CH210868A - Verfahren zur Herstellung metallischer Werkstücke aus Grundmetall und mittels umhüllter Elektroden darauf aufgebrachten Hartmetall-Legierungen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung metallischer Werkstücke aus Grundmetall und mittels  umhüllter Elektroden darauf aufgebrachten     Hartmetall-Legierungen.       Es ist bekannt, gesinterte Hartmetalle in  Form von Plättchen durch Löten, vorzugs  weise mit Kupfer, oder durch Schweissen,  indem ein Eisengewebe zwischen Grund  metall und das     Hartmetallplättchen    gelegt  und das Ganze in einem Ofen erhitzt und  durch Pressen zusammengeschweisst wurde,  auf Grundmetall.     aufzubringen.    Bei     dieser     Arbeitsweise ist eine     gute    Haftung zwischen  Hartmetall und Unterlage nicht immer mit  Sicherheit gewährleistet.  



  Eine erhebliche bessere Haftung des       Hartm@etalles    auf dem Grundmetall wird er  zielt, indem das Hartmetall durch elektrische       Lichtbogenschweissung    mittels umhüllter  Elektroden aus der     Hartmetall-Legierung     <B>.</B>     auf,        gebracht        wird.        Die        bekannten        Umhüllun-     



       gen    genügen indessen nicht, um die an .die  Schweisse von Hartmetallen zu stellenden  Anforderungen zu erfüllen, da insbesondere  die erzielte Härte     bei        guter    Zähigkeit für die         meisten    in Frage kommenden Anwendungs  gebiete nicht ausreichend ist.  



  Gemäss der Erfindung wird diesem  Mangel dadurch begegnet, dass für die       Schweissung    Elektroden mit einem Hart  metallkern verwendet werden, die mit min  destens zwei Umhüllungen verschiedener Zu  sammensetzung versehen sind.  



  Für die     innern        Umhüllungsschichten     werden zweckmässig Metalle der 4., 5. und 6.       Hauptgruppe    des     periodischen    Systems, also  Titan,     Zirkon,        Vanadium,        Niobium,        Tantal,     Chrom,     Molybdän,    Wolfram     und/oder    deren       Carbide    gewählt, denen     gegebenenfalls    auch  freie Kohle in Form von Graphit, Holz  kohlepulver und     dergl.        beigemischtsein    kann.

    Zur Verbesserung der Bindefähigkeit oder  der gleichmässigen     Verteilung    können diesen       Schichten        ausserdem    noch mineralische     Be-          standteile,    wie z. B. Kalk,     Caleiumsilikat,          Titandiogyd    oder     dergl.    zugefügt sein. Die      äussern Schichten der Umhüllung bestehen  vorteilhaft aus hochschmelzenden minerali  schen Bestandteilen, wie Asbest,     Calcium-          carbonat,    Kalk, Tonerde und ähnlichen mi  neralischen Stoffen oder ihren Gemischen,  und zwar insbesondere zur Erzielung einer  Schlackenschicht auf der Schweisse.  



  Dia Umhüllungsschichten können z. B. in  Pulverform mit geeigneten     Bindemitteln     organischer oder anorganischer Natur ver  mischt     aufgestrichen,    aufgespritzt oder durch  Tauchen aufgebracht sein. Die metallischen  Umhüllungen können auch in Form von  Blechen, Röhren oder     dergl.    aufgebracht  sein,     etwa    durch     Umwickeln    mit Blech  streifen.  



  Durch die Verwendung von Schweisselektro  den mit einer derartigen doppelten oder mehr  fachen     L?mhüllung    wird bei     derHerstellung    der  metallischen Werkstücke die     elektrische    Sta  bilität des Lichtbogens bedeutend erhöht und  eine wesentliche Verbesserung der Dichtig  keit des auf das Grundmetall aufgetragenen       Hartmetalles    erreicht. Ein besonderer Vor  teil liegt ausserdem darin,     dass    bei gleich  zeitiger Erhöhung der Zähigkeit auch die  Härte des aufgeschweissten     111etalles    erheb  lich gesteigert werden kann.

   Durch ein  gehende Versuche wurde festgestellt, dass  beispielsweise     Werli:zeugschneiden    an Dreh  stählen oder     Fräsern,    die mit doppelt oder  mehrfach umhüllten Elektroden erzeugt  sind, bedeutend bessere Schnittleistungen er  geben und höhere Schnittgeschwindigkeiten       ermöglichen    als Schneiden, die mit einfach  umhüllten Elektroden bekannter Zusammen  setzung geschweisst .sind.  



  Der aus Hartmetall bestehende Elektro  denkern selbst kann jede     beliebige    Zusam  mensetzung aufweisen. Es kommen z. B.  Elektroden auf der Basis von eisenfreien oder  eisenarmen kohlenstoffhaltigen Legierungen  



       a        u,s        'W   <B>,</B>     olfram,        Chrom,        Kobalt,        31angarn,        t#     Nickel und     dergl.    sowie auch deren     Carbiden     in Frage, denen gegebenenfalls auch noch  andere Stoffe, wie     Vanadium,        Tantal,        111o-          lybdän    und ähnliche beigefügt     sein    können.  Das Verfahren kann z.

   B. zur Herstellung    von spanabhebenden Werkzeugen mit Auf  lagen aus     Hartmetall-Legierungen    verwendet       ,v    erden. Hierbei     hat    es sieh als vorteilhaft       erwiesen,    dass die     Hartmetallauflagen    in  mehreren Lagen hergestellt werden, vor  zugsweise derart, dass die unterste Lage mit  möglichst geringer Stromstärke und ohne       Vorwä.rmung    des     Grundmetalles    in     geringer     Höhe aufgetragen wird. Die weiteren Lagen  jedoch werden     zweckmässig    nach vorheriger  Erwärmung aufgeschweisst.

   Zweckmässig  liegt die     Vorwärmtemperatur    zwischen 400  bis<B>700</B>  . Die elektrische     Aufschweissung    der  untersten Lage bei niedriger Stromstärke hat  den Zweck, die Diffusion von Grundmetall,       insbesondere    von Eisen, in das aufgetragene  Hartmetall     möglichst    niedrig zu halten. Eine  Aufnahme von Eisen verschlechtert die  Warmhärte der     aufgeschweissten    Legierung.  



  Die auf diese Weise mit     Hartmetall-          schneiden    versehenen Werkzeuge ähneln in  ihrem Verhalten Werkzeugen aus natur  harten Stählen, haben     jedoch    vor diesen den  Vorteil weit höherer     Schnittleistung    und  bedeutend besserer Warmhärte; sie haben  bei Temperaturen bis zu<B>700</B>   noch eine sehr  gute     Schnitthaltigkeit.     



  Das     Grundrnetall,    z. B. der     'Nirerl@zeuge,     kann dabei aus beliebigem Werkstoff be  stehen, beispielsweise aus     Kohlenstoffstählen.     



  Das erfindungsgemässe Verfahren kann  z. B. für die Herstellung eines Werkzeuges  wie folgt     ausgefizhrt;    werden.  



  Das Grundmetall des     herzustellenden     Werkzeuges, z. B. eines Drehstahls,     besteht     ans     Kohlenstoffstahl   <B>6011</B> mit einer Festig  keit von 60 bis 70     hg/mm2.    Der Querschnitt  richtet sich nach der Form des     Drehstahls.     Die elektrisch aufzuschweissende     Hartmetall-          Legierung,    die den Elektrodenkern bildet,       besteht    z.

   B. aus Wolfram, Chrom und     Ko--          balt    mit etwa 1.5 bis 6     %        Kohlenstoff.    Die  Elektrode besitzt einen Durchmesser von  4     mzn        und    zwei     Umhüllungen    verschiedener       Zusammensetzung.    Die erste Lage des     Ha,rt-          metalles    wird mit einer Stromstärke von       etwa    110-120     Amp.    aufgeschweisst;

   die  folgenden Lagen     werden    nach     Vorwä.rmung         des Drehstahls auf 400' mit 130-140     Amp.     verschweisst. Nach dem Aufschweissen wird  das Werkzeug geschliffen.  



  Die Vorrichtung gemäss der Erfindung  zur Durchführung des Verfahrens ist ge  kennzeichnet durch einen schwingbar ge  lagerten und in verschiedene Schräglagen  einstellbaren Halter mit auf einer Seite be  festigter Schablone, die aus einem mit Eisen  nicht schweissbaren Stoff besteht und mit  Ausschnitten versehen ist. Die Schablone  kann z. B. aus Graphit oder Kupfer bestehen.  



  Ein Ausführungsbeispiel der Vorrich  tung veranschaulicht die beiliegende Zeich  nung.  



       Fig.    1     zeigt    die als Schweisstisch aus  gebildete Vorrichtung in Seitenansicht,       Fig.        \?    in der Draufsicht.  



  Die     Vorrichtung    besitzt einen Ständer 1,  der eine in der Höhe verstellbare Platte 2       trägt.    Auf der Platte 2 ist mit     Flügelmuttern     3 eine weitere Platte 4 abnehmbar befestigt,  die !an einer Seite mit zwei Lagerböcken 5  versehen ist. In den Lagerböcken 5 sind zwei  Zapfen 6 eines Rahmens 7     gelagert;    der um  die Zapfen 6 schwingbare Rahmen 7 ist auf  der den Lagerböcken 5     entgegengesetzten     Seite durch eine Spindel 8 mit Handrad 9 in  verschiedene Schräglagen bezüglich der  Platte 4 einstellbar. Um .ein     Abheben    des  Rahmens 7 von der Spindel 8 zu verhindern,  ist in dem einen Lagerbock 5 ausserdem eine  Stellschraube 1.0 mit Handgriff 11 an  gebracht.  



  Auf der Seite der     Zapfen    6 ist auf dem  Rahmen 7 eine Schablone 12 mit Schrauben  13 befestigt. Diese Schablone 12 ist zweck  mässig aus Kupfer und hat die Gestalt eines       langgestreckten    flachen Blockes mit einer  grossen Anzahl von Ausschnitten 14 in .den  Längsseiten. Diese Ausschnitte 14 sind etwas.  grösser als die     Breite    der beispielsweise in  Frage kommenden Schneiden von Dreh  stählen, so dass in sie die Köpfe der Stähle  eingelegt werden können.  



  Ausserdem trägt der Rahmen noch eine       Querleiste    15; am Fuss des     Ständers.    1 be  findet sich ferner eine Klemmschraube 18,    in der das Kabel für die eine Strom  zuführung festgeklemmt ist.  



  In     Fig.    2 ist strichpunktiert angedeutet,  wie     der.,Kopf        eines    Drehstahls 16 in einen  passenden     Ausschnitt    der Schablone 12 zu  legen ist. Der Rahmen 7 wird in eine solche  Schräglage eingestellt; dass die Oberseite des  Stahls an der     Schweissstelle    völlig     ,eben    liegt.  



  Nun wird auf dem nicht vorgewärmten  Stahl am Kopf eine dünne Lage Hartmetall  aufgeschweisst. Darauf wird der Stahl auf  500 bis i00' vorgewärmt,     lind    es werden  in derselben Vorrichtung     weitere    Lagen auf  den Kopf geschweisst.  



  Erfahrungsgemäss     bleibt    beim Auf  schweissen der ersten Lage auf den Kopf des       Stahls    am Rande leicht eine Fuge     zwischen     Grundmetall und Hartmetall -Legierung.  Damit diese Fuge ausgefüllt werden kann,  wird der im übrigen fertig geschweisste Stahl  umgedreht und wie in     Fig.    1 mit 17 be  zeichnet     (strichpunktierte    Umrisse .des Stahls)  auf den Rahmen 7 und die Leiste 15 gelegt.

    Mit der     Höhenstellsp.indel    8     wird    der  Rahmen 7 so eingestellt,     :dass    die Vorderseite  des     Stahls    genau     vTaagrecht    liegt, worauf die  verbliebene Fuge noch mit Hartmetall  Legierung zugeschweisst wird.  



  In ähnlicher Weise können Haltevorrich  tungen für andere Werkzeuge     als    Drehstähle,  z. B.     Fräser,    gestaltet werden.  



  Das Schleifen der Werkzeuge ist mit ge  ringem Verschleiss an Schleifscheiben und  in kurzer Zeit dadurch möglich, dass es bei  erhöhter     Temperatur    vorgenommen wird.  Hierbei kann das Werkstück bei erhöhter  Temperatur, zweckmässig     zwischen    700 bis,  <B>1000'</B>     vorge        chliffen    und dann in kaltem       Zustand    fertig geschliffen werden. Der  durch das     Warmschleifen    bedingte geringere       Versichleiss    an     Schleifscheiben        ermöglicht    die  Verwendung weicherer und billigerer     Schleif-          mittel,    z.

   B. von     Korundscheiben    an Stelle von       Siliciumcarbidscheiben.        Durchdie        Schweissung     ist     das!    Hartmetall so fest mit dem Grund  metall verbunden, dass das Werkzeug     ohne     jede Gefahr auf erhöhte Temperatur gebracht  und bei dieser     geschliffen    werden kann.

Claims (1)

1. PATEN TANSPRtrCIIE I. Verfahren zur Herstellung metallischer Werkstücke aus Grundmetall und mittels umhüllter Elektroden darauf aufgebrach ten Hartmetall-Legierungen, dadurch ge kennzeichnet, dass für die elektrische Lichtbogenschweissung Elektroden mit einem Hartmetallkern verwendet werden, die mit mindestens zwei Umhüllungen verschiedener Zusammensetzung ver sehen sind. 1I. Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I,

   'gekenn- zeichnet durch einen schwingbar gelager ten und in verschiedene Schräglagen ein stellbaren Halter, mit auf einer Seite be- festigter Schablone, die aus einem mit Eisen nicht schweissbaren Werkstoff be steht und mit Ausschnitten versehen ist.. UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspraich I, da durch gekennzeichnet, dass die untern Umhülhingsschichten der Elektroden aus Metallen der 4., 5. und 6.

   Hauptgruppe des periodischen Systems bestehen. ?. Verfahren nach Patentanspruch. 1, da durch gekennzeichnet, dass die untern Umhüllungsschichten der Elelz:troden aus Karbiden von Metallen der 4., 5. und 6. Hauptgruppe des periodischen Systems bestehen. 3.

   Verfahren nach Patentansprrich I, da,- durch gekennzeichnet, dass die untern Umhülhingsschiehten der Elektroden aus Metallen der 4., 5. und 6. Hauptgruppe des periodischen Systems und aus Kar- biden solcher Metalle bestehen. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die äussern Umhüllungsschichten der Elektroden aus mineralischen Stoffen bestehen. 5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, da.ss den untersten Umhüllungsschich ten der Elektroden freier Kohlenstoff beigefügt ist. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass den untersten Umhüllungs schichten der Elektroden freier Kohlen stoff und mineralische Bestandteile bei gefügt sind. 7. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das Hart metall in mehreren Lagen auf da.s Grund metall aufgebracht wird. B.

   Verfahren nach Patentanspruch 1 und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeich net, dass die unterste Lage ohne Vor- wärinung mit geringerer Stromstärke aufgetragen wird, als die übrigen, um eine Diffusion des Grundmetalles in das aufgetragene Hartmetall möglichst zu vermeiden. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteranspriiclien 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Lagen des Hartmetalles nach vorheriger Er- würrnurrg auf Temperaturen zwischen 400 C und 7110 C aufgetragen werden. 10. Verfahren nach Pa;lenta,nsprueh I und den Unteranspriiclren 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstiie .he nach dem Schweissen bei erhöhter Tem peratur vorgeschliffen werden. 11.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 7 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass die Werkstücke nach dein Aufschweissen des Hartmetalles bei Temperaturen zwischen<B>700'</B> C und 1000 C vorgeschliffen werden.

   <B>12.</B> Vorrichi;ung nach Patentanspruch II, ge- kennzeichnetdurch einen weiteren Halter (15), in dem die Werkstücke (17) nach Umkehrung so gehalten werden können, dass etwaige an der Berührungsstelle zwischen der untersten Ilartmetall- Legi < @r-ung und dem Grundmetall vor handene Fugen ;bei waagrechter Lage, dieser Oberfläche des Werksdickes ver schweisst werden können.