<B>Verfahren zur Herstellung von gesinterten</B> Hartmetallplättehen <B>für</B> spanabhebende Werkzeuge. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von ge sinterten Hartmetallplättchen für span abhebende Werkzeuge, welches den bekann ten Verfahren gegenüber den Vorteil bietet, auf dem Wege der an sich bekannten Druck sinterung Erzeugnisse gesteigerter Biege bruchfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit her stellen zu können.
Die nach dem bisher bekannten Sinter verfahren, welches feine Pulver aus harten Carbiden und Hilfsmetallen erst. in Formen presst und dann sintert, oder nach dem so genannten Drucksinterverfahren, welches gleichzeitig presst und sintert, hergestellten Plättchen aus Hartmetallen weisen innerhalb der einzelnen Körper gleiche Zusammenset zung auf. Die jeweilige gleichmässige Zusam mensetzung bestimmt die Eigenschaften und damit, auch die besonders wichtige Biege bruchfestigkeit und ZVärmeleitfähigkeit des Körpers.
Beispielsweise hat ein Hartmetall plättchen aus i%Ionowollframcarbid mit 6% Cobalt eine Biegebruchfestigkeit von 160 bis 165 kg/mm= und ein solches aus Mono wolframcarbid mit<B>16%</B> Titancarbid und 6 Cobaltgehalt eine Biegebruchfestigkeit von 115 bis 125 kg/mm' und eine Wärmeleit fähigkeit von 0,09 cal/cm. s. C.
Da die Biegebruehfestigkeit ein gewisses Mass für die Zähigkeit darstellt, muss ein Hartmetallplättchen für ein Dreh-, Fräs-, Hobel-, Bohr- oder dergleichen Werkzeug eine gewisse Dicke aufweisen, um den bei der spanabhebenden Bearbeitung auftretenden Schnittdruck aushalten zu können, denn die übliche Verbindung des Hart.metall- plättehens mit dem Schaftkörper durch Hartlötung ist nicht so innig, als dass sie die Sehnittdrttckkräfte, insbesondere bei unterbrochenen Schnitten, auf den Schaft übertragen würde.
de dicker anderseits das Plättchen ist, um so langsamer kann es jedoch die durch den Zerspanungsvor gang erzeugte Wärme auf den Schaft ableiten. Man könnte die Biegebruchfestigkeit nun zwar durch Er höhen des Hilfsrnetallgehaltes steigern und dadurch das Plätteben dünner gestalten, aber hierdurch würde wiederum die Härte, welche die Zerspanungsleistung vorwiegend bestimmt, zu stark absinken.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass ein nicht einheit lich bzw. ein aus mehreren verschiedenen Schichten zusammengesetztes Hartmetallpliitt- ehen, welches auf der Zerspanungs- oder Arbeitsseite eine härtere und auf der dem Schaft zugekehrten Seite eine nicht so harte, aber zähere Legierungsschicht aufweist und bei welchen beide Schichten, am besten durch Ineinanderübergehen, innig miteinander ver bunden sein müssen, den bekannten einheit lichen Hartmetallplättchen gegenüber dün ner,
ja gegebenenfalls sogar wesentlich dün- ner gehalten werden kann, da die Biegebruch festigkeit des gesamten Plättchens und bei titancarbidhaltigen Hartmetallen auch noch die Wärmeleitfähigkeit desselben erhöht wird.
Beispielsweise würde bei einem Plättchen, das auf der Zerspanumgs- oder Arbeitsseite eine Schicht aus einer Legierung von 78% Mono- wolframcarbid, 16% Titancarbid und 6 % Cobalt mit einer Biegebruchfestigkeit von 115 bis 125 kg/mm= und einer Wärmeleit fähigkeit von 0,09 cal/cm. s.
C, und auf der Schaftseite eine Schicht aus einer Legierung von 94% Monowolframcarbid und 6% Cobalt mit einer Biegebruchfestigkeit von 160 bis <B>165</B> kg/mm2 und einer Wärmeleitfähigkeit von 0,19 cal/cm. s. C aufweist, die Biege bruchfestigkeit des gesamten Plättchens bei gleicher Dicke der beiden Schichten 140 bis 145 kg/mm, die Wärmeleitfähigkeit 0,14 eal/em. s. C betragen.
Dies bedeutete aber eine Erhöhung der die Leistung bestim menden Werte um 15 bis 20% und um 50 bis 60%.
Die Herstellung verschieden zusammen gesetzter Hartmetallplättchen ist jedoch nach den bisher bekannten Sinterverfahren nicht möglich, da die verschiedenen Legierungenauch unterschiedliche Sintertemperaturen erfor dern, und zwar erfordern die härteren, hilfs- metallärmeren sowie die titanearbidhaltigen Legierungen höhere Sintertemperaturen als die nicht so harten, hilfsmetallreicheren und titanearbidfreien Legierungen.
In den Sin- teröfen herrscht aber gleiche Temperatur; auch das bisher angewendete Drucksinterver- fahren liefert einheitlich zusammengesetzte Hartmetallplättchen, so dass man im Handel bisher auch nur solche vorfand.
Das erfindungsgemässe Verfahren bietet nun die Möglichkeit zur Herstellung von ge sinterten Hartmetallplättchen für span abhebende Werkzeuge auf dem Wege der Drucksinterumg, welche eine je nach dem Verwendungszweck in sich verschiedene Zu sammensetzung aufweisen und sich so durch eine bedeutend erhöhte Zerspanungsleistung auszeichnen.
Dieser beachtliche technische Fortschritt wird durch das erfindungsgemässe Verfahren dadurch erreicht, dass die Plätt chen aus mehreren Schichten verschiedener Zusammensetzung aufgebaut und diese Schichten gleichzeitig, jede aber auf eine an dere, ihrer Zusammensetzung angepassten Sintertemperatur erhitzt werden. Auf diese Weise lassen sich gesinterte Hartmetallplätt- chen aus zwei oder mehr in sich verschieden zusammengesetzten, trotzdem aber innig mit einander verbundenen Schichten herstellen.
Im Rahmen des erfindungsgemässen Ver fahrens wird in zweckentspreehendsterWeise die Erhitzung der mehrschichtigen Körper unter Verzicht auf ein Arbeiten in Öfen gro sser Wärmeträgheit in von der Aussenluft umspülten und durch bekannte Mittel be heizten Formen zwischen Druckstempeln durchgeführt, wie z. B. in Kohlerohren oder sonstigen Formen aus Kohle, Graphit oder hitzebeständigem keramischem Material. Die gleichzeitige Erhitzung der Schichten, jede aber auf eine andere, ihrer Zusammenset zung angepassten Sintertemperatur, kann auf verschiedene Weise bewirkt werden. So kann man z.
B. die Formen mittels gasbeheizter Brenner, wie ringförmiger Autogenbrenner. in jeweils gewünschter Weise unterschiedlich erhitzen. z. B. derart, dass ein Teil der in einer Kohlenrohrform zwischen Druckstem peln angeordneten Pulversäule eine stärkere Erwärmung erfährt als der andere Teil. Ferner kann man das gleiche Ziel nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens z. B. auch in der Weise erreichen, dass mit Druckstempeln verschiedenen Querschnittes gearbeitet wird und die Erhitzung durch elektrische Wider standsheizung erfolgt. Wenn so z.
B. der Querschnitt des einen Stempels etwas kleiner gehalten wird als der Querschnitt des andern Stempels und dabei die Stromzuführung durch die beiden Stempel erfolgt, so erhitzt sich dabei der dünnere Stempel stärker als der dickere Stempel und überträgt auch eine höhere Erwärmung auf die auf seiner Seite liegenden Pulverschichten als der dickere, nicht so heisse Stempel.
<B> Process for the production of sintered </B> hard metal plates <B> for </B> cutting tools. The present invention relates to a process for the production of sintered cemented carbide plates for cutting tools, which offers the advantage over the known methods of being able to provide increased flexural strength and thermal conductivity by way of the known pressure sintering products.
The hard metal platelets produced using the previously known sintering process, which first presses fine powder of hard carbides and auxiliary metals into molds and then sintering, or the so-called pressure sintering process, which simultaneously presses and sinters, have the same composition within the individual bodies on. The respective uniform composition determines the properties and thus also the particularly important flexural strength and thermal conductivity of the body.
For example, a hard metal plate made from 1% ion tungsten carbide with 6% cobalt has a flexural strength of 160 to 165 kg / mm = and one made from mono tungsten carbide with <B> 16% </B> titanium carbide and 6% cobalt has a flexural strength of 115 to 125 kg / mm 'and a thermal conductivity of 0.09 cal / cm. s. C.
Since the flexural strength represents a certain measure of the toughness, a hard metal plate for a turning, milling, planing, drilling or similar tool must have a certain thickness in order to be able to withstand the cutting pressure that occurs during machining, because the usual one The connection of the hard metal plate to the shaft body by hard soldering is not so intimate that it would transfer the cutting pressure forces, particularly in the case of interrupted cuts, to the shaft.
On the other hand, the thicker the plate, the slower it can dissipate the heat generated by the machining process onto the shaft. You could increase the flexural strength by increasing the auxiliary metal content and thereby make the plate plane thinner, but this would in turn reduce the hardness, which mainly determines the cutting performance, too much.
The present invention is based on the knowledge that a hard metal split or a hard metal split composed of several different layers, which has a harder alloy layer on the machining or working side and a not so hard but tougher alloy layer on the side facing the shaft and in which both layers, ideally by merging, must be intimately connected to one another, compared to the known, uniform hard metal plates that are thinner,
yes, if necessary, it can even be kept much thinner, since the flexural strength of the entire plate and, in the case of hard metals containing titanium carbide, the thermal conductivity of the same is also increased.
For example, in the case of a plate with a layer made of an alloy of 78% monotungsten carbide, 16% titanium carbide and 6% cobalt with a flexural strength of 115 to 125 kg / mm = and a thermal conductivity of 0, on the machining or working side. 09 cal / cm. s.
C, and on the shaft side a layer made of an alloy of 94% monotungsten carbide and 6% cobalt with a flexural strength of 160 to 165 kg / mm2 and a thermal conductivity of 0.19 cal / cm. s. C, the flexural strength of the entire plate with the same thickness of the two layers 140 to 145 kg / mm, the thermal conductivity 0.14 eal / em. s. C.
However, this meant an increase in the performance-determining values by 15 to 20% and by 50 to 60%.
However, the production of differently composed hard metal plates is not possible with the previously known sintering processes, since the different alloys also require different sintering temperatures, namely the harder, lower metal content and the alloys containing titanium carbide require higher sintering temperatures than the not so hard, more metal-rich and titanium carbide-free alloys .
However, the same temperature prevails in the sintering furnaces; The pressure sintering process used up to now also provides uniformly composed hard metal plates, so that until now only these were found on the market.
The inventive method now offers the possibility of producing ge sintered hard metal plates for cutting tools by way of Drucksinterumg, which have a different composition depending on the intended use and are thus characterized by a significantly increased cutting performance.
This considerable technical progress is achieved by the method according to the invention in that the platelets are built up from several layers of different compositions and these layers are heated simultaneously, but each to a different sintering temperature adapted to their composition. In this way, sintered hard metal plates can be produced from two or more layers which are composed differently but are nevertheless intimately connected to one another.
In the context of the process according to the invention, the heating of the multilayered body is carried out in the most expedient manner, dispensing with working in ovens, in large heat inertia in the outside air and heated by known means between plungers, such. B. in carbon tubes or other forms of carbon, graphite or heat-resistant ceramic material. The simultaneous heating of the layers, but each to a different sintering temperature adapted to their composition, can be effected in different ways. So you can z.
B. the forms by means of gas-heated burners, such as annular oxy-fuel burners. Heat differently in each desired manner. z. B. in such a way that part of the powder column arranged in a carbon tube form between Druckstem peln experiences greater heating than the other part. Furthermore, one can achieve the same goal after a particularly advantageous embodiment of the inventive method z. B. also achieve in such a way that you work with pressure rams of different cross-section and the heating is done by electrical resistance heating. If so z.
B. the cross section of one stamp is kept slightly smaller than the cross section of the other stamp and the power is supplied through the two stamps, the thinner stamp heats up more than the thicker stamp and also transfers higher heating to the one on its side lying powder layers than the thicker, not so hot stamp.