DE1241997B - Pulvermischung, Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Panzerfassungen fuer Diamantziehsteine - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C22c

Deutsche KL: 40 b-1/04

Nummer: 1241997

Aktenzeichen: E 27267 VI a/40 b

Anmeldetag: 23. Juni 1964

Auslegetag: 8. Juni 1967

W Die Erfindung betrifft eine Pulvermischung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von hohe Festigkeit besitzenden und niedrige Sintertemperatur aufweisenden, pulvermetallurgischen Panzerfassungen für Diamantziehsteine.

Die zum Ziehen von Drähten, z. B. Wolframdrähten, dienenden Diamantziehsteine wurden früher zumeist im gebohrten Zustand mittels Hartlot in der Metallfassung befestigt. Die Anwendung des Hartlotes war deshalb vorteilhaft, weil der Diamant sich bei der verhältnismäßig niedrigen Schmelztemperatur des Lotsilbers oder Lotmessings noch nicht graphitisiert hat, obzwar die Oberfläche häufig etwas grau wurde. Ein Nachteil hingegen zeigte sich darin, daß das Lot, sobald es sich beim Abkühlen am Diamanten aufsinterte, diesen nicht unter Druck festhielt, sondern die Maße desselben plastisch annahm, so daß der Stein in der Fassung sozusagen locker lag, wodurch die beim Drahtziehen auftretenden, den Stein zu spalten bestrebten Kräfte selbst vom Diamanten aufgenommen wurden. Demzufolge war die Verwendung von starken, hohe Karatgewichte besitzenden Rohdiamanten nötig.

Neuerdings wurden einige Fassungsmethoden ausgearbeitet, deren gemeinsames Merkmal darin besteht, den Diamanten statt mittels eines Silber- oder Messinglotes in einem Material mit höherer Festigkeit, größerer Elastizität und großer Wärmeausdehnung zu fassen. Das Metall von großer Festigkeit preßt den Diamanten nach dem Erkalten mit großer Kraft zusammen, selbst dann, wenn der Stein z. B. beim Warmziehen eines Wolframfadens bei einer um 300⁰C liegenden Betriebstemperatur verwendet wird. Die Benennung dieser Fassungen ist »Panzerfassung«.

Bei der Herstellung der Panzerfassung wird das Metall entweder durch Gießen, durch Warmstauchen oder aber durch Sinterung von Metallpulvern um den Diamanten gebracht. Das Gießen eines z. B. 3 % Silizium enthaltenden Graugusses oder Gußstahles hat den großen Nachteil, daß bei der Gußtemperatur die Diamantenoberfläche beschädigt wird, so daß das Gießen im allgemeinen nur zum Fassen von ungebohrten rohen Steinen gebräuchlich ist.

Beim Warmstauchverfahren wird der Stein einer solchen mechanischen Inanspruchnahme ausgesetzt, welcher nur ungebohrte rohe [Steine gewachsen sind.

Bei den obigen zwei Vorgängen ist man also gezwungen, die Diamanten im gefaßten Zustand zu bohren, was schwierig und ungenau ist, weil der Bohr-Vorgang nicht gut überwacht werden kann. Außerdem ist dieses Verfahren teuer, weil die feinen Bohrungen Pulvermischung, Verfahren und Vorrichtung
zur Herstellung von Panzerfassungen
für Diamantziehsteine

Anmelder:

Egyesült Izzolämpa es Villamossägi R. T.,

Budapest

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Meissner

und Dipl.-Ing. H. Tischer, Patentanwälte,

Berlin 33, Herbertstr. 22

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Sändor Rozsa, Budapest

Beanspruchte Priorität:

Ungarn vom 26. Juni 1963 (EE-1025)

in gefaßten Steinen auf elektrolytischem Wege nicht durchführbar sind.

Die auf dem Wege der Pulvermetallurgie verfertigten Panzerfassungen haben den gemeinsamen Nachteil, daß die Sintertemperatur über 1000⁰C liegt, wodurch der Diamant beschädigt wird, oder aber unter 800⁰C liegt, in welchem Falle das Einfaßmaterial weich ist. Ein Teil der gebräuchlichen Einfaßmaterialien enthält außerdem einen gewissen Prozentsatz von Wolfram, was die Wärmeausdehnung in zu hohem Maße vermindert.

Aus den obigen Ausführungen folgt, daß die ideale Panzerfassungsmethode das pulvermetallurgische Verfahren wäre, wenn ein zu diesem Zweck geeignetes Fassungsmaterial zur Verfügung stünde. Die Merkmale des idealen Fassungsmaterials sind die folgenden:

niedrige Sintertemperatur unter 900° C,
große Zugfestigkeit bzw. Härte über 110 HB,
großer Wärmeausdehnungsfaktor über 80 · 10~⁷
hoher Elastizitätsmodul über 1,35 · 10⁶ kp/cm²

Hierzu kommen noch die folgenden, aus technologischen Gründen wichtigen Forderungen:

Die Raumausfüllung des Metallpulvers sei möglichst groß, weil auf diese Weise das Warmpressen mit einem einfacheren, billigeren Werkzeug durchführbar ist;

die Korngröße des Pulvers sei möglichst klein, weil auf diese Weise rasch eine hochdichte, homogene fertige Fassung erzielbar ist.

709 589/302

3 4

Gemäß der Erfindung wird ein solches Fassungs- Temperatur beginnt die Zementierung durch den

material verwendet, das den oben beschriebenen Kupferzusatz,

idealen Eigenschaften entspricht, und zwar: Es ist zu betonen, daß die beiden Materialzusätze

Gegenüber der handelsüblichen Brinell-Härte von nur im Anfangsstadium des Pressens als Zementier-

110 bis 120 der Fassungswerkstoffe liegt die Härte 5 zusätze wirken, weil sie 10 bis 60 Sekunden nach dem

des Werkstoffes gemäß der Erfindung zwischen Erweichen die übrigen Metallkomponenten bereits in

200 und 240 HB, die Sintertemperatur zwischen sich auflösen und mit denselben die Legierung von

600 und 800⁰C und sein Wärmedehnungs- und hoher Festigkeit und großer Härte bilden.

Elastizitätsmodul über der als ideal angegebenen Die gesamte Zeitdauer des Warmpressens beträgt

Grenze. io 1 bis 2 Minuten.

Nach der Erfindung verwendet man hochfeste, ~~Das Erreichen der Härte von 200 bis 240 HB ist

niedrige Sintertemperatur aufweisende pulvermetallur- eine Folge des Sn-Zusatzes und kann wahrscheinlich

gische Körper zur Herstellung der Panzerfassungen auf kristallbildende Gründe zurückgeführt werden,

von Diamantziehsteinen, wobei das zu sinternde da nämlich das Sn strukturelle Änderungen verur-

Pulvergemisch in ein Preßwerkzeug eingebracht und 15 sacht, was auch durch Röntgenuntersuchungen be-

bis zur Sintertemperatur erhitzt wird und auf das wiesen wurde. Wird der Sn-Zusatz verringert, sinkt

Werkzeug die zum Pressen notwendige Druckkraft auch die Härte rasch, und die zum Pressen notwendige

wirkt und das Preßpulvergemisch innerhalb der nach- Temperatur steigt.

stehenden Gehaltsgrenzen liegt: Die durchschnittliche Korngröße der im Gemisch

60 bis 70% Nickel, ^ verwendeten Metallpulver liegt zwischen 1 und

20 bis 30 0/ Kur>fer ^{20 Mlkron}·

■) w* VwT ^Der Si-Zusatz erhöht die Dichte der Fassung.

1 w ? io/ ςτ · ^Der Fichtenharzzusatz wird gegen das starke Oxy-

λ w 111 o/°7^{; mum}' dieren der Oberfläche des Sn-Pulvers am Beginn des

4 bis 12% Zinn und ~ _n , . ⁰^

η η« η <;o/ vir-ht r,hcr ²⁵ Preßvorganges verwendet.

u,z Dis u,o I₀ ricniennarz, _Die Q_{ualität des} Metallpulvers, hauptsächlich seine

daß weiter die Korngröße der im Gemisch angeführten Beständigkeit gegenüber Oxydation wird erhöht, Metallpulver durchschnittlich 1 bis 20 Mikron ist. wenn die Oberfläche des Kupferpulvers mit einer

Das Verfahren wird an Hand eines Beispiels und dünnen Silberschicht überzogen wird,
der Zeichnung nachfolgend beschrieben. 30 Die Preßtemperatur kann dadurch in geringem

Die Figur zeigt die zum Warmpressen verwendete Maße herabgesetzt werden, daß die Ni- und W-Einrichtung in einem Prinzipschema. Zusätze in Form eines im voraus legierten Pulvers

Die Herstellung der Panzerfassung erfolgt mit dem den übrigen Metallpulvern zugemischt werden,
beim Warmpressen der Metallpulver gebräuchlichen Eine Variante des Verfahrens besteht darin, daß

Graphit- oder Kunstkohlewerkzeug. 35 nicht mehr Graphit- oder Kunstkohlewerkzeuge zum

Das Werkzeug wird auf die Sintertemperatur er- Warmpressen des Metallpulvers — wie dies bisher hitzt, wobei auf dasselbe die zum Pressen notwendige gebräuchlich war —, sondern aus SiC bestehende Druckkraft wirkt. Das Pulvergemisch wird beispiels- Werkzeuge verwendet werden, da die Lebensdauer weise wie folgt zusammengestellt: dieser Werkzeuge diejenige der vorerwähnten wesent-

40 lieh übersteigt. Das Ankleben des warmgepreßten Stoffes an die Preßwerkzeuge kann durch Bestreuen mit einer dünnen Schicht von Graphitpulver verhindert werden.

Zur Durchführung des Warmpressens wird die im 45 nachfolgenden beschriebene Einrichtung verwendet.
0,4% Fichtenharz (das sich beim Warmpressen Der Grundkörper 1 trägt das Preßwerkzeug 2 und

verflüchtigt). die den Bären 4 führenden Säulen 3. Das obere Ende

der Führungssäulen 3 mündet in eine Abschlußplatte,

Eine gebräuchliche Art der Herabsetzung der Tem- die zugleich auch die Druckstange 6 führt und einen peratur beim Warmpressen besteht darin, daß in das 50 den Zapfen 7 tragenden Teil 8 besitzt. Der Brückeneinen hohen Schmelzpunkt besitzende Metallpulver rahmen 9 wird um den Zapfen 7 gekippt und bewegt oder in das Metallpulvergemisch ein Metallpulver über den Zapfen 10 die Druckstange 6 in senkrechter von niedrigerem Schmelzpunkt hinzugemischt wird. Richtung nach oben oder unten, je nachdem, ob der Es ist z. B. gebräuchlich zu Wolfram Nickel oder Schwerpunkt des Brückenrahmens in Abhängigkeit Kupfer beizumischen. So genügt es z. B., beim Warm- 55 von der Lage des Schubgewichtes von der Mittellinie pressen bis zum Schmelzpunkt der einen niedrigeren des Zapfens 7 nach links oder nach rechts fällt. Die Schmelzpunkt besitzenden Komponenten zu erwärmen Größe der Belastung und dadurch die an der Druckoder die Erhitzungstemperatur bis in die Nähe der- stange wirkende Druckkraft kann durch das Verseiben zu heben, um eine große Dichte und hohe schieben des Schubgewichtes 11 geregelt werden. Die Festigkeit zu erreichen. Dieser einen niedrigeren 60 Endlagen sind durch stellbare Anschläge begrenzbar. Schmelzpunkt besitzende Stoff wird als zementieren- Bei den bisher gebräuchlichen Konstruktionen der Stoff bezeichnet, da er die übrigen Metallkörnchen wirkte der Brückenrahmen 9 als einarmiger Hebel, zusammenkittet. und die Druckkraft konnte durch Änderung der auf-

Bei der Erhitzung des Pulvergemisches nach dem gehängten Gewichtsbelastung geregelt werden. Dies erSndungsgemäßen Verfahren erfolgt, abweichend von 65 führte jedoch zu einer stoßweisen Belastung und war dem bisher gebräuchlichen, eine zweistufige Zementie- ein unbequemer, ermüdender Vorgang,
rung: als erstes schmilzt der Sn-Zusatz, und es be- Es sei schließlich erwähnt, daß bei der Verwendung

ginnt das Legieren. Nach der weiteren Erhöhung der einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ver-

64,6%	Nickel,
26%	Kupfer,
3%	Wolfram,
2%	Silizium (Metall),
4%	Zinn,

Claims (6)

fertigten Panzerfassung bei gleichem Bohrungsdurchmesser ein Diamant nur etwa ein Drittel des Karatgewichtes eines mit Messinglot gefaßten Steines aufweisen muß. 5 Patentansprüche :

1. Pulvermischung zur Herstellung von hohe Festigkeit besitzenden und niedrige Sintertemperatur aufweisenden, pulvermetallurgischen Panzerfassungen für Diamantziehsteine, welche in ein Preßwerkzeug eingebracht und bis zur Sintertemperatur erhitzt wird, wobei auf das Werkzeug die zum Pressen notwendige Druckkraft wirkt, bestehend aus

60 bis 70%

20bis30°/₀

2 bis 5%

Ibis 2,5%

4 bis 12%

Nickel,
Kupfer,
Wolfram,
Silizium,
Zinn und

0,2 bis 0,5% Fichtenharz,

wobei die durchschnittliche Korngröße der Metallpulverteilchen zwischen 1 und 20 Mikron liegt.

2. Pulvermischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel- und Wolfram-Zusätze in Form eines im voraus legierten Pulvers den übrigen Metallpulvern zugemischt wird.

3. Pulvermischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Kupferpulvers mit einer dünnen Silberschicht überzogen ist.

4. Verwendung von SiC-Material als Werkstoff für Warmpreßwerkzeuge zur Verarbeitung einer Pulvermischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3.

5. Verfahren zur Verarbeitung des Werkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Werkzeug im Laufe des Warmpressens eine veränderliche Belastung wirkt.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Preßwerkzeug (2) in Verbindung stehende Druckstange (6) über einen Zapfen (10) mit einem um einen anderen Zapfen (7) kippbaren Brückenrahmen (9) in Verbindung steht, wobei ein in der Länge des Brückenrahmens verschiebbares Schubgewicht (11) und die Endlagen dieses Schubgewichtes begrenzende Anschläge (12) vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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