CH158893A - Werkzeug und Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung. - Google Patents

Description

      Werkzeug    und Verfahren und     Vorrichtung    zu dessen Herstellung.    Die Erfindung bezieht sich auf ein Werk  zeug, das     mindestens    einen aus Hartmetall  bestehenden Teil aufweist, der die Arbeit  des     Werkzeuges    zu     leisten    hat.

   Unter Hart  metall sind dabei zum Beispiel gesinterte  oder geschmolzene     Karbidlegierungen,    wie       Wolframkarbid,    Metalle mit einem Schmelz  punkt über 2000' C mit oder ohne Zusatz  eines niedriger schmelzenden     Hilfsmetalles,     wie Kobalt, Nickel, Eisen     verstanden.    Die  Erfindung bezweckt in erster Linie, Werk  zeuge der angegebenen Art zu schaffen, die  sich durch eine technisch sehr rasch durch  führbare und daher besonders vorteilhafte  Herstellungsweise auszeichnen und gute me  chanische und physikalische Eigenschaften  aufweisen.

   Dieser Zweck wird bei dem  Werkzeug gemäss der Erfindung dadurch er  reicht, dass der     Hartmetallteil        bezw.    die aus  Hartmetall bestehenden Teile des     Werk-          zeuges    mit dem Grundkörper, zum Beispiel  dem Schaft des Werkzeuges, durch Heiss  pressen starr verbunden sind. Unter Heiss-    pressen ist dabei ein Vorgang verstanden,  bei dem der aus Hartmetall bestehende Teil  bei gleichzeitiger Anwendung von Druck  und hoher Temperatur mit dem Grundkörper  verbunden     wird.     



  Ferner betrifft die Erfindung ein zur  Herstellung dieses Werkzeuges dienendes  Verfahren, .sowie eine zur Durchführung  dieses Verfahrens geeignete     Vorrichtung.     



  Auf der Zeichnung sind schematisch drei  Ausführungsformen einer zur Herstellung  des Werkzeuges gemäss der Erfindung ge  eigneten Vorrichtung nebst den damit her  gestellten Werkzeugen beispielsweise veran  schaulicht, und zwar zeigen:       Fig.    1, 3 und 6 je einen Vertikalschnitt  durch das erste, zweite und dritte Ausfüh  rungsbeispiel der Vorrichtung nebst den mit  diesen Vorrichtungen erzeugten Werkzeugen,       Fig.    2 und 7 je einen Schnitt nach den  Linien 2-2     bezw.    7-7 der     Fig.1        bezw.          Fig.    6, von oben gesehen,

             Fig.4    und 5     eine    Ansicht und einen       Grundriss    des Schaftes eines     Schneidstahls,          Fig.    8 und 9 je einen Einzelteil der Vor  richtung nach     Fig.    -6,       Fig.    10     und    11 verschiedene Ansichten  eines in der     Vorrichtung    nach     Fig.,6    erzeug  ten Werkzeuges.  



  Als erstes Ausführungsbeispiel der Er  findung soll ein     Sehneidstahl,    sowie das zu       seiner    Herstellung angewendete Verfahren  und die bei der     Anwendung    des     Verfahrens     benutzte Vorrichtung erläutert werden. Der       Schneidstahl    besitzt die aus     Fig.    1 ersicht  liche Form und ist aus einem zum     Schneiden     bestimmten Kopf     A.    und einem     diesen        tra-          P   <B>cr</B>     n     den Schaft B zusammengesetzt.

   Der  Kopf     .A    besteht aus einer an sich bekannten       Wolframkarbidlegierung    mit     Kobaltzusatz     (zum Beispiel enthaltend etwa 90 % Wolf  ram,     etwa    5 % Kohlenstoff,     etwa    5 % Ko  balt) und der Schaft B aus einer Stahllegie  rung. Der Schaft B ist auf dem zur Auf  nahme des Kopfes     _.    bestimmten abgesetzten  Ende mit einem eingesetzten     Stift        b'    ver  sehen, der in den Kopf A     hineinragt;    dieser  Stift b' ist aber keineswegs unbedingt erfor  derlich.

   Kopf<I>A</I> und Schaft<I>B</I> sind erfin  dungsgemäss durch das sogenannte     Heisspress-          verfahren    starr miteinander verbunden. Die       Durchführung    dieses     Heisspressverfahrens     und die bei der Durchführung gebrauchte  Vorrichtung sollen im folgenden erläutert  werden.  



  Zum Durchführen dieses     Heisspressver-          fahrens    wird eine in einen elektrischen  Stromkreis einschaltbare     Pressvorrichtung    ge  braucht, die aus einer als untere     Elektrode          dienenden    zylindrischen     Unterlagsplatte    C,  einer     einen        Pressstempel    D aufnehmenden       Pressform    E und einer zylindrischen Deckel  platte F besteht.

   Die zylindrische     Unterlags-          platte    C ist auf ihrer Oberseite     mit    einer       zylindrischen        Ausnehmung    c' versehen, die       in    eine radial gerichtete und bis zum Aussen  rande der     Unterlagsplatte    reichende     Ausneh-          mung        e2    von rechteckigem     Querschnitt    ein  mündet.

   In die zylindrische     Ausnehmung            c'    ist die aus Kohle oder Graphit hergestellte  hohlzylindrische     Pressform    E so eingesetzt,  dass ein ihre Zylinderwand     durchdringender     Schlitz e' von ebenfalls rechteckigem Quer  schnitt sich an die rechteckige     Ausnehmung          c2    der     Unterlagsplatte    C anschliesst.

   Die  Querschnitte der rechteckigen     Ausnehmung          e2    und des rechteckigen Schlitzes e' sind so  bemessen, dass der Schaft B des zu fertigen  den     Schneidstahls    gerade in die     Ausnehmung          c2    und in den Schlitz     e'    hineinpasst.

   In die       entsprechend    ausgehöhlte     gohlepressform    E  kann der     gohlestempel    D von rechteckigem  Querschnitt eingeführt werden, auf den die       Kohle-Deckelplatte    F aufgesetzt werden  kann, die mit einer zylindrischen     Aus-          nehmung   <I>f'</I> sich auf den     Kohlestempel   <I>D</I>  auflegt und die     Kohlepressform    E in der aus  der Zeichnung ersichtlichen Weise kappen  artig umschliesst.  



  Bei der Fertigung eines     Schneidstahls          mittelst    dieser     Vorrichtung    verfährt man     nun     folgendermassen. Zunächst     wird    die     Press-          form    E in die zylindrische     Ausnehmung    c'  und darauf der Schaft B des     Schneidstahls     in die radiale     Ausnehmung        c2    der     Unterlags-          platte    C eingesetzt.

   Nach der Einführung  des Schaftes B wird eine     feinst    gepulverte  Mischung G von     Wolframkarbid    und Kobalt  in die     Kohlerohrpressform    von oben ein  geschüttet und     etwas    festgestampft. Hierauf  werden der     Kohlestempel    D und die Deckel  platte F aufgesetzt.

   Nach diesen vorbereiten  den Handlungen wird die gesamte Vorrich  tung unter eine     Pressvorrichtung    beliebiger,  an sich bekannter Bauart gebracht, bei der  durch das Einschalten des Druckes auch ein  die Deckelplatte F, den Stempel D, die     Press-          form    E, die Mischung G und die     Unterlags-          platte    C     durchdringender    elektrischer Strom  eingeschaltet     wird.    Dieser Strom ist so be  messen, dass die Mischung G in.

   kurzer Zeit  (in etwa 1 Min.) auf über 1400 bis 1600   C  erhitzt wird, während gleichzeitig der mecha  nische Druck des Stempels D     mit    etwa 10  bis 20 kg die Mischung G     zusammenpresst.     Durch diese gleichzeitige Anwendung von  Druck und Erhitzung auf etwa 1400 bis      1,600   C     wird    die     Mischung    G     gesintert    und  verdichtet, sowie ausserdem so starr mit dem  Schaft B des     Schneidstahls,    der sich wäh  rend des     Erhitzungsvorganges    höchstens bis  zu dunkler Rotglut erhitzt     hatte,    verbunden,

    dass der gesinterte und mit dem Schaft B in  der     angegebenen    Weise verschweisste Kopf G  nachher in keiner Weise vom Schaft durch  Schläge oder Stösse getrennt werden kann  (die obere Kante des     heissgepressten    Kopfes  ist durch die gestrichelte     Kante        g\    an  gedeutet). Nachdem der in dieser Weise  fertiggestellte     Schneidstahl    aus der     Pressform     herausgezogen ist, braucht der Kopf nur noch  geschliffen zu werden, um gebrauchsfähig zu  sein.  



  An Stelle des     Hartmetallpulvers    kann  auch ein     vorgepresstes    oder     vorgesintertes          Hartmetallplättchen    auf den Schaft B auf  gebracht und durch Heisspressen gesintert       l@ezw.    fertig gesintert und mit dem Schaft  starr verbunden werden.  



  Ferner kann auch ein bereits fertig ge  sintertes oder durch Vergiessen hergestelltes       Hartmetallplättchen    aufgebracht und durch       Heisspressen    mit dem Schaft B starr verbun  den werden.  



  Eine zweite     Heisspressvorrichtung,    die  ebenfalls zur Herstellung von Drehstahlen  bestimmt ist, die aber auch zum Herstellen  von Bohrkronen mit eingesetzten     Hartmetall-          stiften    gebraucht werden     kann,    ist in     Fig.     dargestellt. Diese     Ausführungsform    unter  scheidet sich von der soeben erläuterten da  durch, dass der in einen als     Widerlager     dienenden Block<I>H</I> eingesteckte Schaft<I>B</I> von  unten     in    die     Pressform    eingeführt wird und       gleichzeitig    als Unterstempel dient.

   Wie  diese Vorrichtung benutzt     wird,    ist nach dem       Erläuterten    ohne weiteres verständlich und  braucht nicht besonders geschildert zu wer  den. Die     Fig.    4     und    5 lassen erkennen,     dass     der Schaft B auf seiner zur Aufnahme des       Hartmetallkopfes    G bestimmten- Fläche einen  abgesetzten Vorsprung     b2    von quadratischem       Querschnitt    besitzt, der dem Zwecke dient,  das Zusammenhalten des Kopfes G und des  Schaftes B noch zu verbessern.

      Eine dritte Ausführungsform einer     Heiss-          pressvorrichtung    und eines mit dieser     herstell-          baren    Spitzbohrers, bei der der Schaft B des  selben durch eine quer zur Längsachse der       Pressform        EZ        E3    gerichtete Bohrung     e4    in die       Pressform        EZ        E3    eingeführt wird, ist aus den       Fig.    6 bis 11 ersichtlich.

   Bei dieser     Heiss-          pressvorrichtung    besteht der     Kohlestempel          aus    einem Unterstempel     D1    und aus einem  Oberstempel     DZ    von genau gleichen Längen  abmessungen; ausserdem besteht die Kohle  pressform aus zwei durch radiale Trennungs  fugen     e5    getrennten Teilen     EZ    und     E3,    was  ein. Herausziehen eines sonst nicht aus der  Form     entfernbaren    Werkzeuges gestattet. Im  übrigen ist auch die Wirkungsweise dieser       Vorrichtung    aus dem Vorhergehenden und  der Zeichnung ohne weiteres verständlich.

    An Stelle der radial gerichteten Trennungs  fugen können auch nicht radiale Trennungs  fugen treten, so dass ein Abgleiten der Form  teile voneinander vermieden wird.  



  Der gemäss der Erfindung erzeugte Hart  metallkopf ist so innig und so fest mit dem       Grundkörper    verbunden, dass er allen bei der  Benutzung des Werkzeuges auftretenden Be  anspruchungen sehr gut standhält. Die in  der angegebenen Weise erreichte, besonders  innige Verbindung des     Hartmetallteils    mit  seiner Unterlage bewirkt dabei offensichtlich  auch eine Verbesserung der Zähigkeit.

   Wenn  man beim     Fertigen    des     Werkzeuges    zwischen  den Werkzeugkörper und den Hartmetall  kopf noch eine Folie eines     Metalles    oder einer  Metallegierung (zum Beispiel eines     42,    %     igen     Nickelstahls) einlegt, dessen     Wärmeausdeh-          riungskoeffizient    ungefähr gleich ist dem       Wärmeausdehnungskoeffizienten    der Hart  metalle, so wird mit Sicherheit vermieden,  dass im Hartmetall zufolge einer ungleichen       Ausdehnung    von Hartmetall und Stahl       Wärmespannungen        bezw.    Wärmerisse auf  treten,

   die die Güte der gefertigten Stücke  herabsetzen.    Formen aus Kohle sind zufolge ihrer grö  sseren Härte und der geringeren Neigung von       Bartmetall,    an ihnen festzukleben, an sich      günstiger als Graphit; anderseits verbrennt  aber Graphit an Luft nicht so schnell wie  Fohle. Besonders vorteilhafte     Pressformen     werden demgemäss erhalten, wenn man die  eigentlichen (geteilten oder nicht geteilten)       Pressformen    aus Kohle herstellt und mit einer  geteilten oder nicht geteilten) Hülle aus  Graphit umgibt, die nach ihrem     Verzundern     leicht durch eine andere ersetzt werden kann.

    Man kann die innere     Pressform    auch vorteil  haft aus einer keramischen Masse (etwa Alu  miniumoxyd) herstellen und sie mit einer       Graphitschale    umhüllen. Die die Heizung  bewirkende     Stromleitung    wird in diesem letz  teren Falle ausschliesslich von der Graphit  schale übernommen.  



  Das erläuterte     Verfahren    ermöglicht es,  auch reines     Wolframkarbid    ohne Zusatz von  niedriger schmelzenden Hilfsmetallen auf  Werkzeuge heiss     aufzupressen.    Die auf     diese     Weise     gefertigten    Werkzeuge zeichnen sich  - abgesehen von ihrer ganz besonders hohen       Härte    - durch eine     bemerkenswerte    Zähig  keit aus, die einmal in der Druckverdichtung  und dann in der besonders innigen Verbin  dung des     Wolframkarbids    mit der Unterlage  (teilweises     Hineindiffundieren    der Unterlage  in die     Wolframkarbidschicht)    begründet ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE I. Werkzeug mit mindestens einem zur Leistung der Arbeit bestimmten Teil aus Hartmetall, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartmetallteil (G) des Werkzeuges mit dem Grundkörper (B) des Werk zeuges durch Heisspressen starr verbun den ist. II. Verfahren zum Fertigen des Werkzeuges nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass auf einen zur Aufnahme eines Hartmetallkopfes bestimmten Teil (B) des Werkzeuges Hartmetall auf gebracht und durch Heisspressen mit dem Grundkörper starr verbunden wird.

   III. Vorrichtung zum Ausüben des Verfah rens nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass in einer den elek- trischen Strom leitenden Pressform (E bezw. E' E3) ein beweglicher Pressstem- pel <I>(D</I> bezw. Dl D') vorgesehen ist, auf dem eine den elektrischen Strom eben falls leitende Platte (F) aufliegt, das Ganze derart,

   dass diese Vorrichtung in eine von einem elektrischen Strom durchflossene Druckvorrichtung einge legt werden kann. UNTERANSPRüCHE 1. Werkzeug nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die zur Auf nahme des Hartmetallteils bestimmte Fläche des Grundkörpers Vorsprünge (b1, <I>b\)</I> aufweist, die den Zusammenhalt des Hartmetallteils mit dem Grund körper verbessern. 2.

   Werkzeug nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass es eine zwi schen den Grundkörper (B) und den Hartmetallteil (G) eingelegte Metall folie aufweist, deren Wärmeausdeh- nungskoeffizient etwa mit demjenigen des Hartmetalles übereinstimmt. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch Il. da durch gekennzeichnet, dass auf einen zur Aufnahme eines Hartmetallkopfes be stimmten Teil (B) des Werkzeuges eine Hartmetallpulvermischung aufgebracht und durch Heisspressen gesintert und mit dem Grundkörper (B) starr verbun den wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass auf einen zur Aufnahme eines Hartmetallkopfes be stimmten Teil des Werkzeuges ein kalt vorgepresstes unbearbeitetes Hartmetall plättchen aufgebracht und durch Heiss pressen gesintert, sowie mit dem Grund- körper (B) starr verbunden wird. <B>5</B>.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass auf einen zur Aufnahme eines Hartmetallkopfes be stimmten Teil des Werkzeuges ein vor- gesintertes unbearbeitetes Hartmetall plättchen aufgebracht und durch Heiss- pressen fertiggesintert, sowie mit dem Grundkörper (B) starr verbunden wird. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass auf einen zur Aufnahme eines Hartmetallkopfes be stimmten Teil des Werkzeuges ein fer tig gesintertes Hartmetallplättchen auf . gebracht und durch Heisspressen mit dem Grundkörper (B) starr verbunden wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass auf einen zur Aufnahme eines Hartmetallkopfes be stimmten Teil des Werkzeuges ein durch Vergiessen hergestelltes Hart metallplättchen aufgebracht und durch Heisspressen mit dem Grundkörper (B) starr verbunden wird. B.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass zwischen den Grundkörper des Werkzeuges und den Hartmetallteil eine Metallfolie eingelegt wird, deren Wärmeausdehnungskoeffi- zient mit demjenigen des Hartmetalles etwa übereinstimmt. 9.

   Verfahren nach<B>,</B> Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass der Grund körper (B) des Werkzeuges mit dem zur Aufnahme des Hartmetallkopfes (G) bestimmten Teil in eine Kohlepress- form (E bezw. E2 E3) eingeschoben, mit Hartmetallpulver belegt wird, worauf durch Vermittlung eines Druckstempels <I>(D</I> bezw. D' D')

   und eines durch die Pressform (E bezw. E' E3), sowie durch den Stempel<I>(D</I> bezw. D' <I>D')</I> geschick ten elektrischen Heizstromes das Sintern des Hartmetallpulvers und dessen starre Verbindung mit dem Grundkörper (B) bewirkt wird. 1.0.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass der Grund körper (B) des Werkzeuges mit dem zur Aufnahme des Hartmetallkopfes (G) be stimmten Teil in eine Graphitform (E bezw. E' E3) eingeschoben, mit Hart metallpulver belegt wird, worauf durch Vermittlung eines Druckstempels (D bezw. Dl <I>D')</I> und eines durch die Press- form (E bezw. EZ E3),

   sowie durch den Stempel <I>(D</I> bezw. <I>D' D')</I> geschickten elektrischen Heizstromes das Sintern des Hartmetallpulvers und dessen starre Verbindung mit dem Grundkörper (B) bewirkt wird. 11.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass der Grund körper (B) mit einem Hartmetallplätt- chen belegt wird, worauf durch Vermitt lung eines Druckstempels (D bezw. D' D') und eines durch die Pressform (E bezw. E2 E3), sowie durch den Stem pel<I>(D</I> bezw. <I>D1</I> Dz) geschickten elek trischen Heizstromes die starre Verbin dung des Hartmetallplättchens mit dem. Grundkörper (B) bewirkt wird.

   12. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die Einfüh rung des Grundkörpers (B) mit dem zur Aufnahme eines . Hartmetallkopfes be stimmten Teil in die Pressform durch eine in der Seitenwand der Pressform be findliche Öffnung erfolgt. 1.3. Verfahren nach Patentanspruch 1I, da durch gekennzeichnet, dass die Einfüh rung des Grundkörpers mit dem zur Aufnahme eines Hartmetallkopfes be stimmten Teil in die Pressform axial erfolgt. 14.

   Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass die Press- form (E bezw. E= E3) mit einer seit lichen Öffnung zur Einführung des Grundkörpers versehen ist. 15. Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass die Press- form in mindestens zwei Teile (E'. E3) geteilt ist. 16.

   Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gleich achsige Pressstempel <I>(D' D')</I> vorgesehen sind und eine in der Pressform (E' E') seitlich vorgesehene Öffnung (e4) so an geordnet ist, dass der durch sie ein geführte Grundkörper (B) zwischen den beiden Pressstempeln <I>(D'</I> D=) liegt. (Fig. 6). 17.

   Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Press- stempel aus Holzkohle besteht und in einer aus Graphit bestehenden Pressform bewegbar ist. 18. Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Press- stempel aus einer keramischen Masse be- steht und in einer aus Graphit bestehen den Pressform bewegbar ist. 19.

   Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass die Press- form aus Holzkohle besteht und von einer Hülle aus Graphit umgeben ist.