DE3208282A1 - Method of joining sintered hard-metal bodies and hard-metal composite products produced thereby - Google Patents

Method of joining sintered hard-metal bodies and hard-metal composite products produced thereby

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DE3208282A1
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Rami Bonen
Joseph Nahariya Frumkin
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Abstract

Hard-metal composite products composed of a first essential part made of hard metal and at least a second essential part made either of hard metal of a different composition from the first part or of a metal in which the first and second parts are firmly joined to one another are produced by a novel improved method in which said essential parts are sintered in contact with one another without using any binder (soldering agent) at the common areas of contact.

Description

Verfahren zum Verbinden von Sinter-Hartmetall-Method for joining sintered carbide

Körpern und danach hergestellte Hartmetall-Verbund-Erzeugnisse Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Hartmetall-Verbund-Erzeugnissen, bei denen mindestens ein wesentlicher Bestandteil aus Sinter-Hartmetall mit mindestens einem weiteren wesentlichen Bestandteil verbunden ist, der entweder aus Sinter-Hartmetall anderer Zusammensetzung oder aus Metall besteht. Die Erfindung stellt sowohl ein neues verbessertes Verfahren zur'Herstellung dieser Erzeugnisse zur Verfügung, nach welchem die wesentlichen Bestandteile miteinander verbunden werden, als auch die neuen, nach diesem Verfahren hergestellten Verbund-Erzeugnisse.Bodies and cemented carbide composite products manufactured thereafter Invention relates to the manufacture of hard metal composite products, in which at least one essential component made of sintered hard metal with at least Another essential component is connected, which is either made of sintered hard metal other composition or made of metal. The invention sets both new improved process for the production of these products is available, according to which the essential components are connected to each other, as well as the new, according to this procedure manufactured composite products.

Sinter-Hartmetalle bestehen aus einer Mischung von einem oder mehreren Carbiden und Nitriden von hauptsächlich Wolfram, Titan, Tantal, Vanadium, Molybdän, oder Niob mit einem Binder-Metall (Matrix), welches in den meisten Fällen Kobalt, Nickel oder eine Mischung dieser beiden Metalle ist. Die Sinter-Hartmetalle sind wegen ihrer großen Oberflächenhärte, Verschleißfestigkeit und mechanischen Festigkeit heutzutage das vorzugsweise ausgewählte Material für die industrielle Anwendung bei der Herstellung von Schnellarbeits-Metallbearbeitungswerkzeugen, Drahtziehdüsen, Gesteinsbohrausrüstungen und vielen anderen Anwendungen, bei denen Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß und Korrosion unabdingbar ist.Sintered cemented carbides consist of a mixture of one or more Carbides and nitrides of mainly tungsten, titanium, tantalum, vanadium, molybdenum, or niobium with a binder metal (matrix), which in most cases is cobalt, Nickel or a mixture of these two metals. The cemented carbides are because of their great surface hardness, wear resistance and mechanical strength nowadays the preferred material for industrial use in the manufacture of high-speed metalworking tools, wire drawing nozzles, Rock drilling rigs and many other applications that require resilience against wear and corrosion is essential.

Sinter-Hartmetall sind teure Materialien. Das ist einer der Hauptgründe, weshalb verhältnismäßig große Werkzeuge und Maschinenteile in der Regel nicht vollständig aus Sinter-Hartmetall hergestellt werden, sondern statt dessen als Verbund-Werkzeuge, bei welchen das teure Sinter-Hartmetall lediglich an den Stellen angebracht sind, die den hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Z.B. werden Drehwerkzeuge, Fräswerkzeuge und alle anderen Arten von schneidwerkzeugen in der Regel nur an der Schneidkante mit Sinter-Hartmetall versehen,während die übrigen Werkzeugteile aus Stahl gefertigt werden. Entsprechend werden Rotary-Cesteinsbohrer und Bohrer und Hobel zum Abbauen von Kohle im allgemeinen aus Qualitätsstahl gefertigt und mit Schneidplatten oder Einsätzen aus Sinter-Hartmetall versehen. Diese Schneidplatten oder Einsätze aus Sinter-Hartmetall werden entsprechend der gängigen Technik auf diesem Gebiet auf einem Trägerkörper oder Halter , der gewöhnlich"aus unlegiertem Stahl besteht, mechanisch befestigt bzw. festgehalten. Nach einer anderen weitverbreiteten Technik wird das Hartmetallstück auf den Träger mit Hilfe eines Bindemetalles oder Lötmittels wie z.B. Kupfer, Bronze, Messing oder Silber aufgelötet.Sintered carbide are expensive materials. This is one of the main reasons which is why relatively large tools and machine parts are usually not complete the end Sintered carbide, but instead as composite tools, in which the expensive sintered hard metal are only attached to the places which are exposed to the high stresses and strains. E.g. turning tools, milling tools and all other types of cutting tools usually only on the cutting edge provided with sintered carbide, while the remaining tool parts are made of steel will. Correspondingly, rotary stone drills and drills and planes are used for mining of coal generally made of quality steel and with cutting inserts or Sintered carbide inserts. These cutting inserts or inserts are made Sintered hard metal are based on the current technology in this field a support body or holder, which usually "consists of unalloyed steel, mechanically attached or held. Another popular technique is that Carbide piece on the carrier with the help of a binding metal or solder such as e.g. copper, bronze, brass or silver soldered on.

Hartlöten wurde auch schon verwendet, um zwei Hartmetallstücke derselben oder unterschiedlichen Zusammensetzung miteinander zu verbinden, d.h. zur Herstellung von Spezialwerkzeugen für Einsatzgebiete, bei denen das Werkzeug ganz aus Harmetall bestehen muß. Das kann z.B. in Fällen notwendig werden, bei denen das ganze Werkzeug extremen Arbeitstemperaturen ausgesetzt wird oder in Dreh-Bohrern, bei denen nicht nur die Schneidkante, sondern auch der ganze Schaft eine hohe Festigkeit besitzen muß. In solchen Fällen ist es oft aus wirtschaftlichen und/oder konstruktiven Gründen vorteilhaft, das Werkzeug aus zwei oder mehr wesentlichen Bestandteilen aus unterschiedlichen Hartmetall-Sorten zusammenzusetzen. In anderen Fällen kann es sogar vorteilhaft sein, ein Werkzeug aus zwei wesentlichen Teilen aus Hartmetall mit identischer Zusammensetzung aufzubauen. Ein Beispiel für solche Fälle ist ein verhältnismäßig schlanker Bohrer auf einer beträchtlich dickeren zylindrischen Schaft, bei welchem die Verbindung eines vorgeformten Bohrers auf dem Schaft eine wesentliche Ersparnis an Material und Arbeit mit sich bringt verglichen mit der Herstellung des Bohrers aus einem einteiligen Hartmetallstab mit dem größeren Durchmesser des Schaftes. Keine der beiden oben beschriebenen Techniken -mechanische Verbindung und Hartlöten - ist voll zufriedenstellend; jede hat ihre Nachteile. So kompliziert der Gebrauch mechanischer Mittel zur Befestigung der Hartmetallschneidplatte auf dem Träger notwendigerwiese die Konstruktion des Werkzeuges und vergrößert in den meisten Fällen seine Abmessungen. Auf der anderen Seite bringt das Hartlöten die Anwesenheit eines Bindemetalles (Lötmittels) im fertigen Erzeugnis mit sich, welches im allgemeinen geringere mechanische Eigenschaften besitzt als sowohl das Hartmetallstück als auch der Träger, auf welchen es aufgelötet ist; das bezieht sich insbesondere auf Wärmebeständigkeit und Verschleißfestigkeit. Ferner wird die Herstellung scilc.her Werkzeuge durch das Löten verlängert und verkompliziert; in vielen Fällen benötigt man hierfür besondere Apparate.Brazing has also been used to make two pieces of hard metal of the same or to combine different compositions, i.e. for production of special tools for areas of application where the tool is made entirely of Harmetall must exist. This can be necessary, for example, in cases where the entire tool is exposed to extreme working temperatures or in rotary drills where not only the cutting edge but also the entire shaft have a high degree of strength got to. In such cases it is often for economic and / or constructive reasons advantageous, the tool from two or more essential components from different Assemble carbide grades. In other cases it can even be beneficial be, a tool made up of two essential parts made of hard metal with identical composition build up. An example of such cases is a relatively slim drill on a considerably thicker cylindrical shaft in which the connection a pre-formed drill on the shank, a substantial saving in material and labor involved compared to making the drill from one one-piece hard metal rod with the larger diameter of the shaft. No the two techniques described above - mechanical connection and brazing - is fully satisfactory; each has its drawbacks. So complicated to use mechanical means for securing the hard metal cutting tip on the carrier the construction of the tool and in most cases increases its dimensions. On the other hand, brazing brings the presence of a binder metal (solder) in the finished product, which generally has lower mechanical properties possesses than both the hard metal piece and the carrier on which it is soldered is; this relates in particular to heat resistance and wear resistance. Furthermore, soldering lengthens and complicates the manufacture of scilc.her tools; in many cases special equipment is required for this.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Verbund-Metall-Schneid-Werkzeuge oder Schneidplatten aus einem relativ dicken Hartmetall-Körper mit einer relativ dünnen, verschleißfesten Oberflächenschicht aus einem Hartmetall anderer Zusammensetzung herzustellen, indem aus zwei Pulvern der unterschiedlichen Zusammensetzungen ein Preßling geformt und anschließend in der üblichen Weise gesintert wird (Britische Patentschriften 1 042 711 und 1 115 908). Dieses Verfahren kann nur für gewisse, ganz spezielle geometrische Ausbildungen des Körpers und der Oberflächenschicht angewenddet werden. Ferner kann dieses Verfahren nicht in den oben beschriebenen Fällen angewendet werden, bei denen einer oder mehrere der wesentlichen Bestandteile z.B. eines Metall-Schneidwerkzeuges geformt werden muß, bevor es mit dem oder den anderen wesentlichen Bestandteilen verbunden wird, weil die Pulver-Preßlinge sich in der Regel nicht für Umformungsarbeiten eignen.It has been proposed to use composite metal cutting tools or Cutting inserts made of a relatively thick hard metal body with a relatively thin, wear-resistant surface layer made of a hard metal of a different composition Manufacture by making from two powders the different compositions a compact is formed and then sintered in the usual way (British Patents 1,042,711 and 1,115,908). This procedure can only be used for certain very special geometrical designs of the body and the surface layer be applied. Furthermore, this method cannot be used in those described above Cases are applied where one or more of the essential ingredients e.g., a metal cutting tool must be shaped before it is used with the other essential ingredients because the powder compacts themselves usually not suitable for forming work.

Nach dieser Erfindung wurde herausgefunden, daß die beschriebenen Nachteile der bekannten Techniken überwunden werden können und man ein verbessertes Hartmetall-Verbund-Erzeugnis erhält, in dem man/die Verbindung des Sinter-Hartmetall-Stückes mit einem anderen solchen Stück oder einer Metallunterlage dadurch herstellt, daß die genannten Elemente in Kontakt miteinander gesintert werden.According to this invention it has been found that the described Disadvantages of the known techniques can be overcome and you get an improved Carbide composite product is obtained in which one / the connection of the sintered carbide piece with someone else such a piece or a metal pad thereby produces that said elements are sintered in contact with one another.

So wird nach einem Aspekt dieser Erfindung ein verfahren vorgeschlagen, nach welchem ein erster Hartmetall-Körper mit mindestens einem zweiten Körper aus einem Hartmetall anderer Zusammensetzung als der erste Körper oder aus Metall sicher verbunden wird, in dem der erste und der zweite Körper in Berrhrungmiteinander gesintert werden, ohne daß sich irgendwo in der gemeinsamen Berührungsfläche irgendein Binde metall (Lötmittel) befindet.Thus, according to one aspect of this invention, a method is proposed, according to which a first hard metal body with at least one second body a hard metal of a different composition than the first body or made of metal is joined by sintering the first and second bodies in contact with each other without any bandage anywhere in the common contact area metal (solder).

Nach einem zweiten Aspekt dieser Erfindung wird ein Harmetall-Verbund-Erzeugnis vorgeschlagen bestehend aus einem ersten wesentlichen Bestandteil aus Sinter-Hartmetall und mindestens einem zweiten wesentlichen Bestandteil der entweder aus einem Sinter-Hartmetall anderer Zusammensetzung als der erste Bestandteil oder aus Metall besteht, wobei der erste und der zweite Bestandteil miteinander durch Sinter fest verbunden sind ohne Verwendung irgendeines Bindenetalles (Lötmittel) irgendwo in der gemeinsamen Berührungsfläche.According to a second aspect of this invention there is a harmetallic composite product proposed consisting of a first essential component made of sintered hard metal and at least one second essential component of either a sintered hard metal of a different composition than the first component or of metal, wherein the first and the second component are firmly connected to one another by sintering without using any Bonding metal (solder) somewhere in the common touch area.

Nach dieser Erfindung wurde überraschenderweise herausgefunden, daß die Verbindung eines Hartmetallkörpers mit einem Körper aus einem Hartmetall anderer Zusammensetzung oder mit einer Metallunterlage nach dem Sinter-Verfahren dieser Erfindung nicht nur zu einer sehr festen Verbindung führt, sondern auch eine ununterbrochen zusammenhängende Verbindung zwischen den beiden Körpern an ihrer gemeinsamen Berührungsfläche ergibt und daß die mechanischen und anderen Eigenschaften der Übergangsschicht dem Mittelwert der entsprechenden Eigenschaften der miteinander verbundenen Körper entsprechen. Aufgrund dieser Tatsache ist das Verfahren nach dieser Erfindung besonders für die Herstellung von Schneidwerkzeugen mit geeignet verhältnismäßig langen Schneidkanten,/bei welchen sich entlang der Schneidkante zwei oder mehrere Segmente aus Hartmetall unterschiedlicher Zusammensetzung mit unterschiedlichen Verschleißfestigkeiten und mechanischen Eigenschaften befinden.According to this invention it has surprisingly been found that the connection of a hard metal body with a body made of a hard metal of another Composition or with a metal base by the sintering process of this Invention not only leads to a very strong connection, but also an uninterrupted one coherent connection between the two bodies at their common contact surface results and that the mechanical and other properties of the transition layer the Mean value of the corresponding properties of the interconnected bodies. Due to this fact, the method according to this invention is particularly suitable for Manufacture of cutting tools with suitable, relatively long cutting edges, / at which are two or more segments made of hard metal along the cutting edge different composition with different wear resistance and mechanical properties.

In der spanenden Metallbearbeitung ist es eine bekannte Erscheinung, daß bei Werkzeugen mit einer langen Schneidkante, insbesondere wenn sich das Werkzeug beim Zerspanungsprozeß relativ zum Werkstück dreht, unterschiedliche Bereiche entlang der Schneidkante des Werkzeuges unterschiedlichen Zerspanungsbedingungen ausgesetzt sind hinsichtlich der Schnittgeschwindigkeit, der Härte und Geometrie des Werkstückes, der Spandicke etc.In metal cutting, it is a well-known phenomenon that with tools with a long cutting edge, especially when the tool is rotates relative to the workpiece during the machining process, along different areas the cutting edge of the tool exposed to different machining conditions are with regard to the cutting speed, the hardness and geometry of the workpiece, the chip thickness etc.

Z.B. ist bei einem Dreh-Bohrer die Schnittgeschwindigkeit, mit welcher das Material des Werkstückes von der Schneidkante des Werkzeuges geschnitten wird, an jedem Punkt entlang der Schneidkante unterschiedlich in Abhängigkeit vom radialen Abstand des betreffenden Punktes vom Drehpunkt des Bohrers. Infolge dessen verändern sich die Schnittkräfte' die Arbeitstemperaturen und das Verschleißmaß in unterschiedlichen gereichen entlang der Schneidkante beträchtlich. Um in solchen Fällen optimale Ergebnisse zu erzielen und die Lebensdauer des Werkzeuges zu erhöhen, sollte an den verschiedenen Bereichen der Schneidkante des Werkzeuges die Hartmetallsorte vorzugsweise so gewählt werden, daß sie in jedem Bereich entlang der Schneidkante fürfldie unterschiedlichen Zerspanungsbedingungen die jeweils passenden Festigkeitseigenschaften besitzt.E.g. in the case of a rotary drill, the cutting speed at which the material of the workpiece is cut by the cutting edge of the tool, different at each point along the cutting edge depending on the radial Distance of the point in question from the pivot point of the drill. Change as a result the cutting forces' the working temperatures and the degree of wear in different extend considerably along the cutting edge. To get the best results in such cases to achieve and to increase the service life of the tool should be based on the various Areas of the cutting edge of the tool, the type of hard metal is preferably selected that they are in each area along the cutting edge for the different Machining conditions the appropriate strength properties in each case owns.

In der Schneidwerkzeug-Technologie ist schon versucht worden, Werkzeuge dieser Art herzustellen indem Hartmetallelemente mit jeweils passenden Eigenschaften aneinander gelötet wurden, um so die Schneidkante des Werkzeuges zu bilden,oder indem auf einen stählernen Trägerkörper nebeneinander eine Anzahl von Hartmetallelementen mechanisch befestigt wurden. Die Ergebnisse dieser Versuche waren bei beiden Methoden alles andere als zufriedenstellend, hauptsächlich weil dadurch in der Schneidkante eine Störstelle bestand, und zwar sowohl aus konstruktiver Sicht als auch im Hinblick auf die Materialeigenschaften entlang der Schneidkante.Attempts have been made in cutting tool technology, tools manufacture of this type by using hard metal elements with suitable properties in each case soldered together to form the cutting edge of the tool, or by placing a number of hard metal elements next to one another on a steel support body mechanically attached. The results of these trials were for both methods far from satisfactory, mainly because it results in the cutting edge an imperfection existed, both from a constructive point of view and from a point of view on the material properties along the cutting edge.

So entsteht an der Grenze zwischen zwei oder mehr mechanisch zu einer Schneidkante vereinigten Hartelementen eine Lücke,2soe schmal sie auch sein mag, eine ungünstige Auswirkung sowohl auf die Zerspanungsleistung als auch auf die Verschleißfestigkeit des Werkzeuges hat. Eine ähnliche Störstelle wird gebildet, wenn die Hartmetallelemente der Schneidkante miteinander verlötet werden, weil die Zwischenschicht aus Bindemetall (Lötmittel) eine geringere Härte und Verschleißfestigkeit besitzt.So at the boundary between two or more mechanically one arises Cutting edge united hard elements a gap, however narrow it may be, an unfavorable effect on both the cutting performance and the wear resistance of the tool. A similar defect is formed if the hard metal elements of the cutting edge are soldered together because the intermediate layer made of binding metal (solder) has a lower hardness and wear resistance.

Diese Probleme werden mit dem Verfahren nach dieser Erfindung zufriedenstellend gelöst. Es ermöglicht die Herstellung von Werkzeugen der oben beschriebenen Art, in dem eine Vielzahl von unterschiedlichen Materialeigenschaften in einem einzigen Werkzeug vereinigt werden, wobei jeder wesentliche Bestandteil getrennt hergestellt werden kann, bevor alle Bestandteile durch Sintern miteinander verbunden werden. Das Verfahren dieser Erfindung ermöglicht ferner die Herstellung von Werkzeugen der oben beschriebenen Art mit dem kleinsten relativen Volumen verglichen mit den bisher bekannten Methoden.These problems become satisfactory with the method of this invention solved. It enables the production of tools of the type described above, in which a multitude of different material properties in a single Tool can be combined, with each essential component manufactured separately can be before all components are connected to one another by sintering. The method of this invention also enables the manufacture of tools of the kind described above with the smallest relative volume compared to the previously known methods.

Nach dem Verfahren dieser Erfindung wird ein Sinter-Hartmetall-Körper mit einem anderen Körper aus Sinter-Hartmetall oder aus Metall verbunden, in dem die Körper gesintert werden, während sie miteinander in Berührung sind. Es wurde herausgefunden, daß die miteinander zu verbindenden Körper während des Sinterns im allgemeinen nicht gegeneinander gepreßt zu werden brauchen, wenngleich diese Maßnahme in gewissen Fällen maßvoll angewandt werden kann, soweit es erforderlich ist. In einigen Fällen erlaubt die geometrische Ausgestaltung der miteinander zu verbindenden Körper, daß im Sinter-Ofen einer von ihnen auf den anderen gelegt wird und so die Schwerkraft verwe ndetwird, um den erforderlichen Kontakt herzustellen. In anderen Fällen, wiederum in Abhängigkeit von der geometrischen Ausgestaltung der miteinander zu verbindenden Körper,kann die mit den Sintern verbundene Schrumpfung eines oder beider Körper verwendet werden; das wird weiter unten im einzelnen erläutert Das Sintern nach dieser Erfindung geschieht unter den herkömmlichen, in der Technik bekannten Bedingungen und mit denselben Apparaten. Die für das Sintern erforderliche Zeit, um die Bindung zu erreichen, hängt von der Materialzusammensetzung und den Abmessungen der miteinander zu verbindenden Körper ab und kann in jedem Falle leicht empirisch bestimmt werden. Es wurde mit dieser Erfindung herausgefunden, daß im allgemeinen Sinter-Zeiten der Größenordnung von 15 Minuten bis etwa 2 Stundenlinsbesondere von etwa 1 Stunde, die gewünschten Ergebnisse liefern werden.The method of this invention produces a cemented carbide body connected to another body made of cemented carbide or made of metal in which the Bodies are sintered while in contact with each other are. It has been found that the bodies to be joined together during of sintering generally do not need to be pressed against one another, although this measure can in certain cases be applied moderately if necessary is. In some cases, the geometrical design allows the one another to connecting body that one of them is placed on top of the other in the sintering furnace and so gravity is used to make the necessary contact. In other cases, again depending on the geometric configuration of the bodies to be connected to one another, the shrinkage associated with the sintering can occur one or both bodies are used; this is explained in detail below That Sintering according to this invention occurs among those conventional in the art known conditions and with the same apparatus. The one required for sintering Time to reach the bond depends on the material composition and the Dimensions of the body to be connected to one another and can be easily in each case can be determined empirically. It has been found with this invention that im general sintering times of the order of 15 minutes to about 2 hours, in particular about 1 hour will give the desired results.

Die miteinander und/oder mit einer Metallunterlage nach dieser Erfindung zu verbindenden Sinter-Hartmetall-Körper können entweder in dem endgültigen, fertig gesinterten Zustand oder in einem vorgesinterten Zustand sein. Die Temperaturen, bei denen die Verbindung nach dieser Erfindung durch Sintern hergestellt wird, muß nach den besonderen Umständen jedes einzelnen Falles festgelegt werden. Wenn z.B.The with each other and / or with a metal base according to this invention to be connected sintered hard metal body can either in the final, finished be sintered state or in a presintered state. The temperatures, in which the connection according to this invention is made by sintering, must to be determined according to the particular circumstances of each case. If e.g.

ein Sinter-Hartmetall-Körper in entweder einem vorgesinterten oder im fertiggesinterten Zustand mit einer metallischen Unterlage verbunden werden soll, wird die Bindung durch Sintern bei einer Temperatur entsprechend der normalen Sinter-Temperatur der speziellen Hartmetallsorte hergestellt. Wenn mehrere Hartmetallkörper unterschiedlicher Zusammensetzung mit einer gemeinsamen metallischen Unterlage verbunden werden sollen, wird die Verbindung vorzugsweise bei einer Sinter-Temperatur erzeugt, die annähernd der höchsten normalen Sinter-Temperatur der verschiedenen verwendeten Hartmetall-Sorten entspricht. Wenn in einer einzigen Operation zwei oder mehr Hartmetallkörper miteinander verbunden werden sollen, von denen sidiwenigstens einer in einem vorgesinterten Zustand befindet, wird die Sinter-Temperatur vorzugsweise der normalen Sinter-Temperatur des betreffenden vorsinterten Hartmetall-Körpers entsprechen (oder wenn mehr als ein solches Element teilnimmt - entsprechend der höchsten Sinter-Temperatur dieser vorgesinterten Körper). In den Fällen,bei denen zwei oder mehr fertiggesinterte Hartmetallkörper unterschiedlicher Zusammensetzung miteinander verbunden werden sollen, wird die Verbindung durch Sintern geeigneterweise bei einer Temperatur hergestellt, die annähernd der niedrigsten der verschiedenen normalen Sintertempeperaturen der verschiedenen Hartmetall-Sorten entspricht. Es ist klarzustellen, daß die obige Eröterung der Betriebstemperaturen für die Verbindung durch Sintern gemäß dieser Erfindung nur die Bedeutung von Leitprinzipien besitzt, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.a cemented carbide body in either a presintered or in the fully sintered state with a metallic base connected is to be, the bond is made by sintering at a temperature corresponding to normal sintering temperature of the special carbide grade. If several Carbide body of different composition with a common metallic If the substrate is to be connected, the connection is preferably made at a sintering temperature which is approximately the highest normal sintering temperature of the various Carbide types used. If in a single operation two or more hard metal bodies are to be connected to one another, of which at least one is in a presintered state, the sintering temperature becomes preferable the normal sintering temperature of the respective pre-sintered hard metal body (or if more than one such element takes part - according to the highest sintering temperature of these pre-sintered bodies). In those cases where two or more fully sintered hard metal bodies of different composition are to be connected to each other, the connection is suitably made by sintering made at a temperature approximately the lowest of the various normal sintering temperatures of the different types of carbide is equivalent to. It should be made clear that the above discussion of operating temperatures for the connection by sintering according to this invention only the meaning of guiding principles but to which the invention is not limited.

In besonderen Fällen kann man andere Temperaturen wählen, als oben empfohlen wurde, je nach den besonderen Ergebnissen; die man im Einzelfall erreichen will, wobei die Temperaturen und anderen Bedinqungen leicht empirisch bestimmt werden können.In special cases you can choose other temperatures than above was recommended depending on the particular results; which can be reached in individual cases want, the temperatures and other conditions are easily determined empirically can.

Es wurde bereits oben erwähnt, daß die bekannte Erscheinung der Schrumpfurqeines vorgesinterten Hartmetall-Körpers im Laufe des Fertigsintern beim Verfahren nach dieser Erfindung vorteilhaft in den Fällen verwendet werden kann, in denen die miteinander zu vebindenden Hartmetallkörper undjoder anderen metallischen Körper eine geeignete geometrische Ausgestaltung besitzen. Wenn z.B. ein zylindrischer Hartmetalleinsatz (etwa ein Drehbohrer von relativ kleinem Durchmesser) durch Sintern in einer entsprechenden Bohrung eines Hartmetallträgers von größeren Abmessungen befestigt werden soll (etwa einem zylindrischen Bohrschaft mit einer axialen Boh-rung), kann ein fertiggesinterter Einsatz (z.B. der Bohrer) vorteilhaft in die Bohrung des vorgesinterten Trägers eingesetzt werden und dieses Paar miteinander durch Sintern verbunden werden.It has already been mentioned above that the well-known phenomenon of shrinkage pre-sintered hard metal body in the course of the final sintering process this invention can be used advantageously in cases where the interrelated A suitable hard metal body to be connected and any other metal body Have a geometric design. For example, if a cylindrical carbide insert (for example a rotary drill with a relatively small diameter) by sintering in a corresponding Drilling of a hard metal carrier of larger dimensions is to be attached (approx a cylindrical Drill shank with an axial bore), can a fully sintered insert (e.g. the drill) advantageously in the bore of the pre-sintered one Support are used and this pair are connected to each other by sintering.

Im Laufe des Sinterns sorgt die letzte Schrumpfung des vorgesinterten Trägers für einen engen Kontakt mit dem Einsatz, was zu einer absolut genauen Ausrichtung des einen Teils im Hinblick auf den anderen Teil führt.In the course of sintering, the final shrinkage of the pre-sintered one takes place Carrier for close contact with the insert, resulting in absolutely precise alignment one part leads to the other part.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen, auf die sie nicht beschränkt ist, im einzelnen beschrieben: Figur 1 ist eine Seitenansicht eines Bohrers, der aus zwei nach dieser Erfindung miteinander verbundenen Hartmetall-Körpern besteht.In the following the invention with reference to the accompanying drawings, to which it is not limited, is described in detail: Figure 1 is a side view a drill consisting of two hard metal bodies connected to one another according to this invention consists.

Figur 2 a ist eine Seitenansicht von einem flachköpfigen Bohrer, dessen Schneidkanten aus Hartmetallabschnitten verschiedener Zusammensetzung aufgebaut sind, die miteinander nach dieser Erfindung verbunden wurden.Figure 2a is a side view of a flat-headed drill whose Cutting edges made up of hard metal sections of different composition which are connected to each other according to this invention became.

Figur 2 b ist eine Draufsicht auf die Spitze des flachköpfigen Bohrers aus Figur 2a.Figure 2b is a plan view of the tip of the flat-headed drill from Figure 2a.

Figur 3 a ist eine Seitenansicht von einem Fingerfräser , der aus zwei Hartmetallelementen von unterschiedlicher Zusammensetzung zusammengebaut ist, die miteinander nach dieser Erfindung verbunden wurden.Figure 3a is a side view of an end mill from two cemented carbide elements of different composition are assembled, joined together in accordance with this invention.

Figur 3b ist eine Draufsicht auf das Schneidende des Fingerfräsers nach Figur 3a.Figure 3b is a top plan view of the cutting end of the end mill according to Figure 3a.

Figur 4 a ist eine Seitenansicht eines profilierten Drehwerkzeuges, dessen Schneidkante aus mehreren Hrtmetall-Abschnitten unterschiedlicher Zusammen setzung aufgebaut, ist die die miteinander nach dieser Erfindung verbunden wurden.FIG. 4 a is a side view of a profiled turning tool, whose cutting edge is made up of several different carbide sections set up, is the one that were connected to each other according to this invention.

Figur 4 b ist eine Draufsicht von oben auf das Drehwerkzeug nach Figur 4 a.Figure 4b is a top plan view of the turning tool of Figure 4 a.

Figur 5 a ist eine Seitenansicht eines Spitz' bohrers mit einem auswechslbaren Schneideinsatz der nach dieser Erfindung hergestellt ist.Figure 5a is a side view of a Spitz ' drill with a replaceable cutting insert made in accordance with this invention.

Figur 5 ist eine Draufsicht auf den Spitzbohrer nach Figur 5 a.FIG. 5 is a plan view of the pointed drill according to FIG. 5 a.

In der folgenden Beschreibung werden die verschiedenen Hartmetallsorten mit den Code-Nummern der Anmelderin bezeichnet. Die jeweilige Zusammensetzung ergibt sich aus der folgenden Tabelle: Tabelle Hartmetall-Zusammensetzungen Chemische Zusammensetzung Gewichtsprozent Symbol WC ab TiC + Mo2c Ni Andere Ta(Nb)C. IC 4 93.5 5 1.5 - IC 20 91.7 5.8 2.5 - IC 28 85.5 12.5 2 2 - IC 50 74 11 15 - IC 50M 68 11 21 - . IC 70 73 8 19 - IC 78 59 9 32 - IC 80T - - massiv TiC + 12.5 Zusätze In Figur 1 erkennt man ein Hartmetall-Verbundwerkzeug 11 nach dieser Erfindung. Dieses besteht aus einem Spiralbohrer 12 von 1,5 mm Durchmesser, der in einen zylindrischen Schaft oder Halter 13 von 4 mm Durchmesser eingesetzt ist. Zur Herstellung dieses Werkzeuges nach dieser Erfindung wird der fertig gesinterte und vorgeformte Bohrer 12 aus Sinter-Hartmetall IC 50 in eine zylindrische axiale Bohrung im Schaft 13 aus vorgesinterten Sinter-Hartmetall IC 4 eingesetzt und anschließend die Teile 12 und 13 zusammen 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 1.4080 C gesintert.In the following description, the various types of carbide are identified with the applicant's code numbers. The respective composition results from the following table: Table of hard metal compositions Chemical composition Percentage by weight Symbol WC from TiC + Mo2c Ni others Ta (Nb) C. IC 4 93.5 5 1.5 - IC 20 91.7 5.8 2.5 - IC 28 85.5 12.5 2 2 - IC 50 74 11 15 - IC 50M 68 11 21 -. IC 70 73 8 19 - IC 78 59 9 32 - IC 80T - - solid TiC + 12.5 additives A hard metal composite tool 11 according to this invention can be seen in FIG. This consists of a twist drill 12 of 1.5 mm diameter which is inserted into a cylindrical shaft or holder 13 of 4 mm diameter. To produce this tool according to this invention, the finished sintered and preformed drill 12 made of sintered hard metal IC 50 is inserted into a cylindrical axial bore in the shaft 13 made of pre-sintered sintered hard metal IC 4 and then the parts 12 and 13 together for 60 minutes at a Sintered at a temperature of 1.4080 C.

Für das Werkzeug 11 aus Figur 1 kann ebenso vorteilhaft ein Bohrer 12 aus fertig gesintertem Hartmetall IC 28 verwendet werden.A drill can also advantageously be used for the tool 11 from FIG 12 made of fully sintered hard metal IC 28 can be used.

Figuren 2 a und 2 b zeigen einen flachköpfigen Bohrer nach dieser Erfindung, dessen Schneidkante 22 aus den Hartmetallsegmenten 23, 23' der Hartmetallsorte IC 78, 24 und 24' der Hartmetallsorte IC 50 M und 25 der Hartmetallsorte IC.28 aufgebaut ist, die miteinander und mit der gemeinsamen Basis 26, welche aus dem Stahl SAE 1050 besteht, durch Sintern nach dieser Erfindung verbunden wurden. Zur Herstellung dieses Werkzeuges wurden die verschiedenen Hartmetallelemente im fertig gesinterten Zustand in Kontakt miteinander und mit der Basis 26 zusammengesetzt, so wie es in Figuren 2a und 2b dargestellt ist und dann 60 Minuten bei- einer Temperatur von 14080 C gesintert.Figures 2 a and 2 b show a flat-headed drill according to this Invention, the cutting edge 22 of which is made from the hard metal segments 23, 23 'of the hard metal type IC 78, 24 and 24 'of the carbide type IC 50 M and 25 of the carbide type IC.28 is connected to each other and to the common base 26, which is made of the steel SAE 1050 is made by sintering of this invention. To manufacture this tool, the various hard metal elements were used in the fully sintered state in contact with each other and assembled with the base 26, as shown in Figures 2a and 2b and then 60 minutes at one temperature sintered at 14080 C.

Dasselbe'in Figuren..2a und 2 b gezeigte Verbundwerkzeug wurde in derselben Weise mit Segmenten 23, 23' aus der Hartmetallsorte IC 4, Segmenten 24 und 24' aus der Hartmetallsorte IC 20 und dem Segment 25 aus der Hartmetallsorte IC 28 gefertigt.The same composite tool shown in FIGS. 2a and 2b was shown in FIG the same way with segments 23, 23 'made of hard metal type IC 4, segments 24 and 24 'from the hard metal type IC 20 and the segment 25 from the hard metal type IC 28 manufactured.

Der in Figuren 3a und 3b gezeigte Fingerfräser 31 nach dieser Erfindung, besteht-aus einem zylindrischen Kern 32 aus Sinter-Hartmetall IC 28 der durch Sintern nach dieser Erfindung mit einem ringförmigen Teil 33 aus der Hartmetall-Sorte IC 50 M verbunden wurde.The end mill 31 shown in Figures 3a and 3b according to this invention, consists of a cylindrical core 32 made of sintered hard metal IC 28 which is sintered according to this invention with an annular part 33 made of the hard metal type IC 50 M.

Die Schneidkante 34.dieses Werkzeuges ist darum aufgebaut aus dem Mittelteil aus der Hartmetallsorte IC 28 und einem Paar von äußeren Teilen aus IC 50 M. Zur Herstellung dieses Werkzeuges wurde der fertiggesinterte zylindrische Kern 32 aus IC 28 in den vorgesinterten und vorgeformten hohlen Teil 33 aus IC 50 M eingesetzt und die Teile zusammen 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 1408 ° C gesintert. Danach wurde das Werkzeug mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden in seine endgültige Form gebracht.The cutting edge 34. of this tool is therefore built up from the Middle part made of carbide grade IC 28 and a pair of outer parts made of IC 50 M. To manufacture this tool, the fully sintered cylindrical Core 32 of IC 28 in the pre-sintered and preformed hollow part 33 of IC 50 M inserted and the parts together for 60 minutes at a temperature of 1408 ° C sintered. After that, the tool was made using conventional machining methods brought into its final form.

Figuren 4 a und 4 b zeigen ein profiliertes Drehwerkzeug 41 bestehend aus einem Halter 42 aus SAE 1050 Stahl und einer Schneidplatte, die folgendermaßen aus drei Hartmetallsegmenten aufgebaut ist: Segment 43 aus Hartmetall IC 28; Segment 44 aus Hartmetall IC 50 M und Segment 45 aus Hartmetall IC 80 T. Die Segmente 43, 44 und 45 werden miteinander und mit dem Stahlhalter 42 durch Sintern nach dieser Erfindung verbunden. Zur Herstellung des Werkzeuges wurden die fertiggesinterten und vorgeformten Segmente 43, 44 und 45 in Berührung miteinander und mit dem gemeinsamen Halter 42 zusammengesetzt und alles zusammen 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 1200° C gesintert.Figures 4 a and 4 b show a profiled turning tool 41 consisting from a holder 42 made of SAE 1050 steel and a cutting plate, which is as follows is made up of three hard metal segments: segment 43 made of hard metal IC 28; segment 44 made of hard metal IC 50 M and segment 45 made of hard metal IC 80 T. The segments 43, 44 and 45 are together and with the steel holder 42 by sintering after this Invention connected. The fully sintered ones were used to manufacture the tool and preformed segments 43, 44 and 45 in contact with each other and with the common Holder 42 put together and all together for 60 minutes at sintered at a temperature of 1200 ° C.

Fissuren 5 a und 5 b zeigen einen Spitzbohrer 51. Dieser besteht aus einem Stahlstab 52, der mit einer auswechselbaren Schneidplatte 53 au-s Hartmetall versehen ist, welche auf dem Stab 52 mit dem Stift 54 mechanisch besfestigt wird. Die Schneidplatte 53 besteht aus einem flachen Hauptteil 55 aus Hartmetall IC 50 und der Spitze 56 aus Hartmetall IC 28, die miteinander durch Sintern gemäß dieser Erfindung verbunden wurden.Fissures 5 a and 5 b show a pointed drill 51. This consists of a steel rod 52, which is made of hard metal with an exchangeable cutting tip 53 is provided, which is mechanically fastened on the rod 52 with the pin 54. The cutting tip 53 consists of a flat main part 55 made of hard metal IC 50 and the tip 56 made of hard metal IC 28, which are connected to one another by sintering in accordance with this Invention.

Zur Herstellung der Schneidplatte 53 wurden die fertigen Teile 55 und 56 in Berührung miteinander 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 14080 gesintert. Danach erhielt die Schneidkante der Schneidplatte 53 durch mechanische Bearbeitung ihre endgültige Form.The finished parts 55 were used to produce the cutting insert 53 and 56 sintered in contact with each other for 60 minutes at a temperature of 14080. Thereafter, the cutting edge of the cutting tip 53 was machined their final shape.

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Claims (17)

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur festen Verbindung eines ersten Körpers aus Hartmetall mit mindestens einem zweiten Körper aus entweder Hartmetall mit einer anderen Zusammensetzung als der erste Körper oder aus Metall, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der erste und der zweite Körper in Berührung miteinander gesintert werden, ohne Verwendung irgendeines Bindensetalls (Lötmittels) im Bereich ihrer gemeinsamen Berührungsflächen. PATENT CLAIMS 1. Method for the fixed connection of a first body made of hard metal with at least one second body made of either hard metal with a composition different from that of the first body or made of metal, that is to say it is not noted that the first and second bodies are in contact with each other sintered without using any bonding metal (solder) in the area their common contact surfaces. 2. Vefahren nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens ein Hartmetall-Körper mit einem Körper aus Metall, insbesondere Stahl verbunden wird.2. The method according to claim 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that at least one hard metal body with a body made of metal, in particular Steel is connected. 3. Verfahren nach Anspruch 2 d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß sich der Hartmetallkörper oder die Hartmetallkörper in einem vorgesinterten Zustand befinden.3. The method according to claim 2 d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the hard metal body or the hard metal body in a presintered State. 4. Verfahren nach Anspruch 1 d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zwei oder mehr Hartmetallkörper miteinander verbunden werden.4. The method according to claim 1 d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that two or more hard metal bodies are connected to one another. 5. Verfahren nach Anspruch 4 d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß sich mindestens einer der Hartmetall-Körper in einem vorgesinterten Zustand befindet.5. The method according to claim 4 d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that at least one of the hard metal bodies is in a presintered state is located. 6. Verfahren nach Ansprüchen 4 oder 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hartmetall-Körper gleichzeitig in derselben Sinter-Operation mit einem Körper aus Metall, vorzugsweise aus Stahl verbunden werden.6. The method according to claims 4 or 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the hard metal bodies are used simultaneously in the same sintering operation be connected to a body made of metal, preferably made of steel. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 d ad u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t, daß es für die Herstellung von spanabhebenden Metallbearbeitungswerkzeugen angewendet wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6 d ad u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t that it is used for the manufacture of metal cutting tools is applied. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 im wesentlichen wie im vorstehenden beschrieben.8. The method according to any one of claims 1 to 7 essentially as described above. 9. Hartmetall-Verbund-Erzeugnis g e k e n nz e i c h n e t d u r c h einen ersten wesentlichen Teil aus Hartmetall und mindestens einen zweiten wesentlichen eil entweder aus Hartmetall mit einer anderen Zusammensetzung als der erste Teil oder aus Metall, bei welchem der erste und der zweite Teil miteinander nach dem Verfahren aus einem der Ansprüche 1 bis 8 durch Sintern miteinander verbunden sind. 9. Carbide composite products not specified c h a first essential part made of hard metal and at least one second essential part Part either made of hard metal with a different composition than the first part or of metal, in which the first and the second part with each other after Method from one of claims 1 to 8 are connected to one another by sintering. 10. Hartmetall-Verbund-Erzeugnis nach Anspruch 9 in Form eines Metallbearbeitungs-Werkzeuges d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der erste wesentliche Bestandteil-die Schneidplatte (22 ) des Werkzeuges bildet und durch Sintern mit einem Träger (26 verbunden ist.10. Hard metal composite product according to claim 9 in the form of a metalworking tool d a u r c h e k e nn n n z e i n e t that the first essential component-the Forms cutting plate (22) of the tool and sintered with a carrier (26 connected is. 11. Harmetall-Verbund-Werkzeug nach Anspruch 10 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Träger (26 ) aus Stahl besteht.11. Harmetall composite tool according to claim 10, thereby g e k e n It is noted that the carrier (26) is made of steel. 12. Hartmetall-Verbund-Werkzeug nach Anspruch 10 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Träger aus Hartmetall mit einer anderen Zusammensetzung als die Schneidplatte besteht.12. Hard metal composite tool according to claim 10 d a d u r c h g e it is not noted that the carrier is made of hard metal with a different composition than the insert. 13. Hartmetall-Ve'rbund-Werkzeug nach einem der Ansprüche -10 bis 12 d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß der erste wesentliche Bestandteil ein Spiralbohrer (12) ist.13. Hard metal Ve'rbund tool according to one of claims -10 to 12 d u r c h e k e n nz e i c h n e t that the first essential component is a twist drill (12). 14. Hartmetall-Verbund-Werkzeug nach Anspruch 9 in Form eines Metallbearbitungs-Werkzeuges g e k e n n z e i c h n e t d u r c h mindestens eine Schneidkante (22) bestehend aus zwei oder mehr Hartmetall-Segmenten (23,23',24,24',25) unterschiedlicher Zusammensetzung, die miteinander durch Sintern verbunden sind.14. Hard metal composite tool according to claim 9 in the form of a metal machining tool G e k e k e n n n z e i c h n e t d u r c h consisting of at least one cutting edge (22) of two or more cemented carbide segments (23,23 ', 24,24', 25) of different composition, which are connected to each other by sintering. 15. Hartmetall-Verbund-Erzeugnis nach Anspruch 14 g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Trägerteil (26) aus Stahl oder Hartmetall.15. Hard metal composite product according to claim 14 g e k e n n z e i c h n e t by a carrier part (26) made of steel or hard metal. 16. Hartmetall-Verbund-Erzeugnis nach Anspruch 15 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hartmetall-Segmente (23,23',24;24',25) mit dem Träger (26) durch Sintern verbunden sind.16. Hard metal composite product according to claim 15 d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the hard metal segments (23,23 ', 24; 24', 25) with the Carriers (26) are connected by sintering. 17. Hartmetall-Verbund-Erzeugnisse nach einem der Ansprüche 9 bis 1-6 im wesentlichen wie vorstehend in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.17. Hard metal composite products according to one of claims 9 to 1-6 essentially as described above with reference to the drawings.
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