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Verfahren zur Herstellung von gesinterten Formkörpern aus Hartmetall
Es gibt bekanntlich verschiedene Wege zur Herstellung von Formkörpern aus Hartmetallpulver,
wie sie beispielsweise für die Herstellung - von Ziehsteinen und spanabhebenden
Werkzeugen gebraucht werden. Das der Herstellung solcher Formkörper dienende sogenannte
Heißpreßverfahren ist durch die gleichzeitige Anwendung von Druck und Wärme auf
ein in einer Preßform sich befindendes Ausgangspulver gekennzeichnet. Die Durchführung.
dieses bekannten Verfahrens ergibt aber häufig noch. Schwierigkeiten, indem sich
bei der bei diesem Verfahren zur Anwendung gelangenden direkten Widerstandserhitzung
örtliche Überhitzungen ergeben, so daß das Endprodukt nicht einheitlich wird. Die
zur Beseitigung dieser Nachteile bisher benutzten Wärmeregelungsverfahren haben
noch keinen endgültigen Erfolg ergeben. Es säst auch schwierig, das Pulver auf der
erforderlichen Arbeitstemperatur zu halten, wenn man nicht die direkte Widerstandserhitzung,
sondern in an sich ebenfalls bekannter Weise die indirekte Erhitzung im elektrischen
Ofen anwendet, da nämlich durch den Preßstempel Wärme abgeleitet wird, so daß Wärmeverluste
entstehen.
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Diese Nachteile werden: vermieden, wenn man das Verfahren gemäß der
Erfindung anwendet, durch das eine gleichmäßige Erwärmung des Pulvers gewährleistet
wird und auftretende Wärmeverluste ausgeglichen werden. Dieses Verfahren besteht
darin, daß das Ausgangspulver zunächst ohne Druck durch indirektes Erhitzen bis
auf Arbeitstemperatur erwärmt und dann unter Druck und direkter Widerstandserhitzung
gesintert wird, und zwar in der Weise, daß die indirekte Erhitzung auch nach Einschalten
der direkten Widerstandserhitzung andauert. Es ist zwar bereits bekannt, hochschmelzende
Stoffe in einer Heißpreßform zunächst auf indirektem Wege vorzuheizen, bevor der
elektrische Widerstandsstrom eingeschaltet wird; dieser bekannte
Vorschlag
enthält jedoch nicht die Anweisung, die indirekte Erhitzung auch nach Einschaltung
der direkten Widerstandserhitzung fortzusetzen, also zu gleicher Zeit zwei verschiedenartige
Erhitzungsarten anzuwenden. Hierdurch ist aber die 'Möglichkeit gegeben, Wärmeverluste
besser auszugleichen und eine gleichmäßigere Temperatur während des Sinterns aufrechtzuerhalten,
was für die Güte. des Fertigmaterial: von grollet Bedeutung ist.
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Das neue Verfahren ist nicht nur für die Herstellung von Hartinetallforinkörpern
geeignet, sondern ganz allgemein für die Herstellung von Sinterkörpern aus liartein
Metallpulver, z. B. Wolfram oder Molybdän, das unter Zusatz eines niedriger schmelzenden
Metalls, z. B. eines Metalls der Eisengruppe, zusammengekittet wird.
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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung dargestellt, die zur Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist.
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Auf eine stählerne Grundplatte 22 ist eine Elektrodenplatte 23 aus
Phosphorbronze aufgelegt. Die Platten 22 und -23 werden zweckmäßig mit Wasser gekühlt.
Ein Anschluß 24 sorgt für Stromzufuhr. Eine Platte 25, die vorzugsweise aus Graphit
besteht, wird auf die Elektrodenplatte 23 gelegt und hat vorteilhafterweise einen
keilförmigen Einsatz 26. Der keilförmige Einsatz kommt mit der Elektrodenplatte
23 nur über einen verhältnismäßig geringen Querschnitt in Berührung und bewirkt
einen guten Kontakt. Ein verhältnismäßig dünner Ring 27 aus Isolierstoff, wie beispielsweise
Asbest, wird auf die Oberfläche der Platte 25 gelegt und trägt den elektrischen
Ofen 2. Der elektrische Ofen 28 besteht aus einem Rohr 29 aus hitzebeständigem Material
wie Altuniniuino@vd, welches porös ist und eine gute U"ärmeübertragung gewährleistet
sowie den Durchgang von Schutzgas gestattet. Auf der äußeren Oberfläche des Rollres
29 ist eine elektrische Heizschraube 30, vorzugsweise aus 'llolviidändraht, gewickelt.
Die Wicklungen des Heizelementes liegen zweckmäßig an den Enden des Rohres enger
als in der Mitte. Die Enden der Spule 30 werden in bekannter zweckmäßiger
Weise befestigt. Das mit dein Heizdraht umwickelte Rollt 29 wird in einen Stahlkasteit
31 eingesetzt, der einen Stutzen 32 zur Zuführung von nicht oxydierendem Schutzgas
aufweist. Der Zwischenrauen zwisehen dem Kasten 3 1 und dein Rohr 29 wird
mit einem geeigneten Isolierinaterial33, wie beispeilsweise gekörntem lIagnesitimoxvd,
gefüllt.
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Eine ringförmig ausgebildete Form 34 liegt finit ihrer Außenfläche
dem Rohr 29 an, so daß ein möglichst guter Wärmeübergang sichergestellt ist. Bevor
die Form 3d. in den Ofen 28 eingesetzt wird, werden ein Kern 35, Preßatüclce 36
und 37, vorzugsweise aus Graphit, und eine Füllung 38 des zu sinternden Pulve.rs
eingesetzt.
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. Auf den Einsatz 26, der eine Ei ilkerbuelg 40 hat, wird ein Zwischenstuck
39 aus Graphit gelegt. Das Zwischenstück 39 hat vorzugsweise einen äußeren Durchmesser,
der größer ist als der Durchmesser des Loches in der l'reßforin, so dall der äußere
Teil ,r der oberen Fläche des Zwischenstückes 39 nach der Pressung gegen den Boden
der Form 34 stößt. Ein entsprechend geformtes .43 wird am oberen Ende des PreßstÜckes
37. derart angeordnet, daß die untere Fläche ..1..1, nach Beendigung des Preßvorganges
finit der oberen Fläche der Preßforni 3d. abschließt. Das Zwischenstück 43 hat einen
Ausaclinitt d;, ähnlich wie das untere Zwischenstück 39 einen solchen Ausschnitt
42 hat. Diese Ausachnitte-I2 bzw. 45 bewirken eine Verkleinerung der Kontaktfläche
zwischen den Preßkörpern 36 bz-,v. 37 und bedingen damit eine Erhöhung des elektrischen
Widerstandes, so dala die örtliche elektrische Erhitzung an der gewünschten Stelle
finit größtmöglicher Intensität auftritt.
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Das obere Zwischenstück d.3 hat einen Vorsprung 46, der in eine entsprechende
Vertiefung der Deckplatte .I7, die ebenfalls aus Graphit besteht, eingreift. Eine
zweite obere I?lektrodenplatte.1.8 (ebenfalls aus Phosphorbronze) wird auf die Platte
.I7 gelegt, und ein =@nsrhluh 49 verbindet diese Elektrodenplatte finit dem anderen
Pol der Stromquelle, so daß ein geschlossener Stromweg durch die Elektrodenplatten
23 und .Iä, durch die Druckstücke 36 und 37. die Beschickung 38 und die Foren 3d.,
wenn die Z%viscllen"'#lieder 39 und .I3 mit der Foren 3.1 in Verbindung kommen,
gewährleistet ist. Der Steinpe15o einer Presse überträgt den Preßdruck iib2r die
verschiedenen Zwischenglieder auf das zti vierpressende Pulver 38. @@"enn eine Beschikkung
38 aus beispielsweise gepulvertem Wolfranicarbid und Kobalt eingesetzt ist, wird
ein nicht oxydierendes Schlitzgas bei 32 zugeleitet und der elektrische Ofen durch
die Spulen 3o bis auf Arbeitstemperatur, z. B. i350bisz7oJ',erhitzt. Dann wird(lasPulver
unter Druck gesetzt und die direkte Widerstandserhitzung eingeschaltet, uni die
auftretenden Wärineverluste auszugleichen und die Aufrecherhaltung einer gleichmäßigen
Temperatur zu gewährleisten. Der Arbeitsdruck und die Geschwindigkeit der Pressung
werden zweckmäßig durch an sich bekannte, nicht näher dargestellte Mittel geregelt.
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ach dem neuen Verfahren sind beispielsweise aus Wolf ramcarbid, 6
°(" Kobalt und
20 Karat Diamantstaub bestehende Scheiben von etwa.
76 mm Durchmesser und 1,6 bis o,8 mm ' Dicke hergestellt worden. Diese Scheiben
zeigten eire äußerst .gleichmäßige Zusammensetzung und hielten den stärksten Beanspruchungen
stand.