DD245146A1 - Verschleissfestes verbundteil und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Erzeugung von Verbundteilen aus zwei Stoffen mit einem sehr kleinen Fuegequerschnitt. Die Loesung der Erfindungsaufgabe, zwei Hartmetallwerkstuecke massgenau und unloesbar zu fixieren, wird durch impulsweisen Energieeintrag in die Fuegezone unter Beigabe eines aufschmelzenden Plaettchens geloest. Dabei erfolgt die Waermeeinwirkung durch Absorption und durch Waermeleitung. Fig. 1

Description

Verwendung eines auf das dünne Ni-Plättchen senkrecht gerichteten Hochenergiestrahls in Schutzgasatmosphäre und in der wärmeleitenden Weitergabe dieser einwirkenden Hochenergie von dem Ni-Plättchen aus auf das dickere Hartmetall besteht, wobei die verfahrensgemäß sich ausbildende partielle Aufschmelzung des Ni-Plättchens eine dauerhafte Verbindung mit dem Hartmetall eingeht, ohne dessen Gefüge thermisch zu überlasten

Vorteilhaft sind die kurze Fügezeit und der Wegfall jeglicher Vor- oder Nachbehandlung der Werkstücke.

Ausführungsbeispiel

Die Zeichnung zeigt am Beispiel einer verschleißfesten Nadelführung in

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht des Verbundteils,

Fig. 2: in teilweiser Schnittdarstellung einen Ausschnitt aus einer der beiden Fügezonen des Verbundteils.

Aufbau .

Die Fügeverbindung besteht aus zwei gleichgeformten Führungshälften aus Hartmetall 1 verbunden mit je einem unten und oben angefügten Ni-Plättchen 2, wobei diese Bestandteile mit hoher Genauigkeit und ohne Verwendung von Spannmitteln zu fügen sind.

Wirkungsweise

In einer nicht dargestellten Haltevorrichtung eingelegt bilden die beiden Führungshälften aus Hartmetall 1 und die beiden anliegenden Ni-Plättchen 2 eine flächenhafte Berührungspassung. Unter Schutzgas wird ein beispielsweise LASER-Strahl von außen senkrecht auf die Fläche des Ni-Plättchens 2 gerichtet und bewirkt eine kurzzeitige partielle Aufschmelzung 3 im Ni-Plättchen 2. Durch Wärmeweiterleitung von dieser Aufschmelzung 3 aus auf das angrenzende Hartmetall 1 erfolgt die dauerhafte Verbindung beider unterschiedlicher Stoffe. Es entsteht ein nichtlösbarer und korrosionsgehemmter Zweistoff-Verbund. Reale Parameter einer ausgeführten Fügeverbindung:

— Fügequerschnitt 1,5mm χ 3,5mm,

— YAG-LASER mit fest eingestelltem Fokus von 0,5 mm Durchmesserund einer Strahlenenergie von ca. 3 J und einer Impulsbreite von 4ms,

— Hartmetall Type HG 20 (d. i. Kobaltmatrix mit Wolframcarbid-Einlagerungen),

— das Aufschmelzen des Hartmetalls 1 ist unzulässig, so daß die fügende Wärmeenergie von der Seite des abschirmenden Ni-Plättchens 2 kommen muß. Dabei wird der LASER-Strahl so dimensioniert, daß er diese beiden Plättchen nicht durchdringt, sondern die Aufschmelzung 3 durch Absorption an der Oberfläche der Plättchen entsteht.

Aus Hartmetall 1 bestehende Nadelführungen werden z. B. in Druckköpfe von Nadeldruckern eingebaut.

Claims (2)

Erfindungsanspruch:

1. Verschleißfestes Verbundteil, welches einen Bestandteil aus Hartmetall oder anderen Sintermetallen und einen Bestandteil aus Nickel oder anderen Halbedelmetallen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der dickere Bestandteil Hartmetall (1) und der dünnere Bestandteil Ni-Plättchen (2) eine unverspannte flächenhafte Berührungspassung bildend durch Momentaneinwirkung eines gerichteten Hochenergiestrahls zu einem unlösbaren Zweistoff-Verbund gefügt sind.

2. Verfahren zur Herstellung des Zweistoff-Fügeverbunds aus den im Anspruch 1 genannten Bestandteilen, gekennzeichnet durch die Verwendung eines senkrecht auf das dünne Ni-Plättchen (2) gerichteten impulsbreitenmodulierten Hochenergiestrahls und durch die wärmeleitende Weitergabe dieser einwirkenden Hoch energie von dem Ni-Plättchen (2) aus auf das dickere Hartmetall (1), wobei die kurzzeitig sich ausbildende partielle Aufschmelzung (3) des Ni-Plättchens (2) eine dauerhafte Verbindung mit dem Hartmetall (1) eingeht, ohne dessen Gefüge zu überlasten.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen wärmegefügten Zweistoff-Verbund aus den Bestandteilen Hartmetall und Nickel sowie ein Herstellungsverfahren für das unlösbare Zusammenfügen dieser Bestandteile zu einem solchen Verbundteil, wobei der Fügequerschnitt sehr klein ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Außer den herkömmlichen Klebeverbindungen und den Lötverbindungen, z. B. bei Spiralbohrern mit zusätzlichen Hartmetallschneiden, sind weitere Verbundteile mit noch kleinerem Fügequerschnitt bekannt (/1/ DD-PS 227 391 B41J 3/10; 121 DE-OS 2816455 B41J 3/10), bei denen Hartmetalle bzw. Hartmetall-Legierungen mit anderen Metallen durch Schweißen und physikalisch-chemische Umwandlungen in der Fügezone verbunden werden; die dabei angewendete und in die Fügezone eingetragene Wärmeenergie hat eine hohe Energiedichte, die Art und Weise ihres Eintrages in die Fügezone ist nicht näher beschrieben.

Mehr einschlägige Information enthalten Darstellungen über Versuchsergebnisse zur LASER-Verschweißung von großflächigen Stahlteilen mit Hartlegierungsteilen (/3/DE-OS 3232018 B23K 31/02) unter Preßpassung, wobei die LASER-Energie entweder auf beiden Seiten der Grenzfläche Metall/Hartlegierung (/3/ Seite 7, Zeilen 1-4) oder aber nur auf der Metall-Seite der Grenzfläche und zwar parallel zur Grenzfläche (IZI Fig. 1) eingetragen wird (/Zl Seite 7, Zeilen 6-37 bis Seite 9, Zeile 2) und partielle Aufschmelzungen zwecks großflächiger unlösbarer Fügeverbindung bewirkt. Als nachteilig bei der Bewältigung solch großdimensionierter Schweißverbindungen haben sich Materialrisse infolge großer wärmebedingter Zugspannungen herausgestellt, die von den Versuchspersonen irrtümlich mit einer dritten dünnen Nickel-Schicht zwischen Stahl und Hartlegierung bekämpft wurden (/3/Seite 9, Zeilen 11-14). Irrtümlich deshalb, weil die Vorteil dieser Dreistoff-Kombination an der Fügestelle durch die getroffene Wahl einer hierfür ungeeigneten Strahlrichtung des LASER-Energieeintrags wieder soweit verringert wurden, daß letztlich keine ausreichende Festigkeit der Schweißverbindung erzielt werden konnte (IZI Seite 9, Zeilen 14-18).

Bekannt ist schließlich noch ein Fügeverfahren, welches mittels LASER-Schweißung einen starken Träger mit einer dünnen Auflage dadurch verbindet, daß der Wärmeenergie-Eintrag zuerst in den starken Träger erfolgt und daß die in der dünnen Auflage noch ankommende Restenergie eine fügende Schmelzzone begrenzter Ausdehnung erzeugt (/4/ DE-OS 3005662 HO1H 11/04, Seite 6, Zeilen 17-22).

Weder für sich noch in Kombination können die bekannten Mittel und Verfahrensschritte (/3/ und /4/) das Ziel der Erfindung erfüllen, so daß weiterhin das Löten oder Kleben angewendet werden müßte.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Erzeugung eines metallischen Verbundkörpers mit sehr kleinem Fügequerschnitt, wobei der eine Verbundkörper-Bestandteil gegen Beeinträchtigungen seiner Verschleißeigenschaften und Oberflächengüte zu schützen ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Technische Aufgabe

Die technische Aufgabe besteht im unlösbaren Zusammenfügen zweier Materialkomponenten durch den materialverbindenden Eintrag von Wärmeenergie hoher Dichte und großen Momentanwertes, wobei der eine Stoff aus Hartmetall oder aus anderen Sintermetallen besteht und wesentlich dicker als der zweite Stoff ist und wobei der andere Stoff aus einem seher dünnen Plättchen aus Nickel oder anderen Halbedelmetallen besteht.

Merkmale der Erfindung

Die Lösung dertechnischen Aufgäbe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil Hartmetall und der Bestandteil Nickel eine unverspannte flächenhafte Berührungspassung bildend durch Einwirkung eines gerichteten Hochenergiestrahls zu einem unlösbaren Zweistoff-Verbund gefügt sind, daß das Herstellungsverfahren für diese Zweistoff-Fügeverbindung in der