DD203750A1 - Hartmetallschneidplatte fuer schwerspanbare staehle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hartmetallschneidplatte aus einer WC-Co-Legierung fuer die spanende Bearbeitung schwerspanbarer Staehle, wie rost-, saeure- und hitzebestaendiger Staehle mit hohem Nickel- und Chromgehalt. Es ist das Ziel der Erfindung, das Verschleiszverhalten von Hartmetallschneidplatten aus WC-Co-Legierungen bei der spanenden Bearbeitung von schwerspanbaren Staehlen zu verbessern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Hartmetallschneidplatten die Diffusion von versproedend wirkenden Stahlbestandteilen, insbesondere von Eisen und Chrom in die Oberflaechenzone der Hartmetallschneidplatte zu verhindern, um damit auch der waehrend des Zerspanungsvorganges auftretenden Bildung von Aufbauschneiden entgegen zu wirken. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaesz dadurch geloest, dasz die Hartmetallschneidplatte mit einer Diffusionsbarriere aus in die Co-Bindemetallphase eindiffundiertem Nickel versehen ist. Es ist zweckmaeszig, die Herstellung der Diffusionsbarriere in Hartmetallschneidplatten nach einem thermischen Gluehbehandlungsverfahren herzustellen, bei dem die in Nickelpulver eingepackten Hartmetallschneidplatten in einer H&ind2!-Atmosphaere mit einer Temperatur zwischen 1000 und 1200 Grad C bei einer Haltezeit von 1,5 bis 3 Stunden diffusionsbehandelt werden.

Description

HartmetallschneidOlatte für schwerspanbare Stähle

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Hartmetallschneidplatte aus einer vTG-Cc—-Legierung für die spanende Bearbeitung schwer spanbarer Stähle, wie rost-, säur-e- und hitzebeständig er Stähle mit hohem Nickel- und Chromgehalt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösunsren

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Der Einsatz von Hartmetallschneidplatten für die spanende Bearbeitung von rost-, säure- und hitzebeständigen Stählen ist infolge des starken 7erschleißes an den Schneidkanten der Hartmetallformstücke mit vielen Problemen verbunden. Die Yerschleißvorgänge weichen infolge des hohen Hickel- und Chromgehaltes der rost-, säure- und hitzebeständigen Stahllegierungen völlig von denen der übrigen Stähle ab. Beim Drehen und Fräsen mit den bekannten handelsüblichen Hartmatallscrten entstehen durch die werkstoffbedingten speziellen Verschleißvorgänge Aufbauschneiden und Ausbrüche an den Schneidkanten, was ein vorzeitiges Standzeitende des

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Schneidstoffes zur Folge hat. Es ist bekannt, daß die ¥ersohleißvorgänge, die bei der Zerspanung rost-, säure- und hitzebeständiger Stähle auftreten, überwiegend auf Diffusion smechanismen zwischen den Eisenbestandteilen in Stahl und den WC-Cο-Anteilen im'Hartmetall beruhen (Dissertation, Gase, Gisela, TH Karl-Marx-Stadt 1975):

,Fe-Co-Einlagerung

Diffusion Pe (Stahl) **- Hartmetall

Darüber hinaus diffundieren die Hickelanteile vom Stahl in das Hartmetall:

ITi (Stahl) ϋ±ϋί±£=Η^ Hartmetall —*> Hi-So-IIi schkr ist all

Zur Minimierung dieser Verschleißvorgänge ist es naheliegend, solche Hartmetallegierungen einzusetzen, die Diffusion sinhib it or en, ζ. Β. TiC, TaC (als Legierungsbestandteil oder als Oberflächenschicht) enthalten. Der Zusatz solcher diffusionshemmender Hart stoffe, wie z. B. TiC und TaC in der Legierung oder als Oberflächenschicht hat den Nachteil, daß eine Verschweißung zwischen Span und Schneidstoff infolge schlechter Wärmeabfuhr begünstigt wird. Wegen der schlechten Wärmeabfuhr solcher Hartmetallegierungen, die Hartstoffe niedriger Wärmeleitfähigkeit enthalten, bilden sich bei den hohen Zerspanungstemperaturen Aufbauschneiden, die zu vorzeitigen Kantenausbrüchen führen. Gelangen Hartmetalle zum Einsatz, z. B. WC-Cο-Hartmetall, die eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit besitzen, entstehen bei den hohen Zerspanungstemperaturen Ausbröckelungen durch den IColkversohleiß. Mit den bekannten herkömmlichen Hartmetalllegierunsen einschließlich beschichteter ist es somit nicht

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möglich, den bei den honen Zerspanungstemperaturen auftretenden Diffusionsprozeß von vornherein zu verhindern, ohne die Wärmeabfuhr zu verschlechtern·

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, das 7erschleißverhalten von Hartmetallschneidplatten aus WC-Co-Legierungen bei der spanenden Bearbeitung von schwerspanbaren Stählen zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Hartmetallschneidplatten aus WC-Co-Legierungen die Diffusion von versprödend wirkenden Stahlbestandteilen, insbesondere von Eisen und Chrom in die Oberflächenzone der Hartmetallschneidplatte zu verhindern, um damit auch der während des Zerspanungsvorganges auftretenden Bildung von Aufbauschneiden entgegen zu wirken, ohne dabei die Wärmeleitfähigkeit der WC-Co-Legierung bzw. die physikalischen Legierungseigenschaften zu verändern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hartmetallschneidplatte für die Bearbeitung schwerspanbarer Stähle mit einer Diffusionsbarriere aus in die Co-Bindemetallphase eindiffundiertem I-Iickel versehen ist. Obwohl eine Diffusionsbarriere aus Nickel im oberflächennahen Bereich der Hartmetallschneidplatte bereits eine erhebliche Verbesserung des Verschleißverhaltens bringt, wird eine optimale Verbesserung dadurch erreicht, daß sich die Diffusionsbarriere aus riickel in der Co-Bindemetallpliase über den gesamten-. Querschnitt der Hartmetallschneidplatte erstreckt.

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Es ist zweckmäßig, die Herstellung der Diffusionsbarriere in Hartmetallschneidplatten nach einem thermischen Glühbehandlungsverfahren herzustellen, bei dem die in Uickelpulver eingepackten Hartmetallschneidplatten in einer Hp-Atmosphäre mit einer Temperatur zwischen 1000 und 1200 ⁰G bei einer Haltezeit von 1,5 bis 3 Stunden diffusionsbehandelt werden· Bei der Anwendung dieses Verfahrens der Diffusion sbehandluiig kann dem Nickelpulver AIpO-, zugesetzt werden, damit eine Agglomeration vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Errichtung der Diffusionsbarriere soll vorzugsweise bei Schneidplatten aus WG-Co-Hartmetallegierungen angewendet werden, die frei von Hart stoffen mit geringer Wärmeleitfähigkeit, wie 2. B. TiG, TaC sind und deren Bindemetallphase keine versprödend wirkende Zusätze aufweist. Durch die Diffusionsbehandlung der Schneidplatten mit nickel, wird Hickel in den Kobaltbinder eingebaut und eine gezielte Besetzung der freien Gitterstellen im Kobaltgitter erreicht, so daß die bei der Spanung hochlegierter Stähle einsetzende Diffusion bestimmter Stahlanteile, wie Chrom, ITi und Eisen in die Hartmetallegierung durch die errichtete Diffusionsbarriere blockiert wird. Die Wärmeleitfähigkeit und die Zähigkeit der Hartmetallegierung werden durch ilickeleinbau nicht herabgesetzt. Dadurch wird eine höhere Verschleißfestigkeit der Hartmetallegierung bei der Spanung rost-, säure- und hitzebeständiger Stähle bewirkt, wodurch eine Erhöhung der Standzeit solcher Hartmetallschneidplatten bis zu 50 % erreicht wird.

Diese vorteilhaften Eigenschaften der mit der erfindungsgemäßen Diffusionsbarriere versehenen Schneidplatten sind auf die vollkommen gleichmäßige Verteilung eines sehr geringen ITickelanteiles in der Kobaltbindemetallphase zurückzuführen. Größere ITickelanteile in der C ο -Bind eine tal !phase diirch die bekannte Zumisehung in Pulverform vor dem Pressen und Sintern der Formkörper würden die Zähigkeit der Hartsietallegierung verringern und Schneidenausbrüche an der Schneidplatte aur PοIge haben.

Au sführung sb e i sp i e1

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es wurden Eartmetal!wendeschneidplatten der Anwendungsgruppe K 20 mit einer Zusammensetzung von 94 % WC und β % Co unter folgenden Yerfahrensbedingungen einer Diffusionsbehandlung mit Hickel unterzogen:

- Einpacken der Wendeschneidplatten in reines !Tickelpulver in Kohle schiffchen

- Einbringen in einen auf 1100 ⁰C aufgeheizten Kohlerohrofen unter Hp-Atmosphäre

- Die Einwirkungszeit der Diffusionstemperatur von 1100 ⁰C hat etwa 2 Stunden betragen. Anschließend wurde langsam abgekühlt.

Gefügeuntersuchungen an diffusionsbehandelten Wendeschneidplatten zeigten eine gleichmäßige sehr feine Einlagerung von ITickel in der liobaltbindemetallphase über den gesamten Querschnitt der Wendeschneidplatte verteilt. Die mit der erfindungsgemäßen Diffusionsbarriere versehenen Wendeschneidplatten wurden zum Überdrehen eines Stahlknüppels der Stahlsorte Z 8 Gr Έ1 Uo Ti 18.11 mit einer Festigkeit von 65 kp/mm unter folgenden Spanungsbedingungen eingesetzt:

Schnittgeschwindigkeit ν = 80 m/min Vorschub s = 0,2 mm/U

Schnittiefe a = 2 mm

Es ergaben sich Standzeiten von etwa 30 min bis zu einem Preiflächenverschleiß von 0,3 mm. Bei Hartmetallv/endeschneidplatten der gleichen Sintercharge ohne Diffusionsbarriere trat unter denselben Spanungsbedingungen der F'reiflächenverschleiß von 0,3 mm bereits nach 50 min Standzeit auf. Während bei den

Π U

Wendeschneidplatten mit erfindungsgemäßer Diffusionsbarriere keine Sohneidkantenausbrüche auftraten, vairde die Standzeit der unbehandelten Wendeschneidplatten durch Schneidkantenausbrüche als SOlse der Ausbildung von Aufbauschneiden beendet_o

Claims (4)

1. Erf indung sail sprue 32

   1β Hartmetallschneidplatte aus WC-Co-Legierungen für die Bearbeitung schwerspanbarer Stähle, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallschneidplatte mit einer Diffusionsbarriei aus in die Co-Bindemetallphase eindiffundiertein Nickel versehen ist.
2. 2. Hartmetallschneidplatte aus WC-Co-Legierungen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet₅ daß sich die Diffusionsbarriere aus ITickel in der Co-Bindemetallphase über den gesamten Querschnitt der Hartnetallsclineidplatte erstreckt«
3. 3. Verfahren zur Herstellung einer Diffusionsbarriere in Eartinetallschneidplatten nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in ITickelpulver eingepackten Eartmetallschneidplatten in einer Hp-Atmosphäre mit einer Temperatur zwischen 1000 und 1200 °C bei einer
   diffusionsbehandelt werden·

   1000 und 1200 C bei einer Haltezeit von 1,5 bis 3 Stunden
4. 4. Verfahren nach Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hickel-Pulver einen Zusatz an AIpO-, enthält*