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Verfahren zur Herstellung von Walzen mit Stahlkern und Mantel aus
Hartmetall Die Erfindung betrifft die Herstellung von Walzern mit besonders harter
Oberfläche. Bekanntlich werden solche Walzen bei der Bearbeitung von Metallen, Metallegierungen
und Stählen verwendet zum Kaltwalzen, wenn der zu walzende Werkstoff nicht erwärmt
ist, oder zum Warmwalzen, wenn -die Arbeit bei erhöhter Temperaturen vor sich geht.
Auch in der Kunststofferzeugung wenden Walzen mit Oberflächen hoher Härte verwendet.
In bekannter Weise ist die Härtung dieser aus Schmiede- oder Gußstahl hergestellten
Walzen meist durch Erwärmen und Abschrecken oder im sog. Abschreckguß erzielt worden.
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Die Härte der Oberfläche ist naturgemäß auf das Maß beschränkt, das
sich bei Suhl
durch die geschilderten. Maßnahmen erzielen läßt. Vielfach liegt
die Härte des zu walzend Werkstoßes nicht viel niedriger als die Härte der Walzenoberfläche.
Insbesondere beim Kaltwalzen von Metallen, Metallegierungen und vornehmlich von
Stahl, beispielsweise in Form von Bändern, ist dies der Fall. Die Folge ist Rillenbildung
auf der Walze oder eine sonstige Zerstörung der Walzenoberfläche, die gerade bei
den genannten Arbeiten besonders störend sind. Die Walzenoberfläche muß daher zur
Beseitigung dieser Verchleißerscheinungen häufig überdreht und nachgeschliffen werden.
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Nach der Erfindung sollen Walzen hergestellt werden, deren Oberfläche
größere Härte und größere Verschleißfestigkeit aufweist als die bekannten Stahlwalzen.
mit gehärteter Oberfläche. Man könnte daran denken, zu diesem Zweck Walzen aus Hartmetall
herzustellen.
Hartmetall ist bekanntlich -eire. vorzugsweise auf
dem Wege des Sin@erns hergestellter Werkstoff, der aus Carbiden hochschmelzender
Metalle. wie Wolfram, Molybdän, Titan, Tantal, Niob, Vanadin, besteht, die.-durch
ein sog. Hilfsmetall (Eisen, Nickel oder Kobalt) gebunden sind. Gelegentlich finden
sich auch Zusätze von Nitriden, Boxiden oder Siliciden. Diese bekannten Hattmetalle
sind von außerordentlicher Härte find weisen auch eine Druckfestigkeit auf, die
sie für- die Verwendung als Walzenwerkston geeignet er scheinen ließen. Die Herstellung
von Wälzen aus Hartmetall verbietet sich jedoch infolge mangelnder Zähigkeit des
Werkstoffes; wenn die Walze in allen ihren Teilen aus Hartmetall hergestellt werden
sollte. Insonderheit wäre es nicht möglich, dem Hartmetall in der Kern:-zoane eine
Zähigkeit zu verleihen, die ein sicheres Aufnehmen der Leim Walzvorgang auftretenden
Beanspruchungen gewährleistet. Walzenbrüche wären besonders bei größeren Abmessungen
die unausbleibliche Folge.
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Es ist daher auch schon vorgeschlagen worden, nur den Walzenmantel
aus Hartmetall herzustellen, während der Kern oder die Seeleaus Stahl hergestellt
wird. Zum Verbinden, beider Teile ist ein Einseigern des Trägerwerkstoffes in pulverförmig
in die Form eingebrachtes Hartmetall vorgesehen worden, ein Verfahren, das bei der
Walzenherstellung,abgesehen von -der Umständlichkeit, nicht zu befriedigenden Ergebnissen
führt. Mit unter der geschützten Warenbezeichnung Stellite bekannten Legierungen
aus einer Kobalt-Eisen-Wolfram-Grundmasse, in die Chrom-Wolfram-Carbide eingelagert
sind, ist auch ein Umgießen des Stahlkerns versucht -worden. Die j gegossene Stellitlegierung
weist in ihren beiden Phasen unterschiedliche Härte auf, was zu einer mangelnden
Polierfähigkeit und starker Neigung zum Verschleiß der Walzen Veranlassung gibt.
- , 'Des ' Verfahren gemäß der Erfindung ge- i stattet die Verwendung des- wegen
seiner Härte und Verschleißtestigkeit besonders geeigneten Hartmetalls zur Herstellung-:
von Hartwalzen ' unter Vermeidung- der Schtwierigkeiten und Nachteile .bekannter
Vorschläge:; Das Verfahren. bestellt darin; daß ein Mantel I aus Hartmetall hergestellt
und- diesen- Hohlzylitider mit einem Kern oder einer Seele :aus Stahl-, ersehen
wird, deren Enden aus der' Hartmetallschale herausragen und als Lager- I stellen
im Walzengerüst und zur Anbringung der Kupplungen (Kleeblatteinfräsungen u .dg 1.
; I dienen. Infolge der geringen Auesdehnung des. Hartmetalls in der Wärme erscheint
ein Aufschrumpfen auf :die, Stahlseele nicht gangbar; , ein: - solches Verfahren
wurde sieh auch auf Grund der entstehenden Wärmespannungen ! find damit der Gefahr
des Reißens verbieten. :aus- den gleichen Gründen könnte auch ein ' Einpressen bei
Schtweißtemperatur, wie dies bei der Herstllung von Mantel- und Doublédrähten bekannt
ist, nichtangewendet werden. Gemäß der Erfindung wird der Stahl in die Schale bei
normaler Temperatur eingepreßt. Hierzu wird ein zylindrischer Stahlkörper so bearbeitet,
daß er sattgerid in die Ha-rtnic:allschale eingesetzt werden kann. Der zylindrische
Stahlkörper ragt an beiden Eiiden aus der Hartmetallschale heraus. Der einesetzte
Stahl wird dann in einer Presse Von beiden Enden her gleichmäßig bis über seine
Elastizitätsgrenze zusammengedrückt, wodurch in der Mitte des zylindrischen Körpers
eine gewisse bleibende Ausbauchung ,entsteht und damit ein Anpressen des Stahles
an der Hartmetallzy-linderwandung erzielt wird. Die Ausbauchuns, gewährleistet einen
sicheren Preßsitz. Während des Preßvorganges ist die Hart. metallschale durch einen
den Hartmetallkörper dicht umschließenden Stahlblock vor dem Zerspringen zu schützen.
Das Pressen hat mit langsam zu steigerndem Druck zu erfolgen, damit ein vorzeitiges
Ausbauchen der überstehenden Enden tunlichst vermieden wird. Falls trotzdem ein
gewisses Ausbauchen der Enden nicht vermieden werden kann, können diese Bernach
.auf das gewünschte Normalanal, abgedrebt werden. Drucke -von Io bis 2o t haben
sich für den Einpreßvorgang -als hinreichend erwiesen, obwohl auch höhere Drücke
Anwendung finden können. Wie betont, findet das Einpressen bei normaler Temperatur
statt. Es kann jedoch eine leichte Erwärmung des Stahles zur Erniedrigung der Fließgrenze
vor-Diese Erwärmung darf aber 3oo - C nicht übersteigen.
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Der Hartmetallmantel wird in der aus der Technik dieser metallkeramischen
Erzeugnisse bekannten Weise hergestellt. ES hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen.
das Formen des Pulvers. vor der Sinterung nicht; wie üblich. durch Pressen -zu -
bewirken. Sondern durch Einstamfen in :in Graphitformen, in denen die Sinterung
--t orgenommen wird cl: Gegei.enenfalls wirrt das.. gleichmäßige Einstampfen durch
Rütteln oder Schwingen- der Formen wirksam untterstützt, wobei Klebmittel (Kunstharze)
mit oder ohne organische F'-Elüssigkeiten zugesetzt werden konnen.
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Fixe .den- Hartmetallwerkstoff hat sich besonders folgende Zusammensetzung
bewährt: 5 bis _L5%, vorzugsweise Io bis I3% Kobalt. Rest Wolframcarbid, wobei auch
Zusätze Mori o, 5 bis i 5 % Car bade der Metalle Titan, - Zirkon, Vanadin Molybdän,
Niob, Tontal einzeln oder zu mehreren vorgesehen sein können. Gina besonclerra -.zweckmäßigle
Legierung ist eine mit i 3 0,'p Kobalt, q. % Titaacarbid, Rest
Wolframcarbid.
Diese Legierungen sind für andere Verwendungszwecke an sich bekannt. Auch andere
Zusammensetzungen können in Anpassung an die jeweiligen Verwendungszwecke, erwünschten
Härten und chemischen Eigenschaften gewählt werden. Die Oberfläche kann auf Hochglanz
poliert werden oder auch gewisse einfache Profilierungen erhalten, wobei die Bearbeitung
zweckmäßig unter Verwendung von diamantbesetzten Hartmetallscheib,en vor sich geht.
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Die Stahlseele wird aus bekanntem, für diese Zwecke geeignetem Stahl
hergestellt, der zweckmäßig auf hohe Zähigkeit und Festigkeit zu vergüten ist.
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So hergestellte Walzen mit harter Oberfläche sind für das Walzen von
Metallen, Metallegierungen, Stählen sowohl im erwärmten als auch im kalten Zustand
hervorragend geeignet, ferner zur Verarbeitung von Kunststoffen aller Art. Sie weisen
bessere Oberflächenbeschaffenheit und längere Lebensdauer auf als Stahlwalzen mit
gehärteter Oberfläche.