DD227984A1

DD227984A1 - Verfahren zum haerten des wirkbereiches geschweisster schaftwerkzeuge

Info

Publication number: DD227984A1
Application number: DD26892084A
Authority: DD
Inventors: Petra Patzelt; Dieter Gloeckner
Original assignee: Werkzeugind Forschzent
Priority date: 1984-10-31
Filing date: 1984-10-31
Publication date: 1985-10-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Haerten des Wirkbereiches von aus Schnellarbeitsstahl und einem niedriglegierten Stahl bestehenden Schaftwerkzeugen, wobei die Schweissnaht im Wirkbereich des Werkzeuges liegt. Das Ziel der Erfindung besteht darin, die beim Haerten solcher Werkzeuge im Schweissnahtbereich auftretende Riss- und Bruchgefahr zu verringern und die mechanischen Eigenschaften der Werkzeuge zu verbessern. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Haerten des Wirkbereiches von aus Schnellarbeitsstahl sowie einem niedriglegierten Stahl bestehenden Schaftwerkzeugen zu entwickelt, durch das die beim Haerten im Schweissnahtbereich auftretenden Umwandlungsspannungen verringert und ein feinkoerniges Gefuege in diesem Bereich erzielt wird. Das wird dadurch erreicht, dass die im Wirkbereich des Schaftwerkzeuges liegende Schweissnaht beim Vorwaermen nicht in das Haertebad getaucht, waehrend sie in an sich bekannter Weise beim Austenitisieren in und beim Abschrecken nicht in das Haertebad getaucht wird. Die Erfindung ist bei der Herstellung geschweisster Schaftwerkzeuge wie beispielsweise von Spiralbohrern, Gewindebohrern und Reibahlen, anwendbar.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zum Härten des Wirkbereiches geschweißter Schaftwerkzeuge

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten des Wirkbereiches geschweißter Schaftwerkzeuge, deren Wirkbereich teilweise aus Schnellarbeitsstahl und teilweise aus einem niedriglegierten Stahl besteht, bei dem die Schaftwerkzeuge durch Eintauchen in ein Härtebad vorgewärmt, austenitisiert und abgeschreckt werden.

Das erfindungsgemäße Härteverfahren findet bei der Herstellung solcher Schaftwerkzeuge in Verbundausführung, wie beispiels*· weise Spiralbohrern, Gewindebohrern und Reibahlen, Anwendung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei den gegenwärtig in der Praxis verwendeten geschweißten Schaftwerkzeugen, die teilweise aus Schnellarbeitsstahl und teil~ weise aus einem niedriglegierten Stahl bestehen, befindet sich die Schweißnaht zumeist im Spannbereich des Werkzeuges. Das bedeutet, daß bei diesen Werkzeugen der Spannbereich aus dem niedriglegierten Stahl besteht, während der gesamte Wirkbereich des Werkzeuges aus Schnellarbeitsstahl besteht. In den letzten Jahren sind die Bestrebungen immer mehr darauf gerichtet worden, nur den Teil der Länge des Wirkbereiches des Schaftwerkzeuges aus Schnellarbeitsstahl zu bilden, der im praktischen Gebrauch nachgeschliffen wird und den Rest des Wirkbereiches aus einem niedriglegierten Stahl zu bilden.

Da das aber mit einer Verlegung der Schweißnaht in den Wirk^- bereich des Werkzeuges verbunden ist, ergibt sich die Not*· wendigkeit, auch die Schweißnaht mit zu härten, damit auch der Teil des Wirkbereiches, der aus dem niedriglegierten Stahl besteht, eine ausreichende Härte hat.

Das Härten von Schweißnähten ist aber mit erheblichen Problemen verbunden, weil die Gefahr besteht, daß sich vorwiegend im Bereich der Schweißnaht Härterisse bilden, die eine erhöhte Bruchgefahr des Werkzeuges zur Folge haben.

Durch den SU-UHS 539 085 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung von geschweißten Werkzeugen für die spanende Bearbeitung be* kannt geworden, bei dem die aus einem Schnellarbeitsstahlteil und einem Baustahlteil bestehenden Werkzeuge nach der mecha^ nischen Bearbeitung gehärtet werden.

Das Härten der Werkzeuge erfolgt derart, daß die Werkzeuge zunächst auf 850 bis 880⁰C vorgewärmt, danach bei 1 225 bis 1 235 C austenitisiert, nach dem Austenitisieren in ein Warmbad gebracht, anschließend aus dem Warmbad genommen und an Luft abgekühlt werden.

Während die Schweißnaht, die im Wirkbereich des Werkzeuges liegt, beim Vorwärmen und Austenitisieren in das Härtebad getaucht wird, befindet sie sich beim Abschrecken oberhalb der Badober^- fläche. Dieses bekannte Härteverfahren hat den Nachteil, daß durch das Eintauchen, der Schweißnaht in das Härtebad während des Vorwärmens und Austenitisierens der aus niedriglegiertem Stahl bestehende Werkzeugteil eine relativ lange Zeit thermisch beniestet ist. Die relativ lange thermische Belastung dieses Werkzeug*- teiles hat zur Folge, daß insbesondere im Bereich der Schweiß*- naht relativ große Umwandlungsspannungen auftreten, die zu Ver*- sprödungserscheinungen und damit zu einer erheblichen Riß* bzw. Bruchgefahr in diesem Bereich führen.

Neben diesem Nachteil hinsichtlich der Festigkeit der Schweißverbindung nach dem Härten tritt bei diesem bekannten Härteverfah*· ren außerdem nachteilig in Erscheinung, daß die relativ lange thermische Belastung des niedriglegierten Stahlteiles zu einem grobkörnigen Gefüge im Schweißnahtbereich führt, wobei die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkzeuges verschlechtert werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die beim Härten von ge*- schweißten Schaftwerkzeugen auftretende Riß^ und Bruchgefahr im Schweißnahtbereich zu verringern und die mechanischen Eigenschaften der Schaftwerkzeuge zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Härten des Wirkbereiches geschweißter Schaftwerkzeuge, die im Wirkbereich teilweise aus Schnellarbeitsstahl und teilweise aus niedriglegiertem Stahl bestehen, zu entwickeln, durch das die beim Härten im Schweißnahtbereich auftretenden Umwandlungsspannungen verringert werden und ein feinkörniges Gefüge in diesem Bereich erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Wirkbereich des Schaftwerkzeuges liegende Schweißnaht beim Vor*· wärmen nicht in das Härtebad getaucht wird, während die Schweiß* naht in an sich bekannter Weise beim Austenitisieren in das Härtebad getaucht und beim Abschrecken nicht in das Härtebad getaucht wird.

Soweit das Vorwärmen der Schaftwerkzeuge auf die Austenitisierungs*- temperatur in zwei Stufen erfolgt, wird die Schweißnaht in der ersten Vorwärmstufe nicht in das Härtebad getaucht und der Wirkbereich des Schaftwerkzeuges in der zweiten Vorwärmstufe bis zur Schweiße naht in das Härtebad getaucht.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Härten des Wirkbereiches geschweißter Schaftwerkzeuge gegenüber dem bekannten Härteverfahren dieser Art besteht darin, daß die im Schweißnahtbereich auftretende Riß" und Bruchgefahr wesentlich verringert wird. Das wird dadurch erreicht, daß der aus niedriglegiertem Stahl bestehende Teil des Wirkbereiches des Schaft*· Werkzeuges nur einer relativ kurzen thermischen Belastung aus* gesetzt ist, wodurch größere, zu Versprödungserscheinungen führende Umwandlungsspannungen im Schweißnahtbereich vermieden werden.

Das erfindungsgemäße Härteverfahren zeichnet sich gegenüber dem nach dem SLWJHS 539 085 bekannt gewordenen Härtever=* fahren auch dadurch aus, daß durch die relativ kurze ther=* mische Belastung des niedriglegierten Stahlteiles, die nur beim Austenitisieren erfolgt, ein relativ feinkörniges Gefüge im Schweiß=* nahtbereich erzielt wird, wodurch die mechanischen Eigenschaften in diesem Bereich, wie beispielsweise die Zähigkeit und Verschleißfestigkeit, verbessert werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei=* spiels näher erläutert:

Die Zeichnung zeigt einen aus zwei Werkzeugteilen bestehenden, in das Härtebad getauchten Spiralbohrer, wobei die in den einzelnen Härtestufen angewendeten Tauchtiefen mit a bis c bezeichnet sind. Wie die Zeichnung zeigt, ist der Spiralbohrer aus zwei Werkzeugteilen 3 und 4 zusammengesetzt, wobei der Werkzeugteil 3 aus dem Schnellarbeitsstahl X 82 WMo 6.5 und der Werkzeugteil 4 aus dem niedriglegierten Stahl 30 CrMo V 9 besteht. Dabei umfaßt der aus Schnellarbeitsstahl bestehende Werkzeugteil 3 nur den Teil des Wirkbereiches 1 des Spiral=* bohrers, der im praktischen Gebrauch nachgeschliffen wird, wähend der aus dem niedriglegierten Stahl bestehende Werk¹* zeugteil 4 den Rest des Wirkbereiches 1 sowie den Spannbe=» reich 2 des Spiralbohrers umfaßt.

Die beiden Werkzeugteile 3 und 4 sind durch Reibschweißen mit=' einander verbunden, wobei die Schweißnaht 5 im Wirkbereich 1 des Spiralbohrers liegt

Der fertig bearbeitete Spiralbohrer wird wie folgt gehärtet:

Zunächst wird der Wirkbereich 1 des Spiralbohrers in einem Härtebad 6 auf 860 C vorgewärmt und etwa 110 Sekunden auf dieser Temperatur gehalten. Dabei kommt die in der Zeichnung mit a bezeichnete Tauchtiefe zur Anwendung, d. h. die im Wirkbereich des Spiralbohrers liegende Schweißnaht 5 wird nicht mit in das Härtebad 6 getaucht.

Die Schweißnaht 5 befindet sich dabei etwa 10 mm oberhalb der Badoberfläche. Nach dem ersten Vorwärmen des Werkzeuges erfolgt ein, zweites Vorwärmen auf 1060 C mit einer Haltezeit von ebenfalls 110 Sekunden, wobei der Wirkbereich 1 des Spiralbohrers bis zur Schweißnaht 5 in das Härtebad 6 getaucht wird. In der Zeichnung ist diese Tauchtiefe mit b bezeichnet. Nach dem zweiten Vorwärmen wird das Werkzeug auf die Austenitisierungstemperatur von 1220⁰C erhitzt und etwa 110 Sekunden auf dieser Temperatur gehalten, wobei die Schweißnaht 5 in das Härtebad 6 getaucht wird.

Dabei kommt die Tauchtiefe c zur Anwendung. Die Schweißnaht 5 befindet sich bei diesem Verfahrensschritt etwa 10 mm unterhalb -der Badoberfläche.

Danach wird das Werkzeug im Härtebad 6 auf 580 C abgeschreckt und etwa 110 Sekunden auf dieser Temperatur gehalten. Beim Abschrecken wird die Schweißnaht 5 nicht in das Härtebad 6 getaucht, wobei die gleiche Tauchtiefe a wie beim ersten Vorwärmen zur Anwendung kommt und sich die Schweißnaht 5 etwa 10 mm oberhalb der Badoberfläche befindet. Nach dem Härten des Wirkbereiches des Spiralbohrers erfolgt die für Schnellarbeitsstahl übliche Anlaßbehandlung, die aus ein oder mehreren Anlaßstufen bestehen kann.

Festigkeitsuntersuchungen haben ergeben, daß die nach dem erfindungsgemäßen Härteverfahren gehärteten Werkzeuge 5m Schweißnahtbereich eine um ca. 35 % höhere Festigkeit aufweisen, als nach dem üblichen Härteverfahren gehärtete, aus X 82 WMo und C 60 bestehende Schaftwerkzeuge.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zum Härten des Wirkbereiches geschweißter Schaft** werkzeuge, deren Wirkbereich teilweise aus Schnellarbeits=· stahl und teilweise aus einem niedriglegierten Stahl besteht, bei dem die Schaftwerkzeuge durch Eintauchen in ein Härte=» bad vorgewärmt, austenitisiert und abgeschreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die im Wirkbereich (1) des Schaft*· Werkzeuges liegende Schweißnaht (5) beim Vorwärmen nicht in das Härtebad (6) getaucht wird, während die Schweißnaht (5) in an sich bekannter Weise beim Austenitisieren in das Härtebad (6) getaucht und beim Abschrecken nicht in das Härtebad (6) ge^a taucht wird.
2. Verfahren zum Härten des Wirkbereiches geschweißter Schaft=* werkzeuge nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung von zwei Vorwärmstufen die Schweißnaht (5) in der ersten Vorwärmstufe nicht in das Härtebad (6) getaucht wird und der Wirkbereich (1) des Schaftwerkzeuges in der zweiten Vorwärmstufe bis zur Schweißnaht (5) in das Härtebad (6) getaucht wird.

*· Hierzu 1 Blatt Zeichnung -