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B e s c h r e i b u n g
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Die vorliegende Errlindung bezieht sich auf Verbund-Schneidplättchen
zur spanabhebenden Bearbeitung von hochfesten Erzeugnissen und auf Verfahren zu
deren Herstellung.
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Das Verpund-Schneidplättchen ist der arbeitende Teil eines Werkzeuges
bei der Bearbeitung von hochfosten Erzougnissen.
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Als solche Werkzeuge kommen Schneidwerkzeuge, Bohrkronen, Fräsen,
Meißel vorschiedener Art in Frage.
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Zur Zeit haben Verbund-Schneidplättchen verschiedener Art mit einer
Schneidschicht aus einem überharten Werkstoff und einerTrägerschicht aus einem lötbaren
Werkstoff eine weitgehende Anwendung gerunen. So beschreibt beispielsweise die FR-PS
Sr. 2069415 ein Schneidplättchen,das einen Träger aus einer lösbaren HartlegierunO
und eine Schneidschicht aus Diamantteilchen aufweist. Ein solches Schneidplättchen
wird hergestellt, indem man in einer Schutzhülle ein Gemenge für die Hartlegierung
und obendrauf Diamantteilchen unterbringt und bei einer temperatur von 1400 bis
160000 unter einem druck von etwa 40 kbar sintert. Ein Nachteil eines solchen Schneidplättchens
ist im großen Unterschied in den Wärmeausdehnungskoeffizienten der diamantenen Schneidschicht
und der Hartlegierungsträgerschicht zusehen, weswegen während des Betriebes des
Schneidplättchens auf der iierührungsfläche der Schichten kritische Spannungen auftreten,
die sie zum Abtrennen und das Schneidplättchen zum Ausfall bringen.
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In der FR-PS Nr. 2144426 ist ein Schneidplättchen beschrieben, das
aus einem Hartlegierungsträger und einer
Schneidschicht besteht,
die Kristalle von kubischem Bornitrid, Aluminiumverbindungen von Wickel, Robalt,
Mangan, zisen, Vanadium oder Chrom enthält. bin solches Schneidplättchen wird hergestellt,
indem man Kristalle von kubischen Bornitrid, Aluminiumverbindung von Nickel, Mangan,
eisen, Vanadium oder Chrom auf den Hartlegierungsträger (d.h. auf das Ausgangsgemenge
für die Hartlegierung) aufträgt und anschließend bei einer 'lemperatur von 1300
bis 1600°C unter einem Druck von über 40 kbar sintert. In diesem ball entstehen
in der Grenzflächenkontaktzone zwischen der Trägerschicht und der Schneidschicht
kleinere Spannungen als bei dem in der FR-PS Nr 2089415 beschriebenen Schneidplättchen,
doch kommt es dabei zu einer starken Verschlechterung der Schneideigenschaften der
Wirkschneidschicht und somit zur Verschlechterung der qualität der Schneidplättchen
dieser Art. Sin ähnlicher niangel ist bei dem in der FR-PS Nr.
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2143954 beschriebenen Schneidplättchen zu verzeichnen, das aus einer
Hartlegierungsträgerschicht und einer Schneidschicht aus kubischem Bornitrid besteht,
in der eine Aluminiumlegierung mit Kobalt, Nickel oder mangan anwesend ist. Das
Herstellungsverfahren für das in der Fr-Ps- Nr.
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2143954 beschriebene Schneidplättchen einfaßt das Auf tragen einesSulvers
von hexagonalem Bornitrid, dem eine Aluminiumlegierung mit Kobalt, Nickel oder mangan
zugesetzt ist, auf das Gemenge für die Hartlegierung und das anschließende Sintern
bei einer Temperatur von etwa 140000 und einem Druck von etwa 50 kbar.
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Ähnliche Schneidplättchen (Schneideinsätze), die eine Schicht aus
einem übernarten Werkstoff (Diamant, kubisches Ifornitrid) oder dessen Gemisch mit
einem metall und eine zweite Schicht, d.h. I'rägerschicht'aus einem Metall oder
einer Hartlegierung enthalten, sind in den Patentschriften USA Nr. 3745623 und 3650053,
Frankreich Nr. 2213827, i3undesrepublik Deutschland Nr. 2324155 und Japan Nr.43-30409
besciiriDen. Den zweischichtigen Schneidplättchen ist ein geluleinsamer Nachteil
innewohnend, der darin besteht, daß infolge eines großen Unterschiedes in den Wärmeausdehnungskoeffizienten
der Schicht des überharten Werkstoffes und der eltall- oder Hartlegierungsschicht
diese Schneidplättchen öfters an der Grenzfläche der genannten Schichten sowohl
während des Herstellens als auch während des Lötens bei der Werkzeuganfertigung
und während des Betriebes zerstört werden.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt es, ein Verbund-Schneidplättchen
zur Bearbeitung hochfester Erzeugnisse zu schaffen, das dem Schneidwerkzeug erhöhte
Festigkeit und Standæeit verleiht und die Bearbeitung unstetiger Werkstückoberflachen
ermöglicht.
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bin weiteres Ziel der Erfindung Desteht im b'twickeln eines Verf
ahrens zum Herstellen des Verbund-Schneidplättchens, bei dem eine zuverlässige Verbindung
des räers und der Schlleidschicht des Schneidplättchens erfolgt, und das es ermöglicht,
ein gutes Standvermögen des Werkzeuges und eine einfache . Aufspannmöglichkeit des
Schneidplättchens am Halter des Werkzeuges zu gewährleisten
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verbund-Schneidplättchen herzustellerl,
das aus einer Trägerschicht und einer Schneidschicht besteht, bei dem sich die genannten
Schichten während des getriebes nicht abtrennen, das - mit anderen *orten- zuverlässig
zusainnIengehalten wird, Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß ein Verbund-Schneidplättchen
zur Bearbeitung hochfester Erzeugnisse geschaffen wurde, das eine Schneidschicht
aus einer überharten Komponente und eine Trägerschicht aus einer lötoaren metallischen
Komponente aufweist, bei aem sich gemäß der mrwindung zwischen der Schneidschicht
und der Trägerschicht eine Zwischenschicht berindet,die aus einer Mischung folgender
Komponenten in Gew.%o, besteht: einer in der Zusammensetzung der Schneidschicht
enthaltenen überharten Komponente ..................... 5 bis 40.
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einer in der Zusammensetzung der Trägerschicht enthaltenen metallischen
Komponente ...................... 10 bis 80, und Reaktionsproduktender genannten
Komponenten ............................... Rest (bis 100).
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In dem erfindungsgemäßen Schneidplättchen sind die Schneidschicht
und die Trägerschicht mittels der Zwischenschicht chemisch gegenseitig gebunden,
so daß sich die Trägerschicht und die Schneidschicht während des antriebes
nicht
abtrennen. Infolgedessen erhöht sich die Festigkeit und die Standzeit des Schneidwerazeuges.
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ain weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verbund-Schneidplättchensbesteht
darin, daß sich das Schneidplättchen zur Bearpeitung unstetiger Werkstückoberflächen
anwenden läßt, walwend alle bekannten zweischichtigen Schneidj:lättciIen zur Bearbeltung
unstetiger Uberrlächen, d.h. der Oberflächen, die ltillen, Riefen, Kehlen und ähnliche
schroffe Ubergänge aufweisen, untauglich sind.
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Das erfindungsgemäße Verbund-Schneidplättchen wird nach einem Verfahren
hergestellt, das das Aufbereiten eines Ge-@enges rür die Schneidschicht und eines
Gemenges für die Trägerschicht, das Aufgeben der genannten Gemenge in eine Preßform,
das Pressen dieser Gemenge unter einem zur Bildung eines kompakten Rohlings (Formlings)
erforderlichen Druck sowie das binwirken hoher Drücke und Temperaturen auf inden
erhaltenen Rohling uwlaßt,bei dem mrr erfindungsgemäß zwischen dem Gemenge für die
Schneidschicht und dem Gemenge für die 'l'räschicht eine Gemenge-Zwischenschicht
anordnet, die eine @ischung aus 10 bis 60 Gew.% Gemenge für die Schneidschicht und
90 bis 40 Gew.% Gemenge tür die Trägerschicht darstellt.
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dachstehend folgt eine ausführliche Beschreibung von erfindungsgemäßen
Verband-Schneidplättchen und von Verfahren zu ihrer Herstellung.
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Die Schneidschicht des Schneidplättchens kann aus folgenden Komponenten,
nämlich aus kubischem Bornitrid, einem legierten kubischen dornitrid, Wurtzit-zornitrid,
Diamant sowie deren Gemischen hergestellt werden.
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Die Drägerschicht kann aus lötbaren metallen oder ihren Legierungen,
Stählen sowie Hartlegierungen hergestellt werden.
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Es sind verschiedene Zusammensetzungsvarianten des Verbund-Schneidplättchens
möglich, je nachdem, welcher Werkstoff für die Schneidschicht und welcher für die
Trägerschicht zur Anwendung kommt.
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Gemäß der Erfindung wird ein Verbund-Schneidplattchen vorgeschlagen,
in dem die Schneidschicht aus kubischem dernitrid und die Trägerschicht aus Titan
besteht, während die Zwischenschicht 5 bis 10 Gew, kubisches Bornitrid, 35 bis 70
Gew.% rl'ltan, Rest Titanboride und -nitride enthält.
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Ein mit dem genannten Schneidplättchen bestücktes Schneidwerkzeug
empfiehlt sich für den einsatz bei der Bearbeitung hochfester Stähle und anderer
scliwrbearbeitbarer Werkstoffe. Dabei ist hervorzuheben, daß dieses Werkzeug nicht
nur eine glatte Oberfläche, sondern auch eine unstetige Oberfläche gut bearbeitet.
beim Betrieb eines mit diesem Schneidplättchen bestückten Werkzeuges waren seine
hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit zu verzeichnen.
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Gemäß der i;rfindung wird auch ein Verbund-Schneidplättchen vorgeschlagen,
in dem die Schneidschicht aus Diamant und die Trägerschicht aus Titan besteht und
die Zwischenschicht 20 bis 30 Gew.fO Diamant, 30 bis 40 Gew.SO Titan, Rest Titankarbid
enthält. Min mit Schneidplättchen dieser Zusammensetzung bestücktes Schneidwerkzeug
empfiehlt sich für den einsatz bei der Bearbeitung von Buntmetallen und ihren Legierungen.
Das Werkzeug besitzt ebenfalls eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit und
eignet sich für die Bearbeitung
sowohl glatter als auch unstetiger
Werkstückoberflachen.
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Gemass der Erfindung wird eine Variante des Verbundci-iiieidplattchens
vorgeschlagen, in dem die Schneidschicht aus Diamant, die Trägerschicht aus Hartlegierung,
beispielsweise einer Wolfram-Kobalt-Hartlegierung besteht und die Zwischenschicht
10 bis 30 Gew.% Diamant, 60 bis 90 Gew.% genannte Hartlegierung, Rest Reaktionsprodukte
zwischen Diamant und Hartlegierung enthält. Ein mit solchen Verbund-Schneidpla'ttchen
bestücktes Werkzeug empfiehlt sich für den Einsatz zur Bearbeitung von Buntmetallen
und ihren Legierungen.
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Eine weitere Variante eines Verbund-Schneidplättchens ist ein Schneidplättchen,
bei dem erfindungsgemäss die Schneidschicht aus 40 bis 60 Gew.% kubischem Bornitrid
und 60 bis 40 Gew.% Wurtzit-Bornitrid und die Trägerschicht aus einer Kohlenstoffstahl
besteht und die Zwischenschicht 20 bis 25 Gew.% Komponente der Schneidschicht, 45
bis 60 Gew.% Stahl , Rest Reaktionsprodukte zwischen den genannten Komponenten enthalt.
Ein mit derartigen Schneidplättchen bestücktes Schneidwerkzeug wird zur Bearbeitung
von gehärteten Stählen und anderen schwerbearbeitbaren Werkstoffen verwendet und
hat sich bei der Bearbeitung unstetiger Oberflächen bewährt.
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eines eine weitere Variante / Verbund-Schnaidplättchens ist ein Schneidplättchen,
bei dem die Schneidschicht aus einem aluminiumlegierten kubischen Bornitrid und
die Trägerschicht aus Titan besteht und die Zwischenschicht 5
bis
10 Gew.% kubisches Bornitrid, 70 bis 85 Gew.% Titan, Rest l-.eaktionsprodukte zwischen
dornitrid und Titan enthält.
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Der Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verrahren zum Herstellen
der genannten Verbund-Schneidplättchen, Dei dem folgendermaßen vorgegangen wird.
Es weraen das Gemenge zur die Schneidschicht aus einer überharten komponente oder
aus einer während der Durchführung des Verrahrens in einen solchen überharten Stoff
verwandelbaren Komponente, das Gemenge für die Trägerschicht aus einer metallischen
lötoaren komponente mit einer Schmelztemperatur von etwa oder über 1200 X und das
Gemenge für die Zwischenschicht aus den Komponenten tür das Schneidschichtgemenge
und für das Trägerschichtgemenge aufbereitet. Daraufhin Dringt man die genannten
Gemenge in eine Preßtorm ein, wobei die Reihentolge streng beachtet werden muß,
in der jedes der Gemenge in die Preßform kommt, und zwar zuerst dringt man das Gemenge
für die Trägerschicht, dann das Gemenge für die Zwischenschicht und zuletzt das
Gemenge für. die Schneidschicht ein oder in umgekehrter Reihenfolge zuerst das Gemenge
für die Schneidschicht, dann das Gemenge tür die Zwischenschicht und zuletzt das
gemenge für die Trägerschicht. Die auf diese weise angeordneten Schichten werden
unter einem Druck von 3 ois d kbar gepreßt, bis ein kompakter rohling (Formling,
Preßling, Brikesee) entsteht. Daraufhin bringt man den erhaltenen rohling in die
Kammer einer Hochdruckvorrichtung ein, wo er der einwirkung von einem Druck von
40 bis 150 koar und einer Temperatur von 1200 bis 3500 K unterworfen wird.
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Das Verfahren wird praktisch folgendermaßen durchge-1.uflrt. Zuerst
bereitet man drei Arten Gemenge und zwar das Gemenge für die l'rägerschicht, das
Gemenge für die Zwischenschicht und das Gemenge für die Schneidschicht auf. Hierfür
werden die für das jeweilige Gemenge bestimmten Ausgangskomponenten gemahlen, um
Fraktionen mit einer Körnung von 0,5 bis 20-40 jum zu erhalten. Bei dem Gemenge
rur die Schneidschicht liegt die bevorzugte Korngröße in einem Bereich von 0,5 bis
10 jum. Das Gemenge für die Trägerschicht kann eine Korngröße von 3-5 Jum DiS 40
µm oder sogar bis 100 jum haoen, obgleich es wünschenswert ist, daß in allen Gemengen
die Korngröi3en einander nahekommen.
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Falls Diamant, kubisches Bornitrid, Wurtzit-Bornitrid als Ausgangakomponenten
verwendet werden, ist es vorteilhatt, die erhaltene Fraktion zur Verbesserung der
Preßbarkeit mit einer wäßrigen Stärkelösung (Dextrin) zu tränken.
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Das Gemenge ür die Zwischenschicht wird durch Mischen der in der
Schneidschicht enthaltenen komponenten mit denen der Träger schicht in gewünschten
Verhältnissen, nämlich 10 Dis 60 Gew.S komponente für das Schneidschichtgemenge
und 90 bis 40 Gew.%o Komponente für das Trägerschichtgemenge, zu aufbereitet .
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Die auf diese Weise aufbereiteten Gemenge oringt man in eine Preßform
derart ein, daß zwischen der Gemengelage für die Scimeidschicht und der Gemengelage
für die Trägerschicht die Zwischenschicht zu liegen kommt. Nach diesem Arbeitszwang
werden die genanntenGemengelagen gepreßt, bis ein kompakter Rohling entsteht, wobei
der Preßdruck zumeist 3
bis 8 kbar beträgt. Der Pressdruck zum
Pressen des Rohling kann höher sein, wenn das Gemenge für die Schneidschicht überharte
Werstoffte1lchen als Komponente enthalt. Ijer erhaltene Rohling wird aus der Pressform
herausgenommen und in der Kammen einer Hochdruckvorrichtung untergebracht, wo er
der Einwirkung von einem 40 bis l)rO kbar hohen Druck und einer Temperatur von 1200
bis 3500 K dnterworfenwird.
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Man wählt den Druck und die Temperatur innerhalb der erwähnten Grenzen
in Abhängigkeit davon, welche Ausgangskomponenten zum Aufbereiten des jeweiligen
Gemenges für die Trägerschicht, die Zwischenschicht und die Schneidschicht verwendet
werden.
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Die erfindung zeichnet sich also dadurch aus, dass man zwischen dem
Gemenge für die Trägerschicht und dem Gemenge für die Schneidschicht ein Gemenge
als Zwischenschicht unterbringt, die man durch zwischen von 10 bis 60 Gew.U Komponente
für die Schneidschicht und 90 bis 40 Gew. % Komponente für die Trägerschicht erhält.
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Die Erfindung gestattet ein Verbund-Schneidplättchen herzustellen,
in dem die Scheidschicht und die Trägerschicht mittels einer Zwischenschicht zuverlässig
miteinander verder bunden sind, wobei in der Zwischenschicht unter Sinflusslhohen
Drücke und Temperaturen Produkte der chemischen Umsetzung zwischen den Komponenten
der Schneidschicht und der Trägerschicht entstehen. Dies wirkt sich günstig auf
die Festigkeit dieser Schneidplättchen beim Betrieb aus. Es ist gelungen, das schichtweise
Ablösen (Abtrennen) des Schneidplättchens beim Einsatz in einem Schneidwerkzeug,
d.h. das Zerlegen in Schneidschicht und Trägerschicht zu verhindern,
weicher
Nachteil bei den bekannten zweischichtigen, d.h.
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aus einer Schneidschicht und einer Trägerschicht bestehenden Schneidplättchen
stets feststellbar ist.
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Das Gemenge für die Schneidschicht kann zumindest eine der nachfolgenden
pulverförmigen Komponenten enthalten: kubisches bornitrid, legiertes kubisches Bornitrid,
Wurtzit-bornitrid, hexagonales Bornitrid, Diamant, Graphit sowie einen beliebigen
geeigneten überharten Werkstoff oder einen solchen, der bei hohen Drücken und Temperaturen
in einen überharten Werkstoff sich umzuwandeln fähig ist. Das Gemenge für die Schneidschicht
kann 9>5 bis 5 Gew.O Legierungszusätze von Aluminium, bor, Aluminiumboriden und
-nitriden enthalten.
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Als Ausgangskomponenten zum Aufbereiten des Gemenges für die Trägerschicht
kommen lötbare Metalle mit einer Schmelztemperatur von etwa und über 1200 K, deren
Legierungen, Stähle, liltischungen für Hartiegierungen und andere geeignete Werkstoffe
in Pulverform in Frage. Unter Mischung für Hartlegierungen versteht man eine Ausgangsmischung,
die zum Herstellen einer Hartiegierung verwendet wird. Im Falle einer Wolfram-Kobalt-liartlegierungt
gilt als solche Mischung eine Wolfra:nkarbid-Kobalt- oder eine Wolfram-Kohlenstoff-Kobalt-Mischung.
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Die Zusammensetzung des Gemenges für die Zwischenschicht hängt in
jedem konkreten lvall davon ab, welche Komponente zum Aufbereiten des Gemenges für
die Schneidschicht und welche Komponente zum Aufbereiten des Gemenges für die Trägerschicht
zur Anwendung kommt. Ausgehend davon sind folgende Durchführungsvarianten des Verfahrens
möglich.
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, ein Verbund-Schneidplättchen
durch aufeinanderfolgendes Unterbringen in einer Preßform eines aus kubischem Bornitrid
bestehenden Gemenges für die Schneidschicht, eines aus 5 bis 10 Gew.% kubischem
Bornitrid und 95 bis 90 Gew.% Titan bestehenden Gemenges für die Zwischenschicht
und eines aus Titan besteht henden Gemenges für die Trägerschicht, durch pressen
der genannten Gemengelagen in der Pre@form und durch Aussetzen des erhaltenen Rohlings
der Einwirkung von einem 40 bis 90 kbar hohen Druck und einer Temperatur von 1o00
bis 2400 K herzustellen.
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wie oben beschrieben hergestellte Werbund-Schneidplättchen kommen
in einem Schneidwerkzeug zum ;6'insatz, das im wesentlichen zur Bearbeitung von
Eisenmetallen bestimmt ist. Beim Betrieb wurden keine Aufspaltungen zwischen der
Trägerschicht und der Schneidschicht beobachtet.
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sinne weitere Durchführungsvariante des Verfahrens sieht ein aufeinanderfolgendes
Unterbringen in der Preßform dreier Gemengelagen vor, und zwar: eines Gemenges aus
Diamant für die Schneidschicht, eines Gemenges aus 30 bis 40 Gew.% Diamant und 70
bis 60 ew. Titan für die Zwischenschicht und eines Gemenges aus Titan für die Trägerschicht.
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Alle drei Gemenge arten werden unter einem Druck von etwa 8 kbar
gepreßt und der erhaltene Rohling wird der Einwirkung von einem 40 bis 70 kbar hohen
Druck und einer Temperatur von 1200 bis 100 K ausgesetzt. Derart hergestellte
VerDund-Schneidplättchen
lassen sich zum Anfertigen eines Schneidwerkzeuges anwenden, das vorzugsweise zur
Bearbeiturg von Buntmetallen sowie Keramik oder Glasfaserkunststoffen bestimmt ist.
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Eine weitere Durchführungsvariante der Erfindung ist ein Verfahren,
bei dem das Gemenge für die Scheidschicht aus Graphit zusammengesetzt wird. In eine
Preßform bringt man man das Gemenge aus Graphit ein, dann bringt/ein aus 10 bis
30 Gew.% Graphit und ungefähr 90 bis 70 Gew.% Mischung für eine Wolfram-Kobalt-Hartlegierung
oestehendes Gemenge für die Zwischenschicht und ein Gemenge für die Trägerschicht,
die eine Mischung für die Wolfram-kobalt-Hartlegierung darstellt, ein.
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Man preßt alle drei Gemengelagen in der Preßform bei etwa d kbar
Druck und setzt den erhaltenen Rohling der Einwirkung von einem 90 bis 150 kbar
hohen druck und einer Temperatur von 2400 bis 3600 K aus.
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Diese Variante veranschaulicht die Möglichkeit, zum Herstellen der
Schneidschicht eine nicht harte Komponente einzusetzen, die im nachfolgenden in
einen überharten Zustand übergeht. Unter einfluß eines hohen Druckes bilden sich
in der Zwischenschicht Produkte der Wechselwirkung der Komponenten, d0ti. Wolframkarbide
und Kobaltkarbide.
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diene weitere Durchführungsvariante des Verfahrens ist die, bei der
man in eine Preßform zuerst ein aus 0,5 bis 5 Gew.SO mit Aluminium legiertes hexagonales
Bornitrid bestehendes Gemenge für die Schneidschicht, daraufhin ein aus 10 bis
20
Gew.% Gemenge für die Schneidschient und 90 bis 80 Gew.S titan bestehendes Gemenge
für die Zwischenschicht und zuletzt ein aus Titan bestehendes Gemenge für die Trägerschicht
einbringt. Man preßt alle drei Gemengearten bei einem Druck von 3 bis 8 kbar. Nach
dem Pressen setzt man den erhaltenen Rohling der Einwirkung von einem 60 bis 90
kbar hohen Druck und einer lemperatur von 2100 bis 2900 aus. Unter SinfluB des hohen
zuckers und der hohen Temperatur bilden sich in der Zwischenschicht Produkte der
echselwirkung von bornitrid und Titan.
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Eine Durchführungsvariante des Verrahrens ist eine derartige Gesamtheit
von Handgriffen und Arbeitsgängen, nach der man in eine Preßform ein aus 1 bis 12
Gew.% hexagonalem Bornitrid und 99 bis 88 Gew.% Wurtzit-Bornitrid nestehendes Gemenge
für die Schneidschicht, darauthin ein aus 30 bis 36 Gew.% Gemenge für die Schneidschicht
und 70 bis 64 Gew.% Kohlenstoffstahl bestehendes Gemenge für die Zwischenschicht
und zuletzt ein aus Kohlenstoffstahl bestehendes Gemenge für die Trägerschicht einbringt,
alle drei Gemenge arten preßt und den erhaltenen Rohling in der Kammer einer Hochdruckvorrichtung
unterbringt, wo er wirkung von einem 60 bis 90 kbar hohen Druck bei einer Temdes
peratur von 2000 bis 2500 K ausgesetzt wird. Unter Einfluß der hohen druckes undlhohen
Temperatur bilden sich in der Zwischenschicht produkte der Wechselwirkung der Romponenten,
d.h. zisenboride und -nitride.
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Zu einem besseren Verständnis der vorliegenden j!:rfindung werden
nachstehena Aus- und Durchführungsbeispiele für
Verbund-Schneidplättchen
und Verfahren zu deren jierstellung angeführt0 Beispiel 1.
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Titan bereitet zuerst arei kiemengearten auf: das Gemenge für aie
Trägerschicht, das Gemenge rür aie Zwischenschicht und aas Gemenge für die Schneidschicht.
Hierrür mahlt man uie Ausgangskomponenten und enGniagt die Fraktion mit einer Korngröße
von 0,1 bis 15 Jum. Falls als Ausgangskomponenten überharte Werkstoffe in Pulverform
zur Verwendung kommen, so ist die entnommene Fraktion mit einer wäßrigen Stärkelösung
(Dextrin) zu tränken. Das Gemenge für die Zwischenschicht wird durch Mischen von
in der Schneidschicht enthaltenen Komponenten und von in der Trägerschicht enthaltenen
Komponenten in gewunschten Verhältnissen $aufbereitet.
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lm vorliegenden Beispiel bringt man in eine Preßform die in vorstehender
Weise aufbereiteten Gemenge ein, und zwar das Gemenge rür die Träger schicht aus
Titanpulver, das Gemenge für die Zwischenschicht, die eine sorgfältig aufbereitete
Mischung von Titan und kubischem Bornitrid darstellt, wobei der Titangehalt der
Mischung 90 Gew.% und der Gehalt an kubischem Bornitrid 10 Gew.% beträgt, und daraufhin
das Gemenge lür die Schneidschicht, das aus kuoischem Bornitrid in Pulverform besteht,
und preßt unter einem Druck von 5 kbar. Der erhaltene Rohling wird in der Kammer
einer Hochdruckvorrichtung untergebracht, wo er der Einwirkung von einem 70 kbar
hohen Druck bei 2000 K innerhalb 30 s ausgesetzt wird.
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Unter /diesen Verhältnissen bilden sich in der Zwischenschicht
dem
çç çç 1 Titanboride und -nitride. NachlAutheben vom Druck und der Temperatur erhält
man ein dreischichtiges Schneidplättchen.
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Durch eine Röntgenanalyse wurde die Phasenzusammensetzung der Zwischenschicht
ermittelt, in Gew.%: kubisches Bornitrid etwa 5, Titan etwa YO, Titanboride und
-nitride Rest bis zu 100.
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bin solches Schneidplättchen wurde in einem Schneidwerkzeug eingesetzt,
in dem es am tialter durch löten befestigt wurde. Beim Löten wurde keine Zerstörung
des Plättchens festgestellt. Beim Schneiden eines gehärteten legierten Stahles wies
das Werkzeug den bekannten Schneidplättchen gegenüber eine 1,5 mal so große Standzeit
auf.
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Beispiel 2.
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Beim Herstellen eines Schneidplättchens wird wie im Beispiel 1 vorgegangen
mit dem Unterschied, daß man für die Schneidschicht ein Gemenge aus 95 Gew.% Pulver
von hexagonalem Bornitrid und 5 Gew.% Aluminium aufbereitet, während einer die Zwischenschicht
aus 20 Gew.Sollflischung von hexagonalein Bornitrid mit Aluminium und 80 Gew.% Titan
und die Trägerschicht aus Titan bestehen. Der erhaltene Rohling wird der Sinwirkung
von einem 60 kbar hohen Druck bei 2100 K 45 s lang ausgesetzt Im hergestellten Schneidplättchen
wurde röntgenanalytisch eine Zwischenschicht nachgewiesen, die enthält (in Gew.%):
aluminiumlegiertes kubisches Bornitrid ca. 10, Titan ca. 60, Titanboride und -nitride
Rest bis zu 100.
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Die Beschaffenheiten des Schneidplättchens sind denen des Schneidplättchens
aus dem Beispiel 1 ähnlich.
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Beispiel 3.
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Den Ausgangsrohling erhält man wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied,
daX man für die Schneidschicht ein Gemenge benutzt, das aus Diamantpulver besteht.
Die Zwischenschicht wird aus einem Gemenge hergestellt, das aus 30 Gew.% Diamantpulver
und 70 Gew.% Titanpulver besteht, während die Trägerschicht aus Titan besteht. Der
erhaltene Rohling wird der einwirkung von einem 65 kbar hohen Druck bei einer Temder
peratur von 1600 K 50 s lang ausgesetzt. In/hergestellten Schneidschicht wurde röntgenanalytisch
eine Zwischenschicht nachgewiesen, die enthält (in Gew.%): Diamant .......... ca.
20, Titan .............. ca. 35, 'litankarbid ...... Rest bis zu 100.
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Ein mit dem betreffenden Schneidplättchen bestücktes Schneidwerkzeug
wird zur Bearbeitung von Buntmetallen und Legierungen verwendet.
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Beispiel 4.
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Beim Herstellen eines Verbund-Schneidplättchens wird wie im Beispiel
1 vorgegangen, doch mit dem Unterschied, daß das Gemenge für die Schneidschicht
folgende pulverförmige hoeponenten (in Gew./%) enthält: Wurtzit-Bornitrid .........
92, hexagonales Bornitrid ....
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hexagonales Bornitrid ... 8.
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Die Zwischenschicht besteht aus 30Gew. % Bornitrid und 70 Gew.% Kohlenstoffstahlpulver.
Die Trägerschicht besteht aus Kohlenstoffstahlpulver. Nach dem Pressen wird der
erhaltene rohling der einwirkung von einem 75 kbar hohen Druck bei
einer
Temperatur von 2200 K 30 s lang ausgesetzt. Im hergestellten Verbund-Schneidplättchen
besteht die Zwischenschicht (in Gew.%) aus: kubischem und Wurtzit-Bornitrid .....
etwa 20, Stahl ................................ ca. 53, Sisenboride und -nitride
............ Rest bis zu 100.
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Beim Löten des hergestellten Schneidplättchens am Werkzeughalter
wurden keine Abschichtungen (Zerstörungen) festgestellt. Ein mit dem betreffenden
Schneidplättchen bestücktes Schneidwerkzeug wird zur Bearbeitung gehärteter Stähle
mit einer unstetigen Oberfläche verwendet.
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Beispiel 5.
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Der Ausgangsrohling wird wie im Beispiel 1 erhalten, doch mit dem
Unterschied, daß man für die Schneidschicht ein aus Graphit bestehendes Gemenge
und für die Zwischenschicht ein Gemenge benutzt, das aus 20 Gew./% Graphit und 80
Gew.% Mischung für eine Wolfram-Kobalt-Hartiegierung besteht, während die Trägerschicht
aus der Mischung fur die Wolfram-Kobalt-Hatlegierung aufbereitet wird. Auf den erhaltenen
Rohling wird mit einem 120 kbar hohen Druck und einer Temperatur von 2500 K 55 s
lang eingewirkt. Im Verbund-Schneidplättchen enthält die Zwischenschicht (in Gew.%):
Diamant ................... ca.
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iiartlegierung ........... ca. 60, ReaKtionsproduste 0000 Rest bis
zu 100.
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Beim Löten und beim Betrieb des Schneidplättchens als Schneidwerkzeug
kam es zu keinen Abschichtungen.
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beispiel 6.
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Den Ausgangsrohling erhält man wie im Beispiel 1, doch mit dem Unterschied,
daß man für die Schneidschicht ein Gemenge einsetzt, das aus 8 Gew.% hexagonalem
Bornitrid und 92 Gew.% Wurtzit-Bornitrid besteht, das Gemenge für die Zwiwird schenschicht/aus
20 Gew.% Bornitrid und 80 Gew.% Chrom aufbereitet und als Trägerschicht wird Chrom
verwendet. Auf den erhaltenden Rohling wirkt man mit einem 90 kbar hohen Druck und
einer Temperatur von 2400 K 60 s lang ein. Im Verbundbchneidplättchen enthält die
Zwischenschicht (in Gew.%): kubisches Wurtzit-Bornitrid ........ ca. 50, Chrom ...............................
ca. 20, Shromnitride und -boride .. Rest bis zu 100.
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Beim Löten und Betrieb des Schneidplättchens als Schneidwerkzeug
wurden keine Zerstörungen festgestellt.