DE2827823A1 - Schneidwerkzeug mit erhoehter lebensdauer und verfahren zum abstechen von rundstahl oder rohrstahl mittels eines einstichdrehmeissels - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W, Beyer Dipl.-Wirtseh.-Ing. B. Jochem

6 Frankfurt am Main Staufenstraße

Anm. j

SKF Industrial Trading and
Development Comp. BV

Plattenburgerweg
Nieuwegein-Niederlande

Schneidwerkzeug mit erhöhter Lebensdauer und Verfahren zum Abstechen von Rundstahl oder Rohrstahl mittels eines Einstichdrehmeißels.

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug mit erhöhter Lebensdauer, bei welchem zumindest ein spanabhebender Bestandteil aus einer Sinterhartmetallkomponente besteht, die aus einem aus einem Metallkarbid und einer metallischen Grundmasse bestehenden Pulver gepresst ist.

Derartige Schneidwerkzeuge sind bekannt. Es ist üblich, ihre Herstellung mit einem oder mehreren Metallkarbiden, für gewöhnlich Titankarbid, zu beginnen, die in eine metallische Grundmasse eingebettet werden. Ein Beispiel hierfür ist in der US-PS 2 967 349 offenbart, die ein Material für Fräswerkzeuge beschreibt, welches aus einem gesinterten Erzeugnis aus Titankarbid und einer Metalllegierung mit 25-7o % Molybdän und/oder Molybdän-Karbid besteht. Die Legierung kann ferner Eisen, Kobalt oder Nickel oder Legierungen davon enthalten.

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Ein Nachteil dieser Materialien besteht darin, daß die Härte auf Kosten der Zähigkeit gesteigert ist, so daß das Material oft trotz seiner großen Härte keine lange Lebensdauer besitzt, weil es abbricht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schneidwerkzeug der eingangs genannten Art mit einem Material für zumindst einen spanabhebenden Bestandteil davon zu schaffen, da_s eine höhere Zähigkeit aufweist und damit eine größere Lebensdauer ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das metallische Grundmaterial aus einer Superlegierung auf Nickel- oder Kobalbasis besteht und in einer Menge von 3o-6o Gewichts-% zum Gesamtgewicht des spanabhebenden Bestandteils vorhanden ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Grundmasse eine Nickelbasislegierung, insbesondere eine Superlegierung mit folgender Zusammensetzung:

0,08 Gewichts-% Kohlenstoff 15,o Gewichts-% Chrom
18,5 Gewichts-% Kobalt

5.2 Gewichts-% Molybdän
3,5 Gewichts-% Titan

4.3 Gewichts-% Aluminium
o,o3 Gewichts-% Bohr
Rest Nickel.

Als Metallkarbid wird vorzugsweise Titankarbid verwendet, da diese Verbindung in dieser Form im Handel erhältlich ist, während vom technischen Standpunkt aus die verhältnismäßig geringe Dichte und kubische Kristallgitterstruktur der Verbindung sicher-stellt, daß es sich gut mit der Grundmasse vermischt. Darüberhinaus werden die Aufnahme und die

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Verbreitung von Feuchtigkeit oder eines Kühlmediums in der Oberfläche bei der Anwendung, beispielsweise während des Fräsens oder Drehens, nicht nennenswert gesteigert.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Abstechen von Rund- oder Rohrstahl auf einer Drehmaschine mittels im Querschnitt dreieckiger oder polygonaler Drehmeißel, die in einem Werkzeughalter gehalten sind.

Bisher sind für ein solches Verfahren nur Drehmeißel aus HSS-Stahl geeignet gewesen, weil Metallkarbid-Drehmeißel zu diesem Zweck zu spröde waren.

Die Erfindung schafft nun zum ersten Mal Drehmeißel auf Metallkarbidbasis, die auch zum Ab- oder Einstechen verwendet werden können.

Erfindungsgemäß zeichnet sich das vorgenannte Verfahren durch die Verwendung eines Drehmeißels aus, der aus einem Metallkarbid und 3o-6o Gewichts-% einer Superlegierung auf Nickel- oder Kobaltbasis besteht.

Diese Superlegierung ist vorzugsweise eine auf Nickelbasis, insbesondere mit folgender Zusammensetzung:

0,08 Gewichts-% Kohlenstoff 15,o Gewichts-% Chrom
18,5 Gewichts-% Kobalt

5.2 Gewichts-% Molybdän
3,5 Gewichts-% Titan

4.3 Gewichts-% Aluminium
o,o3 Gewichts-% Bohr
Rest Nickel ♦

Die Erfindung umfasst schließlich ein Einstichwerkzeug für Drehmaschinen, daß sich dadurch auszeichnet, daß es aus Titankarbid und 3o-6o Gewichts-% einer Superlegierung mit SKF 892i_/23._6el978 80^3/0795

folgender Zusammensetzung besteht:

0,08 Gewichts-% Kohlenstoff 15,ο Gewichts-% Chrom
18,o Gewichts-% Kobalt

5.2 Gewichts-% Molybdän
3,5 Gewichts-% Titan

.,3 Gewichts-% Aluminium
ο,ο3 Gewichts-% Bohr
Rest Nickel.

Die Vorteile eines derartigen Einstichwerkzeugs sind zahlreich. Zum ersten haben die bisher bekannten Einstichwerkzeuge die Eigenschaft, daß sie nur für geringe Schneidgeschwindigkeiten geeignet sind. Mit dem neuen Einstichwerkzeug kann die Schneidgeschwindigkeit beträchtlich erhöht werden. Zum zweiten müssen die Werkzeuge weniger oft ausgewechselt werden, da sie eine größere Lebensdauer besitzen. Zum dritten ist die erzielbare Bearbeitungsgenauigkeit für das Werkstück größer, da an dem Drehwerkzeug weniger Verschleiß auftritt, und schließlich ist eine weniger häufige Kontrolle erforderlich, wenn mit automatischen Drehmaschinen gearbeitet wird.

Die Schneidwerkzeuge werden nach der Methode der "Teilchen-Metallurgie" hergestellt, die erst neuerdings für die Herstellung von Stählen und anderen Materialien für Werkzeuge übernommen wurde. Der Begriff "Teilchen-Metallurgie" wurde eingeführt, um eine Unterscheidung gegenüber der Pulver-Metallurgie zu schaffen, die seit längerer Zeit bekannt ist.

Bei der Teilchen-Metallurgie wird mit einem sehr fein verteilten Pulver aus einer Vorlegierung oder einer Grundmasse begonnen, das mit einem verschleißfesten Material, für gewöhnlich Karbid, Nitrid oder einer Mischung davon vermengt

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wird. Die Vermengung erfolgt häufig durch Vermählen der Bestandteile, gefolgt von einem Befeuchten mit zusatzlicher Flüssigkeit. Das Pulver wird dann in eine Form gepackt und auf eine zu diesem Zweck in der Technik verfügbare Weise verfestigt. Diese Verfestigung kann zunächst durch isostatisches

Pressen^e§emenges und dann Zerschneiden des erhaltenen Materialblocks in die gewünschten Werkzeuge erfolgen. Ein anderes Verfahren besteht im Pressen bis zur endgültigen Form, woraufhin die Schneidwerkzeuge getrennt voneinander vorgesintert, geschliffen, erneut gesintert und fertig bearbeitet und schließlich poliert werden. Um zu verhindern, daß eine übermäßige Anzahl der dünnen Schneidwerkzeuge zerfällt, während sie auf diese Weise behandelt werden, empfiehlt es sich, ein Wachsmaterial in das Pulvergemenge beizugeben, daß nach dem Pressen der Schneidwerkzeuge, jedoch noch vor dem Vorsintern, wieder entfernt wird. Die Entfernung des Wachses erfolgt durch Erhitzen unter Stickstoff auf eine Temperatur, die etwas oberhalb der Zersetzungstemperatur des Wachses liegt. Für beispielsweise Parafinwachs erscheint eine Temperatur von 55o C geeignet.

Nach dem Verpressen werden die erhaltenen Blöcke voneinander getrennt auf Roste in einen geschlossenen, von außen beheizten Ofen gesetzt. Das Vorsintern erfolgt bei einer Temperatur von 9oo-1ooo ⁰C in einer Atmosphäre aus gespaltenen Ammoniak (N₂+ H_). Nach diesem Sintern bei niedriger Temperatur nimmt das Material grob die Härte von Kalk an und kann dann leicht abgeschnitten und auf die gewünschte Form und die gewünschten Abmessungen geschliffen werden.

Nach dieser endgültigen Formgebung erfolgt ein endgültiges Sintern, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 14oo und 16oo ⁰C in einer reinen Wasserstoffatmosphäre. Die Sinter-

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temperatur hängt von dem verwendeten Karbid ab. Besondere Sorge muß dafür getroffen werden, daß das Anwachsen der Karbidteilchen während des Sinterns innerhalb der erforderlichen Grenzen gehalten wird. Dies liefert dann ein dichtes Material mit feinen Karbidpartikeln.

Falls gewünscht, kann die Dichte des Endprodukts durch Warmpressen weiter gesteigert werden. Dieses Verfahren des isostatischen Pressens 1st nun in der Karbidverarbeitungstechnologie allgemein bekannt, obwohl es bisher noch nicht für kleine Drehwerkzeuge angewandt worden ist.

Kobaltbasis Nickelbasis

Stellit Inconel

3o% Superlegierung nach Anspruch 3 + 7o% Titankarbid

4o% 5o% 55% 6o%

H ■

3 + 6o%

3 + 5o%

3 + 45%

3 + 4o%

H H N

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Claims (4)

Patentans^rüclie

1. Schneidwerkzeug mit erhöhter Lebensdauer, bei welchem zumindest ein spanabhebender Bestandteil aus einer Synterhartmetallkomponente besteht, die aus einem aus einem Metallkarbid und einer metallischen Grundmasse bestehenden Pulver gepresst ist, dadurch g ekennz eichnet, daß das metallische Grundmaterial aus einer Superlegierung auf Nickel- oder Kobaltbasis besteht und in einer Menge von 3o-6o Gewichts-% zum Gesamtgewicht des spanabhebenden Bestandteils vorhanden ist.

2..Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß die Grundmasse eine Nickelbasislegierung ist.

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gek e η η ζ e ich net, daß die Grundmasse eine Superlegierung mit folgender Zusammensetzung ist:

o,o8 Gewichts-% Kohlenstoff

15,ο Gewichts-% Chrom

18,5 Gewichts-% Kobalt

5.2 Gewichts-% Molybdän
3,5 Gewichts-% Titan

4.3 Gewichts-% Aluminium
o,o3 Gewichts-% Bohr
Rest Nickel.

4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallkarbid Titankarbid ist.

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5. Verfahren zum Abstechen von Rundstahl oder Rohrstahl

auf einer Drehmaschine mittels im Querschnitt dreieckiger oder polygonaler Drehmeißel, die in einem Werkzeughalter gehalten sind, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Drehmeißels, der aus einem Metallkarbid und 3o-6o Gewichts-% einer Superlegierung auf Nickel- oder Kobaltbasis besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Superlegierung eine auf Nickelbasis ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennze ic hn et, daß die Superlegierung folgende Zusammensetzung aufweist:

o,o8 Gewichts-% Kohlenstoff

15,ο Gewichts-% Chrom

18,5 Gewichts-% Kobalt

5.2 Gewichts-% Molybdän
3,5 Gewichts-% Titan

4.3 Gewichts-% Aluminium
o,o3 Gewichts-% Bohr
Rest Nickel.

8.Einstichwerkzeug für Drehmaschinen, dadurch g e ke nnzeichnet, daß es aus Titankarbid und 3o-6o Gewichts-% einer Superlegierung mit folgender Zusammensetzung besteht:

o,o8 Gewichts-% Kohlenstoff

15,ο Gewichts-% Chrom

18,5 Gewichts-% Kobalt

5.2 Gewichts-% Molybdän
3,5 Gewichts-% Titan

4.3 Gewichts-% Aluminium

o,o3 Gewichts-% Bohr - Rest Nickel. SKF 8921/23.6.1978 809883/0795