DE2262533B2 - Verwendung eines karbid-hartmetalls zur herstellung von schneideinsaetzenden fuer die spanende bearbeitung von metallischen, insbesondere eisenhaltigen, werkstuecken - Google Patents

Description

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folgenden Analysen wurde als Grundmaterial aus- Molybdänkarbid, das nicht in Titankarbid gelöst ist,

gewählt: eindeutig zufriedenstellende Werkzeuge liefert.

Ohne auf die nachfolgende, allem Anschein nach

Freier Kohlenstoff 0,21 % korrekte Erklärung des überlegenen Verhaltens der

Gebundener Kohlenstoff 19,5 °/o 5 Werkzeuge der Erfindung festgelegt zu sein, scheint

Titan 79 3 % ^^er Mechanismus der Verbesserung folgender zu

Sauerstoff 01° °/ ^sc'ⁿ" ^^as V^eit^ja'^ten dieser modifizierten Werkzeuge

' ' ° wird insbesondere bei der Herstellung von Grob-

Die Größenanalyse dieses Materials, bestimmt nach f" Zwischenschnitten verbessert, wo die eigent-

der Fisher-Teüchengrößenanalyse, betrug 3,67 um ^l° ^hche Schneidkante des Werkzeugs rasch und inter-

Die Teilchengrößenverteilung unter Anwendung ^m**trmd erhitzt und gekühlt wird Diese thermi-

derTurbiaimeter-Analysenmethode war folgende: ^5ί*^εη Beanspruchungen der Schneidwerkreugkante

" gehen auf die Tatsache zurück, daß wenigstens ein

Gewichts ro nt ^^e*' ^^er Schneidkante des Werkzeugs sich außerhalb

0 bis 5 um 46 4 *^{5 des e}'§^ent""^chen Kontaktes mit dem Werkstück wäh-

^μ ' rend eines Teils einer Umdrehung des Werkstücks

5 bis IU μπι 273 _{au{ Grund von} Gießfehler, Nichtkonzentrizität der

10 bis 20 μΐη 26,4 Teile des Werkstücks mit der Achse der Schneidmaschine oder des Schneidens über absichtlich an-

Die Mahlvorgänge wurden in einer Mühle mit ao gebrachte Einsenkungen, wie beispielsweise Keil-Kugeln auf Titankarbidbasis durchgeführt, wobei nulen, befindet.

Aceton zur Verhinderung der Oxidation der Charge Die gesamte Schneidkante, die sich tatsächlich und

während des 96stündigen Mahlvorganges zugegeben augenblicklich im Schneideingriff befindet, wird durch

wurde. Nach dem Mahlen wurde das Aceton abge- die Schneidreibung hoch erhitzt. Da ein Teil der

dampft, und es wurden 4 % Wachsbinder zugesetzt, as Schneidkante oder die gesamte Schneidkante momen-

Nach dem Trocknen wurde das Pulver in einer Stahl- tan aus dem Werkstück ausgerückt wird, unterliegt

form bei einem Druck von etwa 9,11/6,5 cm² gepreßt. sie der Abschreckwirkung des Schneidkühlmittels

Die kaltgepreßten Körper werden in einer Wasser- oder dem Selbstabschreckeffekt der benachbarten Stoffumgebung bei 650° C 1 Stunde vorgesintert, um kalten Teile des Werkzeugs. Diese wiederholten therdie Formstücke zu entwachsen. Die endgültige Sin- 30 mischen Beanspruchungen der Werkzeugkante fühterung erfolgte auf einem inerten Gespann oder ren dazu, daß sich das Metall ausdehnt und eine Untersatz in einer inerten Umgebung bei 1370° C Spannung über den Bruchpunkt oder die Streckwährend 1 Stunde in einem Induktionsofen. Ein grenze hinaus bewirkt, woraus eine permanente Deabsoluter Druck von etwa 0,1 bis 1,0 [im wurde in formation oder Dehnung resultiert. Diese kumuladem Ofen aufrechterhalten, obgleich irgendeine ge- 35 tiven wiederholten plastischen Deformationen der eignete inerte Umgebung zufriedenstellend ist. Wei- Werkzeugkante führen zu vorzeitigem Versagen des tere geeignete inerte Medien sind trockener Wasser- Werkzeugs.

stoff, Argon oder Helium. Die Sintertemperatur ist F i g. 1 der Zeichnungen ist eine etwas vergrößerte

natürlich eine Funktion der Sinterzeit, wobei die Zeit Photographic eines üblichen Titankarbidschneidwerk-

sich verkürzt, wenn die Temperatur ansteigt. In je- 40 zeugs, das durch wiederholte thermische Dehnung

dem Fall sollten die Sintertemperaturen 1482⁰C bzw. Deformation versagt hat. Auf die Zerstörung

nicht überschreiten, um wesentliches Kornwachstum der Bearbeitungsspitze des Werkzeugs wird hinge-

zu vermeiden. Die Zeit und Temperatur der Sinte- wiesen.

rung muß so eingestellt werden, daß die Korngröße F i g. 2 gibt gleichfalls ein übliches Titankarbiddes Titankarbids in dem fertigen Gegenstand nicht 45 schneidwerkzeug zu einer früheren Stufe des Verwesentlich größer als etwa 5 μπι ist. sagens wieder. Es sei darauf hingewiesen, daß dieses

Es ist wesentlich, daß die Ausgangsbindelegierung Schneidwerkzeug schwerwiegende thermische Rißwenigstens lO^fl/o Molybdän enthält, um Vorteil aus bildung aufweist und daß die Risse sowohl senkrecht der Fähigkeit dieses Metalls zu ziehen, die darin zu der Schneidkante als auch parallel zu der Schneidbesteht, daß dieses Metall enthaltende Legierungen 50 kante verlaufen. Das Vorliegen der parallel zur die Oberfläche der harten Titankarbidteilchen be- Schneidkante verlaufenden Risse fördert das katanetzen. strophale Versagen des Schneideinsatzes. Diese

Das in diesen Schneidwerkzeugen verwendete Zeichnung zeigt ein Werkzeug auf der Basis von

Titankarbid soll vor der Sinterung praktisch frei von nichtmodifiziertem Titan, das als Bindemetalle

Molybdänkarbiden in fester Lösung sein. 55 17,5% Nickel und 9^o/o Molybdän enthält. Mit die-

Da die bei der Herstellung der verdichteten Kör- sem speziellen Werkzeug waren 100 Fahrzeughinter-

per angewendeten Sintertemperaturen hoch genug achsen-Zahnradgetriebe durch eine Giobdrehbehand-

sind, um zu ermöglichen, daß die Bestandteile der lunq und eine Fräsbehandlung bearbeitet worden.

Verdichtungskörper in das Gleichgewicht zwischen F i g. 3 zeigt das Rißmuster, das bei der gleichen

dem Titan, Molybdän und Kohlenstoff kommen, er- 60 Grundzusammensetzung, die durch die Anwesenheit

scheint es auf den ersten Blick unwesentlich zu sein, von Chrom modifiziert wurde, erhalten wurde. Das

ob das Molybdän als elementares Molybdän oder Chrom lag zu einem Ausmaß von 25% des Nickel-

als Molybdänkarbid oder als feste Lösung von Mo- ,"ehalts vor. Dieses Werkzeug wurde in dem gleichen

lybdänkarbid in Titankarbid zugegeben wurde. Je- Bearbeitungsvorgang der Hinterachsen-Zahnradge-

doch erwies die Erfahrung, daß die Zugabe von 65 triebe verwendet, und zu dem Zeitpunkt, da die

Molybdän als Karbid, gelöst in Titankarbid, deutlich Photographic genommen wurde, waren 200 Stück

unterlegene Werkzeuge ergibt, während die Zugabe oder zweimal so viel wie durch das in Fig. 2 ge-

von Molybdän als elementares Molybdän oder als zeigte Werkzeug bearbeitet worden. Es sei insbeson

dere auf die Tatsache verwiesen, daß in diesem Werkzeug die thermischen Risse lediglich senkrecht zu der Kante des Schneidwerkzeugs verlaufen, im Gegensatz zu den in F i g. 2 gezeigten senkrecht und parallel zur Schneidkante verlaufenden Rissen. Das Werkzeug in F i g. 3 ist noch in betriebsbereitem Zustand. Die Abwesenheit von parallel zur Kante des Werkzeugs verlaufenden Rissen führt dazu, daß die Abnutzung oder Unbrauchbarkeit des Einsatzes mit viel geringerer Wahrscheinlichkeit eintritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2

Claims (1)

1. schädlichen Mengen an Nitriden und Oxiden ist und

   Patentanspruch: im wesentlichen aus Titankarbid und einer molyb-

   dänhaltigen Bindelegierung besteht, welche im we-

   Verwendung eines Karbid-Hartmetalls, beste- sentlichen aus 25 bis 70% Molybdän, Molybdänhend aus 10 bis 50% Bindemetall aus Titan, 5 Jcarbid oder Gemischen von Molybdän und Molyb-Nicfcei, Molybdän und Chrom und Rest Karbid- dänkarbid und aus einem der Legierungsmetalle phase aus Titankarbid, Chromkarbid und Molyb- Eisen, Kobalt, Nickel oder Legierungen hiervo« bedänkarbid, das jedoch höchstens insgesamt 13% steht, wobei das Titankarbid praktisch frei von geMolybdän und/oder Molybdänkarbid enthält und löstem Molybdän und Moiybdänkarbid ist und die bei dem die Summe der Chrom- und Chrom- io Bindelegierung 10 bis 50% der Masse des Kompaktkarbidgehalte zwischen 10 und 40% des Nickel- körpers ausmacht und der gesamte Molybdängehalt gehaltes liegt, mit der Maßgabe, daß dieses Hart- des Kompaktkörpers einen Wert von 13% der Masse metall durch Sinterung bei einer Temperatur des Kompaktkörpers nicht überschreitet,
   oberhalb 1482° C einer pulverförmigen Mischung Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde

   aus metallischen und karbidischen Bestandteilen 15 nun festgestellt, daß die vorstehenden ausgezeichhergestellt worden ist, deren metallische Bestand- neten Harlmetallkompaktkörper für Schneidwerkteile aus mindestens 10% Molybdän und Rest zeuge noch erheblich verbessert werden können, Nickel und Kobalt und deien karbidische Be- wenn in dem in üblicher Weise 10 bis 50% des standteile aus Titankarbid und Molybdänkarbid Kompaktkörpers betragenden Bindemetall ein Teil ohne Mischkristallbildung bestehen, wobei je- ao des Nickels durch Chrom ersetzt wird,
   doch die Summe der Molybdän- und Molybdän- Die Aufgabe der Erfindung besteht demzufolge in

   karbidgehalte 25 bis 70%, bezogen auf die der Verwendung eines Karbid-Hartmetalls als Metall-Summe der metallischen Anteile, beträgt, zur legierung für derartige Titankarbid-Hartmetallkom-Herstellung von Schneideinsätzen für die spa- paktkörper zur Herstellung derartiger verbesserter nende Bearbeitung von metallischen, insbeson- 25 Schneideinsätze.

   dere eisenhaltigen Werkstücken. Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung

   eines Karbid-Hartmetalls, bestehend aus 10 bis 50% Bindemetall aus Titan, Nickel, Molybdän und Chrom und Rest Karbidphase aus Titankarbid, Chromkarbid

   30 und Molybdänkarbid, das jedoch höchstens insgesamt

   13% Molybdän und/oder Molybdänkarbid enthält und bei dem die Summe der Chrom- und Chromkarbidgehaite zwischen 10 und 40% des Nickel-

   Die Erfindung betrifft die Verwendung eines gehaltes liegt, mit der Maßgabe, daß dieses Hart-Karbid-Hartmetalls zur Herstellung von Schneid- 35 metall durch Sinterung bei einer Temperatur obereinsätzen für die spanende Bearbeitung von metalli- halb 1482° C einer pulverförmigen Mischung aus sehen, insbesondere eisenhaltigen, Werkstücken. metallischen und karbidischen Bestandteilen herge-Hierbei ergeben sich Schneideinsätze auf der Basis stellt worden ist, deren metallische Bestandteile aus eines Sintermetalls mit einer Härte von mindestens mindetsens 10% Molybdän und Rest Nickel und 90 Rockwell-Α aus mit einem Molybdän bzw. Mo- 40 Kobalt und deren karbidische Bestandteile aus Titanlybdänkarbid und Nickel enthaltenden Legierungs- karbid und Molybdänkarbid ohne Mischkristallbindemetali verbundenen Titankarbidkörnern als bildung bestehen, wobei jedoch die Summe der hartem Bestandteil. Molybdän- und Molybdänkarbidgehalte 25 bis 70%,

   Metallschneideinsätze, in denen das harte Material bezogen auf die Summe der metallischen Anteile, Titankarbid ist und das Bindematerial eine Legierung 45 beträgt, zur Herstellung von Schneideinsätzen für die «us Molybdän und Nickel, sind seit langem in der spanende Bearbeitung von metallischen, insbesonverarbeitenden Industrie bekannt, und ihnen kam dere eisenhaltigen, Werkstücken,
   ein beträchtlicher technischer Erfolg zu. Diese Ein- Die Erfindung basiert auf der Tatsache, daß das

   sätze auf der Basis von Titankarbid haben zu einem thermische Verhalten von Titankarbidschneidwerkwesentlichen Ausmaß die Wolframkarbideinsätze er- 50 zeugen ganz erheblich verbessert werden kann, insetzt, die für Jahrzehnte das Gebiet der Bearbeitung dem ein Teil des Nickels in der bekannten Nickelbei hoher Geschwindigkeit beherrschten. Molybdän-Bindelegierung durch Chrom ersetzt wird.

   Diese Titankarbidschneideinsätze ergaben im all- Optimale Ergebnisse wurden erhalten, indem zwigemeinen sehr zufriedenstellende technische Brauch- sehen 40 und 10% des Nickels in der Bindelegierung barkeit, und sie ergeben für viele Zwecke geringere 55 durch Chrom ersetzt wurden. Das Chrom wird zu Schneidkosten als andere Konkurrenzmaterialien. dem Pulvergemisch vor der Verdichtung zugegeben Karbidschneidwerkzeuge neigen dazu, bei Grob- und kann als elementares Chrom, Chromkarbid, eine bzw. Schruppschnitten oder Zwischenschnitten durch feste Lösung von Chromkarbid in Titankarbid, eine einen als thermische Ermüdung oder thermische Nickellegierung oder irgendein Gemisch dieser Rißbildung bekannten Mechanismus zu versagen. ⁶° Chromquellen zugesetzt werden. Durch diesen Zu-Gemäß der Erfindung kann dieses vorzeitige Ver- satz wird das Werkzeug besonders beständig gegensagen auf Grund thermischer Ermüdung oder ther- über dem Versagen durch wiederholte Wärmeschocks, mischer Rißbildung weitgehend verhindert werden. Ein typisches durch die Erfindung hergestelltes

   Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung Schneidwerkzeug umfaßt 22,5% Nickel, 10,0% der Lehre der USA.-Patentschrift Re. 25 815 dar, 65 Molybdän, 5% Chrom mit dem restlichen Titandie sich mit einem gesinterten Hartmetallkompakt- karbid und zufälligen Verunreinigungen. Die Bindekörper, der besonders für Schneidwerkzeuge geeignet legierungen werden als Pulver von etwa 5 μΐη zugeist, befaßt, wobei dieser Kompaktkörper frei von setzt. Eine Titankarbidpulverzusammensetzung der