraft in den hohlen Raum zwischen Deckel 9, Tellerplatte 8 und Begrenzungsring 10 geschleudert wird. Nach wenigen Minuten bildet sich aus dem geschleuderten Pulvergemisch ein ringförmiger Pressling 12, der, weil elektrisch leitend, durch die Induktionskraft der Kerne 2 und 4 in starkes Glühen gerät.

Wird durch die Spule 7 entsprechend geregelter starker Wechselstrom geleitet, dann kann der durch die Zentrifugalkraft geformte Ring 12 leicht bis auf 20000 C und mehr erhitzt werden. Zweckmässig umspült bzw. bedeckt den glühenden Ring ein Schutzgas, das durch das Rohr 30

zu ihm geleitet wird. Schon nach wenigen Minuten ist der ringförmige Pressling in Wolframkarbid ver- wandelt. Nach Abhebung des Deckels 9 und Abkühlen des Ringes kann derselbe als ganzes Stück oder in Bruchstücken entnommen werden. Der Ring oder die Bruchstücke werden nun zu feinem Pulver vermahlen.

Wie ersichtlich ist, ist bei Anwendung dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung eine Pressapparatur entbehrlich und entfallen auch jegliche Stromkontakte und Kühlvorrichtungen für die elektrische Erhitzung der ringförmigen Reaktionsmasse.

Dieselbe Vorrichtung kann aber auch zur Herstellung von harten gepressten Metallegierungen verwendet werden, bei welcher bisher die hydraulische Presse unentbehrlich war. Die Pressung erfolgt auch hier durch die Fliehkraft des Pulvergemisches wie durch die Masse des gebildeten Ringes.

Der Vorgang für die Herstellung von Hartkörperformlingen (Hartlegierungen) ist folgender : Durch die Betätigung des Hammers 18/19 gelangt das Pulvergemisch (z. B. 6% Kobalt, 1% Vanadium, 1% Chrom und 92% Wolframkarbid) aus dem Vorratsgefäss 17 auf den Teller 8, der sich in sehr schneller Rotation befindet (etwa 10.000 Touren pro Minute und mehr). Von hier gelangt das Pulver in den Raum 34 und bildet nach kurzer Zeit einen ringförmigen Pressling 12, der durch die Induktionswirkung der Spule 7 leicht auf die erforderliche Temperatur von 1400 bis 16000 C gebracht werden kann. Bei Einhaltung der Temperatur von 1600 C ist der gebildete ringförmige Pressling so weich, dass er unter der Einwirkung der Fliehkraft praktisch porenfrei verdichtet wird.

Nach 30 bis 40 Minuten besitzt der Ring 12 bei einer Breite von etwa 20 mm eine Dicke von etwa 6 rmìl. Nach Ab3tellung des Induktionsstromes kühlt der Pressling rasch ab und kann nach Abhebung des Deckels 9 und Entlagerung des Kernes 4 als geschlossener Ring der Vorrichtung entnommen werden. Durch eine Diamantsäge kann der Ring auf kleine Plättchen unterteilt werden. Dieselben können dann am Drehstichel aufgelötet werden.

Mit der Vorrichtung können auch mehrere Ringe gebildet werden. Denn besitzt der erste Ring die gewünschte Dicke, dann kann aus einem separaten Gefäss Magnesia, Tonerde, Zirkonoxyd u. dgl. in Pulverform in den Raum 34 für ganz kurze Zeit geleitet werden, um eine dünne Deckschichte. 32 (Fig. 3) an der Innenseite des ersten Ringes zu bilden. Nunmehr wird wieder das erste Vorratsgefäss zwecks Bildung einer zweiten Ringschiehte (Fig. 3, 121) in Tätigkeit gesetzt. Auf diese Weise können auch mehrere Ringe gebildet werden. Auch kann der erste Ring als Heizring ausgebildet sein und aus Presskohle, Graphit od. dgl. bestehen (Fig. 4,33).

Einen weiteren Vorteil bietet das Verfahren und die Vorrichtung noch dadurch, dass die Hartkörperpulvermasse bis weit über ihre Sintertemperatur erhitzt werden kann. Wird als Hilfsmetall
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Erhitzung bis gegen 20000 C getriEben werden. Im Gegensatze hiezu können vorgepresste Formlinge nach den bisherigen Verfahren über die Sintertemperatur nicht erhitzt werden, da dieselben sonst durch Zerfliessen ihre gegebene Form verlieren würden. Durch die Überhitzung auf 2000 C wird jedoch ein viel kompakteres Gefüge als durch die blosse Erhitzung auf die Sintertemperatur erzielt.

PATENT-ANSPRUCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Hartkarbiden und Hartnitriden sowie Hartmetallen (Hartkörpern) für Arbeitsgeräte und Werkzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass das einen hohlen Ringraum ganz oder teilweise ausfüllende Pulvergemisch durch Induktion erhitzt und durch die bei der Rotation des Hohlringes auftretende Fliehkraft verdichtet wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung des ringförmigen Hartkörpers bzw. Karbides oder Nitrides durch kontinuierliche Zufuhr kleiner Pulvermengen von einem mit dem Hohlraum des rotierenden Ringes in Verbindung stehenden Vorratsbehälter aus erfolgt, wobei sich das zugeführte Pulver durch die Fliehkraft schichtenweise aneinanderlagert.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Bildung einer ersten metallischen Ringschichte eine zweite dünnere oder ganz dünne Zwischensehichte aus einem Nichtleiter, wie z. B. Magnesiumoxyd, angelagert und darauf eine zweite metallische Ringschichte usw. gebildet wird.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen l bis 3, gekennzeichnet durch einen hohlen Ring aus hoehfeuerfester Masse (Magnesia, Siliziumkarbid, Zirkonoxyd, Thorium- oxyd, Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd od. dgl. ), der koaxial über einen Elektromagneten drehbar gelagert ist und mit einem oder mehreren Vorratsgefässen in Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im hohlen Ring bzw. im Ringraum ein fester Ring 33 aus einer elektrisch leitenden Masse, wie Kohle, Graphit, Wolframmetall od. dgl., angeordnet ist, der zur Vorheizung des Ringraumes dient.