CH664976A5

CH664976A5 - Verbundkoerper und verfahren zu seiner herstellung.

Info

Publication number: CH664976A5
Application number: CH5414/84A
Authority: CH
Inventors: Holst Peder Von; Rolf Oskarsson
Original assignee: Santrade Ltd
Priority date: 1983-05-13
Filing date: 1984-11-12
Publication date: 1988-04-15
Also published as: AU2757984A; CA1251002A; JPS602648A; EP0169292A1; EP0169292B1; IN163143B; SE8302735D0; SE8302735L; JPH0525939B2; AU578246B2; US4618540A; ES8606908A1; SE440753B; ES532447A0; ZA843249B

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verschleiss-teile und Schneidwerkzeuge, die in wirtschaftlicher Weise aus harten Materialien herstellbar sind und die einen kleineren Gehalt an harten Prinzipien als zementierte Carbide aufweisen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Werkzeuge, die aus verlängerten Körpern bestehen, wie Schaftfräser, Dorne, Gewindeschneider, Bohrer, Scher- und Stanzwerkzeuge, z.B. Nippelwerkzeuge, Halterungswerkzeuge, wie Bohr- und Drehstangen usw. Was die erfindungsgemässen Verschleissteile anbelangt, so beziehen sich diese für Produkte für Walzwerke und Transportausrüstungen, in welchen der glatte Medientransport eingeschlossen ist, wie Rolleinrichtung, Rollen (z.B. Eindringungsführungen, Transportrollen usw.), Hülsen, Stangen, Achsen und ähnliche, gegebenenfalls mit einem zentralen Loch versehen, Kompressor- und Pumpenteile, Ventile usw.

Es besteht schon seit längerer Zeit ein Bedürfnis, Verschleissteile und Schneidwerkzeuge in wirtschaftlich befriedigender Weise aus Material der Lücke zwischen Hartmetall und Hochgeschwindigkeitsstahl herzustellen. Solche Materialien existieren, wie beispielsweise Ferro-TiC, Carbid angerei-•cherter Pulver-Hochgeschwindigkeitsstahl, Material gemäss der SE-PS 392 482 usw. Wirtschaftliche Herstellungsmethoden fehlten jedoch, und die genannten Materialien haben die erwarteten Vorteile nicht gezeigt.

Folglich hat z.B. Ferro-TiC keinen Erfolg gezeigt. Diese Tatsache hängt vom grossen Kornwachstum der harten Bestandteile ab, die während dem Sinterungsprozess stattfindet, und den hohen erwachsenden Kosten (die die gleichen sind wie beim Hartmetall wegen der gleichen Technologie) und der hohen Herstellungskosten.

Sogenannte partikelmetallurgische Hochgeschwindigkeitsstähle können verhältnismässig grosse Anteile von harten Bestandteilen aufweisen, verglichen zu konventionellen Hochgeschwindigkeitsstählen, vorwiegend in Form von Vanadiumcarbid. Der Anteil von harten Bestandteilen ist jedoch beschränkt wegen der Ausfällung von primären Carbiden aus der Schmelze im Zusammenhang mit Granulation in inertem Gas (wenn hohe Gehalte an Vanadium und Kohlenstoff vorhanden), wegen der Verarbeitbarkeit, da ein fester Teil mit üblichen Methoden verarbeitet werden kann und wegen seiner Schleiffähigkeit bei der Herstellung der gewünschten Werkzeuge oder Verschleissteile. Die partikelmetallurgischen Stähle werden wie erwähnt, durch Granulation einer Schmelze in inertem Gas hergestellt. Dieses Verfahren gibt ein sphärisches Pulver, das nicht zu einem grünen Körper verdichtet werden kann, so dass die Verdichtung in einem Behälter durchgeführt werden muss, der das Material im weiteren Verfahren begleitet. Der Vorteil der partikelmetallurgischen Stähle ist der niedrige Sauerstoffgehalt und die kleine Korngrösse der harten Bestandteile 1 bis 2 jxm.

Der pulvermetallurgische Hochgeschwindigkeitsstahl kann über Granulation einer Schmelze in Wasser hergestellt werden. Dieses Verfahren gibt die gleiche Einschränkung des Legierungsgehaltes wie bei den partikelmetallurgischen Stählen. Wassergranulierte Pulver geben eine gute Grünfestigkeit. Das Pulver kann folglich verwendet werden für die Pressung von geformten Körpern, welche dann zu ihrer endgültigen Form gesintert werden können. Dieses Verfahren stellt sehr grosse Anforderungen an den Sinterofen, und das Verfahren wurde folglich nicht sehr oft verwendet. Für lange, schlanké Werkzeuge des obengenannten Typs ist die Methode nicht zweckmässig. Bei der Sinterung wird dabei leicht ein Kornwachstum der harten Bestandteile erhalten, insbesondere bei den Korngrenzen. Dies ergibt eine ungenügende Festigkeit.

Die praktische Grenze bei der Herstellung von Hartmetallen ist weniger als 20 bis 25 Gew.-% der Bindungsphase.

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Schon hier gibt es Probleme mit Inseln von der Bindungsphase nach der Sinterung. Diese Inseln weisen natürlich nicht die volle Härte auf. Bei der normalen Herstellung von Hartmetallen ist die Sinterungstemperatur beträchtlich höher als die Temperatur, bei welcher eine Legierung, bestehend aus harten Konstituenten und Bindungsphasen, schmilzt. Demzufolge wird die gesamte Bindungsphase geschmolzen, und ein grosser Anteil der harten Konstituenten wird aufgelöst. Es bleibt jedoch ein Carbidskelett. Dieses Skelett ist für die Beibehaltung der Form verantwortlich. Wenn zu grosse Anteile der Bindungsphase vorhanden sind, ist das Skelett ungenügend, und der Körper verliert seine Form.

Die Extrusion ist eine Methode zur Verarbeitung von metallischen Materialien, die es ermöglicht, Materialien zu formen, die verhältnismässig schwierig zu bearbeiten sind. Die Methode ist beispielsweise vorteilhaft bei der Herstellung von nahtlosen Rohren aus hochlegiertem rostfreiem Stahl. Der Nachteil der Methode ist die hohen Kosten, da das auf diese Weise verarbeitete Material eine kostspielige Schlussbearbeitung erfordert. In Versuchen mit Legierungen mit extrem hohen Anteilen von harten Konstituenten haben gezeigt, dass Hartmetall, wie sogar eine Wolframcarbid-Kobaltlegierung mit einem hohen Anteil an harten Konstituenten, wie 80 Gew.-% WC, warm extrudiert werden können (vgl. Beispiel 1). Eine solche Legierung hat natürlich eine grosse Resistenz gegen Deformation und ist normalerweise unwirtschaftlich wegen zu grosser Abnützung der Extrusionswerkzeuge.

Früher wurde es als schwierig betrachtet, zwei Materialien miteinander in Verbundstäbe oder Verbundrohre zu extrudie-ren, die verschiedene Deformationsresistenzen aufwiesen. Unsere Versuche zur Herabsetzung der Abnützung der Extrusionswerkzeuge haben gezeigt, dass es jedoch möglich ist, gleichzeitig einen Kern von normalem Stahl (fest oder in Pulverform) mit einer äusseren Hülle eines Pulverkörpers, der extrem viele harte Partikel aufweist, gemeinsam zu extrudie-ren. Man hat gefunden, dass es wichtig ist, dass dieser Verbundkörper in einer Extrusionsbüchse aus Kohlenstoffstahl oder rostfreiem Stahl eingeschlossen ist, wei sie für die Extru-sionsverfahren und ebenfalls für das vorliegende Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen oder Verschleissteilen nützlich ist. Der Stahlkern kann aus Werkzeugstahl oder Hochgeschwindigkeitsstahl bestehen.

Die obere Grenze beträgt 25 bis 30 Volumen-% des harten Prinzips in Materialien, die mittels Schmieden, Rollen usw. verarbeitet werden. Gemäss dem vorhergehenden Text ist es möglich, Stäbe mit einem Gehalt von bis zu 70 Volumen-% von harten Konstituenten (80 Gew.-% WC entspricht 70 Volumen-% WC) zu extrudieren. Das erfindungsgemässe harte Material bezieht sich auf Verbundkörper aus mindestens 2 Teilen, wobei der eine Teil aus einer Legierung im Zwischenbereich, d.h mit 30 bis 70 Volumen-% eines harten Prinzips aus Carbiden, Nitriden und oder Carbonitriden von Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta Cr, Mo und/oder W, und der andere Teil aus Hochgeschwindigkeits- oder Werkzeugstahl besteht. Das harte Prinzip kann auch andere harte Materialien, z.B. Oxide, Boride, Silicide usw., enthalten. Die Matrix des harten Materials besteht aus Legierungen auf Basis von Fe, Ni und/oder Co. Vorzugsweise basiert die Matrix des harten Materials auf Eisen.

Bei der Herstellung von langen schlanken Werkzeugen, wie Schaftfräsern und Bohrern, werden gewundene oder gerade (axiale) Rillen in einen zylindrischen Rohling geschliffen. Sogar bei bescheidenen Rillentiefen wird eine lange Kontaktkurve zwischen dem Werkstück und der Schleifscheibe gebildet. Wenn die genannte Kontaktkurve in einem schwer schleifbaren Material zu lang ist, wird die Oberfläche wegen ungenügender Kühlung leicht angebrannt, und die Tendenz zur Verschmutzung ist gross. Der einzige Weg zur Verminderung der Risiken der Verbrennung ist die Herabsetzung des Entfernungsgrades oder die Verwendung einer weicheren Scheibe, welche sich schneller abnützt und in diesem Fall das gewünschte Profil nicht aufrecht erhalten kann. Die Länge der Kontaktkurve b ist etwa proportional zur Quadratwurzel von 0S- a, worin 0S der Durchmesser der Schleifscheibe in mm und a die momentane Rillentiefe bedeuten. Bei einem normalen Schaftfräser mit einem Durchmesser von 20 mm ist die Rillentiefe grösser als 4 mm, wobei eine Kontaktkurve von etwa 40 mm erzielt wird. Dies bedeutet weniger lange Schleifzeiten in einem schwierig zu schleifenden Material, wenn Verbrennungen vermieden werden sollen. Gleichzeitig wissen wir, dass in vielen Anwendungen das Schneidwerkzeugmaterial nur in peripheren Schneidwerkzeugen eingesetzt wird. In denjenigen Zellen, wo zentrale Schneidkanten verwendet werden, ist die Schneidgeschwindigkeit an diesen Kanten tiefer als diejenige an den äusseren Kanten, weshalb ihre Ansprüche in bezug auf Abnützungsresistenz und Festigkeit ebenfalls verschieden sind.

Mittels der vorliegenden Erfindung ist es möglich geworden, Produkte herzustellen, die solche Charakteristika aufweisen, wie solche, die vorwiegend aus Legierungen hergestellt sind, die reich an harten Partikeln sind, und dieses Resultat wird durch wesentlich geringere Herstellungskosten erzielt, dank der leichten Schleifbarkeit der Produkte.

Die letztgenannte Tatsache führt zu einem grossen wirtschaftlichen Vorteil, welcher möglich geworden ist, da übliche billige Keramikreibräder mit Schleifdaten, die für Hochgeschwindigkeitsstähle normal sind, verwendet werden können. Wegen der kleinen Länge der Kontaktkurve für das äus-serste Material, welches schwierig zu schleifen ist, «fühlt» demzufolge die Schleifscheibe das schwierige Material nicht, welches in fester Form mit Verbrennungen, grossem Konsum von Schleifscheiben und unwirtschaftlichen Schleifdaten verbunden ist.

Folgende Vorteile werden erhalten:

1. Die Kontaktkurve in schwierig zu schleifendem Material wird herabgesetzt, wenn das Oberflächenmaterial durchgeschliffen ist.

2. Ein kleinerer Anteil von Material, das schwierig zu schleifen ist, wird weggeschliffen.

3. Die Spandicke ist wesentlich grösser als 0 im Oberflä-chenmaterial, wenn dieses durchgeschliffen wird, was vorteilhaft im Hinblick auf die Abnützung der Schleifscheiben ist.

4. Die Schneidkräfte sind kleiner, als Konsequenz von 1 bis 3.

5. Es können Scheiben mit härterem Abrieb verwendet werden, die das Profil besser halten.

6. Das leichter schleifbare Material im Kern hat einen Reinigungseffekt für die Schleifscheibe.

Das Material des Kerns hat eine Schleiffestigkeit, die mindestens sechsmal besser ist als die entsprechende Schleiffestigkeit des Materials der Hülle. Es ist ebenfalls zweckmässig, die Schleiffestigkeit des Verbundmaterials mit der Schleiffestigkeit des harten Materials selbst zu vergleichen. Es wurde gefunden, dass die Schleiffestigkeit des Verbundmaterials bzw. nur des harten Materials, gemessen in relativer Abnützung der Schleifscheiben, üblicherweise grösser als 5 bzw. kleiner als 1 ist. Die Schleiffestigkeit des Verbundmaterials (gegeben im erhaltenen Grad der Materialentfernung) ist grösser als 10 mm3/mm,s.

Gemäss der Erfindung ist nun ein Verbundmaterial zugänglich, das beispielsweise eine Oberfläche aus einer Legierung, die reich an harten Partikeln ist, und ein Kernmaterial aufweist, das leichter schleifbar ist.

In einem Verbundkörper mit der Oberfläche aus hartem Material soll der Kern natürlich keinen grösseren Gehalt von legierenden Elementen aufweisen, als sie im fertigen Werk5

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zeug oder Verschleissteil erforderlich sind. In Dornen und Gewindebohrern als Beispiele ist ein verhältnismässig nieder legierter Stahl genügend, da der Kern in solchen Fällen die Schneidarbeit nicht durchführt. Ein Schaftfräser oder ein Drehbohrer stellt beträchtlich höhere Anforderungen an den Kern als Werkstoff, weshalb ein Hochgeschwindigkeitsstahl zweckmässiger ist.

Bei der Auswahl des richtigen Materials werden die Kosten des Werkzeuges oder Verschleissteiles in grossem Ausmass beeinflusst.

Wie früher erwähnt, bezieht sich die vorliegende Erfindung ebenfalls auf Verschleissteile, die im wesentlichen in Maschinen, wie in Walzwerken und Transportausrüstungen, angewendet werden, in welchen Hartmetalle entweder zu kostspielig sind oder keine genügenden technischen Vorteile aufweisen - jedoch sogar Nachteile, wie zu grosse Dichte im Hinblick auf die benötigte Beschleunigung der Transportrollen oder ähnliches, aufweisen - und welche üblicherweise widerstandsfähige Materialien, wie Hochgeschwindigkeitsstahl (üblicher partikelmetallurgischer oder pulvermetallurgi-scher), und ungenügende Abnützungsresistenz aufweisen. Bei der Verwendung unserer neuen Verbundtechnik - welche unter keinen Einschränkungen von existierenden Herstellungsmethoden leidet - können Produkte mit wirtschaftlichen und technischen Vorteilen hergestellt werden.

Es ist überraschenderweise gefunden worden, wie früher erwähnt, dass es möglich ist, Legierungen, die reich an harten Konstituenten sind und einen Gehalt von harten Partikeln bis in den Hartmetallbereich zusammen mit einem Material, das weniger reich an harten Konstituenten ist und demzufolge zäher ist, aufweisen, mittels plastischer Verarbeitung zu Verbundprodukten mit voller Dichte und einer guten Verbindung zwischen den Teilen zu verdichten. Der Zweck der Erfindung ist vorwiegend die plastische Verarbeitung, wobei ebenfalls Beispiele bestehen, worin an dessen Stelle die Sinterung eingesetzt wird. Der Teil mit einem kleineren Gehalt an harten Konstituenten kann von Anfang an als festes Material bestehen.

Die bevorzugten Verdichtungsmethoden sind das Pulverschmieden und die Extrusion. Beim Pulverschmieden wird vorerst eine Verbundvorform hergestellt, indem kalt gepresst wird, vorwiegend isostatisch, und anschliessend wird die Vorform erwärmt in einem Ofen mit einer Schutzgasatmosphäre und dann mittels einfacher Schmiedewerkzeuge geschmiedet. In dieser Weise wird ein Formkörper erhalten, welcher durch einfache Methoden zu einem Endprodukt verarbeitet werden kann. Die Wärmebehandlung führt zu den gewünschten Eigenschaften und ist in der Herstellung eingeschlossen.

Wenn die Extrusion verwendet wird, wird zuerst kalt und isostatisch eine Extrusionstablette hergestellt. Es wurde gefunden, dass durch die neulich entwickelte fortgeschrittene Fülltechnik zwei oder mehrere verschiedene Pulver simultan in ein kaltes isostatisches Presswerkzeug eingefüllt werden können, indem Hülsen eingesetzt werden, welche die verschiedenen Pulverräume im Presswerkzeug voneinander abtrennen. Die Hülsen können entweder durch vorsichtiges Herausziehen nach Beendigung der Pulverabfüllung oder bei ihrer Verwendung als gleitende Formen im gleichen Ausmass zurückgezogen werden, wie das Pulverniveau zunimmt, wobei die Grenzen zwischen den verschiedenen Pulvertypen nicht beeinflusst werden. Durch die erwähnten Methoden kann nach der Extrusion eine befriedigende Bindung zwischen den verschiedenen Materialien erhalten werden. Überraschenderweise ist ebenfalls gefunden worden, dass Komponenten, die keine oder nur eine kleine Anreicherung von harten Konstituenten aufweisen, bereits beim kalten Pressschritt aus festem Material bestehen können. Es ist beispielsweise möglich, einen festen Stahlkern zu verwenden, der eine verbesserte

Materialausbeute beim nachfolgenden Extrusionsverfahren ergibt, und den verbleibenden Raum im kalten Presswerkzeug mit Pulver auffüllt, das mit hartem Material angereichert ist. Nach der Extrusion der kalt gepressten Extrusionspille wird eine befriedigende Bindung zwischen den verschiedenen Materialien erhalten. Diese ist geprüft worden in einem Test, worin die Bindung des Kerns in einem speziellen Stanzwerkzeug getestet wurde, wobei versucht wurde, den Kern auszu-stossen, während gleichzeitig die Kräfte gemessen wurden. Es wurden Kräfte in der gleichen Grössenordnung festgestellt, wie wenn zwei Pulvermaterialien simultan verdichtet worden wären.

Bei der Extrusion wird eine Stange erhalten, in welcher die Anreicherung von harten Konstituenten in denjenigen Zonen liegt, wie sie in Pulverform im Extrusionsrohling plaziert wurden und wie durch die Extrusionsschale festgelegt. Aus dieser Stange können durch Schneiden Produktrohlinge hergestellt werden.

Unter den mit Löchern versehenen Produkten, die aus den oben beschriebenen Vorformen hergestellt werden können, sollen erwähnt werden: Rollen, Führungsrollen, Transportrollen, Abnützungsrollen, Abnützungshülsen, Kompressor- und Pumpenteile usw. Die Vorteile sind beispielsweise:

- niedere Materialkosten,

- niedere Herstellungskosten,

- grössere Festigkeit wegen der höheren Abnützungsresistenz, und somit wird spröderes Material durch ein weichers Material gestützt.

Eine grosse Anzahl von Dimensionen von Rollen existiert auf dem Markt. Die Normierung ist besonders schlecht was die Lochdimensionen und die Lagerformen anbelangt. Bei der Herstellung eines Rohlings ohne zentrales Loch, worin jedoch das zu entfernende Material aus einem leicht zu bearbeitenden Stahl besteht, kann der Stock von Zwischenprodukten reduziert werden, ebenso wie die Anzahl von Werkzeugen, die für die Verdichtung erforderlich sind. Für die Herstellung von langen Serien ist es natürlich zweckmässig, eine Vorform, versehen mit einem Loch, einzusetzen. Die Kosten der Werkzeuge sind hier durch die niedrigen Verarbeitungskosten gerechtfertigt.

Rollen für das kalte Walzen, die keine Löcher aufweisen, werden zweckmässig aus extrudierten Verbundstangen hergestellt. Dies ist ebenfalls anwendbar auf Achsen, die einem grossen Verschleiss ausgesetzt werden.

Achsen, die verschiedene Oberflächen aufweisen, wie verschiedene Arten von Nockenwellen, können aus Verbundstangen hergestellt werden, die mit gebohrten internen Schmierkanälen versehen sind. Durch Herstellung eines kleinen Loches an geeigneter Stelle ist es möglich, die Schmierung an den gewünschten Stellen zu erzielen.

Eine interessante Anwendung von Stangen, die eine abnützungsresistente Oberfläche und einen sehr zähen Kern aufweisen, sind Gefängnisstangen oder ähnliche Schutzausrüstungen, wie auch Gitter oder ähnliches für die Beförderung von Verschleissmaterialien, wobei Gummiauskleidungen und ähnliches unzweckmässig sind, wegen der erhöhten Temperatur usw.

Die Erfindung wird im einzelnen mehr durch die folgende Beschreibung und durch die Zeichnungen erläutert, welche darstellen:

Figur 1 : Verbundmaterialrohling, Längsschnitt

Figuren 2 und 3 : Verbundmaterialrohling mit zusammen-geschweisstem Schaft, Längsschnitt

Figur 4: Schaftfräser, Querschnitt

Figur 5: Nippelwerkzeug, Längsschnitt

Figur 6: Bohrstange, Längsschnitt, schematische Figur

Figuren 7 bis 13 : Herstellung von Verbundrohlingen und Tabletten, Beispiele.

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Die Verbundmaterialrohlinge, die in den Figuren 1 bis 3 dargestellt sind, bestehen aus einem Kern 10 eines zähen und leicht schleifbaren Materials, wie Werkzeugstahl oder Hochgeschwindigkeitsstahl, und einer Oberfläche 11, bestehend aus einem Material enthaltend 30 bis 70 Volumen-% von harten Partikeln in Form von Carbiden, Nitriden und/oder Carbonitriden von Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo und/oder W in einer Matrix auf Basis von Fe, Ni und/oder Co. Die Oberfläche soll vorzugsweise aus einer Legierung bestehen, die 30 bis 70 Volumen-% harte Partikel aufweist, die aus Titannitrid in einer Matrix vom Hochgeschwindigkeitsstahltyp bestehen (wobei die Carbid-Typen normalerweise darin anwesend sind), worin die angereicherten harten Partikel einer Korngrösse von > 1 am, vorzugsweise > 0,5 um aufweisen.

Der Verbundmaterialrohling, der in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, weist einen Schaft 12 aus Stahl oder ähnlichem auf, die Bindung des Verbundrohlings mit dem Schaft wird mittels Schweissung, z.B. durch Reibungsschweissen, durchgeführt. Da am harten Partikel reiches Material praktisch unmöglich an einen solchen Stahlschaft angeschweisst werden kann, bringt die vorliegende Erfindung ebenfalls beträchtliche Verbesserungen in dieser Hinsicht. Durch schweissbares Kern- oder Oberflächenmaterial könen erfin-dungsgemässe Verschleissteile und Werkzeuge mit guten Resultaten an verschiedene Arten von Stahlschäften und ähnliches geschweisst werden. Diese Tatsache spart Materialkosten und gibt technische Vorteile in bezug auf die Bindefestigkeit usw. In einer geschweissten Zusammenfügung 13 (vgl. Figur 3) zwischen einem erfindungsgemässen Werkzeug und einem Stahlschaft wurde überraschenderweise eine Übergangszone 14 gefunden, die aus Kernmaterial besteht und üblicherweise zwischen Oberfläche und Schaft erhalten wird. Dies lässt schliessen, dass die Oberfläche nicht direkt an den Schaft angeschweisst wird. Unter der Voraussetzung, dass die Bindung zwischen der Oberfläche 11 und dem Kernmaterial 10 gut - was durch die verwendete Methode entschieden wird - und das Kernmaterial mit dem Schaft verschweissbar ist, kann immer eine ausgezeichnete Schweissverbindung erhalten werden.

Rohlinge gemäss Figur 3 sind insbesondere geeignet für Produkte wie Schaftfräser, Dorne, Gewindebohrer, Bohrer, Fräser usw. Durch dieses prinzipielle Bestimmen der Schneideeigenschaften des Kerns und des Oberflächenmaterials können optimale Eigenschaften des Endproduktes mit sehr kleinen relativen Kosten erhalten werden.

Beim Schaftfräser, der systematisch in Figur 4 dargestellt ist, besteht der Hauptteil des Fräseschneidekörpers aus Kernmaterial 15, wärhend der gesamte aktive Teil des Schneidewerkzeuges aus dem abnützungsresistente'n Material 16 besteht. Durch das grosse Kontaktgebiet zwischen Oberflächen- und Kernmaterial kann eine sehr gute Bindung erhalten werden. Die Dicke des Oberflächenmaterials wird an die Anforderungen der Schleiffähigkeit angepasst.

Das Nippelwerkzeüg, das in Figur 5 dargestellt ist, besteht aus einem grösseren Teil eines zähen Kernmaterials 17 und einer umschliessenden Oberfläche des verschleissfesten Materials 18. Der wahre Schaft kann aus Verbundmaterial oder einem anderen passenden Schaftmaterial bestehen, das an das Verbundmaterial befestigt ist.

In Figur 6 wird ein Beispiel eines Halterungswerkzeuges gezeigt (Bohr- oder Drehstange), worin der grössere Teil des Werkzeuges aus einem zähen Kernmaterial 19 besteht, welches üblicherweise leicht bearbeitet werden kann, das durch eine steifigkeitsbestimmende Oberfläche 20 umgeben ist, in welcher der hohe Elastizitätsmodul des an harten Prinzipien reichen Materials dem Werkzeug eine grosse Steifigkeit und eine hohe natürliche Frequenz gibt.

Die Dicke der Oberfläche ist mindestens 0,5 mm und vorzugsweise mindestens 1 mm. Meistens beträgt die Dicke der Oberfläche 3 bis 5 Prozent der radialen Dimension des Produktes, üblicherweise 10 bis 20 Prozent.

Die Herstellung von Rohlingen gemäss der Erfindung wird durchgeführt, wie dies vorher bei der gemeinsamen Extrusion von Oberfläche und Kern beschrieben worden ist. Ein Körper aus Hochgeschwindigkeitsstahl oder Werkzeugstahl wird in eine Pulvermischung gebracht, die aus 30 bis 70 Volumen-% von harten Konstituenten besteht, gebildet durch die Verbindungen von C, N, O, B und/oder Si mit Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo und/oder W in einer Matrix auf Basis von Fe, Ni und/oder Co. Der Stahlkörper und die Pulvermischung werden dann mittels kalter isostatischer Pressung zu Extrusionstabletten verdichtet, welche in Büchsen plaziert werden. Die heisse Extrusion wird anschliessend bei Temperaturen von 1100 bis 1250 °C durchgeführt zu Rohlingen, welche dann zur endgültigen Form entwickelt werden.

In gewissen Anwendungen können «Trippelverbunde» usw. vorteilhaft sein. Der innerste Kern kann aus einem einfachen Hochgeschwindigkeitsstahl mit einem niederen Gehalt von legierenden Elementen bestehen. Rund um diesen Kern kann eine Übergangsschicht appliziert werden, die einen höher legierten Hochgeschwindigkeitsstahl mit besseren Ver-schleisseigenschaften und höheren Schneidgeschwindigkeiten aufweisen. An äusserster Stelle kann eine Oberfläche aus hartem Material mit mehr als 30 Prozent harten Prinzipien angebracht werden. Solch eine Kombination von Materialien weist verschiedene Vorteile auf. So wird eine verbesserte Fähigkeit höherer Schneidgeschwindigkeiten und höhererem Verschleiss in der Richtung vom Zentrum zu widerstehen und ein kontinuierlicher Übergang zwischen Materialien verschiedener thermischer Expansionen erhalten. Der am wenigsten legierte Hochgeschwindigkeitsstahl hat die grösste und die mit hartem Material angereicherte Legierung die kleinste thermische Expansion. In dieser Weise wird in dem schliesslich verdichteten Material ein besserer Spannungszustand erhalten. Die Bedingungen bei den Schneidkanten im Hinblick auf die sogenannten aufgebauten Kanten und die Fähigkeit der Verschiebung solcher Kanten kann ebenfalls in positiver Richtung beeinflusst werden.

Im folgenden werden zuerst einige Beispiele 1 bis 13 gegeben, in welchen verschiedene Bedingungen gezeigt werden, die bei der Herstellung von Schneidwerkzeugen, insbesondere von Werkzeugrohlingen verwendet werden, und welche ebenfalls die Resultate zeigen, die beim Arbeiten und Testen von erfindungsgemässen Werkzeugen erhalten wurden. Danach werden einige Beispiele 14 bis 22, welche verschiedene Bedingungen zeigen, die bei der erfindungsgemässen Herstellung von Rohlingen für Verschleissteile verwendet werden.

Beispiel 1

Eine Legierung mit 80 Gew.-% WC und 20 Gew.-% Co wurde in üblicher Weise gemahlen in einer Hartmetallmühle, unter Verwendung von Mahlkörpern aus Hartmetall und Alkohol als Mahlflüssigkeit. Das getrockente Pulver wurde zu runden Körpern gepresst, die bei 900 °C in Wasserstoff vorgesintert wurden. Die Körper wurden in Büchsen aus rostfreiem Stahl gebracht, die evakuiert wurden, bevor sie verschlossen wurden. Nach der Erwärmung auf 1170 °C während 45 min wurden die Büchsen zu Stangen von 14 mm 0 extrudiert aus der Ausgangsdimension von 47 mm 0. (Der Zylinder der Extrusionspresse hatte einen Durchmesser von 50 mm.) Es wurde eine Presskraft von 240 Tonnen verwendet, welche eine Deformationsresistenz von 50,6 kp/mm2 ergab. Die extrudierte Legierung hatte eine Härte von 1160 HV. Wenn das gleiche Pulver in der üblichen «Hartmetallweise» zu einer Legierung gesintert wurde, erhielt man eine Härte

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von 950 HV. Der Unterschied in der Härte hängt davon ab, dass das extrudierte Material eine Korngrösse von 1 m aufweist, während das gesinterte Material eine Korngrösse von 3 m aufweist.

Beispiel 2

Durch konventionelles Mahlen in einer Hartmetallmühle, in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde eine Legierung hergestellt, die aus 27 Gew.-% TiC, 67 Gew.-% Ni und 6 Gew.-% W bestand. Zuerst wurde eine Stange mit einem Durchmesser von 38 mm aus einer Dose von 120 mm 0 extrudiert. (Der Zylinder der Extrusionspresse hatte einen Durchmesser von 125 mm). Diese feste, homogene Stange wurde in eine neue Dose mit den Dimensionen gemäss dem obengenannten Beispiel 1 gebracht. Nach der Erwärmung auf 1150 °C während 45 min wurde eine Stange von 16 mm 0 extrudiert, wobei der Extrusionsgrad 9 betrug. Die Presskraft war 180 Tonnen.

Beispiel 3

Ein Hochgeschwindigkeitsstahlpulver, das gemäss dem sogenannten «Coldstream-Verfahren» hergestellt wurde mit einer mittleren Korngrösse von 10 des Types M41 (1,15 Prozent C, 6,75 Prozent W, 4,0 Prozent Mo, 4,2 Prozent Cr, 2,0 Prozent V und 5,0 Prozent Co) wurden mit Vanadium-carbid der Korngrösse 4 um gemischt. Der Anteil (Grad) war 60 Gew.-% Hochgeschwindigkeitsstahl und 40 Gew.-% VC. Nach dem Mahlen in einer Hartmetallmühle und Trocknen wurden die Extrusionstabletten kalt isostatisch mit 200 MPa gepresst. Die Dimension der Tabletten betrug 68 bis 69 mm 0, die Länge 240 mm, um in die Extrusionsdosen von 76 mm 0 und Wanddicken von 3 mm zu passen. (Der Zylinder der Extrusionspresse hatte einen Durchmesser von 80 mm). Die Büchsen wurden evakuiert während einer Erwärmung auf 600 °C, und anschliessend wurden sie geschlossen. Nach der Erwärmung auf 1150 °C während 45 min wurden Stangen mit 24 mm 0 extrudiert. Es wurden Proben aus den extrudierten Stangen genommen und in Hitzebehandlungstest verwendet (Härten und Tempern). Es wurde gefunden, dass die Härte von 72 HRC nicht überschritten werden sollte, wenn das Material in Schneidwerkzeugen eingesetzt wird. Es würde zu spröde und bei der Schneidekante Splitterstellen aufweisen. Dank der langsamen Extrusionstemperatur kann die feine Korngrösse vom Mahlen aufrecht erhalten werden, und eine scharfe Schneidkante kann hergestellt werden. Demzufolge neigt Vanadiumcarbid sehr stark zum Wachstum der Körner während der Sinterungsoperation, da es sich verhältnismässig hoch im freien Energiediagramm befindet. Bei gewissen Anwendungen, beispielsweise bei Stanzwerkzeugen und Druckstempeln, kann eine grössere Korngrösse bevorzugt sein. Durch Hitzebehandlung bei einer Temperatur kann das gewünschte Kornwachstum auf einfache Weise erhalten werden.

Beispiel 4

Eine Pulvermischung von 50 Volumen-% von submikroni-schen harten Partikeln, im wesentlichen TiN und eine Stahlmatrix mit einer Gesamtzusammensetzung von 24,5 Prozent Ti, 7 Prozent N, 0,6 Prozent C, 7,5 Prozent Co, 6 Prozent W, 5 Prozent Mo, 4 Prozent Cr und der Rest Fe (und normalerweise bei der Legierung vorhandene Elemente und Unreinheiten), wurden bei 200 MPa kalt isostatisch verdichtet zu Tabletten mit den gleichen Dimensionen wie in den vorhergehenden Beispielen. Ebenso waren die übrigen Verfahrensschritte insofern identisch, als die Extrusionsstange einen Durchmesser von 24 mm aufweist. Bei verschiedenen Wärmebehandlungen konnte Material erhalten werden, das Härtewerte zwischen 66 und 71 HRC aufwies. Bei den aufrecht erhaltenen feinen Korngrössen war das Material ebenfalls in «weichgetemperten» Bedingungen sehr hart, 63 bis 64 HRC.

Beispiel 5

5 50 Gew.-% einer spröden Vorlegierung mit der Zusammensetzung 56Cr-8W-34Co-2C, die ebenfalls als eine gewisse Art von «Sigma-Phase» betrachtet werden kann, wurde mittels eines üblichen Mahlwerks zermahlen, zuerst mit einem Backenbrecher und dann mit einem Kegelmahlwerk bis auf io eine Korngrösse von >2 mm. Dann wurde während 10 h in einer üblichen Hartmetallmühle gemahlen, nach welchem 50 Gew.-% des Co-Pulvers zugegeben wurde, und die Mahlung der Mischung wurde während weiteren 10 h fortgesetzt. Nach dem Trocknen und der Pulverbehandlung in üblicher «Hart-,5 metallweise» wurden Extrusionstabletten kalt isostatisch bei 200 MPa gepresst. Diese Tabletten wurden nach der Erwärmung während 1 h auf 1200 °C extrudiert zu Stangen mit 20 mm 0. Die Zusammensetzung des Produktes entspricht den Rohlingslegierungen, für welche der Warenname dem 2o Material seine Bezeichnung gegeben hat, z.B. «Stellite».

Beispiel 6

Es wurden Verbundtabletten gepresst aus wassergranuliertem Hochgeschwindigkeitsstahlpulver des Types M2 25 (1,15 Prozent C, 4,0 Prozent Cr, 5,0 Prozent Mo, 6,5 Prozent W, 2 Prozent V, 0,2 Prozent O) im Kern und «TiN-angerei-chertes Hochgeschwindigkeitsstahlpulver» gemäss Beispiel 4 in der Oberfläche. Das Pressen wurde kalt isostatisch bei 200 MPa durchgeführt. Der Kerndurchmesser betrug 47 bis 30 48 mm, der äussere Durchmesser 68 bis 69 mm, die Länge 300 mm. Nach der Pressung der Tabletten wurde im Vakuum getempert bei 1200 °C während 2 h, bevor sie in Extrusions-büchsen aus Kohlenstoffstahl gebracht wurden. Die Erwärmung wurde bei 1150 °C während 45 min durchgeführt. Es 35 wurden runde Stangen mit 14 bis 24 mm 0 extrudiert. Die Extrusionsstange mit 24 mm 0 incl. kann in zweckmässige Längen (40 mm) zugeschnitten werden, nach welchem Schaftmaterial in SS 2090, Länge 25 mm zu einer Verbundstange reibungsgeschweisst wurde. Der geschweisste Rohling wurde 40 in die gewünschte Dimension gedreht. Anschliessend wurde der fertiggestellte Werkzeugrohling zu einer geeigneten Härte wärmebehandelt (Härten und Tempern). Aus dem erhaltenen Rohling wurde ein Schaftfräser mit 20 mm 0 geschliffen, der eine Geometrie gemäss DIN 844 aufwies.

Rillenschleifdaten : Schleifscheibe Schneidflüssigkeit Scheib enges ch windigkeit so gesamte Rillentiefe Rillenlänge effektiver Entfernungsgrad keramische Kornmischung Öl

80 m/s 4,3 mm 50 mm 9 cmVmin

Das übrige Schleifen wurde mit wenig Materialentfernung 55 durchgeführt gemäss den Hochgeschwindigkeitsstahl-Nor-men.

Es wurden Tests durchgeführt als Aufmahlung unter Kühlung im Stahl SS 2541, unter Verwendung einer axialen Schneidtiefe von 10 mm und einer radialen Schneidtiefe von (,o 18 mm. Bei einer Zahnzuführung von 0,056 mm/Zahn in einem Geschwindigkeitsbereich von 20 bis 40 m/min wurden vier- bis sechsmal längere Lebenszeiten erhalten, als bei entsprechenden Schaftfräsern (der gleichen Geometrie), die aus einer festen Stange aus konventionellen Hochgeschwindig-65 keitsstahl-Typen T42 erhalten wurden. Das Kriterium der Abnützung war eine Flankenabnützung von 0,3 mm. Der Schaftfräser gemäss der Erfindung ergab ebenfalls eine bessere Oberfläche auf dem Werkstück, Ra 1,0 jim verglichen mit

7

664 976

3,2 um für das konventionelle Werkzeug. Der erfindungsge-mässe Schaftfräser entfernte dann viermal mehr Material als das übliche Werkzeug.

Beispiel 7

50 Gew.-% NbC (Dichte 7,74 g/cm3)I und 50 Gew.-% Coldstream-behandelter Hochgeschwindigkeitsstahl des Typs M41 wurden wie normalerweise Hartmetalle gemahlen. Nach dem Trocknen wurden die Extrusionstabletten kalt isostatisch bei 200 MPa gepresst; sie bestanden aus einem Kern von wassergranuliertem Hochgeschwindigkeitsstahlpulver des Types M2 (1,1 Prozent C, 4,0 Prozent Cr, 5,0 Prozent Mo, 6,5 Prozent W, 2 Prozent V, 0,2 Prozent O), mit 47 bis 48 mm 0 und einer Oberfläche der früher erwähnten NbC-angereicherten M41-Pulver mit 68 bis 69 mm 0. Es bestanden keine Probleme bei der Extrusion der Stange zu einem Durchmesser von 14 bis 24 mm.

Beispiel 8

Übliches Hartmetallpulver mit 26 Gew.-% Co und 74 Gew.-% WC, jedoch ohne Schmiermittel, wurde verwendet, um Verbundextrusionstabletten herzustellen, die aus einem Kern von einem Durchmesser von 47 bis 48 mm von wassergranuliertem Hochgeschwindigkeitsstahlpulver des Types T42 (1,5 Prozent C, 4,0 Prozent Cr, 3,1 Prozent Mo, 9,0 Prozent W, 9,0 Prozent Co, 3,1 Prozent V, 0,2 Prozent O) und einer Oberfläche des obenerwähnten Hartmetallpulvers mit einem Durchmesser von 68 bis 69 mm. Die Tabletten wurden in Kohlenstoffstahlbüchsen mit einem Durchmesser von 76 mm mit 3 mm Wandstärke gebracht und nach der Erwärmung auf 1175 °C während 45 min zu runden Stangen mit einem Durchmesser von 24 mm extrudiert.

Beispiel 9

1 Kern mit 24 bis 25 mm 0 von wassergranuliertem M2-Pulver, einer Zwischenschicht aus wassergranuliertem T42-Pulver mit 47 bis 48 mm 0 und einer Deckschicht aus «TiN-angereichertem Hochgeschwindigkeitsstahlpulver» gemäss Beispiel 4 mit 68 bis 69 mm 0 wurde kalt isostatisch bei 200 MPa gepresst. Tempern und Extrusion wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 6 durchgeführt.

Beispiel 10

In einem Tiefschleiftest wurden erfindungsgemässe Rohlinge mit den Dimensionen 10 mm 0, die ein Kernmaterial aus Hochgeschwindigkeitsstahl M2 aufwiesen, und ein Oberflächenmaterial gemäss Beispiel 4 mit einer Dicke von 1 mm geschliffen.

Schleifdaten:

Schleifscheibe Bornitrid

Schneidflüssigkeit Öl

Scheibengeschwindigkeit 90 m/s

Rillentiefe 4 mm

Rillenlänge 100 mm

Entfernungsgrad 6 cm3/min

Die Wirkung von Wärme auf das Deckmaterial war sehr klein.

Gleichzeitig wurden Rohlinge aus festem Material (aus der gleichen Charge wie das Oberflächenmaterial des Ver-bundrohlinges) geschliffen. Bei gleichen Schleifdaten wurden in allen Proben Risse und Fehler beobachtet.

Beispiel 11

In einem RUlenschleiftest in einem Schwingrahmenschleifer mit erfindungsgemässem Verbundmaterial wurden Rillen für einen 20-mm-Schaftfräser mit keramischen Schleifscheiben geschliffen (Schleifdaten gemäss Beispiel 6), und der Materialentfernungsgrad entsprach zu zwei Dritteln demjenigen, was normal für Hochgeschwindigkeitsstahl ist. Dies ist viel besser, als was mit einem Rohling aus festem hartem Material bei der gleichen Operation erhalten werden konnte. Der Entfernungsgrad wuchs etwa um 10 Mal, wobei die gleichen Resultate erhalten wurden.

Beispiel 12

Reibschweisstests wurden durchgeführt in einer Maschine, welche erfindungsgemässe Verbundrohlinge und feste Rohlinge des entsprechenden harten Materials, schweis-sen des genannten Materials zu Stahl, SS 2090. Schweissda— ten: Reibungsdruck 106 MPa, Schmiededruck 230 MPa und gesamte Schweisszeit 10 s. Alle Tests mit festem hartem Material schlugen fehl, während erfindungsgemässe Rohlinge zu Stahlhaltern mit guten Resultaten geschweisst werden konnten.

Beispiel 13

Um die Bindung des Oberflächenmaterials zum Kernmaterial zu prüfen, wurden erfindungsgemässe einfache Schaftfräser, 20 mm, getestet, wobei die folgenden Daten erhalten wurden:

Axiale Schneidtiefe 20 mm radiale Schneidtiefe 2 mm Zuführung 0,089 mm/Zahn

Schneidgeschwindigkeit 35 m/min Werkstückmaterial Stahl SS 2343

Die Tests wurden mit oder ohne Schneidflüssigkeit durchgeführt, bis die Abnützung so gross war, dass die Schneidkräfte zu Brüchen im Schaftfräser führten. In keinem Fall gab es Bemerkungen über die Bindefähigkeit trotz der heftigen Behandlung.

Beispiel 14

Um eine Führungsrolle des Verbundtypes herzustellen, wurde eine Vorform des Typs «Baumwollrolle» zuerst isostatisch und kalt gepresst durch die «Wet Bag»-Technik aus Stahlpulver 21, vgl. Figur 7. Diese Vorform wurde dann in das nächste «Wet Bag»-Werkzeug gebracht, und Hartmetallpulver 22 mit einer Hochgeschwindigkeitsstahlmatrix und mit 30 Gew.-% submikronem Titannitrid wurde hineingegeben, wonach eine weitere isostatische Pressung durchgeführt wurde. Die erhaltene Verbundvorform wurde in einem Ofen mit Schutzgasatmosphäre auf 1130 ° C erwärmt, wonach sie in einem Streich zu einer Vorform gemäss Figur 8 geschmiedet wurde. Der erforderliche Druck zur Herstellung eines dichten Körpers betrug 1000 bis 1200 N/mm2. Unmittelbar nach dem Schmieden des Rollenrohlings wurde dieser in einen Ofen mit 805 °C Temperatur gebracht, wobei eine Schutzgastatmosphäre verwendet wurde. Nach dem Fertigschmieden wurde der Ofen während 6 h auf der Temperatur gehalten, wonach er in kontrollierter Weise 10 °C/h auf 600 °C abgekühlt wurde und dann frei. Ausgehend von den Rohlingen wurden die Führungsrollen hergestellt durch die Schritte Aufrauhen -Wärmebehandlung (Härten und Tempern) - Fertigstellen, was zu einem Endprodukt gemäss Figur 9 führte.

Beispiel 15

Bei der Herstellung von extrudierten Verbundstangen, aus welchen Abnützungsrollen hergestellt werden, wird ein fester Kern aus Stahl in das Zentrum eines kaltisostatischen Presswerkzeuges gebracht. Die Zusammensetzung des Stahls war 0,35 Prozent C, 0,25 Prozent Si, 0,75 Prozent Mn, 3 Prozent

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Cr, 0,7 Prozent Mo, 0,3 Prozent V, und der Rest war Fe. Die verbleibenden Zwischenräume im Presswerkzeug wurden mit Pulver aufgefüllt, welche aus 50 Volumen-% submikronem Titaniumnitrid und 50 Volumen-% einer hitzebehandelten Stahlmatrix und einer Extrusionspille mit einem Durchschnitt 260 ± 1 mm wurde mit einem Druck von 200 MPa gepresst. Die Tablette wurde in eine Extrusionsbüches aus Kohlenstoffstahl mit einem äusseren Durchmesser von 272 mm und einer Wanddicke von 5 mm gebracht. Ein Deckel mit einem Rohr zur Evakuation wurde angeschweisst.

Die gesamte Länge der Extrusionstablette, einschliesslich Deckel und Boden, betrug 1000 mm. Die Tablette wurde erwärmt während der Evakuation, und das Evakuationsrohr wurde nahe der Pille geschlossen und abgeschnitten, wobei anschliessend die Erwärmung von 1150 °C stattfand. Die verwendete Extrusionspresse hatte einen Zylinder von 280 mm 0. Die Pille wurde auf einen Durchmesser von 65 mm extrudiert. Aus der erhaltenen Verbundstange wurden Rollenrohlinge geschnitten, nach weichem Tempern mittels eines elektroerosiven Bandschneiders. Die Rollenrohlinge wurden in einer NC-Maschine verarbeitet; vorwiegend durch Entfernung des Kohlenstoffstahls kann auf der Abnützungsoberfläche ein zentrales Loch und Abnützungsstellen gemacht werden.

Beispiel 16

Bei der Herstellung eines extrudierten Verbundstabes, aus welchem Abnützungsrollen hergestellt wurden, wurde ein kaltes isostatisches Presswerkzeug simultan mit Stahlpulver im Kern und am harten, partikelreichen Pulver mit 50 Volumen-% harten Partikeln im peripheren Bereich eingefüllt. Die Pulver wurden durch eine dünnwandige Hülse abgetrennt, welche dann sorgfältig entfernt wurde. Auf diese Weise wurde eine gemischte Zwischenzone (welche nach der Extrusion etwa 40 (im betrug) erhalten. Die Extrusionstablette mit einem Durchmesser von 69 ± 1 mm und einer Länge von 215 mm wurde mit einem Druck von 200 MPa gepresst. Die Tablette wurde in einer Extrusionsbüchse mit einem äusseren Durchmesser von 76 mm und einer Wanddicke von 3 mm plaziert. Nach der Verschliessung gemäss dem vorhergehenden Beispiel und Erwärmen auf 1150 °C wurde die Tablette in eine Extrusionspresse gebracht, welche einen Zylinder mit einem Durchmesser von 80 mm aufwies. Eine runde Stange mit einem Durchmesser von 28 mm wurde extrudiert, in welcher der Schutz nach der Extrusion eine Wanddicke von 1,0 bis 1,5 mm aufwies. Bei der Schneidung mit einem elektroerosiven Bandschneider wurden zweckmässige Rohlinge für die Herstellung von verschiedenen kleinen Rollen erhalten.

Beispiel 17

Im Zusammenhang mit der Herstellung von Verbundstangen gemäss dem vorhergehenden Beispiel wurde ein Test mit inertgasgranuliertem Pulver durchgeführt. Solch ein Pulver ist sphärisch und ergibt keinen grünen Körper mit einer genügenden Festigkeit nach dem kalten isostatischen Pressen und muss somit in einem Behälter behandelt werden. Durch die Plazierung unseres mit hartem Material angereicherten Pulvers als Boden (und ebenfalls «Deckel») kann eine Pille mit genügender Kühlfestigkeit hergestellt werden. (Ohne Boden rinnt das sphärische Pulver nach dem kalten isostatischen Pressen heraus.) Verbundstangen mit einem Durchmesser von 26 mm haben eine gute Festigkeit in der Übergangszone zwischen den zwei extrudierten Materialien. Die Bindungsfestigkeit wurde durch die früher beschriebene Methode bestimmt.

Beispiel 18

In einer Rohrextrusion wird eine gehöhlte Tablette verwendet, die über einem Dorn extrudiert wurde. Es ist möglich, durch kaltes isostatisches Pressen eine ausgehöhlte Verbundtablette herzustellen, indem im Presserkzeug ein Stahlkern vorhanden ist. (Im Prinzip im gleichen Verfahren wie in Beispiel 15, jedoch sorgfältiges Entfernen des Kernes nach der Pressung). Natürlich kann die Extrusion komplizierter und kostspieliger werden, wenn das Produkt «doppelwandig» sein soll. Durch verschiedene Pulver, die simultan in gleicher Weise wie in früheren Beispielen beschrieben, aufgefüllt wurden, liegen die Pulver der harten Materialien an äusserster Stelle. Nach dem kalten isostatischen Pressen wurde der Kern sorgfältig entfernt, und die ausgehöhlte Tablette wurde in eine Schutzbüchse gebracht. Diese wurde behandelt wie früher beschrieben, und die Extrusion wurde in üblicher Weise durchgeführt, jedoch über einem Dorn. Es wurde ein in ein Büchschen verpacktes Rohr erhalten, das 50 Volumen-% harter Konstituenten in der äussersten Schicht enthielt.

Beispiel 19

In gleicher Weise wie in Beispiel 18 wurde ein Test durchgeführt, wobei jedoch das an harten Materialien reiche Pulver zuinnerst plaziert wurde. Bei der Extrusion wurde ein Verbundrohr erhalten, aus welchem Hülsen hergestellt wurden.

Beispiel 20

Es wurden Verbundrohre hergestellt, indem eine feste Vorform 23 aus Stahl gemäss Figur 10 hergestellt wurde.

Diese Vorform wurde in eine Form aus Polyurethan gebracht, und Pulver aus hartem Material 24 wurde beigegeben (vgl. Figur 11). Nach dem kalten Pressen wurde ein externes Schutzrohr 25 so angeschweisst, dass eine Extrusionstablette erhalten wurde. Die Tablette wurde in üblicher Weise behandelt und die Verbundrohre daraus extrudiert, und davon wurden Abnützungsrollen hergestellt.

Beispiel 21

In gleicher Weise wie in Beispiel 20 wurden Verbundrohre hergestellt, die jedoch die harte Legierung 26 auf der Innenseite aufweisen (vgl. Figur 12).

Durch simultane Auffüllung des Pulvers gemäss dem Prinzip «gleitende Form» wurden durch kaltes isostatisches Pressen Verbundvorformen für das Pulverschmieden hergestellt, die das harte Legierungspulver 27 an innerster und das Stahlpulver 28 an äusserster Stelle trugen (vgl. Figur 13).

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G

3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verbundkörper, bestehend aus mindestens 2 Teilen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil aus Hochgeschwindigkeitsstahl oder Werkzeugstahl und der andere Teil aus einem harten Material, enthaltend 30 bis 70 Volumen-% eines harten Prinzipes in Form eines Carbides, Nitrides und/oder Carbo-nitrides von Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo und/oder W in einer Matrix auf Basis von Fe, Ni und/oder Co, besteht.
2. Verbundkörper gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das harte Material in der Lücke zwischen Hartmetall und Hochgeschwindigkeitsstahl befindet, entsprechend seinen Eigenschaften und charakterisierenden Daten.
3. Verbundkörper gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix des harten Materials auf Eisen basiert.
4. Verbundkörper gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Teils des harten Materials mindestens 0,5 mm beträgt.
5. Verbundkörper gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Teils des harten Materials 3 bis 50 Prozent der radialen Dimensionen des Körpers beträgt und vorzugsweise 10 bis 20 Prozent ist.
6. Verbundkörper gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse, die einem Verschleiss ausgesetzt wird, aus hartem Material besteht, während die tragenden, haltenden Teile aus Stahl bestehen.
7. Verbundkörper gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleiffähigkeit des Verbundmaterials und insbesondere des harten Materials, bezogen auf Messungen der relativen Schleifscheibenabnützung in mm3 Werkstoff/mm3 Schleifscheibenabnützung, > 5 bzw. > 1 ist.
8. Verbundkörper gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das harte Material aus einer Legierung besteht, die 30 bis 70 Volumen-% eines harten Materials enthält, das im wesentlichen aus Titannitrid in einer Matrix des Hochgeschwindigkeitsstahl-Typs besteht und normalerweise in Carbid-Typen anwesend ist, und worin das angereicherte harte Material eine Korngrösse von

> 1 [im, vorzugsweise > 0,5 (im aufweist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Körper aus Hochgeschwindigkeitsstahl oder Werkzeugstahl in eine Pulvermischung gebracht wird, bestehend aus 30 bis 70 Volumen-% aus harten Materialien aus Carbiden, Nitriden und/oder Carbonitriden von Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo und/oder W in einer Matrix auf Basis von Fe, Ni und/oder Co, nach welchen der Körper und die Pulvermischung zu Extrusionstabletten verdichtet werden, welche dann in Büchsen gebracht werden und heiss zu Rohlingen extrudiert werden, welche dann zur endgültigen Form und Dimension verarbeitet werden.
10. Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch kalte isostatische Verdichtung aus Stahlpulver hergestellter Körper oder ein fester Stahlkörper in ein kaltes isostatisches Werkzeug gebracht wird, der darin verbleibende Raum mit einer Pulvermischung, bestehend aus 30 bis 70 Volumen-% harten Materialien aus Carbiden, Nitriden und/ oder Carbonitriden von Ti, Zr, Hf, V, Nb,Ta, Cr, Mo und/ oder W in einer Matrix auf Basis von Fe, Ni und/oder Co, aufgefüllt wird, wonach der Körper und die Pulvermischung durch kalte isostatische Verdichtung zu Schmiedstücken verdichtet wird, die dann zu Rohlingen geschmiedet werden, die dann zur endgültigen Form und Dimension weiter verarbeitet werden.