DE3519114A1

DE3519114A1 - Werkzeug zum halbwarm- und warmschmieden sowie verfahren zum herstellen eines solchen werkzeugs

Info

Publication number: DE3519114A1
Application number: DE19853519114
Authority: DE
Inventors: Matsuo Itami Hyogo Higuchi; Masaya Miyake; Yasuhiro Saito
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1984-05-29
Filing date: 1985-05-28
Publication date: 1985-12-05
Also published as: US4628178A; DE3519114C2

Description

3519714

Die Erfindung betrifft Hochleistungswerkzeuge von langer Lebensdauer zum Halbwarm- und Warmschmieden unter Verwendung von Hartmetall, sowie ein Verfahren zum Herstellen solcher Werkzeuge.

Für Werkzeuge, die beim Halbwarm- und Warmschmieden eingesetzt werden, sind hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Schock, Verschleiß und Warmrißbildung notwendig. Für Warmschmiedewerkzeuge, wie Gesenke und Stempel, wurde bisher in erster Linie Gesenkstahl (SKD 61) verwendet. Aus Gesenkstahl hergestellte Schmiedewerkzeuge haben jedoch eine kurze Lebensdauer, weil sie zu Warmrißbildung neigen. Außerdem haben sie eine geringe Abmessungsgenauigkeit. Infolgedessen müssen mit derartigen Werkzeugen geschmiedete Werkstücke nachgeschliffen werden.

In jüngster Zeit versucht man, die Notwendigkeit solcher Nachbearbeitungen durch Präzisionsschmieden auszuräumen. Dies bedingt den Einsatz von Hochleistungsschmiedewerkzeugen. Konventionelle Schmiedewerkzeuge aus Gesenkstahl neigen in hohem Maße zu Oberflächenaufrauhung, Verformung und Warmrißbildung. Außerdem läßt sich wegen der hohen Wärmedehnung von Gesenkstahl keine hohe Präzision erwarten. Selbst wenn Schnellarbeits-Werkzeugstahl, wie SKH-51, benutzt wird, der hohe Härte bei hohen Temperaturen hat, wird wegen ausgeprägter Wärmedehnung und Warmrißbildung keine lange Lebensdauer erzielt. Hartmetall (Sinterkarbid) ist zweckmäßiger, weil seine Wärmedehnung bei hohen Temperaturen nur halb so groß wie diejenige von Stahl ist. Derzeit handelsüblich verfügbare Hartmetalle haben jedoch eine zu geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärmeschock und eine zu

niedrige Zähigkeit, um beim Warmschmieden eingesetzt werden zu können, wo sie besonders harten Bedingungen ausgesetzt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Halbwarm- und Warmschmieden zu schaffen, bei dem ein Hartmetall vorgesehen wird und das hohe Härte bei hoher Temperatur, niedrige Wärmedehnung und hohe Beständigkeit gegenüber Warmrißbildung und Bruch hat.

Bei Schmiedewerkzeugen ist Verschleißfestigkeit an der Werkzeugspitze erforderlich, während es im übrigen Teil auf hohe Zähigkeit ankommt. Es ist zu erwarten, daß Schmiedewerkzeuge, bei denen Hartmetall an der Werkzeugspitze und Stahl im übrigen Bereich vorgesehen ist, über weite Bereiche einsatzfähig sind. Solche Schmiedewerkzeuge wurden jedoch in der Praxis wegen der Schwierigkeit, Hartmetall mit Stahl zu verbinden, nicht verwendet.

Wenn Hartmetall und Stahl miteinander verschweißt werden, reagiert Wolframkarbid (WC), der Hauptbestandteil des Hartmetalls, mit Stahl unter Bildung einer MLC-Phase von (Fe₃W₃)C. Dadurch wird die Festigkeit der Legierung wesentlich herabgesetzt. Infolgedessen wird zum Verbinden von Hartmetall mit Stahl für gewöhnlich das Hartlötverfahren benutzt. Beim Hartlöten werden sowohl das Hartmetall als auch der Stahl auf 600 bis 900⁰C erhitzt. Aufgrund des Unterschiedes der Wärmedehnung zwischen diesen beiden Werkstoffen werden auf der Hartmetallseite Wärmespannungen erzeugt. Diese Wärmespannungen führen zu Rißbildung und Verformungen. Die Verbindung unter Anwendung von Elektronenstrahlen wurde untersucht; das Problem der Warmrißbildung verhindert jedoch den praktischen Einsatz dieses Verfahrens.

3519t14

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Werkzeugen zum Halbwarmund Warmschmieden durch Verbindung von Hartmetall mit Stahl zu schaffen.

Ein Werkzeug zum Halbwarm- und Warmschmieden mit einem Stahlkörper und einer damit unter Verwendung von Hochenergiestrahlen verbundenen Hartmetallauflage ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall eine Hartstoffphase aus Wolframkarbid und 15 bis 35 Gew.% einer Bindemetallphase aufweist, daß die Bindemetallphase mindestens ein Element der aus Nickel, Kobalt und Eisen bestehenden Gruppe aufweist, und daß mindestens ein Element der aus Chrom, Molybdän und Wolfram bestehenden Gruppe eine Festlösung (Mischkristallphase) in der Bindemetallphase bildet.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Werkzeugs der genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß unfokussierte Hochenergiestrahlen innerhalb eines Bereichs von 10 mm zu beiden Seiten der Kontaktfläche zwischen dem Hartmetall und dem Stahl aufgebracht werden, und daß fokussierte Hochenergiestrahlen auf eine Stelle gerichtet werden, die gegen das Hartmetall hin 0,1 bis 1,0 mm von der Kontaktfläche entfernt liegt.

Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

3519tU

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Hochtem-

peraturhärte von erfindungsgemäß verwendetem Hartmetall und von konventionellen Hartmetallen,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Bei

spiels eines erfindungsgemäß geschweißten Schmiedewerkzeuges,

Fiy. 3 eine Darstellung, die erkennen läßt, wie

sich Risse bilden, wenn Hartmetall mit Stahl unter Verwendung von Elektronenstrahlen verschweißt wird,

Fig. 4 eine Darstellung des geschmolzenen Be

reiches und des mit Strahlen beaufschlagten Bereiches bei Anwendung der vorliegenden Erfindung, sowie

Fig. 5 eine Frontansicht eines mechanischen

Dichtringes gemäß der vorliegenden Erfindung.

lic im Halbwarm- und Warmschmieden steiyt die Oberflächentemperatur eines Schmiedegesenks steil an, weil das Werkstück eine hohe Temperatur hat und aufgrund der Verformung des Werkstückes Wärme erzeugt wird. Nachdem das Werkstück aus dem Gesenk entnommen ist, wird auf das Gesenk Schmiermittel, Kühlwasser oder Kühlöl aufgesprüht, was zu einer plötzlichen Abkühlung führt. Ein solcher Wärmeschock kann Schäden an der Oberfläche des Schmiedewerkzeugs verursachen. Beim Halbwarmschmieden wird mit Temperaturen von etwa 200⁰C bis 800⁰C gearbeitet, während beim

3519ΪΚ

Warmschmieden Temperaturen von etwa 800⁰C bis 1100⁰C vorliegen.

Es wurde gefunden, daß Hartmetall (Sinterkarbid) harte Bedingungen, wie rasche Wärmezyklen, Korrosion durch Kühlwasser und Verschleiß durch das Werkstück, aushalten kann, und es wurde ein Schmiedewerkzeug unter Verwendung von Hartmetall hergestellt. Zu Teilen, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, gehören mit Hartmetall versehene Rollen oder Walzen, mittels deren Stahl zu Drähten gewalzt wird. Für Walzvorgänge eingesetzte Walzen oder Rollen werden jedoch unter einer konstanten Last verwendet und nicht so starken Wärmeschocks ausgesetzt, wie dies bei Warmschmiedewerkzeugen der Fall ist. Dies läßt erkennen, wie hart die Arbeitsbedingungen für Schmiedewerkzeuge sind.

Die Zähigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Warmrißbildung lassen sich bei Hartmetall durch Erhöhen des Gehalts der Bindemetallphase steigern. Dadurch wird jedoch die Härte des Hartmetalls vermindert, die eine der Erfordernisse für ein Schmiedegesenk ist. Es wurde vorliegend angestrebt, eine Zusammensetzung und Struktur von Hartmetall zu finden, die es erlauben, die Härte bei hohen Temperaturen (200⁰C bis 1100⁰C) im Rahmen von Halbwarm- und Warmschmiedevorgängen auf Kosten der Härte bei normalen Temperaturen hoch zu halten.

Fig. 1 zeigt die Hochtemperaturhärte für verschiedene Werkstoffe. Die Linie A gilt für das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Hartmetall, B für ein konventionelles WC-Co-Hartmetall, die Kurve C für Schnellarbeits-Werkzeugstahl SKH9 sowie die Kurve D für Gesenkstahl SKD61.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollte der Kohlenstoffgehalt des Stahlwerkstoffes vorzugsweise nicht unter 0,2 % und

BAD OPJGINAL

3519TH

— Q _

nicht über 0,5 % liegen. Bei einem nicht innerhalb dieses Bereiches liegenden Kohlenstoffgehalt läßt die Bindefestigkeit des resultierenden Schmiedewerkzeuges zu wünschen übrig.

Erfindungsgemäß sollte der Gehalt der Bindemetallphase in dem Hartmetall bei 15 bis 35 Gew.% liegen. Bei einem Gehalt von weniger als 15 % hat das Hartmetall keine ausreichende Zähigkeit. Im Falle eines Gehalts von mehr als 35 % wird keine für ein Schmiedegesenk ausreichende Härte erzielt.

Bei den Hauptbestandteilen der Bindemetallphase sollte es sich um mindestens ein Element der aus Nickel, Kobalt und Eisen bestehenden Gruppe handeln. Mindestens ein Element der aus Chrom (Cr), Molybdän (Mo) und Wolfram (W) bestehenden Gruppe sollte in der Bindemetallphase eine Festlösung (Mischkristallphase) bilden. Der Gehalt der Festlösung in der Bindemetallphase sollte vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.%, bezogen auf die Bindemetallphase, betragen. Bei einem Gehalt von mehr als 10 % würde die Festlösung die Zähigkeit des Hartmetalls herabsetzen» Ein Gehalt von weniger als 0,5 % wäre unzureichend, um die Hochtemperaturhärte zu steigern.

Hs wurde gefunden, daß ein Zusatz von 0,1 bis 5 Gew.% (bezogen auf die Bindemotallphase) mindestens eines Elements der aus Bor, Aluminium, Silizium, Magnesium und Kalzium bestehenden Gruppe die Hochtemperaturhärte des Hartmetalls heraufsetzt. Bei einem Gehalt von weniger als 0,1 % würde der Zusatz nicht ausreichend wirkungsvoll sein. Bei einem Gehalt von mehr als 5 % hätte das Hartmetall unzureichende Zähigkeit.

Zur Steigerung der Oberflächenhärte und der Lebensdauer erwies es sich ferner als zweckmäßig, das vorstehend genannte Hartmetall mit einem einlagigen oder mehrlagigen Überzug mindestens

eines

3519T14

Elements der aus TiC, TiN, TiCN, TiCO, TiCNO, Al₃O₃, AlON, AlN, Si₃N₄, SiC, BN und C bestehenden Gruppe zu versehen.

Des weiteren sollte die kristalline Korngröße der Bindemetallphase kleiner als 0,3 mm sein, um die Lebensdauer des mit Hartmetall versehenen Schmiedewerkzeuges zu erhöhen.

Fig. 2 zeigt ein typisches Beispiel eines Schmiedewerkzeugs nach der Erfindung mit einer Hartmetallauflage 1 der vorstehend erläuterten Zusammensetzung im Bereich des mit dem Werkstück in Kontakt kommenden Teils und einem Stahlkörper 2 im übrigen Teil. Hartmetall und Stahl werden in einem Bereich 3 mittels Elektronenstrahlen miteinander verschweißt.

Ein 0,1 bis 1 mm dicker Metallfilm aus Nickel, Kobalt, Eisen oder deren Legierungen oder ein Hartlötwerkstoff können zwischen dem Hartmetall und dem Stahl eingefügt sein.

Um das Hartmetall mit dem Stahl ohne gemeinsames Erhitzen zu verbinden, wird vorzugsweise mittels eines Elektronenstrahls oder Laserstrahls nur der Kontaktbereich zwischen beiden aufgeschmolzen. Beim Aufschmelzen mit derartigen Hochenergiestrahlen wird der mit dem Strahl beaufschlagte Bereich rasch auf 5000 bis 10000⁰C erhitzt. Dies führt zur Ausbildung eines steilen Wärmegradienten zwischen dem aufgeschmolzenen Teil und dem Bereich, der 1 mm oder mehr von dem aufgeschmolzenen Bereich wegliegt. Der Wärmegradient kann zur Rißbildung in dem Hartmetall führen.

Außerdem hat bei einer derartigen Verbindung die Schweißraupe die Neigung, zur Stahlseite hin auszubrechen. Infolgedessen verbleibt die Kontaktfläche zwischen dem Stahl und dem Hartmetall als Riß, ohne daß es dort zu einer Verschweißung kommt.

3519tH

Fig. 3 zeigt schematisch Risse 6, 7, die ausgebildet werden, wenn das Hartmetall 1 und der Stahl 2 miteinander verschweißt werden. Zu dem Riß 6 kann es aufgrund des Wärmegradienten kommen, wenn der Elektronenstrahl 4 auf die Kontaktfläche gerichtet wird. Ein Riß der bei 7 dargestellten Art bildet sich in dem Hartmetall aufgrund der Wärmespannung aus, wenn mittels des Elektronenstrahls bevorzugt die Stahlseite 2 aufgeschmolzen wird.

Es wurden die optimalen Bedingungen zur Verbindung von Hartmetall mit Stahl untersucht, wo erhebliche Spannungen aufgrund des grossen Unterschiedes der Schmelzpunkte auftreten. Dabei wurde ein zweistufiges Verfahren gefunden, bei dem der innerhalb eines gewissen Bereiches von der Grenzfläche liegende Teil vorerhitzt und die Grenzfläche dann erhitzt wird.

Durch das Vorwärmen wird die Rißbildung aufgrund eines steilen Wärmegradienten verhindert. Die Temperatur ist hoch in dem geschweißten Bereich und niedrig im nichtgeschweißten Bereich. Dieser Temperaturunterschied führt zur Ausbildung eines elektrischen Stromes, der die zum Schweißen verwendeten Elektronenstrahlen ablenkt. Dies hat zur Folge, daß die Schweißraupe von der Kontaktfläche wegwandert. Es zeigte sich, daß das Vorerhitzen auch das Weglaufen der Schweißraupe verhindert.

Es wurde gefunden, daß eine einwandfreie Bindung hergestellt werden kann, indem unfokussierte Hochenergiestrahlen innerhalb eines Bereiches von 10 mm zu beiden Seiten der Kontaktfläche aufgebracht werden und dann fokussierte Strahlen auf das Hartmetall in geringem Abstand von der Kontaktfläche gerichtet werden. Während des Vorwärmens sollten Elektronenstrahlen vorzugsweise auf die Hartmetallseite aufgebracht werden, um die Wärmespannungen zu vermindern.

3519Ϊ14

In Fig. 4 ist bei 8 der mit Strahlen beaufschlagte Bereich angedeutet, während mit 9 die Oberfläche bezeichnet ist, auf welcher die Schweißraupe ausgebildet wird. Wenn in dem zweiten Verfahrensschritt Strahlen auf die Hartmetallseite aufgebracht werden, tritt kein steiler Wärmegradient auf, weil das Hartmetall eine bessere Wärmeleitfähigkeit hat, so daß Risse aufgrund von Wärmespannungen nicht ausgebildet werden. Wenn die Strahlen auf die Kontaktfläche gerichtet würden, würden sie in Richtung auf die Stahlseite abgelenkt; Stahl würde gegenüber dem Hartmetall bevorzugt aufgeschmolzen werden. Weil die Wärmeleitfähigkeit von Stahl ungefähr die Hälfte derjenigen von Hartmetall beträgt, reicht die Wärmediffusion zu der Hartmetallseite nicht aus. Infolgedessen würde ein steiler Wärmegradient auftreten, der die Rißbildung fördert.

Erfindungsgemäß werden in der zweiten Verfahrensstufe energiereiche Strahlen auf die Hartmetallseite 0,1 bis 1,0 mm und vorzugsweise 0,2 bis 0,7 mm, weg von der Grenzfläche zwischen dem Hartmetall und dem Stahl aufgebracht. Würde die Auftreffstelle weniger als 0,1 mm von der Grenzfläche wegliegen, würde der Stahl gegenüber dem Hartmetall aufgrund seines niedrigeren Schmelzpunktes bevorzugt aufgeschmolzen. Bei einem Abstand von mehr als 1 mm wäre die Wärmemenge zum Aufschmelzen des Stahles unzureichend. Bei den energiereichen Strahlen handelt es sich vorzugsweise um Elektronenstrahlen oder Laserstrahlen.

Zu den erfindungsgemäßen Schmiedewerkzeugen gehören Gesenke, Stempel, Auswerfer, Ausstoßerstifte, Scherenmesser und Walzen.

Die nachstehenden Beispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung.

3519tU

BEISPIEL

Einem WC-Pulver mit einer Teilchengröße von 6 Mikron wurden Co, Ni und/oder Fe sowie Cr, Mo und/oder W in dem in der Tabelle angegebenen Mischungsverhältnis zugesetzt, und das Gemisch wurde in Wasser gemahlen. Aus dem gemahlenen Gemisch wurde ein zylindrischer Körper mit einem Außendurchmesser von 100 mm, einem Innendurchmesser von 40 mm und einer Höhe von 80 mm geformt. Der Körper wurde in Vakuum bei 1400⁰C gesintert. Das so erhaltene Hartmetall wurde zur Herstellung eines Schmiedegesenks benutzt, das verwendet wurde, um eine Stahlstange von 35 mm Durchmesser zu stauchen, die auf 1200⁰C erhitzt und geschnitten wurde. Die Beziehung zwischen dem Mischungsverhältnis und der Lebensdauer des Schmiedegesenks (d.h., wieviele Werkstücke geschmiedet wurden) ist in Tabelle 1 wiedergegeben. Die Ergebnisse zeigen, daß durch das Vorhandensein von Cr, Mo oder W in der Bindemittelphase als Festlösung oder Mischkristallphase die Lebensdauer gesteigert wird.

TABELLE

Experiment WC Co Ni Fe Cr Mo W Lebensdauer

No. (in Werkstücken)

Vergleichsbeispiel 75 25 - - - - - 19000

SKD61 Fe - Si - Mn - Cr - Mo - V 4000

78	10	10	10	2	4	2	200000
72	15	10	2	1	1	1	240000
73	5	5			1	1	305000
79	13	3	1		213000
76	20		2		175000

3519Ϊ14

BEISPIEL 2

Bei dem Experiment (1) des Beispiels 1 wurden der Bindcmittelphase B, A, Si, Mg oder Ca in dem in der Tabelle 2 angegebenen Mischungsverhältnis zugesetzt. Die Tabelle 2 läßt ferner die Beziehung zwischen dem Mischungsverhältnis und der Lebensdauer erkennen. Es ist festzustellen, daß durch den Zusatz eines derartigen Elements die Lebensdauer gesteigert wird.

TABELLE 2

Experiment
No.

WC Co Ni Cr B Al

Si Mg

(6)	78	10	10	2 0,3
(7)	78	10	10	2 -
(8)	78	10	10	9 _
(9)	78	10	10	O «—
(10)	78	10	10	2 -
Vergleichs beispiel	85	25	_	_ _

0,3

Ca	Lebens dauer (in Wc;rk- i; t ückcn)
—	240000
-	340000
-	190000
-	170000
0,3	260000

30000

BEIKPIEL_ 3

Das im Experiment (2) des Beispiels 1 erhaltene Hartmetall wurde mittels Elektronenstrahlen mit Stahl (SKD61) verschweißt, um ein Schmiedegesenk herzustellen. Zu Vergleichszwecken wurde ein weiteres Schmiedegesenk hergestellt, indem das gleiche Hartmetall mit Stahl hartverlötet wurde. Diese Schmiedegesenke wurden hinsichtlich ihrer Lebensdauer miteinander verglichen. Die Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse.

TABELLE 3

Schweißverfahren

Lebensdauer

(in Werkstücken)

Erfindungsgemäß Vergleichsbeispiel

Durch Elektronenstrahlen 230 000 Durch Hartlöten 2 000

BEISPIEL 4

Das im Experiment (1) des Beispiels 1 erhaltene Hartmetall wurde mil TiC, TiN, TiCo oder Λ1 O. beschichtet. In der Tabelle 4 ist die Lebensdauer von Schmiedegesenken wiedergegeben, die unter Verwendung von derart beschichteten Hartmetallen hergestellt wurden. Es ist zu erkennen, daß die Beschichtung mit einer der genannten Verbindungen die Lebensdauer weiter steigert.

	TABELLE	Hartmetall	BEISPIEL	4	Beschichtung	3 um	Lebensdauer (in Werkstücken)
Experiment No.	WC-K)Co-K)Ni-2Cr		TiC	3 um	360000
(1 I)	WC-10Co-10Ni-2Cr	TiN	2 um	4 20000
(12)	WC-10Co-10Ni-2Cr	TiCO	5 um	300000
(13)	WC-10Co-10Ni-2Cr	Al₂O₃	2 um	400000
(14)	WC-25CO	TiC		20000
Vorgleichs- beispiel	5

In den Experimenten (1) bis (5) des Beispiels 1 wurde das Hartmetall während des Sinterns abgeschreckt, um die Teilchengröße der

BAD

Bindemetallphase auf 0,3 mm zu bringen. Dadurch wurde die LcIkmis dauer der Schmiedegesenke um etwa 20 % gesteigert.

BEISPIEL 6

Ein Ring 1 aus Hartmetall (Außendurchmesser 50 mm, Innendurchmesser 4 0 mm, Breite 15 mm) wurde mit rostfreiem Stahl 2 verbunden, um eine mechanische Dichtung der in Fig. 5 veranschaulichten Art zu erhalten. Das verwendete Hartmetall wies 10 % WC, 1 % Co und Cr auf. Das Hartmetall wurde zu Vergleichszwecken mit rostfreiem Stahl hartverlötet. Aufgrund von Wärmedehnung bildete sich ein Riß an dem Hartmetallring aus.

Sodann wurden unfokussierte Elektronenstrahlen (100 kV, 8 mA) auf beiden Seiten der Kontaktfläche innerhalb eines 5 mm von der Kontaktfläche wegliegenden Bereiches aufgebracht, worauf fokussierte Elektronenstrahlen (150 kV, 30 mA) auf den 0,5 mm von der Grenzfläche wegliegenden Teil des Hartmetalls gerichtet wurden. Sowohl das Hartmetall als auch der Stahl wurden aufgeschmolzen, und sie wurden einwandfrei miteinander verbunden. Die Schweißraupe hatte eine Breite von 3 mm und eine Tiefe von 15 mm. Es wurde kein Riß gefunden.

Wenn die benachbart der Verbindungsstelle liegenden Bereiche nicht mit unfokussierten Elektronenstrahlen vorgeheizt wurden, wurden die Strahlen in Richtung auf die Seite des rostfreien Stahls abgelenkt; eine Schweißraupe wurde auf der Seite des rostfreien Stahls ausgebildet; ein Riß entstand auf der Hartmetallseite.

BAD

- 17 BEISPIEL 7

In der gleichen Weise, wie oben ausgeführt, wurde Hartmetall (WC-10%Co-10%Ni) mit den folgenden Stählen mit unterschiedlichen Kohlenstoffgehalten verbunden, um einen Stempel herzustellen. Die so erhaltenen Stempel wurden bei 1050⁰C getestet. Die Lebensdauer ist in der Tabelle 5 angegeben.

TABELLE 5

Stahl Kohlenstoffgehalt Lebensdauer

(in Werkstücken)

SNC22 0,12 bis 0,18 % 20000

SKI) 1 1,8 bis 2,4 % 30000

SKI) 5 0,25 bis 0,35 ?, 100000

SKD 6 0,32 bis 0,42 % 120000

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Stempel mit Stählen, die einen Kohlenstoffgehalt von 0,2 bis 0,5 ^!o aufweisen, eine lange Lebensdauer haben.

BAD OKiGiNAL

Claims

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN 3519Ϊ14 ELFEN5TRA5SE 32 · D-8000 AAÜNCHFN 83 P-2287 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 15, Kitahama 5-chome, Higashi-ku, Osaka, Japan Werkzeug zum Halbwarm- und Warmschmieden sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen Werkzeugs Ansprüche

1. Werkzeug zum Halbwarm- und Warmschmieden mit einem Stahlkörper und einer damit unter Verwendung von Hochenergiestrahlen verbundenen Hartmetallauflage, dadurch gekennzeichnet , daß das Hartmetall eine Hartstoffphase aus Wolframcarbid und 15 bis 35 Gew.% einer Bindemetallphase aufweist, daß das Bindemetall mindestens ein Element der aus Nickel, Kobalt und Eisen bestehenden Gruppe aufweist, und daß mindestens ein Element der aus Chrom, Molybdän und Wolfram bestehenden Gruppe eine Festlösung in der Bindemetallphase bildet.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Festlösung, bezogen auf die Bindemetallphase, 0,5 bis 10 Gew.% beträgt.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemetallphase zusätzlich 0,1 bis 5 Gew.% (bezogen auf die Bindemetallphase) mindestens eines Elements der aus Bor, Aluminium, Silizium, Magnesium und Kalzium bestehenden Gruppe aufweist.

I l> NsI¹IlI ( IUI' iiko'i.IH 'ii.W 1 I I ! ν ',.'.",Hy₁IiU,! KMUi Π I C'I KIC I¹M f N! I

4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl einen Kohlenstoffgehalt von 0,2 bis 0,5 Gew.% hat.

5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall mit dem Stahl unter Zwischenfügen eines 0,1 bis 1 mm dicken Metallfilms verbunden ist.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall mit mindestens einem Element der aus TiC, TiN, TiCN, TiCO, TiCNO, Al₃O₃, AlON, AlN, Si-N-, SiC, BN und C bestehenden Gruppe beschichtet ist.

7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemetallphase eine Teilchengröße von nicht mehr als 0,3 mm hat.

8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall mit dem Stahl durch Verwendung eines Elektronenstrahls verbunden ist.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall mit dom Stahl durch Verwendung eines Laserstrahls verbunden ist.

10. Verfahren zum Herstellen eines Werkzeugs für das Halbwarmund Warmschmieden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unfokussierte Hochenergiestrahlen innerhalb eines Bereichs von 10 mm zu beiden Seiten der Kontaktfläche zwischen dem Hartmetall und dem Stahl aufgebracht werden, und daß fokussierte Hochenergiestrahlen auf

eine Stelle gerichtet werden, die gegen das Hartmetall hin 0,1 bis 1,0 mm von der Kontaktfläche entfernt liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochenergiestrahlen Elektronenstrahlen verwendet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochenergiestrahlen Laserstrahlen verwendet werden.