Verfahren zum Verbinden metallischer Arbeitsteile von Werkzeugen mit einem Stahlträger- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden metallischer Arbeitsteile von Werk zeugen mit einem Stahlträger durch Erhitzen der Verbindungsstelle auf die Schmelztempe ratur mindestens eines die Verbindung bewir kenden Metalles und ist dadurch gekennzeich net, dass die aufeinandergelegten,
zu verbin denden Stücke mit Hilfeeiner auf die Verbin- dungsstelle beschränkten Erhitzung durch Im- pulsschweissimg miteinander verbunden wer den.
Es ist bekannt, aus sogenanntem Hart metall, das heisst aus einer Legierung, be stehend aus hochschmelzenden Hartkarbiden oder Hartstoffen anderer Art, die -vorzugs weise mit Metallen der Eisengruppe durch Sinterung gebunden sind, und auch aus Schnellarbeitsstählen Formkörper herzustellen, die im allgemeinen als Plättchen bezeichnet werden, und diese Plättchen auf Trägern, die im allgemeinen aus Stahl bestehen, zu befesti gen. Die Plättchen bilden dann am fertigen Werkzeug die schneidhaltige oder die auf Ver schleiss beanspruchte Kante.
Das Befestigen solcher Plättchen erfolgt meistens in der Weise, dass zwischen das Plättchen und den Träger, beispielsweise dem Werkzeugschaft, ein. niedrigschmelzender Stoff, das heisst ein Lötmittel, eingelegt und die Ver bindungsstelle bis zum. Schmelzen der Zwi schenlage erhitzt wird.
Bei Hartmetall. wird meist Kupfer öder, auch eine Kupferlegierung verwendet, desgleichen bei Schnellstahl, wobei im letztgenannten Falle auch .ein sogenanntes Schweisspulver verwendet wird, das aber trotz dieser Bezeichnung eigentlich ein Lötpulver ist, weil es bei niedrigeren Temperaturren schmilzt als die miteinander zu verbindenden Werkstoffe.
In allen Fällen ergeben sich bei dieser Art der Verbindung erhebliche Schwierigkeiten, und zwar insbesondere bei der Befestigung des Hartmetalles, Sowohl das Hartmetall als auch der Trägerwerkstoff werden auf die notwen dige Löttemperatur gebracht und beim Ab kühlen treten infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten. Spannungen auf, die häufig zum Reissen des Hartmetalles,
ent weder unmittelbar nach der Befestigung oder aber erst im späteren. Gebrauch, Veranlassung geben. Das Zwischenlegen von sogenannten Lötfolien, die die Spannungen aufnehmen sol len, hat nicht in jeder Beziehung zu den ge wünschten Ergebnissen geführt.
Es ist daher auch schon versucht worden, den Umfang der auf Temperatur zu bringenden Massen zu be schränken, indem beispielsweise Plättchien und Schaft an der Verbindungsstelle e#lektro- induktiv erhitzt wurden.
Die Verbindung kommt auf diese Weise zwar schneller zu stande; es konnte aber nicht erreicht werden, dass sich die Erwärmung auf die eigentlichen Verbindungsstellen -beschränkt Es wird viel mehr auch hierbei -unvermeidbar das Ha,rt- metallplättchen und der Schaft miterwärmt, obwohl, die Gesamterhitzung auf einen kürze ren Zeitabschnitt beschränkt werden kann,
als dies beim Erhitzen in der Lötmuffel möglich ist. Bei einer Erwärmung im unmittelbaren Stromdurchgang wird das Hartmetallplättchen sehr viel stärker erwärmt als das Schaftmate rial, wodurch eine Zerstörung des Hartmetaller herbeigeführt wird.
Ein reines Schweissen, das heisst also die Herstellung einer Verbindung ohne Verwen dung eines Zwischenstoffes mit niedrigerem Schmelzpunkt, gilt als völlig unmöglich.
Die in Verbindung mit dem Hartmetall geschilderten Schwierigkeiten treten in ähn licher Form, wenn auch gemildert, bei der Verbindung von Schnellstahl mit einem Werk- zeugscha.ft auf.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die durch die Wärmedehnung eintreten den Schwierigkeiten verhindert werden kön nen, wenn es gelingt, den Trägerkörper, vor zugsweise also den Stahlschaft, und das Plätt chen ausschliesslich an den Oberflächen der Verbindungastelle auf die notwendige Tempe ratur zu bringen. Die Wärmedehnung des Werkstoffes wird in -diesem Falle durch den darunterliegenden kalt bleibenden Werkstoff verhindert oder zum mindesten so stark ver ringert, dass sie sich auf das anzuheftende Plättchen nicht schädlich auswirken kann.
Gemäss der Erfindung wird nun vorge schlagen, die 'an sich bekannte Impulsschwei ssung zur Verbindung der verschiedenartigen Werkstoffe, wie insbesondere von Hartmetall oder Schnellstahl, mit einem Stahlträger an zuwenden. Hierdurch werden die durch die Wärmedehnungen eintretenden Schwierigkei ten weitgehend vermindert.
Durch die erfin dungsgemässe Anwendung der Impülsschwei- ssung wird also von der bisher üblichen Naht schweissung abgegangen und somit die Befesti gung von Hartmetallplättchen in einfacher und vor allem fast spannungsfreier Weise er möglicht.
Die erfindungsgemässe Anwendung der Impulsschweissung bringt weiter den Vor teil mit, dass die Befestigung von Hartmetall oder Schnellstahlplättchen auf einem Stahl- träger in kürzester Zeit und: ohne langwierige anschliessende Wärmebehandlung durchzufüh- ren ist.
Die auf die Verbindungsstelle beschränkte Erhitzung durch Impulsschweissung kann er zielt werden, indem durch die aufeinander gelegten, zu verbindenden Stücke ein oder mehrere elektrische Stromstösse geschickt wer den. Es ist ohne weiteres möglich, diese Strom stösse entweder einmalig oder wiederholt so gross zu wählen, da.ss die Berührungsstellen rasch auf so hohe Temperaturen gebracht wer den, dass die Verbindung zustande kommt.
Die Temperaturerhöhung, die .auf die Verbin- dungsstelle beschränkt bleibt, ist eine Folge des schlechten elektrischen Kontaktes der lediglich aufeinandergelegten zu verbindenden Teile. Allerdings muss dafür gesorgt werden, dass der Kontakt der Stromzuführung zum Plättehen und zum Trägerkörper einen ge ringeren Übergangswiderstand) besitzt als die aufeinandergelegten Teile.
Dass rasche Erreichen der Temperatur, bei der die Verbindung zustande kommt, das heisst also: der Schweiss- bzw. Löttemperatur; wird unterstützt durch künstliche Verschlechterung des elektrischen Übergangswiderstandes an der Verbindungsstelle. Zu diesem Zweck können die Verbindungsflächen aufgerauht werden, wobei dieses Aufrauhen u. a. auch darin be stehen kann, dass die Flächen mit Rippen, Nocken oder dergleichen versehen werden.
Im letztgenannten Fall kann es zwischen den zu verbindenden Flächen zu einer punktförmi- gen Kontaktgabe kommen. Auch durch Ein bringen eines Lotes zwischen die Flächen kann der Übergangswiderstand vergrössert werden. Am zweckmässigsten ist es, ein Pulver gleichen oder niedrigeren Schmelzpunktes einzustreuen.
Das Pulver kann dabei auch zu Platten ge presst werden, oder es kann ein solches zwi schenzulegendes Formplättchen aus dem Pul ver, zweck mässigerweisse porös, gesintert wer den. Die Massnahmen des Aufrauhens einer seits Lind das Zwischenlegen eines Lotes ander seits können auch gemeinsam angewendet wer den, wobei vorteilhafterweise in diesem Falle mit einem verhältnismässig niedrigschmelzen- dien Zwischenstoff gearbeitet wird.
Das niedrig schmelzende Lot füllt hierbei die Zwischen räume aus, die zwischen den aufgerauhten Flächen entstehen. Das Lot kann auch in Form eines Drahtgitters, welches aus dem Lot metall hergestellt ist, eingebracht werden.
Gleichgültig, ob mit oder ohne Aufrauhen bzw. mit oder ohne Zwischenfugen. eines Löt- oder Schweissmittels gearbeitet wird, lässt sich auf diese Weise eine fast spannungsfreie und feste Verbindung erzielen, weil die erforder liche Temperaturerhöhung vollkommen auf die Verbindungsstelle beschränkt bleibt.
Insbeson dere der Stahlschaft oder sonstige Stahlkörper bleibt praktisch vollkommen kalt, und nimmt daher die durch die Erhitzung der Verbin dungsfläche entstehenden Spannungen in sich auf. Gelegentlich kann. es vorteilhaft sein, ins besondere empfindliche Harmetallplättchen in einem gewissen Umfang vorzuwärmen, ehe die Verbindung hergestellt wird.
Es kann von Vorteil sein, die Verbindung unter einem Schutzgas herzustellen, wobei eine Wasserstoffatmosphäre besonders zweckmässig ist. Im allgemeinen wird wegen der äusserst kurzen Erhitzungszeit diese Schutzmassnahme indes nicht erforderlich sein.
Die Stromstösse können auf beliebige Weise erzeugt werden, beispielsweise durch gitterge steuerte Transformatoren, durch Stosstrans formatoren oder durch Kondensatorentladun gen, wie dies an sich aus der Elektrotechnik bekannt ist.
Method for connecting metallic working parts of tools with a steel beam The invention relates to a method for connecting metallic working parts of tools with a steel beam by heating the connection point to the melting temperature of at least one metal causing the connection and is characterized in that the superimposed ,
Pieces to be connected are connected to one another with the aid of a heating system limited to the connecting point by means of pulse welding.
It is known from so-called hard metal, that is to say from an alloy, consisting of high-melting hard carbides or hard materials of another type, which are preferably bound with metals of the iron group by sintering, and also to produce molded bodies from high-speed steels, generally as platelets are referred to, and these platelets on carriers, which are generally made of steel, to fasten conditions. The platelets then form the cutting edge or the edge subject to wear on the finished tool.
Such platelets are usually fastened in such a way that between the platelet and the carrier, for example the tool shank, a. Low-melting substance, that is, a solder, inserted and the connection point up to. Melting the intermediate layer is heated.
With hard metal. Usually copper is used, a copper alloy is also used, as is the case with high-speed steel, whereby in the latter case a so-called welding powder is used, which, despite this name, is actually a soldering powder because it melts at lower temperatures than the materials to be joined.
In all cases, this type of connection results in considerable difficulties, especially in the attachment of the hard metal, Both the hard metal and the carrier material are brought to the necessary soldering temperature and occur when cooling down due to the different expansion coefficients. Tensions, which often cause the carbide to tear,
either immediately after attachment or later. Use, cause. The interposition of so-called soldering foils, which should absorb the voltages, has not led to the desired results in every respect.
Attempts have therefore already been made to limit the scope of the masses to be brought to temperature, for example by electro-inductively heating the platelets and shaft at the connection point.
The connection is made faster this way; It could not be achieved, however, that the heating is limited to the actual connection points. Here too, the hard metal plate and the shaft are unavoidably heated, although the total heating can be limited to a shorter period of time.
than is possible when heating in the soldering muffle. When heated in the immediate passage of current, the hard metal plate is heated much more than the shaft mate rial, which leads to the destruction of the hard metal.
Pure welding, i.e. the production of a connection without using an intermediate material with a lower melting point, is considered completely impossible.
The difficulties outlined in connection with hard metal occur in a similar form, albeit attenuated, when connecting high-speed steel to a tool shaft.
The invention is based on the knowledge that the difficulties occurring due to thermal expansion can be prevented if it is possible to bring the support body, preferably the steel shaft, and the platelet to the required temperature exclusively on the surfaces of the connection point . In this case, the thermal expansion of the material is prevented by the underlying material, which remains cold, or at least reduced so much that it cannot have a harmful effect on the plate to be attached.
According to the invention, it is now proposed to apply the known impulse welding for connecting the various materials, such as in particular hard metal or high-speed steel, to a steel beam. This largely reduces the difficulties caused by thermal expansion.
The use of impulse welding in accordance with the invention means that the previously usual seam welding is abandoned and thus the fastening of hard metal plates is made possible in a simple and, above all, almost stress-free manner.
The use of pulse welding according to the invention also has the advantage that hard metal or high-speed steel plates can be attached to a steel support in a very short time and: without lengthy subsequent heat treatment.
The heating by pulse welding, which is limited to the connection point, can be aimed at by sending one or more electrical pulses through the pieces to be connected, one on top of the other. It is easily possible to select these current surges either once or repeatedly so large that the contact points are quickly brought to such high temperatures that the connection is established.
The temperature increase, which remains limited to the connection point, is a consequence of the poor electrical contact between the parts to be connected that are merely placed on top of one another. However, it must be ensured that the contact between the power supply line and the plate and the carrier body has a lower contact resistance than the parts placed on top of one another.
That the temperature at which the connection is made is quickly reached, that is to say: the welding or soldering temperature; is supported by an artificial deterioration of the electrical contact resistance at the connection point. For this purpose, the connecting surfaces can be roughened, this roughening u. a. it can also be that the surfaces are provided with ribs, cams or the like.
In the latter case, there may be point-like contact between the surfaces to be connected. The contact resistance can also be increased by placing a solder between the surfaces. It is most useful to sprinkle a powder with the same or lower melting point.
The powder can also be pressed into plates, or such a shaped plate to be placed between the powder can be sintered, expediently porous. The measures of roughening on the one hand and the interposition of a solder on the other hand can also be used jointly, in which case it is advantageous to work with a relatively low-melting intermediate material.
The low-melting solder fills the gaps that arise between the roughened surfaces. The solder can also be introduced in the form of a wire mesh, which is made of the solder metal.
It does not matter whether with or without roughening or with or without intermediate joints. a soldering or welding agent is used, an almost tension-free and firm connection can be achieved in this way, because the required temperature increase remains completely limited to the connection point.
In particular, the steel shaft or other steel body remains practically completely cold, and therefore absorbs the stresses generated by the heating of the connec tion surface. Occasionally can. It can be advantageous to preheat particularly sensitive harmetal plates to a certain extent before the connection is made.
It can be advantageous to make the connection under a protective gas, a hydrogen atmosphere being particularly useful. In general, however, this protective measure will not be necessary because of the extremely short heating time.
The current surges can be generated in any way, for example by gitterge controlled transformers, by shock transformers or by capacitor discharges, as is known per se from electrical engineering.