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Verfahren zur Herstellung von Diamantwerkzeugen, die aus einem Halter
mit an einem Ende angebrachtem Diamant o. dgl. oder mit Diamantteilchen o. dgl.
bestehen Die Erfindung betrifft Diamant- und ähnliche Werkzeuge, welche aus einem
Stiel, Stange oder Stempel bestehen, der an seinem Ende einen axial angeordneten
Diamanten oder ein anderes Schneidelement, im folgenden als Diamant bezeichnet,
aufweist, oder Werkzeuge, welche eine Rand- oder Oberflächenschicht aus Diamant-
oder anderen Schneid- oder Abschabeteilchen besitzen, die damit vermengt sind.
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Ein Zweck der Erfindung besteht darin, ein verbessertes und vereinfachtes
Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen des obenerwähnten Charakters zu schaffen,
welches sich ohne besondere Mühe und Anstrengung ausführen läßt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Diamantwerkzeugen,
welches in der Anwendung einer gepulverten Metallmasse besteht, die mindestens zwei
Metalle aufweist, deren Schmelzpunkte wesentlich voneinander abweichen und welche
einen Diamanten teilweise umfaßt oder ein Diamantpulver einschließt. Bei einer Hitzebehandlung
wird das Metall gesintert, welches den niedrigeren Schmelzpunkt hat, wobei gleichzeitig
eine Relativverschiebung zwischen der Metallmasse und einer Aussparung im Stempel
oder einer Deckplatte bewirkt wird, um die Masse zu verfestigen, und welche bewirkt,
daß die Oberfläche der Aussparung in dem Stiel oder der Platte mit diesem hart gelötet
wird.
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Die Erfindung besteht aus einem Diamantwerkzeug, welches einen Stempel,
Stange oder Deckplatte bildet, welche eine Aussparung aufweist, um eine
Diamantmatrize
oder -form zu bilden gemäß dem im vorigen Absatz auseinandergesetzten Verfahren.
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Nach einer anderen Einrichtung kann die Lötmasse in die Stangenform
eingebracht werden und die Temperaturbehandlung bis zu einer Temperatur fortgesetzt
werden, die ausreicht, um die Stange zu schmelzen, so daß die Lötmasse in. die Zwischenräume
des Metallpulvers fließt, welches den höheren Schmelzpunkt aufweist.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert, und zwar
zeigt Fig. i ein Diamant-, Schneid- oder ähnliches Werkzeug als Ausführungsbeispiel
der Erfindung in einem senkrechten Querschnitt, und Fig. 2 eine Diamantschleiftasse
als weitere Ausführung der Erfindung, ebenfalls in einem senkrechten Querschnitt.
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Bei dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel bezeichnet i einen
Spannblock, der mit einer axialen Aussparung 2 versehen ist, die sich zur Aufnahme
der Spitze eines Diamanten 3 eignet, der montiert wird, während seine Schenkel frei
bleiben. Der Block i ist in einer Öffnung in einem zweiten Block 4 eingebaut, welcher
auf der Grundplatte 4a einer Presse gelagert ist. Der Block i ragt aus dem Block
.1 heraus. Eine verschiebbare Muffe 5 ist auf dem Block 4 aufgesetzt, welche den
vorspringenden Teil des Blockes i einschließt und eine muldenförmige Aussparung
6 bildet. Die Formaussparung dient dazu, ganz oder teilweise mit einer Mischung
von gepulvertem Eisen und Bronze oder Zink gefüllt zu werden oder einem anderen
geeigneten Metall derart, daß die Schmelztemperaturen der beiden Metalle wesentlich
voneinander abweichen.
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Nach dem Einfüllen der Metallmischung wird eine Stange oder ein Stempel
aus Metall in die Muffe 5 eingeführt. Das Ende des Stempels ist ausgebohrt oder
ausgespart bei 8, so daß dessen Ende eine relativ dünne Wand 9 bildet, dessen unterer
Rand nach innen abgeschrägt ist. Zu diesem Zwecke ist die Stange 7 geeignet, in
einem senkrecht justierbaren Gleitbock io befestigt zu werden, der mit einem Hebel
oder anderen Mitteln ausgestattet ist, um ihn auf und ab zu bewegen.
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Nachdem die Stange oder der Stempel ? in die Muffe 5 über der gepulverten
Metallmischung eingeführt worden ist, wird das Metall erhitzt, bis die Temperatur
die Sinterungstemperatur der Bronze oder des anderen Metalls, welches den geringeren
Schmelzpunkt hat, erreicht: Wenn die Hitzebehandlung fortschreitet, bewegt sich
der Stempel 7 in der Muffe 5 unter einem relativ leichten Druck nach unten, so daß
die Mischung verfestigt und in eine innige Berührung mit der Oberfläche der Aussparung
8 in dem Stempel gebracht wird, wobei die Matrize, welche aus Eisen oder Bronze
besteht, mit dem Stempel hart gelötet wird und eine axiale Verlängerung desselben
bildet.
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Es ist einleuchtend, daß, wenn die Temperatur nur bis zum unteren
Metallschmelzpunkt steigt, die Hauptmasse nicht angegriffen wird, so daß keine Störung
entsteht, welche eine Verschiebung des Diamanten zur Folge hätte. Dadurch, d.aß
das Metall gezwungen wird, 'in die Aussparung 8 in dem Stempel einzutreten, wird
eine mechanische Verbindung zwischen dem Stempel und der Matrize hergestellt im
Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen, bei welchen die Verbindung nur in einer
Querebene bewirkt wird.
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Die Oberfläche der Aussparung 8 kann mit einem geeigneten Überzug
bei dem Lötvorgang versehen werden. Die innere Oberfläche der Muffe 6 kann mit Graphit
vor dem Einbringen des gepulverten Metalls ausgekleidet werden.
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Zum Zwecke der Hitzebehandlung können ein Paar Kohlenoxydgas- oder
andere geeignete Brenner an jeder Seite der Form angeordnet werden, welche aus dem
Block i und der verschiebbaren Muffe 5 gebildet wird. Irgendwelche andere geeignete
Mittel zum Erhitzen können zur Anwendung kommen, bei welchen der Strom durch den
weichen Stahlschaft und das gepulverte Metall, welches den Widerstand bildet, fließt,
während die Rückführung des Stromes durch die Fassung, in welcher der Diamant gehalten
wird, erfolgen kann. Statt dessen kann auch der Raum in geeigneter Weise eingeschlossen
werden, um ihn elektrisch zu erhitzen, wobei normale elektrische Heizvorrichtungen
oder Heizvorrichtungen mit hoher Frequenz verwendet «-erden können.
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An Stelle von Eisen und Bronze können auch andere Metallmischungen
zur Anwendung kommen, bei welchen der Schmelzpunkt des Bindemetalls wesentlich geringer
ist als derjenige des anderen Metalls der Mischung. Hierbei ist die Hitzebehandlung
eine solche, daß keine kritische Temperatur beobachtet zu werden braucht, um das
Schmelzen des Hauptkörpers der Mischung zu verhindern.
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Nachdem das Werkzeug abgekühlt ist, kann das Randende mechanisch bearbeitet
werden, um demselben die gewünschte Form zu geben.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann an Stelle der Pulvermischung
Lötmaterial mit gepulvertem Eisen in die Form des Stempels oder eine andere feste
Form eingeführt werden. Wenn die Temperatur bis auf einen Grad ansteigt, der geeignet
ist, einen solchen Stempel zu schmelzen, so fließt die geschmolzene Masse in die
Zwischenräume des gepulverten Eisens.
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Bei der Anwendung der Erfindung wird zur Herstellung eines mit Diamant
imprägnierten Schleifrades, beispielsweise einer Schleiftasse, eine Kohlen, stofform
i9 (Fig. 2) vorgesehen, welche auf der Grundfläche einer Presse aufgesetzt ist.
Die Form ist mit einer Aussparung 2o und einer mittleren Öffnung 2i versehen, in
welcher ein Kohlenstab 22
eingepaßt ist. In der dadurch gebildeten Ringkammer
wird eine Schicht 23 eingebracht, welche aus einer Mischung von Eisen- und Bronzepulver
und Diamantteilchen besteht. Diese Schicht, welche dazu dient, die Arbeitsfläche
des Rades zu bilden, wird überlagert durch eine Schicht 24, die aus einer Mischung
von Eisen und Bronze besteht. Wenn die Schicht 23 und 24 eingebracht wird, wird,
eine Metalldeckplatte 25 in die Form eingeführt. Diese Deckplatte ist mit einer
ringförmigen Aussparung 26 versehen, welche innere und äußere Wände 27,
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bildet, deren Kanten abgeschrägt sind. Wenn man die Form erhitzt, um die Bronze
auf ihre Sintertemperatur zu bringen unter gleichzeitiger Anwendung von Druck auf
die Deckplatte 25 mit Hilfe des 1'reßbä rs 2o, werden die Schichten 23 und 24 verfestigt
und mit den Wänden der Aussparung 26 an der Deckplatte hart gelötet, wobei eine
mechanische Verbindung zwischen der Matrize und der 1)ecl:platte geschaffen wird.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann (las N1 etallpulver und
der Diamant bzw. die Diamantteilchen mit dem Binde- oder Lötmaterial bedeckt werden.