DE3610054A1 - Laepp-werkzeug und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Laepp-werkzeug und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Läpp-Werkzeug, das zum Läppen von
Gegenständen, wie Siliziumplatten, optische Linsen usw. verwendet wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur
Herstellung eines solchen Läpp-Werkzeuges.
Obwohl das erfindungsgemäße Läpp-Werkzeug für verschiedene
Anwendungen brauchbar ist, wird die Erfindung als Beispiel zum Läppen einer Siliziumplatte beschrieben.
Zum Läppen einer Siliziumplatte wird diese Platte zwischen ein rotierendes oberes Läpp-Werkzeug und ein rotierendes unteres
Läpp-Werkzeug von Scheiben eingelegt, und es werden Schleifteilchen
in Form eines flüssigen Breies zwischen die obere Fläche und die untere Fläche der Platte und die inneren Flächen
der beiden Läpp-Werkzeuge eingebracht. Da die Läpp-Werkzeuge unter Druck gedreht werden, werden dünne Schichten der Platte
durch die Schneidkraft der Schleifteilchen weggeschnitten, wodurch die Oberflächen der Platte abgeschliffen werden. Mit
anderen Worten, es wird die Ebenheit der Läpp-Werkzeuge auf die Oberflächen der Platte übertragen.
Ein solches Läppen erfolgt zu dem Zwecke, die Oberfläche einer Siliziumplatte, eines Edelsteins, eines Metallgegenstandes,
einer optischen Linse, von Gläsern oder keramischen Gegenständen usw. eben oder glatt zu machen, und es sind die Anforderungen
an das Läppen mit der Zeit erhöht worden, und zwar infolge der schnellen Entwicklung der elektronischen Technik.
Allgemein werden beim Läppvorgang einer Siliziumplatte feine Tonerdeteilchen (Al2O ) oder Zirkonerdeteilchen (ZrO2)
als Schleifteilchen verwendet. Die Teilchengröße der Schleifteilchen
hat eine unmittelbare Wirkung auf den Läpp-Wirkungs-
grad, die Oberflächenrauhheit des Werkstückes und die Tiefe
einer Oberflächenschicht des Werkstückes, die durch das Läppen eine Restspannung und Kratzer enthält, üblicherweise wird eine
Korngröße von Nr. 1000 bis Nr. 1200 Verwendet. Die Läpp-Eigenschaft
einer Siliziumplatte wird beeinflußt durch die Affinität oder Schmierung zwischen den Läpp-Werkzeugen und
den Schleifteilchen. Wenn das Grundmaterial oder die Matrix des Läpp-Werkzeuges aus Stahl besteht, ist die Affinität zwischen
den Schleifteilchen und dem Läpp-Werkzeug gering, sodaß nach
dem Läppen eine große Anzahl von Kratzern auf der Oberfläche des Werkstückes gebildet werden. Aus diesem Grunde ist in den
letzten Jahren Graphit enthaltendes Gußeisen allgemein verwendet worden. Im einzelnen zeigen die Experimente, daß Kugelgraphit
oder kugelähnliches Graphit enthaltendes Gußeisen zum Läppen einer Siliziumplatte besonders geeignet ist. Es
hat also der Zustand der Kristallisation des Graphits einen großen Einfluß auf die Qualität der Oberfläche der geläppten
Siliziumplatte, jedoch ist die optimale Bedingung für die
Beschaffenheit noch nicht deutlich verstanden worden.
Obwohl die Ebenheit des Läpp-Werkzeuges einen unmittelbaren Einfluß auf die Ebenheit einer Platte hat, und da die Ebenheit
des Läppwerkzeuges auf die Oberfläche der Platte übertragen wird, wird die Ebenheit des Läpp-Werkzeuges durch die Härte
und die Gleichförmigkeit des Läpp-Werkzeuges bestimmt. Die bekannten Läpp-Werkzeuge aus Kugelgraphit-Gußeisen verwenden
ein Material mit einer Bullaugenform entsprechend JIS FCD 45 (JIS bedeutet japanischer Industriestandard) oder ein Material
mit einer Ferritstruktur entsprechend JIS FCD 40. Beide Materialien
haben eine Härte von etwa Hv 100-200 (gemessen mit einem Vickers-Härtemeßapparat unter einer Belastung von 500g),
sodaß sie weich sind und einer Abnutzung unterworfen sind. Aus diesem Grunde besteht bei diesen Materialien ein Problem, daß
die Ebenheit verringert wird. Außerdem ist das bekannte Läpp-Werkzeug aus Gußeisen nicht homogen, sodaß das Läpp-Werkzeug
durch die Schleifteilchen ungleichförmig geläppt wird, wodurch
-7· 36Ί0054
ein weiteres Problem der Verringerung der Ebenheit auftritt.
Während des Läppvorganges wird das Läpp-Werkzeug selbst durch die Schleifteilchen abgeschliffen, sodaß an den Enden der
auf dem Läpp-Werkzeug gebildeten Nuten Grate gebildet werden. Diese Grate fallen auf die Oberfläche der Platte, wodurch deren
Oberfläche beschädigt wird. Je größer die Dehnungseigenschaft der Matrix des Läpp-Werkzeuges ist, umso bedeutender ist die
Bildung der Grate. Dieses bewirkt auch ein Problem für die Ferritstruktur der Materialien entsprechend FCD 45 und FCD 40.
Wenn das Material des Läpp-Werkzeuges eine niedergeschlagene Phase aus harten und groben Karbiden aus beispielsweise
Molybdän, Mangan oder Chrom oder Schadstoffen enthält, fallen, wenn das Läpp-Werkzeug abgeschliffen ist, die Grate ab und beschädigen
die Plattenoberfläche.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde; ein neues Verfahren
zur Herstellung von Kugelgraphit-Gußeisen zu schaffen, das zur Herstellung von Läpp-Werkzeugen verwendbar:ist und das in der
Lage ist, die Ebenheit, die Instandhaltungseigenschaft und die Lebensdauer des Läpp-Werkzeuges zu verbessern, wobei eine angemessene
Verteilung des Graphits sichergestellt ist, wobei das Werkzeug ferner frei von der Bildung von Graten an den Enden
der Nuten ist und ferner frei von Gießdefekten, wie niedergeschlagene grobe Karbide oder Schadstoffe. Durch das erfindungsgemäße
Verfahren soll auch der Einschluß von Oxiden, Lunkerhöhlungen und die Bildung von Gasblasen verhindert werden, welche
eine Beschädigung der Oberfläche eines zu läppenden Werkstückes,
wie eine Siliziumplatte, Glaslinsen oder dergleichen bewirken können.
Ferner soll durch die Erfindung ein neues Läpp-Werkzeug geschaffen
werden, daß in der Lage ist, soweit wie möglich die Abnutzung zu vermindern, die durch die Schleifteilchen hervorgerufen wird,
wodurch die Ebenheit aufrechterhalten wird und die Lebensdauer rles Läpp-Werkzeuges erhöht wird.
%- 36Ί0054
Dies wird in einer Hinsicht nach der Erfindung erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung von Kugelgraphit-Gußeisen zum
Anfertigen eines Läpp-Werkzeuges, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß eine geschmolzene Zusammensetzung, bestehend aus 3,0 3,8 Gewichts% Kohlenstoff, 2,0 - 2,9 Gewichts% Silizium, 0,3
- 0,9 Gewichts% Mangan, weniger als 0,05 Gewichts% Phosphor, weniger als 0,03 Gewichts% Schwefel, 0,2 - 1,0 Gewichts% Nickel,
0-0,8 Gewichts% Kupfer, 0-0,5 Gewichts% Molybdän, 0,03
- 0,9 Gewichts% Magnesium und Resteisen in eine Gießform gegossen
wird und daß eine Seite des gegossenen Rohlings abgekühlt wird, wodurch eine einseitig gerichtete Erstarrung bewirkt
wird, wobei diese eine Seite als Arbeitsfläche des Läpp-Werkzeuges verwendet wird.
In einer anderen Hinsicht der Erfindung wird ein Läpp-Werkzeug aus Kugelgraphit-Gußeisen geschaffen, daß dadurch gekennzeichnet
ist, daß das Kugelgraphit-Gußeisen eine Sptärizität von mehr als 80% aufweist und daß der Durchmesser der Graphitteilchen
kleiner ist als 100μΐη, daß die Graphitteilchen eine Dichte von
2
»mehr als 70/mm und eine Vickersr'Härte von mehr als 200 haben.
»mehr als 70/mm und eine Vickersr'Härte von mehr als 200 haben.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1a eine Draufsicht auf die Arbeitsfläche
eines Läpp-Werkzeuges gemäß der Erfindung
,
Fig. 1b einen Schnitt entlang dem Durchmesser
des Läpp-Werkzeuges nach Fig. 1a,
Fig. 2a eine Draufsicht auf eine Gießform, die
für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird,
Fig. 2b einen Schnitt durch die Gießform nach
Fig. 2a,
Fig. 3 und 4 grafische Darstellungen, welche die
Wärmebehandlungsschritte für verschiedene Zusammensetzungen zeigen,
Fig. 5 eine grafische Darstellung, welche die
Schritte der Wärmebehandlung zeigt, durch die das Werkstück nach der Bearbeitung
erneut erhitzt wird und dann abgeschreckt wird, um eine Martensit-Struktur zu
erhalten,
Fig. 6 eine grafische Darstellung, welche die
Schritte der Wärmebehandlung zeigt, die erforderlich sind, um die getemperte
Martensit-Struktur zu erhalten,
Fig. 7 eine grafische Darstellung, welche die
Schritte der Wärmebehandlung zeigt, die zur Erzielung einer Bainit-Struktur erforderlich
sind,
Fig. 8 Schliffbilder mit 100-facher bzw. 400-facher Vergrößerung, welche die Graphitverteilung
in einer Matrix zeigen,
Fig. 9 die Beziehung zwischen der Änderung in
der Ebenheit des Läpp-Werkzeuges und der Anzahl der geläppten Siliziumplatten,
Fig. 10 Schliffbilder mit 100-facher bzw. 400-facher
Vergrößerung, welche die Graphitverteilung in einem bekannten Ferrit-Läpp-Werkzeug
zeigen,
Fig. 11a und
11b Schliffbilder, welche die Nutenenden des
Läppwerkzeuges zeigen,
Fig. 12 eine grafische Darstellung, welche den
Prozentsatz an Ausschuß zeigt, die durch Plattenkratzer hervorgerufen sind, und
Fig. 13 Schliffbilder mit 100-facher bzw. 400-facher
Vergrößerung, welche die Graphitverteilung in einer Perlit-Matrix zeigen.
Die Erfindung wird nunmehr an bevorzugten Ausführungen der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Vr
Wie in den Figuren 1a und 1b gezeigt/ besteht das Läpp-Werkzeug 10 nach der Erfindung beispielsweise aus einer ringförmigen
flachen Scheibe mit einem Außendurchmesser von
500 - 1300mm, einem Innendurchmesser von 100 - 500mm und einer Dicke von 30 - 60mm. Die Arbeitsfläche des Läpp-Werkzeuges
10 ist beispielsweise mit mehreren Nuten 11 in Form einer Matrix versehen, welche den Strom von Schleifteilchen
ermöglichen. Bevorzugte Abmessungen der Nuten 11 sind:
Breite:1,5 - 3/0mm; Tiefe: 10 - 15mm und Abstand: 20 - 40mm.
Die Außenfläche ist mit öffnungen 12 zur Aufnahme von nicht gezeigten Montagebolzen versehen.
Das in den Fig. 1a und 1b gezeigte Läpp-Werkzeug ist unter Verwendung einer Gießform hergestellt worden, wie sie in den
Fig. 2a und 2b gezeigt ist. Wie gezeigt, ist ein Kühler 15 mit einer Dicke von 50 - 200mm vorgesehen. An der gegenüberliegenden
Seite der Formhöhlung 18 ist eine übliche Sandform, wie beispielsweise eine Furan-Form 16 oder eine Sandform mit
einem wärmeisolierenden Element 17 vorgesehen. Wenn das Gußeisen
in die Formhöhlung 18 gegossen wird, erstarrt das Gießmetall , ausgehend von der läppenden Oberfläche 19 oder der
Oberfläche in Kontakt mit dem Kühler 15, wodurch eine sogenannte einseitig gerichtete Erstarrung erfolgt.
Mit dieser Gießform wird die untere Hälfte des Gießrohlings des Läppwerkzeuges durch den Kühler 15 gekühlt, wodurch nicht
nur eine feine Verteilung des Graphits erreicht wird, sondern auch eine beschleunigte Zersetzung der kristallisierten Karbide
während der Erstarrung. Insbesondere solche Elemente, wie Mangan und Molybdän, die zum Zwecke der Verbesserung der
Warmhärtungseigenschaft zugesetzt sind, haben eine Tendenz, Karbide zu bilden, die mit einer üblichen Wärmebehandlung
schwer zu zersetzen sind. Wenn aber eine gekühlte Anordnung mit der oben beschriebenen Gießform gebildet wird, ergibt sich
ein Vorteil insofern, daß die Zersetzung der Karbide durch die Wärmebehandlung verbessert wird. Ferner wird durch eine einseitig
gerichtete Erstarrung erreicht, daß Gießdefekte, wie
'/■ 3610Ö54
Lunkerhöhlungen, Verschmutzungen, Gasporen oder dergleichen nur in dem abschließend verfestigten Teil (oberer Teil) auftreten,
wodurch eine zufriedenstellende Struktur der Arbeitsfläche des Läpp-Werkzeuges sichergestellt ist.
Das Verfahren der Wärmebehandlung nach der Erfindung wird in Verbindung mit den Wärmebehandlungsschritten beschrieben, wie
sie in den Fig. 3-6 gezeigt sind. Natürlich unterscheiden sich die Wärmebehandlungen voneinander in Abhängigkeit davon,
welche Matrixstruktur erhalten werden soll. Die Matrixstruktur des Materials, das zur Herstellung eines Läpp-Werkzeuges
nach der Erfindung verwendet wird, ist eine feine Perlitstruktur, Martensitstruktur, getemperte Martensitstruktur oder
eine Bainitstruktur. Es wird zuerst ein Verfahren zur Erzielung einer feinen Perlitstruktur in Verbindung mit den
Fig. 3 und 4 beschrieben.
Fig. 3 ist eine grafische Darstellung, welche eine Wärmebehandlung
zeigt, die erforderlich ist, um eine Perlitstruktur zu erhalten, wenn das Gußeisen kein Molybdän enthält, eines
der die Wärmehärtung verbessernden Elemente, wie es durch eine Zusammensetzung Nr. 1 in der Tabelle I gezeigt ist. Zum
Zwecke der Umwandlung oder Zersetzung der während der Gießzeit kristallisierten Karbide wird der gegossene Rohling
während einer Zeit von etwa 7-10 Stunden auf einer Temperatur von 930 - 960 0C gehalten, und er wird dann mit Luft gekühlt,
und zwar mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 200 — 2500C/
Stunde. Zur Bewirkung der Luftkühlung wird ein Ventilator verwendet, umso eine Abkühlungsgeschwindigkeit von 200 - 2500C/
Stunde zu erhalten. Ferner werden beide Oberflächen des gegossenen Rohlings gleichförmig gekühlt, um eine Deformation
durch die Wärmebehandlung zu verhindern.
Fig. 4 zeigt die Wärmebehandlungsschritte für eine Zusammensetzung
Nr. 2, wie sie in Tabelle I gezeigt ist, in welcher 0,1 - 0,5 Gewichts% Molybdän für die Legierung verwendet ist.
Bei Verwendung einer üblichen Luftkühlung besteht eine Gefahr
der Bildung von Bainit, sodaß der Gußrohling während 7-10 Stunden auf einer Temperatur von 930 - 9600C gehalten wird,
dann in einem Ofen auf eine Temperatur von 750 - 8500C abgekühlt wird, und zwar mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit
von 50°C/Stunde, und schließlich mit Luft gekühlt wird, und zwar mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 200 - 250°C/Stunde.
Es wird darauf hingewiesen, daß Fig. 4 insofern von Fig. 3 unterschiedlich ist, daß die Ofenkühlung hinzugefügt ist.
Die so erhaltenen Materialien haben eine Perlitstruktur, und
sie sind zur Herstellung von Läpp-Werkzeugen besonders geeignet, und zwar für Anwendungen, bei denen eine Bearbeitung
wichtig ist, und wobei die Läpp-Werkzeuge nach der Bearbeitung eine ausgezeichnete Ebenheit und Plangenauigkeit aufweisen.
Fig. 5 zeigt ein Verfahren der Wärmebehandlung zur Erzielung einer Martensitstruktur. Die Martensitstruktur hat eine
extrem hohe Härte von Hv 550 - 650, sodaß eine Bearbeitung schwierig ist, weshalb in diesem Falle der Gußrohling vorher
wärmebehandelt wird, um die Perlitstruktur (siehe Fig. 4) zu erhalten, und er wird dann bearbeitet, wobei eine geringe
Läpptoleranz ermöglicht wird. Darauf wird der gegossene Rohling erneut während 2 -;3 Stunden auf eine Temperatur von 850 9600C
gehalten und dann in öl abgeschreckt. Um beide Seiten gleichförmig abzukühlen, wird die Härtung so ausgeführt, daß
die Richtung des ölstromes in einem Ölbehälter und die Oberfläche
des Gußeisens oder des Läppwerkzeuges parallel zueinander
gehalten werden. In einem Intervall von weniger als 6 Stunden wird der Gußrohling bei einer Temperatur von 200 2500C
während 2-4 Stunden getempert, um die Dehnbarkeit zu erhöhen. Außer wenn in der Zusammensetzung Nr. 2 in Tabelle I
Molybdän hineinlegiert ist, ist es schwierig, die Martensitstruktur zu erhalten.
Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, welche ein Verfahren der Wärmebehandlung zeigt, in welchem der gegossene Rohling getempert
und dann einer Wärmebehandlung unterworfen wird, um eine
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Martensitstruktur zu erhalten. Die Härte der getemperten Martensitstruktur wird so gesteuert, daß sie etwa Hv 330 beträgt,
um eine Bearbeitung nach der Wärmebehandlung zu ermöglichen, und zwar zur Verbesserung der Qualität des Werkstückes,
zur Aufrechterhaltung der Ebenheit des Läpp-Werkzeuges und zur Verlängerung der Lebensdauer des Werkzeuges.
Fig. 6 zeigt einen Fall, bei welcher der gegossene Rohling
während 7-10 Stunden auf einer Temperatur von 930 - 9600C
gehalten wird, dann in öl abgeschreckt wird und zur Bewirkung einer Temperung während 2-4 Stunden auf einer Temperatur
von 500 - 6000C gehalten wird. Dann wird der gegossene Rohling
in einem Ofen langsam auf 3500C abgekühlt, und zwar mit einer
Abkühlungsgeschwindigkeit von 50°C/Stunde. Wenn die Temperung unter den oben beschriebenen Bedingungen erfolgt, wird die
Härte des Läpp-Werkzeuges gleichförmig, und es kann die durch
die Wärmebehandlung hervorgerufene Spannung entfernt werden, wodurch nach der Bearbeitung eine hohe Genauigkeit erreicht
werden kann.
Fig. 7 ist eine grafische Darstellung, welche die Schritte der Wärmebehandlung zur Erzielung einer Bainitstruktur zeigt. Mit
der Bainitstruktur können ähnliche Eigenschaften wie diejenigen der getemperten Martensitstruktur erreicht werden. Wie bei
anderen Strukturen wird zum Zwecke der Zersetzung von Karbiden der gegossene Rohling während 7-10 Stunden auf einer
Temperatur von 930 - 9600C gehalten und dann in einem Salzbad
gehärtet. Bei Anwendung dieser Schritte kann eine Härte von etwa Hv 400 erhalten werden. Um aber die Härte gleichförmig zu
machen und die Spannung zu entfernen, ist es vorteilhaft, den gegossenen Rohling oder das Läpp-Werkzeug während 2-4 Stunden
auf eine Temperatur 500 - 6000C zu erhitzen und dann langsam
auf eine Temperatur von 3500C bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit
von 50°C/Stunde abzukühlen.
Um durch das oben beschriebene Gießverfahren und das Verfahren zur Wärmebehandlung die gewünschten Eigenschaften zu erhalten,
Vf
ist es erforderlich, Zusammensetzungen zu verwenden, wie sie in der folgenden Tabelle I gezeigt sind.
dP Cß +J
ο | co | O | OO | |
U |
* I
ro |
ro |
- I
ro |
ro |
CM | ||||
• |
•
U |
|||
I 2 |
" ^- 36Ί0054
Nr. 1 zeigt Zusammensetzungen, die erforderlich sind, um 100% der Matrix durch Wärmebehandlung in eine Perlitstruktur
umzuwandeln, während Nr. 2 Zusammensetzungen zeigt, bei denen die Matrix in eine Martensitstruktur, eine getemperte
Martensitstruktur oder eine Bainitstruktur durch Wärmebehandlung umgewandelt wird.
Es wird im folgenden der Grund dafür beschrieben, warum diese Zusammensetzungsbereiche ausgewählt worden sind. Bei der
Zusammensetzung Nr. 1 ist bei einem Gehalt an C von weniger als 3,0% die Menge an kristallisiertem Graphit zu klein, sodaß
die Zusammensetzung nicht mehr die gewünschten Eigenschaften für ein käpp-Werkzeug aufweist. Wenn die Größe des Kohlenstoffäquivalents
(C%+0,3Si%) größer ist als etwa 4,7%, wird Garschaumgraphit
gebildet, in welchem Falle ein einwandfreier Gußrohling nicht mehr zu erhalten ist. üblicherweise werden
C und Si in solchen Mengen verwendet, daß das Kohlenstoffäquivalent
sich in einem Bereich von 4,3 - 4,5% befindet. Andererseits'/ erhöht Si die Graphitbildung, sodaß dann, wenn
die Kristallisation von Karbiden beträchtlich ist, Si eine Rißbildung in dem Gußrohling wirksam verhindert. Eine solche
Rißbildung wird dadurch hervorgerufen, daß bei zu kleiner
Menge an kristallisiertem Graphit an einem Teil nahe der Oberfläche des gegossenen Rohlings auf der Seite, an der
der Kühler vorgesehen wird, in einem hohen Temperaturbereich eine große Schrumpfung auftritt, was zu einer Karbidstrukturbildung
mit geringer interkristalliner Festigkeit führt. Andererseits besitzt Mn eine große karbidbildende Wirkung.
Aus diesem Grunde werden zur Verhinderung einer Rißbildung des Gußrohlings die Mengen an Mn und Si so gewählt, daß sie
eine Beziehung Mn% kleiner als 0,5 mal Si% - 0,6% erfüllen. Ni und Cu werden als perlitstabilisierende Elemente zugesetzt,
wobei Mengen von (Ni+Cu) von 0,5 - 1,0% ausreichend sind. Wenn die Menge an (Ni+Cu) 1,2% überschreitet, ergibt sich
eine Rest-Austanitphase, welche die Bearbeitbarkeit verringert. Es ist bekannt gewesen, daß die Komponentenbereiche von P, S
und Mg der ersten Zusammensetzung notwendige Bedingung sind, um die gewöhnlichen Eigenschaften des Kugelgraphit-Gußeisens
zu erhalten. Mo ist ein Verunreinigungselement ohne spezifischen
Einfluß, sodaß seine Menge so gewählt ist, daß sie geringer ist als 0,05%.
Die Zusammensetzung Nr. 2 unterscheidet sich von der Zusammensetzung
Nr. 1 durch die Menge an Mo. Mo hat eine große Wirkung zur Verzögerung der Anfangszeit der Perlitumwandlung
des isothermischen Umwandlungsdiagramms von Gußeisen. Diese Wirkung wird verstärkt, wenn Ni oder Cu in einer Menge von
mehr als 0,5% vorhanden ist. Wenn Gußeisen der Zusammensetzung Nr. 1 mit Wasser gehärtet wird, werden Risse gebildet, sodaß
eine Abschreckung mit öl zu bevorzugen ist. Wenn der Gußrohling eine Dicke von mehr als 60mm hat, wird auch dann, wenn
eine Martensitstruktur gebildet wird, diese bis zu einer Tiefe von etwa 5mm von der Oberfläche aus gebildet. Jedoch
kann bei Einbringung von Mo in einer Menge von 0,1 - 0,5% in die Zusammensetzung Nr. 2 eine ausgezeichnete Härtung mit
einer Dicke von 120mm erreicht werden. Der Grund für die Begrenzung von Mo auf 0,5% liegt darin, daß Molybdänkarbid,
das durch die Karbidzersetzungs-Wärmebehandlung schwer zu zersetzen ist, zum Kristallisieren neigt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Gußrohling erhalten
werden, der frei von Gußdefekten, wie Lunkerhöhlungen, Rissen, Gasporen und Schadstoffen=und der für die Verwendung
als Läpp-Werkzeug geeignet ist. Zusätzlich kann eine feine und gleichförmige Graphitverteilung durch Kühlungserstarrung
herbeigeführt werden. Ferner kann dadurch, daß der Gußrohling einer für die gewünschte Matrixstruktur geeigneten Wärmebehandlung
unterworfen wird, eine feine und gleichförmige Matrix mit kontrollierter Härte erreicht werden. Mit diesen Behandlungen
können eine feine Perlitmatrix frei von grobem. Karbid, eine feine Perlitmatrix, Martensitmatrix, getemperte
Martensitmatrix und eine Bainitmatrix erhalten werden. Diese
Gefüge enthalten keine Karbide, die Risse in der Oberfläche des Werkstückes hervorrufen, und sie bilden keine Grate an den
Enden der Nuten auf dem Läpp-Werkzeug. Da diese Gefüge die Abnutzungsfestigkeit und die Ebenheit verbessern, kann eine
wesentliche Bedingung für das Läpp-Werkzeug über eine lange Zeit aufrechterhalten werden, wodurch die Lebensdauer des
Läpp-Werkzeuges wesentlich verlängert wird.
Kugelgraphit-Gußeisen mit der in Tabelle II gezeigten Zusammensetzung Nr. 2 wurde einem Standardschmelzverfahren,
einer Behandlung zur Bildung von Kugelgraphit und einer Impfbehandlung unterworfen, und es wurde das Gußeisen in die oben
beschriebene Gießform gegossen. Der in diesem Beispiel verwendete Kühler war eine Graphitplatte mit einer Dicke von
100mm, und es wurde eine Furan-Gießform als Sandform verwendet. Der Gußrohling hatte einen äußeren Durchmesser von 1200mm,
einen inneren Durchmesser von 400mm und eine Dicke von 60mm. Der Gußrohling wurde während 8 Stunden auf einer Temperatur
von 93O0C gehalten, um Karbide zu zersetzen, und er wurde
dann unmittelbar in einem ölbad bei einer Temperatur von etwa 600C gehärtet. Da öl von unten nach oben strömt, wurde der Gußrohling
in das ölbad getaucht, wobei die Oberfläche des Gußrohlings unter einem rechten Winkel zur öloberfläche gehalten
wurde und in dem öl gekühlt wurde, Ms .die Temperatur des
Gußrohlings auf etwa 1500C abnahm. Nach der Härtebehandlung
wurde der Gußrohling durch Erhitzung für drei Stunden auf eine Temperatur von 5700C getempert, und zwar innerhalb von
5 Stunden nach der Wärmebehandlung.
Wie in Fig. 8 gezeigt, war nach dem oben beschriebenen Verfahren eine Graphitstruktur, in welcher die Teilchengröße des Graphits
2 20 - 40nm betrug und bei der die Dichte des Graphits etwa 90/mm
betrug, gleichmäßig zwischen einer in Kontakt mit einem Graphitkühler und einer Tiefe von etwa 40mm verteilt. Die Matrixstruktur
erstreckte sich über die gesamte Tiefe, und es wurde die Härte nur etwas geändert, nämlich Hv 380 - Hv 10, wodurch eine homogene
Struktur erhalten wurde. Aus diesem Grunde wurde nicht nur eine plane Bearbeitung ermöglicht, sondern es war auch
möglich, Nuten und öffnungen einzuarbeiten. Mit anderen Worten, es konnten nach der Wärmebehandlung die Endprodukte so bearbeitet
werden, daß sie die gewünschten Abmessungen besitzen.
Eine Siliziumplatte wurde unter Verwendung eines Läpp-Werkzeuges geläppt, das nach dem oben beschriebenen Verfahren
hergestellt worden ist. Das Ergebnis wird in Verbindung mit den Fig. 9 und 10 beschrieben, von denen Fig. 9 die Beziehung
zwischen der Änderung in der Flachheit des Läpp-Werkzeuges und der geläppten Siliziumplatten zeigt, wobei jede Platte
einen Durchmesser von 9,16cm hat. Ein Vergleich des getemperten Martensit-Läpp-Werkzeuges nach der Erfindung mit einem Ferrit-Läpp-Werkzeug
(dessen Struktur in Fig. 10 gezeigt ist) zeigt, daß die die Ebenheit stabilisierende Zeitspanne zu Beginn des
Gebrauches bei der Erfindung länger ist und daß die Gesamtänderung in der Ebenheit geringer ist als 1/2 bei der bekannten
Art. Die Lebensdauer des Läpp-Werkzeuges hängt stark von der Änderung der Ebenheit ab, und es wurde festgestellt, daß die
Lebensdauer des getemperten Martensit-Läpp-Werkzeuges 2,2 mal langer ist, als die Lebensdauer des Ferrit-Läpp-Werkzeuges.
Die Fig. 11a und 11b sind Schiiffbilder, welche die Nutenenden
des Läpp-Werkzeuges nach dem Läppen von 5000 Siliziumplatten zeigen. Fig. 11a zeigt das Nutenende eines Ferrit-Läppwerkzeuges
der Zusammensetzung Nr. 3 in der folgenden Tabelle II, und es zeigt die Bildung von Graten aufgrund der Reibung mit den
Schleifteilchen, während Fig. 11b das getemperte Martensit-Läpp-Werkzeug
nach der Erfindung zeigt, von dem festgestellt werden kann, daß kein Grat vorhanden ist. Wie in der Technik
allgemein bekannt, bilden solche Grate Kratzer in der Oberfläche der Siliziumplatte. Andere Gründe bringen grobe Karbide mit
sich, die in dem Läpp-Werkzeug niedergeschlagen sind, und ferner harte Verunreinigungen und abgebrochene Teile der Siliziumplatte.
Fig. 12 ist eine grafische Darstellung, welche den Prozentsatz
an Ausschuß zeigt, der durch Plattenkratzer bewirkt worden ist, die bei dem Läpptest von 10.000 Siliziumplatten erhalten worden
ist. Bei einem getemperten Martensit-Läpp-Werkzeug des Beispiels betrug der Prozentsatz von Ausschuß aufgrund von Kratzern etwa
2%, was ein Viertel des Ausschußprozentsatzes von 8% des Ferrit-Läpp-Werkzeuges ist.
M " 36Ί0054
Ein Läpp-Werkzeug der gleichen Abmessung wie in Beispiel 1
wurde hergestellt unter Verwendung einer Zusammensetzung Nr. 1 , wie sie in Tabelle II gezeigt ist. Obwohl das gleiche Gießverfahren
angewendet wurde, wurde der Gußrohling während 8 Stunden bei einer Temperatur von 9300C wärmebehandelt,
um die Karbide zu zersetzen, und er wurde dann mit Luft gekühlt. Die Kühlung erfolgte bei an einem Kran aufgehängtem
Läpp-Werkzeug, wobei die ebenen Oberflächen vertikal gehalten wurden. Während das so hängende Läpp-Werkzeug gedreht wurde,
wurde von unten mit einem Ventilator Luft angeblasen. Es wurde eine Matrix einer feinen Teilchenstruktur mit einer
Härte von etwa 250Hv und - 20Hv erhalten, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Dieses Perlit-Läpp-Werkzeug besaß eine ausgezeichnete
Bearbeitbarkeit, und es konnte mit Arbeitsschritten von etwa ein Viertel derjenigen des Läpp-Werkzeuges nach
Beispiel 1 ausgetemperten Martensiri Ferfi^r war die Ebenheit
hoch, und zwar in der Größenordnung von 20μπι.
Wie in Fig. 12 gezeigt, betrug die Änderung in der Ebenheit des Läpp-Werkzeuges nach diesem Beispiel etwa 75% derjenigen
des Ferrit-Läpp-Werkzeuges. Der Prozentsatz an Ausschuß, der durch Kratzer der Platte hervorgerufen wurde, betrug etwa 3,5%.
Dies bedeutet, daß der Prozentsatz an Ausschuß, hervorgerufen durch Kratzer, auf weniger als eine Hälfte bei dem Ferrit-Läpp-Werkzeug
reduziert werden kann.
Tabelle II Zusammensetzung von Beispiel 2
(Gewichts%)
C | Si | Mn | P | S | Ni | Cu | Mo | Mg | Fe | |
Nr. 1 | 3,5 | 2,5 | 0,5 | 0,05 | 0,01 | 0,6 | Spur | Spur | 0,05 | Rest |
Nr. 2 | 3,5 | 2,7 | 0,6 | 0,04 | 0,01 | 0,6 | Spur | 0,3 | 0,05 | Rest |
Nr. 3 | 3,6 | 2,8 | 0,3 | 0,05 | 0,01 | Spur | Spur | Spur | 0,05 | Rest |
Wie oben beschrieben, besitzt das Graphit-Gußeisen einen Prozentsatz anSphärizität von mehr als 80%, einen Graphitteilchendurchmesser
von weniger als 100μΐη, eine Dichte der Graphitteilchen λ
von mehr als 200.
von mehr als 200.
Graphitteilchen von mehr als 70/mm und eine Vickershärte
Diese Faktoren wurden gemäß den folgenden Betrachtungen bestimmt.
Das Läppen wird ausgeführt durch Zuführung von Schleifteilchen zwischen die Arbeitsfläche des Läpp-Werkzeuges und die Oberfläche
des Werkstückes. Um ein wirksames Läppen auszuführen, ist es wesentlich, daß die Oberfläche des Läpp-Werkzeuges eben
und glatt ist, daß die Schleifteilchen gleichförmig sind und fein verteilt sind und daß sie ruhig strömen. Die Ebenheit wird
beeinflußt durch die Abnutzung des Läpp-Werkzeuges, während die Gleichförmigkeit und die feine Verteilung der Schleifteilchen
durch die Form, den Teilchendurchmesser und die Teilchenverteilung des Kugelgraphits beeinflußt wird.
Um die Schleifteilchen gleichförmig zu verteilen und den gleichförmigen Strom zu verbessern, ist es wesentlich, Kugelgraphit-Gußeisen
statt Gußeisen mit flockenförmigemGraphit
zu verwenden und den Durchmesser der Graphitteilchen kleiner zu machen als denjenigen der Schleifteilchen. Ferner ist es erwünscht,
daß die Graphitteilchen klein sind und soweit wie möglich gleichmäßig verteilt sind. Insbesondere für die Bearbeitung
einer Siliziumplatte werden Schleifteilchen mit einem
mittleren Durchmesser von 16μπι verwendet, sodaß der Durchmesser
des Kugelgraphits größer sein sollte als derjenige der Schleifteilchen.
Insbesondere zur gleichförmigen Verteilung der Graphitkugeln sollte deren Durchmesser kleiner sein als 100μπι, vorzugsweise
30 - 50μΐη. Ferner muß vorzugsweise die Dichte der
2
Graphitkugeln 50/60mm sein, und es sollte der Prozentsatz der Sphärizität höher sein als 80%. Um die Lebensdauer des Läpp-Werkzeuges zu verlängern, ist es wesentlich, daß das Werkzeug die oben beschriebenen Eigenschaften haben sollte, und zwar bis zu einer Tiefe von 15mm von der Arbeitsfläche des Werkzeuges.
Graphitkugeln 50/60mm sein, und es sollte der Prozentsatz der Sphärizität höher sein als 80%. Um die Lebensdauer des Läpp-Werkzeuges zu verlängern, ist es wesentlich, daß das Werkzeug die oben beschriebenen Eigenschaften haben sollte, und zwar bis zu einer Tiefe von 15mm von der Arbeitsfläche des Werkzeuges.
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Um die Wirksamkeit des Läpp-Werkzeuges nach der Erfindung zu demonstrieren, werden die folgenden Beispiele 3-6 und
ein Kontrollbeispiel gegeben.
Kugelgraphit-Gußeisen mit einer Zusammensetzung, wie sie in der folgenden Tabelle III gezeigt ist, wurde gegossen, um einen
für das Läpp-Werkzeug nach der Erfindung verwendeten Gußrohling
zu erhalten. Vor der Bildung von Nuten wurde der Gußrohling auf 9300C erhitzt und dann in Luft abgekühlt. Die
Struktur des Gußrohlings wurde mit einem Mikroskop bis auf eine Tiefe von 20mm geprüft,und es wurde festgestellt, daß
der Prozentsatz der Sphärizität 90% betrug, daß der Durchmesser
2 der Graphitteilchen 30 - 50μΐη betrug und daß die Dichte 150/mm
war. Als Ergebnis der Luftkühlung hatte die Matrix eine feine Perlitstruktur, und es betrug die Härte Hv250. Dieses Material
wurde bearbeitet, um ein Läpp-Werkzeug zu erhalten, das zum Läppen einer Siliziumplatte verwendet wurde. Die Ergebnisse
sind in der folgenden Tabelle IV gezeigt. Ein Vergleich dieses Materials mit dem Stand der Technik JIS FCD 45 zeigt,
daß die Anzahl von Ausschuß auf 75% von JIS FCD 45 herabgesetzt wurde und daß der Betrag der Abnutzung auf 40% von JIS FCD 45
verringert wurde. Diese Eigenschaften sind die für ein Läpp-Werkzeug gewünschten Eigenschaften.
Kugelgraphit mit der Zusammensetzung, wie sie in Tabelle III gezeigt ist, wurde gegossen, und es wurde der Gußrohling zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Läpp-Werkzeuges verwendet. Der Prozentsatz der Sphärizität betrug 85% bis auf eine Tiefe
von 20mm. Der Durchmesser des Kugelgraphits betrug 30 - 50μΐη,
2 und es betrug die Dichte der Graphitteilchen 70/mm .
Der Gußrohling wurde erhitzt auf 9300C und dann in einem Ofen
abgekühlt, um eine Ferritstruktur zu erhalten. Nach der Bildung von Nuten und Löchern wurde der Gußrohling auf 9300C erhitzt,
um eine Aus,tenitstruktur zu erhalten, und er wurde dann bei
■■-"■ 3610Ö54
3000C getempert/ um eine Bainitstruktur zu erhalten. Das
resultierende Material hatte eine Härte von Hv350, und es wurde die Änderung der Oberflächenebenheit, die durch die
Temperung bewirkt wurde, durch Läppen korrigiert. Es wurde eine Siliziumplatte mit dem Läpp-Werkzeug geläppt. Wie in
Tabelle IV gezeigt, wurden die Oberflächenkratzer der Siliziumplatte auf 65% derjenigen von JIS FCD 45 reduziert,
und es wurde die Lebensdauer um 70% erhöht. Ferner wurde die Größe der Abnutzung auf 50% derjenigen von JIS FCD 45
reduziert. Diese Eigenschaften sind die für ein Läppwerkzeug gewünschten Eigenschaften.
Durch Verwendung der Zusammensetzung, wie sie in Tabelle III gezeigt ist, wurde Kugelgraphit-Gußeisen gegossen, und es wurde
der Gußrohling zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Läpp-Werkzeuges
verwendet. Der Gußrohling hatte einen Sphärizitätsprozentsatz von 90% bis auf eine Tiefe von 20mm. Der Durchmesser
der Graphitteilchen betrug 30-50μπι/υηα es betrug die
2 Dichte der Graphitteilchen 70/mm .
Der Gußrohling wurde auf 9300C erhitzt und dann in einem Ofen
abgekühlt, um eine Ferrit-Struktur zu erhalten. Nach der Bildung der Nuten auf der Oberfläche des Läpp-Werkzeuges wurde
der Gußrohling auf 9300C erhitzt, um die Struktur in eine
Austenitstruktur umzuwandeln. Dann wurde der Gußrohling bei
einer Temperatur von 3500C ausgetempert, um eine Bainitstruktur
zu erhalten. Die Härte dieses Material betrug Hv300. Die Änderung in der Oberflächenebenheit, die durch die Temperung
hervorgerufen wurde, wurde durch Läppen korrigiert. Wie in Tabelle IV gezeigt, wurde der Oberflächendefekt der Siliziumplatte auf 70% herabgesetzt. Die Lebensdauer des Läpp-Werkzeuges
wurde um 60% erhöht, und es wurde die Abnutzung um 50% verringert.
Es wurde Kugelgraphit-Gußeisen mit einer Zusammensetzung, wie sie in Tabelle III gezeigt ist, gegossen. Der Prozentsatz
der Spfcärizität des Gußrohlings betrug 80% bis auf eine Tiefe von 20mm. Der Durchmesser der Graphitteilchen betrug
2 30 - 50μπι, und es betrug die Dichte der Graphitteilchen 100/mm ,
Der Gußrohling wurde auf 9300C erhitzt und dann in einem Ofen
abgekühlt, um eine Ferritmatrix zu erhalten. Nach der Bildung der Nuten und Bearbeitung des LäpprrWerkzeuges wurde dieses
auf 93O0C erhitzt und dann in öl gehärtet. Das sich ergebende
Läpp-Werkzeug hatte eine Härte von 550Hv. Nach der Härtung wurde das Werkzeug geläppt, um die Oberflächenebenheit zu
korrigieren.
Dieses Läpp-Werkzeug wurde zum Läppen einer Siliziumplatte verwendet. Wie in Tabelle IV gezeigt, konnte das Läpp-Werkzeug
dieses Beispiels im Vergleich mit dem Stand der Technik JIS FCD 45 die Anzahl an Ausschuß aufgrund von Oberflächenkratzern
auf 45% verringern, während die Lebensdauer um 220% erhöht wurde und der Betrag der Abnutzung auf 20% verringert
wurde.
Es wurde wiederum ein Gußrohling unter Verwendung des Kugelgraphit-Gußeisens
der Zusammensetzung nach Tabelle III hergestellt. Der Prozentsatz der Sphärizität betrug 80% bis auf
eine Tiefe von 20mm. Der Durchmesser der Graphitteilchen betrug 50 - 100μπι, und es betrug die Dichte der Graphit-
2
teilchen 100/mm . Der Gußrohling wurde auf 93O0C erhitzt und in einem Ofen abgekühlt um eine Ferritmatrix zu erhalten. Nach der Bildung der Nuten wurde der Gußrohling mit einem Läpp-Werkzeug bearbeitet. Dann wurde das Werkzeug wieder auf 93O0C erhitzt und in öl gehärtet, um eine Härte von 500Hv zu erhalten. Nach der Härtung wurde das Werkzeug geläppt, um die Oberflächenebenheit zu korrigieren.
teilchen 100/mm . Der Gußrohling wurde auf 93O0C erhitzt und in einem Ofen abgekühlt um eine Ferritmatrix zu erhalten. Nach der Bildung der Nuten wurde der Gußrohling mit einem Läpp-Werkzeug bearbeitet. Dann wurde das Werkzeug wieder auf 93O0C erhitzt und in öl gehärtet, um eine Härte von 500Hv zu erhalten. Nach der Härtung wurde das Werkzeug geläppt, um die Oberflächenebenheit zu korrigieren.
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Dieses Werkzeug wurde zum Läppen einer Siliziumplatte verwendet.
Wie in Tabelle IV gezeigt, wurde die Anzahl an Ausschuß aufgrund von Oberflächenkratzern auf 50% verringert.
Die Lebensdauer des Werkzeuges wurde auf 200% erhöht, und es wurde der Betrag der Abnutzung auf 25% verringert.
Es wurde Kugelgraphit-Gußeisen der Zusammensetzung nach Tabelle III (siehe Kontrollbeispiel) gegossen. Der Prozentsatz der
Sphärizität des Gußrohlings betrug 75% bis auf eine Tiefe von 20mm. Der Durchmesser der Graphitteilchen betrug 100 - 150μπι,
und es betrug die Dichte der Graphitteilchen 60/mm . Der Gußrohling
wurde auf 9300C erhitzt und dann in einem Ofen abgekühlt,
um eine Ferritmatrix mit einer Härte von 140Hv zu erhalten. Nach der Wärmebehandlung wurde der Gußrohling zu
einem Läpp-Werkzeug bearbeitet. Dieses Werkzeug wurde zum Läppen einer Siliziuraplatte verwendet. Die Ergebnisse sind in
Tabelle IV gezeigt. Wie ersichtlich, waren die Anzahl an Ausschuß aufgrund von Oberflächenkratzern, die Lebensdauer des
Werkzeuges und der Betrag der Abnutzung dieses Werkzeuges schlechter als bei den Werkzeugen bei den Beispielen 3-7.
Tabelle III Zusammensetzung
Zusammen setzung |
C | Si | Mn | P | S | Mg | Ni | Cu | Fe |
Beispiel 3 | 3,0 | 2,6 | 0,5 | <0,03 | <0,03 | 0,04 | 0,3 | 0,4 | Rest |
Beispiel 4 | 3,3 | 2,5 | 1,0 | <0,03 | <0,03 | 0,05 | 0,6 | 0,7 | Rest |
Beispiel 5 | 2,7 | 2,7 | 0,9 | <0,03 | v:0,03 | 0,06 | 0,5 | 0,5 | Rest |
Beispiel 6 | 3,4 | 2,2 | 1,0 | <0,03 | <0,03 | 0,06 | 0,2 | 0,3 | Rest |
Beispiel 7 | 3,2 | 2,5 | 0,5 | ^0,03 | tO,03 | 0,05 | - | - | Rest |
Kontroll- Beispiel |
3,6 | 2,8 | 0,3 | ^0,03 | <0,03 | 0,04 | - | - | Rest |
Tabelle IV Testergebnis
f | Beispiel 3 | Anzahl an Ausschuß |
Läppwarkzeug | Lebens dauer |
Ebenheit nach 1 Monat |
Betrag der Ab nutzung |
Struktur | Härte Hv (500g) |
Wärmebe handlung |
Beispiel 4 | 75 | >15O | 70 | 60 | Perlit | 250 | Luftkühlung | ||
Beispiel 5 | 65 | >170 | 60 | 50 | Bainit | 350 | Tempern zur Erzielung von Austenit |
||
Beispiel 6 | 70 | >160 | 65 | 55 | Bainit | 300 | Il | ||
3eispiel 7 | 45 | >220 | 45 | 20 | Martensit | 550 | Öl-Ab schrecken |
||
(ontroll- 3eispiel |
50 | ^200 | 50 | 25 | Martensit | 500 | Il | ||
100 | 100 | 100 | 100 | Ferrit | 140 | Anlassen |
- Leerseite -
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung von Kugelgraphit-Gußeisen
zum Anfertigen eines Läpp-Werkzeuges, dadurch
gekennzeichnet, daß eine geschmolzene Zusammensetzung, * bestehend aus 3,0 - 3,8 Gewichts% Kohlenstoff, 2,0-2,9 \.
Gewichts% Silizium, 0,3 - 0,9 Gewichts% Mangan, weniger als *
0,05 Gewichts% Phosphor, weniger als 0,03 Gewichts% Schwefel, 0,2 - 1,0 Gewichts% Nickel, 0-0,8 Gewichts! Kupfer, 0,05 0,5
Gewichts% Molybdän, 0,03 - 0,09 Gewichts% Magnesium und Resteisen in eine Gießform gegossen wird und daß eine Seite
des gegossenen Rohlings abgekühlt wird, wodurch eine einseitig gerichtete Erstarrung bewirkt wird, wobei diese eine Seite
als Arbeitsfläche des Läpp-Werkzeuges verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegende Seite des gegossenen
Rohlings mit einen wärmeisolierenden Material bedeckt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung aus 3,0 - 3,8 Gewichts%
Kohlenstoff, 2,0 - 2,9 Gewichts% Silizium, 0,3 - 0,9 Gewichts%
Mangan, weniger als 0,0 Gewichts% Phosphor, weniger als 0,03 Gewichts% Schwefel, 0-0,8 Gewichts! Kupfer, weniger als
0,05 Gewichts! Molybdän, 0,03 - 0,09 Gewichts! Magnesium und Resteisen besteht und daß der gegossene Rohling während 7-10
Stunden auf eine Temperatur von 930 - 9600C erhitzt wird, um
die während des Gießens kristallisierten Karbide umzuwandeln, und daß der gegossene Rohling anschließend durch Luft gekühlt
wird, wodurch sich eine Perlitstruktur ergibt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkühlung mit einem Betrag von 200 - 2500C
/Stunde erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusammensetzung aus 3,0 - 3,8 Gewichts% Kohlenstoff,
2,0 - 2,9 Gewichts% Silizium, 0,3 - 0,9 Gewichts% Mangan, weniger als 0,05 Gewichts% Phosphor, weniger als 0,03 Gewichts%
Schwefel, 0,2 - 1,0 Gewichts% Nickel, 0-0,8 Gewichts% Kupfer, 0,1 - 0,5 Gewichts% Molybdän, 0,03 - 0,09 Gewichts% Magnesium
und Resteisen besteht und daß der gegossene Rohling während 7-10 Stunden auf eine Temperatur von 930 - 9600C erhitzt,
anschließend in einem Ofen auf eine Temperatur von 750 - 8500C
abgekühlt und schließlich mit Luft gekühlt wird, sodaß eine Perlitstruktur gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung in dem Ofen mit einem Betrag von
50°C/Stunde und die Luftkühlung mit einem Betrag von 200 - 2500C/
Stunde bewirkt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung aus 3-3,8 Gewichts%
Kohlenstoff, 2,0 - 2,9 Gewichts% Silizium, 0,3 - 0,9 Gewichts%
Mangan, weniger als 0,05 Gewichts% Phosphor, weniger als 0,03 Gewichts% Schwefel, 0,2 - 1,0 Gewichts% Nickel, 0 - 0,8 Gewichts%
Kupfer, 0,1 - 0,5 Gewichts% Molybdän, 0,03 -0,09 Gewichts% Magnesium und Resteisen besteht, daß der gegossene Rohling bearbeitet
wird, daß der bearbeitete gegossene Rohling während 7-10 Stunden auf eine Temperatur von 930 - 9600C erhitzt und
abgeschreckt wird und daß der gegossene Rohling durch Erhitzen während 2-4 Stunden auf 500 - 6000C getempert wird, und zwar
in einem Zeitraum von weniger als 6 Stunden nach dem Abschrecken, und daß der gegossene Rohling dann mit Luft gekühlt wird, sodaß
sich eine Martensitstruktur bildet.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusammensetzung aus 3 -,-3,8 Gewichts%
Kohlenstoff, 2,0 - 2,9 Gewichts% Silizium, 0,3 - 0,9 Gewichts% Mangan, weniger als 0,05 Gewichts% Phosphor, weniger als 0,03
Gewichts% Schwefel, 0,2 - 1,0 Gewichts% Nickel, 0 - 0,8 Gewichts% Kupfer, 0,1 - 0,5 Gewichts% Molybdän, 0,03 - 0,09 Gewichts%
Magnesium und Resteisen besteht, daß der gegossene Rohling
während 7-10 Stunden auf 930 - 9600C erhitzt, anschließend
abgeschreckt und dann innerhalb eines Zeitraumes von weniger als 6 Stunden nach dem Abschrecken durch Erhitzen während
2-4 Stunden auf eine Temperatur von 500 - 6000C getempert
wird, daß der gegossene Rohling anschließend in einem Ofen auf eine Temperatur von 3500C abgekühlt wird und schließlich
mit Luft gekühlt wird, um so eine getemperte Martensitstruktur |
zu erhalten.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung aus 3,0 - 3,8 Ge-
wichts% Kohlenstoff, 2,0 - 2,9 Gewichts% Silizium, 0,3 - 0,9
Gewichts% Mangan, weniger als 0,05 Gewichts% Schwefel, 0,2 - 1,0 Gewichts% Nickel, 0-0,8 Gewichts% Kupfer, 0,1 - 0,5
Gewichts% Molybdän, 0,03 - 0,09 Gewichts% Magnesium, Resteisen besteht, daß der gegossene Rohling während 7-10
Stunden auf eine Temperatur von 930 - 9600C erhitzt wird,
daß der gegossene Rohling in einem Salzbad bei einer Temperatur von 3 00 - 4000C gehärtet und anschließend während 2-4 Stunden
auf eine Temperatur von 500 - 6000C erhitzt wird, umso eine
Bainit-Struktur zu erhalten.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusammensetzung aus 3,5
Gewichts% Kohlenstoff, 2,5 Gewichts% Silizium, 0,5 Gewichts%
Mangan, 0,05 Gewichts% Phosphor, 0,01 Gewichts% Schwefel, 0,6 Gewichts% Nickel, Spuren von Kupfer, Molybdän und Magnesium
und Resteisen besteht und daß der gegossene Rohling während acht Stunden auf eine Temperatur von 9300C erhitzt
wird, um Karbide zu zersetzen, und dann in Luft abgekühlt wird.
11. Läpp-Werkzeug aus Kugelgraphit-Gußeisen, da- *
durch gekennzeichnet, daß das Kugelgraphit-Gußeisen eine Spbärizität von mehr als 80° aufweist, daß der
Durchmesser der Graphitteilchen kleiner ist als 100um, daß
2 die Graphitteilchen eine Dichte von mehr als 70/mm und eine
Vickers-Härte von mehr als 200 haben.
12. Läpp-Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kugelgraphit-Gußeisen aus 3,5 - 3,8 Gewichts% Kohlenstoff, 2,0 - 2,9 Gewichts%
Silizium, 0,3 - 0,9 Gewichts% Mangan, weniger als 0,05 Gewichts% Phosphor, weniger als 0,03 Gewichts% Schwefel,
0,2 - 1,0 Gewichts% Nickel, 0-0,8 Gewichts% Kupfer, 0,03 - 0,09 Gewichts% Magnesium und Resteisen besteht.
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