DE2346586A1

DE2346586A1 - Verwendung von siliziumnitrid

Info

Publication number: DE2346586A1
Application number: DE19732346586
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Ing Dr Creydt
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1973-09-15
Filing date: 1973-09-15
Publication date: 1975-03-27

Description

Christian-Schmidt-Str.3/12

DrQ/AG

23465

prov.Nr. 7238 KS

Verwendung von Siliziumnitrid

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von vorzugsweise aus heißgepreßtem Siliziumnitrid bestehenden Formkörpern für die Herstellung von Schneidwerkzeugen zur spanenden Formgebung von insbesondere Leichtmetallwerkstoffen.

Schneidwerkzeuge zur spanenden Formgebung der verschiedensten Stoffe müssen eine hohe Verschleißfestigkeit und Schnitthaltigkeit aufweisen, müssen daneben maß- und formbeständig sein, und in vielen Fällen auch noch genügend zähe, damit sie gegen Schläge und Stöße widerstandsfähig sind.

In Frage kommen unlegierte Stähle mit höherem Kohlenstoffgehalt, vor allem aber legierte Stähle aller Art, insbesondere hochlegierte Chrom-Wolfram-Stähle, die ihre Härte bis 600 C beibehalten und damit höhere Schnittgeschwindigkeiten gegenüber unlegierten Stählen ermöglichen. In großem Umfang werden heute zur spanenden Formgebung von Werkstücken Schneidwerkzeuge aus gesinterten Hartmetallen eingesetzt, die zu mehr als 3o # aus hoehschrnelzenden Karbiden wie Wolfram-Karbid, Titankarbid und zum Rest aus Metallen der Eisengruppe als zähem Bindemittel bestehen. Die Hartmetalle besitzen alle einen guten Schneidwerkstoff auszeichnende Eigenschaften; hohe Kalt-; und Warmhärte und eine gewisse Zähigkeit, da bei der¹ Zerspanung der Schneidwerkstoff infolge Schnittunterbre-

509813/0584

-P-

chung auch auf Schlag und Stoß beansprucht sein kann sowie Oxidationsbeständigkeit der Schneide und Widerstandsfähigkeit gegen mechanischen und thermischen Verschleiß durch den abrollenden Span. Der höheren Kosten wegen werden die gesinterten Hartmetalle in Form von auf unlegierte Stähle aufgelöteten oder aufgeklemmten Plättchen verwendet. Obwohl die aus gesinterten Hartmetallen bestehenden Plättchen gegenüber hoehlegierten Schneidstählen eine wesentlich höhere Standzeit aufweisen, unterliegen diese auch eine?, allmählichen Verschleiß, bedingt durch die hohen Temperaturen und Kräfte an der Schneidkante selbst.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schneidwerkstoff zu finden, mit dem im Vergleich zu gesinterten Hartmetallwerkstoffen eine weitere Steigerung der Standzeit bzw. eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit, und damit der Zerspanungsie istung bei der spanenden Formgebung von Leichtmetallwerkstoffen, insbesondere Aluminium und seinen Legierungen, möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von aus vorzugsweise heißgepreßtem Siliziumnitrid bestehenden Formkörpern, die durch Pressen, gfls. mit anschließendem Schleifen, hergestellt werden, gelöst.

Bekanntlich (CZ-Chemie-Teehnik, Heft 4, Heidelberg 1975) wird Siliziumnitrid in der Weise hergestellt, daß feinkörniges Siliziumpulver zu Formkörpern verarbeitet, die dann bei ca. 1 000 bis 1 300⁰C in Stickstoffatmosphäre gebrannt werden. Dabei reagiert ein Teil des Siliziums mit dem Stickstoff zu Siliziumnitrid und sorgt so für eine Verfestigung des Formkörpers. Anschließend werden die Formkörper in einem zweiten Brand wiederum in Stickstoffatmosphäre bei 1 500 bis 1 500°C vollkommen zu einem festen

509813/0584

und harten Gegenstand aus Siliziumnitrid durchreagiert, der aber kein Sintervermögen besitzt. Wärme als Aktivierungsgröße zur Einleitung der Durchführung eines Sintervorganges allein genügt also nicht, um einen dichten Formkörper aus Siliziumnitrid zu erzeugen. Deshalb bedient man sich der Heißpreßtechnik. Beim Heißpressen wird ein feinkörniges Siliziumnitridpulver der oC -Modifikation bei .Temperaturen bis zu 2 500 C, gegebenenfalls unter Zusatz eines oxydischen Preß- und Sinterhilfsmittels, unter Vakuum oder Schutzgas gepreßt. Verfahrensbedingt lassen sich im allgemeinen nur einfache Formen, wie Stäbe, Platten oder dgl. heißpressen, so daß eine anschließende Weiterbearbeituiig der Formkörper deshalb häufig unerläßlich ist. Da die Vickershärte des heißgepreßten Siliziumnitrids bei

•o

1 800 bis 2 500 kp/mm liegt, zeichnet sich das heißgepreßte Siliziumnitrid insbesondere durch eine hohe Verschleißfestigkeit aus, die den Hartmetallen deutlich überlegen ist.

Im Versuch ergab sich, daß aus heißgepreßten Formkörpern des Siliziumnitrids hergestellte und jeweils mit einem Drehstahl verbundene, als Schneidwerkzeug dienende Plättchen, bei der spanenden Bearbeitung von aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Kolben, eine Standzeit aufwiesen, die bei gleichen Schnittgeschwindigkeiten um ein Mehrfaches größer ist, als bei herkömmlichen aus Hartmetall bestehenden Plättchen. Dadurch fallen weniger Werkzeugwechsel an, und der Nutzungsgrad der Bearbeitungsmaschinen wird erhöht.

5 0 9 8 1 3 / 0 ';. 8 4

ORIGINAL INSPECTED

Claims

23Λ6586

Patentansprüche

Verwendung von Formkörpern aus vorzugsweise heiSgepreßtem Siliziumnitrid zur Herstellung von Schneidwerkzeugen für die spanende Formgebung insbesondere von Leichtmetallwerkstoffen.
2. Verwendung nach Anspruch 1 für die spanende Formgebung von aus Aluminium- bzw. dessen Legierung bestehenden Kolben.

509813/0584