AT407127B - Verfahren zum herstellen eines wolframmetall-teiles - Google Patents

Description

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   Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Wolframmetall-Teiles gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. 



   Die US-Patentschnft 4,612. 162 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus hochdichtem Metall, wobei ein Metallpulver isostatisch warmgepresst und gesintert wird 
Wolframteile können mit pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt werden Metallpulver auf Wolframbasis können isostatisch gepresst und dann gesintert werden, um eine Dichte zu erreichen, die 92 bis 97% der theoretischen Dichte des Metalls äquivalent ist Bei Wolfram handelt es sich jedoch um ein extrem hartes, sprödes Material, wodurch es sehr schwer zu bearbeiten ist Bei den meisten Bearbeitungsvorgängen kann es leicht zerbrechen, ausbrechen oder sich verziehen Im besonderen war es bisher unmöglich, grosse Wolframteile mit Gewinden zu versehen, da das Wolframmaterial extrem spröde ist Unter dem Ausdruck "grosse" Teile sind hier Teile zu verstehen,

   die einen Durchmesser oder eine Stärke von mehr als 50mm (2") besitzen. 



   Dabei können die Sintertemperaturen 1750 C bis   21000 C   erreichen, wobei die Sinterzeit 5 bis 72 Stunden betragen kann Üblicherweise sind geeignete Bedingungen dann gegeben, wenn beim isostatischen Warmpressen eine Minimaltemperatur von 1750 C, eine Minimalzeit fur den   isostati-   schen Warmpressvorgang von zumindest einer Stunde und ein Minimaldruck von etwa 1400bar (20 000 psi) eingehalten werden. 



   Gepresste und gesinterte Wolframmetall-Teile können wesentlich leichter bearbeitet und sogar mit einem Gewinde versehen werden, wenn sie zuerst mechanisch bearbeitet werden, um die Dichte der Teile zu erhohen Eine mechanische Bearbeitung ist jedoch nur bei relativ kleinen Wolframteilen wirkungsvoll, d. h. bei Teilen mit einem Durchmesser oder einer Stärke von weniger als 50mm (2"). Grosse Wolframteile können mit einer mechanischen Verformung nicht gleichmässig verdichtet werden, da durch den Teil Dichtegradienten verlaufen, und da bei den Werkzeugen hinsichtlich der Grösse und der Leistung Grenzen bestehen. 



   Durch die US 4 394 321 A wurde ein Verfahren bekannt, bei dem ein Gewinde spanlos, u zw durch   Gewindewalzen,   während und als Bestandteil des Verdichtungsverfahrens zur Erreichung der Enddichte in denen auf pulvermetallurgischem Weg herzustellenden Bauteil eingearbeitet werden Auch dieses Verfahren eignet sich lediglich für Gegenstände mit geringem Querschnitt 
Die US-PS 4 124 665 beschreibt ein Verfahren, bei dem pulvermetallurgisch hergestellten Wolframcarbid-Teile spanabhebend mit Gewinde versehen werden, was jedoch vor einem ab- schliessenden Sinterschritt durchgefuhrt werden muss Dieser Sinterschritt führt jedoch unvermeid- lich zu einer Schrumpfung des Werkstückes und somit zu einer Massveränderung Diese letzte Schrumpfung ist enorm So kann z.B eine ringförmige Scheibe mit einem Aussendurchmesser von 4,86cm und einem Innendurchmesser von 1,

  46cm nach einem letzten Sinterschritt mit 2000 C auf 3,86cm Aussendurchmesser und 1,25cm Innendurchmesser schrumpfen 
Bei derartig grossen Schrumpfungsraten ist eine auch nur einigermassen zufriedenstellende Masshaltigkeit nicht zu erreichen, insbesondere nicht bei grosseren Werkstücken 
Ein Gegenstand dieser Erfindung ist es daher, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden Ein anderer Gegenstand dieser Erfindung ist es, Verfahren zur Herstellung von grossen, mit einem Gewinde versehenen Teilen aus Wolfram zu verbessern Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ist es, eine mit einem Gewinde versehenen Wolframmetall-Elektrode zu liefern, die einen Durchmesser oder eine Stärke von mehr als 50mm (2")

   besitzt 
Erfindungsgemass wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die kenn- zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht 
Es ist zwar durchaus üblich ein Gewinde mit einem Einschneid-Werkzeug herzustellen, allerdings nur unter der Voraussetzung, dass ein relativ weiches und gut spanabhebend be- arbeitbares Material bearbeitet werden soll 
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen gelingt es nun mehr erstmals auch ein extrem hartes und üblicherweise nicht spanabhebend bearbeitbares Material, wie es ein isostatisch warm- gepresstes Wolframmetall darstellt, durch spanabhebende Bearbeitung mit einem Gewinde zu versehen, wodurch ein hohes Mass an Masshaltigkeit erreicht werden kann.

   Durch die vorgeschla- genen Massnahmen wird auch die Gefahr eines Zerbrechens der zu bearbeitenden Teile oder eines Ausbrechens der Gewindegänge oder eines Verzugs der Teile vermieden. 



   Die Erfindung wird nun anhand eines nicht einschränkenden Beispiels näher erläutert 

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Claims (2)

1. Beispiel Drei Wolframbarren mit einer Länge von 210mm (8,250") und einem Durchmesser von 95mm (3,750") wurden bei 2100 C für 30 Stunden gepresst und gesintert, um 97% der theoretischen Dichte von Wolfram zu erreichen Die Teile wurden dann bei 1850 C und etwa 1930bar (28.000psi) zwei Stunden isostatisch warmgepresst, um mehr als 99% der theoretischen Dichte von Wolfram zu erreichen Diese Teile wurden dann auf eine Länge von etwa 200mm (8,000") und einen Durchmesser von etwa 90mm (3,500") bearbeitet Jeder Block wurde dann wie folgt bearbeitet in ein Ende des Wolframblocks wurde mit einem "Valuden"-Valenile-Bohrer ein Loch mit einem Durchmesser von 27mm (1,063") gebohrt.

   Daraufhin wurde der Block in eine Mari Seiki SL 3 CNC Maschine eingespannt, um mit einem Innengewinde versehen zu werden, das einen Durchmesser von 1 7/8 und 12 Gänge pro Zoll besitzt (1 7/8 x 12) Es wurde eine 1"-Bohrstange mit einem Kennametal K313 Einschneiden-Wolframkarbid-Schneidewerkzeug verwendet. Das Schneiden des Gewindes in den Block erfolgte mit einer Drehzahl von 250UpM bei einer maximalen Anfang- schnitttiefe von 0,2mm (0,008").

   Die Schnitttiefe wurde bei jedem Arbeitsgang von 0,2mm (0,008") auf 0,05mm (0,002") schrittweise verkleinert, wenn das Schneidwerkzeug in das Gewinde vorgeschoben wurde, so dass bei steigender Gewindetiefe in jedem folgenden Arbeitsgang des Schneidwerkzeugs weniger Material entfernt wurde Der gesamte Gewindeschneidvorgang wurde in 18 bis 20 Arbeitsgängen vollendet Während der Bearbeitungs- und Gewindeschneidvorgänge wurde ein Perchloräthylen-Kuhlmittel verwendet Obwohl hier gezeigt wurde, was derzeit unter bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zu verstehen ist, ist für Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Abänderungen vorgenommen werden können, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen, wie sie in den angeschlossenen Ansprüchen festgelegt ist PATENTANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren zum Herstellen eines Wolframmetall-Teils, wobei ein Wolframmetall-Pulver bereitgestellt wird, das Wolframmetall-Pulver gepresst und gesintert wird, um ein erst- gesintertes Material zu erhalten, das eine Dichte zwischen 92 und 97 % der theoretischen Dichte von Wolfram besitzt, das erstgesinterte Material anschliessend einem isostatischen Warmpressen unterworfen wird, um ein isostatisch warmgepresstes Material zu erhalten, das eine Dichte von mehr als 99 % der theoretischen Dichte von Wolfram besitzt, und das isostatisch warmgepresste Material anschliessend bearbeitet wird, um einen Wolframblock zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen eines mit Gewinde versehenen Wolframmetall-Teils, beispielsweise einer Wolframelektrode, der Wolfram- block zu einem Durchmesser oder einer Stärke von mehr als 50,8 mm
2. (2 Zoll)

   bearbeitet wird und in den Wolframblock dann ein Gewinde unter Verwendung eines Einschneiden- Wolframcarbid-Schneidwerkzeuges mit einer Drehzahl von 250 U/min und einer maximalen Anfangsschnittiefe von 0,2 mm (0,008 Zoll) eingeschnitten wird, wobei die Schnittiefe während einer Reihe von Arbeitsgängen schrittweise von 0,2 mm (0,08 Zoll) auf 0,05 mm (0,002 Zoll) vermindert wird, und wobei die Bearbeitungs- und Gewindeschneid- schritte unter Beigabe eines Perchloräthylen-Kühlmittels ausgeführt werden, so dass ein mit einem Gewinde versehener Wolframteil erhalten wird, der einen Durchmesser oder eine Stärke von mehr als 50,8 mm (2 Zoll) besitzt 2. Wolframmetall-Teil, der nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 hergestellt wurde, gekennzeichnet durch ein Gewinde und einen Durchmesser oder eine Starke von mehr als 50,8 mm (2 Zoll).