DE1248690B

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Info

Publication number: DE1248690B
Application number: DENDAT1248690D
Authority: DE
Priority date: 1963-04-27
Publication date: 1967-08-31
Also published as: AT270727B; GB1049917A; LU45808A1; US3301663A; DE1258433B; BE646672A

Description

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DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 18 b-7/06

Nummer: 1248 690

Aktenzeichen: D 41446 VI a/18 b

Anmeldetag: 27. April 1963

Auslegetag: 31. August 1967

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Ferrolegierung bei der Herstellung von Stählen, die eine gute Zerspanbarkeit bei hohen Schnittgeschwindigkeiten, insbesondere mit Hartmetallwerkzeugen, aufweisen müssen. Bei der zerspanenden Bearbeitung von Stählen sind die Schnittbedingungen, die Art der Werkzeuge und die technologischen Eigenschaften des zu zerspanenden Werkstoffes die wesentlichen, das Zerspanungsverhalten bestimmenden Einflußgrößen. Bei der Untersuchung des von den Einschlüssen im Stahl ausgehenden Einflusses auf die Zerspanbarkeit gelangte man zu einander widersprechenden Ergebnissen, d. h., man stellte fest, daß die Einschlüsse sowohl einen günstigen als auch einen ungünstigen Einfluß auf die Zerspanbarkeit besitzen können.

Bei späteren Untersuchungen wurde festgestellt, daß sich bei gut zerspanbaren Stählen auf dem Werkzeug eine Aufschweißung bildet, die den Kolk- " und Freiflächenverschleiß des Werkzeuges weitgehend unterbindet. Das Entstehen dieser Aufschweißung ist auf die nichtmetallischen Einschlüsse des Stahles zurückzuführen, die im wesentlichen aus Desoxydationsprodukten bestehen. Eindeutige Feststellungen über die für die Aufschweißung günstigste Zusammensetzung der Oxyde konnten jedoch bislang nicht gemacht werden.

Aus der deutschen Patentschrift 311 989 ist ein Verfahren zur Desoxydation von Flußeisen und Flußstahl mittels einer Mischung von Manganerzen oder anderen manganhaltigen Stoffen mit sehr reduktionsfähigen Stoffen wie Kalziumkarbid, Siliziumkarbid, Natrium, Kalzium, Kalium, Magnesium, Aluminium od. dgl. bekannt. Des weiteren ist es nach der deutschen Patentschrift 843 136 bekannt, zur Verbesserung der Blockgüte bei Kokillenguß einen Kokilleneinsatz zu verwenden, der desoxydierende oder beruhigende Stoffe, wie Mangan, Silizium, Aluminium, Zirkonium, Titan, Legierungen oder Eisenlegierungen dieser Stoffe, wie Ferrosilizium, Silizium-Aluminium, Aluminium-Silizium-Mangan, Kalzium-Silizium und Silizium-Mangan enthält. Diese Verfahren beziehen sich jedoch nicht auf die Verbesserung der Zerspanbarkeit von Stählen, sondern allein auf das Abbinden des im Stahl gelösten Sauerstoffes sowie auf die möglichst weitgehende Entfernung der dabei entstehenden Desoxydationsprodukte aus der Schmelze. Demnach sind die bekannten Verfahren auf die Erzeugung eines reinen, möglichst von Sauerstoff und oxydischen Einschlüssen freien Stahles gerichtet.

Aus der deutschen Patentschrift 904 181 ist des Verwendung einer Ferrolegierung bei der Herstellung von Stählen mit guter Zerspanbarkeit

Anmelder:

Dortmund-Hörder Hüttenunion Aktiengesellschaft,
Dortmund, Rheinische Str. 173

Als Erfinder benannt:
Dr. mont. Adalbert Wicher,
Sulzbach-Rosenberg;
Dr. rer. nat. Rolf Pape,
Dortmund-Lücklemberg

weiteren ein Verfahren zum Herstellen von Automatenstahl durch Zusatz einer Legierung aus Schwefel und Metall, insbesondere Mangan oder einem anderen Desoxydations- oder Legierungsmittel, unter Zusatz von Kohlenstoff oder einem Kohlenstoffträger bekannt. Abgesehen von dem Schwefel handelt es sich hier ebenfalls um die Desoxydation einer Schmelze mit Mangan oder anderen Desoxydationsmitteln, während allein dem Schwefel eine die Zerspanbarkeit verbessernde Wirkung zukommt.

Die bisherige Unsicherheit in bezug auf das Zerspanungsverhalten der Stähle rührt insbesondere daher, daß die Stähle trotz gleichartiger Einschlüsse nur unter besonderen Bedingungen, insbesondere nur in einem engen Schnittgeschwindigkeitsbereich einen verringerten Werkzeugverschleiß zeigten. Da sich jedoch beim Erschmelzen der Stähle niemals absehen läßt, unter welchen Schnittbedingungen der Stahl später zerspant wird, konnten bislang keine Stähle erzeugt werden, die in jedem Fall, insbesondere über einen weiten Schnittgeschwindigkeitsbereich eine gute Zerspanbarkeit besitzen und auf dem Werkzeug zu einer Aufschweißung führten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, die Zerspanbarkeit von Stählen, die bei hohen Schnittgeschwindigkeiten bearbeitet werden, so zu verbessern, daß die Stähle über den gesamten Bereich der in der Praxis vorkommenden Schnittgeschwindigkeiten eine erhöhte Werkzeug-

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standzeit ergeben. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die Verwendung einer Ferrolegierung mit 45 bis 90% Silizium, 0,5 bis 40% Kalzium und 0,5 bis 8% Mangan, Rest Eisen mit üblichen Verunreinigungen als Desoxydationsmittel vorgeschlagen. Darüber hinaus eignen sich für den eingangs erwähnten Verwendungszweck auch Ferrolegierungen der vorerwähnten Art, die zusätzlich noch bis 4% Aluminium und/oder bis 4% Titan enthalten.

Die Wirkung der nach der Erfindung zu verwendenden Ferrolegierungen beruht darauf, daß sich im Stahl oxydische Einschlüsse bilden, die über einen großen Schnittgeschwindigkeitsbereich erweichen und sich demzufolge als Schmierfilm auf dem zerspanenden Werkzeug ablagern bzw. eine Aufschweißung bilden.

Die vorgeschlagene Ferrolegierung kann auch in Mischung mit üblichen Desoxydationsmitteln Verwendung finden; sie wird in üblicher Weise, vorzugsweise beim Abstich in die Pfanne gegeben. Die Stähle werden in üblicher Weise erschmolzen und können legiert sein.

Nachstehend wird die mit der Verwendung der vorgeschlagenen Ferrolegierung erzielbare verbesserte Zerspanbarkeit an Hand eines Ausführungsbeispiels des näheren erläutert:

Ein unlegierter Baustahl mit 0,5% Kohlenstoff wurde in drei Pfannen abgestochen, die bis zur Beruhigung der Schmelze Desoxydationszusätze erhielten.

Die Schmelze in der Pfanne I wurde mit einer Ferrolegierung behandelt, die 64% Silizium, 25% Kalzium, 5% Mangan, Rest Eisen neben etwa 1% Verunreinigungen in Form von Aluminium, Titan und Kohlenstoff enthielt. Beim Langzeitdrehversuch bildeten sich im Schnittgeschwindigkeitsbereich von 80 bis 190 m/min Oxydschichten auf der Werkzeugschneide, so daß das Hartmetallwerkzeug keinen Verschleiß erlitt.

Die Schmelze in der Pfanne II wurde beim Abstich mit einer Mischung aus der Desoxydationslegierung Kalzium-Silizium und Ferro-Silizium behandelt, wobei die Mischung folgende Zusammensetzung besaß: 90% Silizium, 7% Kalzium, 0,5% Mangan, Rest Eisen neben Verunreinigungen. Verschleißhemmende Beläge auf der Werkzeugschneide ergaben sich im

ίο Bereich von 60 bis 200 m/min Schnittgeschwindigkeit.

Die Schmelze in der Pfanne III wurde in einer Vakuumkammer entgast und anschließend mit einer Legierung desoxydiert, die aus 77% Silizium, 4% Kalzium, 2% Aluminium, Rest Eisen neben Verunreinigungen bestand. Beim Langzeitdrehversuch schied bei Schnittgeschwindigkeiten von etwa 60 bis 210 m/min sich auf der Schneide des Hartmetallwerkzeuges ein verschleißhemmender Oxydbelag ab, der das Auskolken des Werkzeuges verhinderte und den Freiflächenverschleiß erniedrigte.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung einer Ferrolegierung mit 45 bis 90% Silizium, 0,5 bis 40% Kalzium, 0,5 bis 8% Mangan, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen als Desoxydationsmittel bei der Herstellung von Stählen, die eine gute Zerspanbarkeit bei hohen Schnittgeschwindigkeiten, insbesondere mit Hartmetallwerkzeugen, aufweisen müssen.

2. Verwendung einer Ferrolegierung nach Anspruch 1, die noch zusätzlich bis 4% Aluminium und/oder bis 4% Titan enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften
Deutsche Patentschriften Nr. 311 989, 843 136,
904 181.