CH190468A - Mit einer Hartmetallauflage versehenes Werkzeug. - Google Patents

Description

  Mit einer     Hartmetallauflage        versehenes    Werkzeug.         ,;Die    Erfindung betrifft ein mit einer       Häiltmetallauflage        versehenes    Werkzeug,       NAbei    die Auflage     beispielsweise    mit dem  Schaft des Werkzeuges durch Schweissen  oder ähnliche     Hitzebehandlung    verbunden  worden sein kann.  



  Es wurde bereits vorgeschlagen, solche       Hartmetallauflagen    aus     sogenannten        Stelliten     herzustellen, welche im allgemeinen Legie  rungen darstellen, die aus Wolfram oder       Moly        bdän,    Chrom und Kobalt, oder Nickel       bestehen    und :die im     .Schmelzfluss    auf den  Werkzeugschaft     aufgetropft    wurden. Die  Härte solcher Auflagen ist jedoch oft unzu  reichend, und man versuchte daher, reines       Wolframkarbid    oder Gemische von Wolfram  und Kohle  mit     Hilfe    von     Metallen    der  Eisengruppe aufzuschweissen.

   Zu letzterem  Zweck hat man beispielsweise das Wolfram  karbid in ein Rohr aus Eisen     eingeschlossen     Lind nun das Rohr geschmolzen, wodurch das       Wolframkarbid,        eingebettet    in das schmelz-    flüssige Metall, mit dem Werkzeugschaft  verschweisst     wurde.    Eine solche Verbindung       weist    aber oft unzureichende     Festigkeit    auf,  weil das schmelzende Rohr in der kurzen       Zeit    des     Aufschweissens    nicht alle Zwischen  räume zwischen den     Karbidstückchen    durch  dringen kann,

   und weil anderseits eine innige  Verbindung des     Rohrmetalles    mit dem       MTerkzeugschaft    nur dann möglich ist, wenn  der letztere an der     Verbindungsstelle    gleich  falls schmilzt. Da für den Werkzeugschaft  regelmässig     kohlenstoffhaltiges    Essen     (Stahl)     verwendet wird,     dringt    dieser Kohlenstoff  auch in das Rohrmetall ein, wodurch dessen  Zähigkeit und damit die Festigkeit der gan  zen Auflage herabgesetzt wird. Auch sind  solche Schmelzauflagen unerwünscht porös.  



  Gemäss der Erfindung     besteht    die Hart  metallauflage aus einer     Legierung,    welche  zum überwiegenden Teil mindestens zwei  Metalle der sechsten     Gruppe    des periodi  schen Systems, von denen eines oberhalb      2000 " C und ein anderes unterhalb 2000   C  schmilzt, und ausserdem     'Kohlenstoff    in     Alen-          gen    von 2-6 %, sowie     mindestens    25 % eines       Metalles    der     Eisengruppe    enthält.  



  Es hat sich gezeigt, dass eine solche Le  gierung als     Hartmetallauflage,    z. B. zum  Aufschmelzen auf einen Werkzeugschaft,       ausserordentlich    geeignet ist<B>und</B> mit .diesem  eine innige Verbindung auch bei Tempe  raturen eingeht, die nur wenig von dem       Schmelzpunkt    des Schaftmaterials verschie  den sind.  



  In einer besonderen Ausführungsform  kann die     Hartmetallauflage        aus        50-60%     Wolfram,<B>2-6%</B> Kohlenstoff,     5-.15     Chrom, Rest mindestens     ein.    Metall .der  Eisengruppe, oder aus     50-65%    tech  nischem     Wolframkarbid,        5-15%    Chrom  und 30-40%     mindestens    eines Metallas der  Eisengruppe     bestehen.     



  In einer solchen Legierung kann das  Wolfram mindestens teilweise .durch     Molyb-          dän    ersetzt sein.  



  Zu einer solchen Legierung kann aber  noch mindestens ein Element .der vierten       Gruppe    des periodischen     Systems,    wie Titan,       Zirkon    und Silizium, oder auch Bor in be  scheidenen Mengen zugesetzt sein. Die Ge  samtmenge dieser letzterwähnten Zusätze  wird vorteilhaft zwischen 1 % und 6 % 'ge  wählt.  



  Eine Legierung, die     50-60%    Wolfram,  <B>2-6%</B> Kohlenstoff,     2-6%    Titan, 5-15  Chrom,     25-40%    Eisen enthielt, hat sich  als     Hartmetallauflage    an Werkzeugen be  sonders bewährt, da sie ausserordentliche       Widerstandsfähigkeit    gegen Verschleiss und  Abnutzung aufwies.     Ihre        Härte    liegt zwi  schen etwa     84--86    Rockwall "C" und über  trifft demnach diejenige bekannter     Stellite     ganz erheblich. Ferner ist diese     Legierung     zäher als aufgeschmolzenes reines Wolfram  karbid.

   Schliesslich kann sie bei Tempe  raturen zwischen etwa 1500 bis<B>1800'</B> C  aufgeschmolzen werden, bei denen keine er  heblichen,     und    jedenfalls keine unerwünsch  ten Mengen .des Metallas der Unterlage in  die     Legierung    beim Aufschmelzen eingehen.    Die     Legierung    behält also auch nach dem  Aufschmelzen ihre vorzüglichen Eigenschaf  ten. Die Verbindung     kann        insbesondere    im       elektrischen    Lichtbogen, vorteilhaft in  Gegenwart von     Wasserstoff    erfolgen.  



  Andere     Zusammensetzungsbeispiele    sind  folgende:       50-65%    technisches     Wolframkarbid,     <B>5-15%</B> Chrom,<B>l-3,%</B>     Titankarbid,        Rest          mindestens    ein Metall der     Eisengruppe.     



       50-60%    Wolfram,     -5-15%    Chrom,  <B>2-67,</B> Kohlenstoff,<B>2-6%</B> Titan, Rest  mindestens ein Metall der Eisengruppe.  



       50-60%        Molybdän,        5-15%    Chrom,  <B>2-6%</B> Kohlenstoff,     2-6%    Titan, Rest       mindestens    ein Metall der     Eisengruppe.     



  Die Anwesenheit von Titan, oder eines  andern Elementes der vierten Gruppe des  periodischen     Systems,    ergibt hervorragende  Widerstandsfähigkeit gegen Oxydation auch  bei den hohen     Temperaturen,    die z. B. beim       Drehen,    Bohren oder Schneiden mit Hilfe       eines    mit der     Hartmetallauflage    versehenen  Werkzeuges, auftreten.

   Ein solches Werk  zeug eignet sich darum auch besonders als  Bohrkrone an     Bergwerksma:schinen.    Die  Oxydationsbeständigkeit der Legierung ist  aber auch für deren Verbindung mit dem  Werkzeugschaft (Träger) in der Hitze von       Bedeutung,    da, hierdurch die Aufnahme  schädlicher Mengen Sauerstoffes auch bei  Abwesenheit eines Schutzgases (Wasser  stoffes) verhindert wird.  



  Andere Legierungen die sich als Hart  metallauflagen an     Werkzeugen    bewährt  haben, bestehen z. B. aus 50-60 Teilen tech  nischem     Wolframkarbid,    10 Teilen Chrom  und     30-:10    Teilen Kobalt, das ganz oder  teilweise durch     Eisen    ersetzt sein kann. Ist  besonders     Oxydationsfestigkeit    erwünscht,  welche im Einzelfall durch den Chromgehalt  noch nicht     ausreichend    gewährleistet sein  mag, so kann die Legierung     Titankarbid    in  Mengen von 1-3 % enthalten.

   Im übrigen  ist     technisches        Vbrolframkarbid,    das also  nicht aus chemisch reinen Stoffen, sondern  den handelsüblichen hergestellt wird, mei  stens. mit Silizium verunreinigt, das in Men-      gen bis zu     etwa,    1 % anwesend ist. Eine  solche Legierung ergibt Auflagen mit einer  Härte bis zu etwa 86     Rockwell    "C", die  ausserordentlich billig sind und der Ab  nutzung in höchstem Masse widerstehen.  



  Die Herstellung einer für Hartmetall  auflagen an Werkzeugen geeigneten Legie  rungen kann auf verschiedene Weise erfol  gen. So kann beispielsweise Wolfram,  Chrom, Eisen und Titan im     Graphittiegel     zusammengeschmolzen und so lange im       Schmelzfluss    gehalten werden, bis die ge  wünschte Menge Kohlenstoffes aus dem       Graphittiegel    durch die Schmelze aufgenom  men worden ist. Sodann wird die     Schme1ae     zu Stäben, Platten,     Ingots    oder dergleichen  vergossen, erkalten gelassen, gegebenenfalls  thermisch nachbehandelt und sodann in die  Form gebracht, die sich zur Verbindung mit       einem    Werkzeug eignet.

   Ebenso kann die  Schmelze     unmittelbar    auf den Werkzeug  träger aufgegossen werden, wenn dieser letz  tere in eine Form     eingelegt    wird, welche je  nen Raum freilässt, in den die Schmelze  zwecks     Verhindung    mit dem Werkzeugträ  ger eintreten soll. Letzterer wird vor dem  Einlegen in die     Form,    oder in dieser letzte  ren selbst, ausreichend hoch erhitzt, so dass  die Verbindung mit der eintretenden  Schmelze rasch und innig     stattfindet.    Die  Form kann dann beliebig ,gekühlt werden.  



  Man kann aber auch so verfahren, dass  man zuerst mindestens ein Karbid eines  hochschmelzenden     Metalles,    z. B. des Wol  frams und Titans, herstellt, nötigenfalls aus  reichend zerkleinert und sodann     mittels    einer  Schmelze aus Chrom und Eisen zu Körpern  gewünschter     Form    verbindet.  



  Geht man insbesondere von technischem       Wolframkarbid,    Chrom und Kobalt, Eisen       und/oder    Nickel aus, so kann man ein Ge  menge dieser Stoffe nötigenfalls auf die ge  wünschte Korngrösse zerkleinern, hierauf in  die gewünschte Form pressen und sodann  auf eine Temperatur von     etwa    1100 bis  1200   C erhitzen, bei welcher der Körper  bereits zu sintern beginnt. Hierdurch erhält  man einen wenig dichten, ziemlich porösen    Körper, der aber ausreichende mechanische  Festigkeit besitzt. Er kann ohne Zerbrechen  versandt werden,     ebenso    auch mechanisch  bearbeitet, z. B. geteilt werden, und er kann  auch in eine Schweissmaschine eingespannt  und in dieser auf einen Werkzeugschaft auf  geschweisst werden.

   Die Temperatur, bei der  die     vorbeschriebene        Behandlung    vor sich  geht, liegt jedenfalls unter derjenigen Tem  peratur, bei der das Aufschweissen des Kör  pers auf die Unterlage erfolgt. Letztere  Temperatur liegt zwischen 1500 bis<B>1800'</B> C.  Da die     Körper    als solche praktisch nicht ver  wendet werden, sondern     vielmehr    erst als  Auflagen an einem Werkzeug, ist auch eine  vollständige     Sinterung    nicht erforderlich.  



  Man kann die Ausgangspulver auch mit  irgend einem     Bindemittel,        wie        etwa        Tra-          gantgummi,    so weit miteinander verbinden,       dass1    eine plastische Masse entsteht, die leicht  verformt werden kann. Beispielsweise könnte  man lange Stäbe in einer     ,StrangTresse    aus  pressen, wodurch ein ausserordentlich billi  ges Herstellungsverfahren erhalten     wird.     



  Es ist wohl verstanden, dass jede     Ver-          fa-hrensweise    zur     Herstellung    der Hartlegie  rung, als auch zu deren Verbindung mit dem  Werkzeug anwendbar ist, wenn diese hier  auch nur für besondere Ausführungsbei  spiele im     einzelnen    dargelegt wurde.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Mit einer Hartmetallauflage versehenes Werkzeug, dadurch ,gekennzeichnet, dass die Hartmetallauflage aus einer Legie rung besteht, welche zum überwiegenden Teil mindestens. zwei Metalle .der sech sten Gruppe des periodischen Systems, von denen eines oberhalb und ein ande res unterhalb 2000' C schmilzt, und ausserdem Kohlenstoff in Mengen von 9-6%,

   sowie mindestens 25% eines Metalles der Eisengruppe enthält. II. Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartmetallauflage versehenen Werk zeuges nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens einen Bestandteil der Hartmetallauflage schmilzt, ihn zusammen mit den übrigen Bestandteilen formt und ,das erhaltene Formstück mit der Unterlage verbindet. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Werkzeug nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Hart metallauflage noch mindestens ein Ele ment ,der vierten Gruppe des perio dischen Systems enthält. 2. Werkzeug nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Hartmetallauflage noch Ti tan enthält. 3. Werkzeug nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Hartmetallauflage noch Zirkon enthält. 4. Werkzeug nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass. die Hartmetallauflage noch Silizium enthält. 5.

   Werkzeug nach Patentanspruch I, da ,durch gekennzeichnet, dass die Ha,rt- metall_auflage noch Bor enthält. 6. Werkzeug nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass -die Hart metallauflage aus 50-65% technischem Wolframkarbid, 5-1573 Chrom und 30--40% mindestens eines Metalles der Eisengruppe besteht. 7.

   Werkzeug nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Hartmetallauflage aus 50 bis<B>65%</B> technischem Wolframkarbid, 5-15% Chrom,<B>1-3%</B> Titankarbid, Rest mindestens ein Metall der Eisen- gruppe besteht. B.

   Werkzeug nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass".die Hartmetallauflage aus 50 bis<B>60%</B> Wolfram,<B>5-15%</B> Chrom, 2-6% Titan, 2-6% Kohlenstoff, Rest mindestens ein Metall der Eisengruppe besteht. 9.

   Werkzeug nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Hartmetdllauflage aus 50 bis 6,0% Molybdän, 5-15% Chrom, <B>2-6</B>% Titan, <B>2-6%</B> Kohlenstoff, Rest mindestens ein Metall der Eisengruppe besteht. 10.

   Werkzeug nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die relative Menge der anwesenden Stoffe der Hart metallauflage so gewählt ist, dass die Hartmetallauflage auf die Unterlage bei Temperaturen zwischen 15,00, und <B>1800'</B> C aufgeschmolzen werden kann. 11.

   Werkzeug nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Hartmetallauflage aus einem porösen Sinterprodukt eines Gemenges besteht, -das mindestens ein über 2000 C schmelzendes Metall der sechsten Gruppe in einer Menge von 50-60%, minde- stens ein unter 21000' C schmelzendes Metall derselben Gruppe in einer Menge von 5-15%, Kohlenstoff in einer Menge von<B>2-6%,

   </B> mindestens ein wei teres Element der vierten Gruppe des periodischen Systems in einer Gesamt menge bis izu 6 % , Rest mindestens ein Metall der Eisengruppe, enthält. 12. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass man minde stens ein hochschmelzendes Metall zuerst in .ein Karbid überführt und sodann mit den übrigen Bestandteilen der Legierung mischt, hierauf das Gemenge in der Hitze durch Sintern verfestigt und das Formstück mit der Unterlage verbindet. 13.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da .durch gekennzeichnet, dass man vor .der Bildung des Formstückes die Metalle der Hartlegierung so weit und so lange in Gegenwart von Kohlenstoff erhitzt, dass mindestens ein niedrig schmelzender Bestandteil in den Schmelzfluss übergeht und ausserdem mindestens ein Bestand teil in das Karbid übergeführt wird. 14.

   Verfahren nach Patentanspruch. <B>11,</B> da .durch gekennzeichnet, dass man ein Kar ;bid eines Schwermetalles der sechsten Gruppe mit den übrigen Bestandteilen .der Hartlegierung zumindest auf Tempe- raturen erhitzt, bei denen das Gemisch zu sintern beginnt. 15. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeich net, da.ss man das Gemenge bei Tempe raturen zwischen 1100 bis 1200' C be handelt und sich verfestigen lässt. 16.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass man die Be- standteile der Hartmetallauflage bei Temperaturen zwischen 1100 bis 1200' C verfestigt und bei Temperaturen zwi- sehen 1500 bis 1800 C mit der Unter lage verbindet.