Verfahren zur Herstellung von Werkstücken, die mit Hartmetallauflagen oder einlaxen versehen sind. Werkstücke, die mit Hartmetallauflagen oder -einlaxen versehen werden sollen, wur den bisher im allgemeinen in der Weise her gestellt, dass Plättchen der gebräuchlichen Hartmetalle, die vorzugsweise auf der Basis der Schwermetallkarbide, -boride, -nitride usw. hergestellt werden, auf den betreffen den Metallkörper aufgelötet wurden.
Hierbei ist man auf verhältnismässig kleine Abmes sungen beschränkt, weil es schwierig ist, grössere Hartmetallkörper oder -plättchen spannungsfrei herzustellen und aufzulöten. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Hartmetallauflagen mittels Schweissstäbchen punktweise aufzuschweissen. Hierbei ergibt sich aber eine unebene, ungleichmässige Ober fläche, die erst einer schwierigen Bearbei tung durch Schleifen unterzogen werden muss. Auch ergeben sich vielfach Spannungs risse.
Es ist nun auch bereits bekannt, Hart stoff in Pulverform in eine dem herzustellen- den Gegenstand entsprechende Giessform ein zubringen und diese Giessform alsdann mit einem Trägermetall auszufüllen. .
Um den pulverförmigen Hartstoff an den Stellen, an denen die Hartmetallauflagen an dem ferti gen Stück vorhanden sein sollen, zuni Haf ten zu bringen, hat man das Hartstoffpul- ver mit einem Bindemittel zu einem Brei ge mischt und diesen Brei auf die betreffenden Stellen der Giessform aufgetragen. Um die sen Brei nach aussen hin abzuschliessen, hat man ihn auch schon mit einem Schutzüber zug aus einem Textil- oder auch Draht gewebe überzogen.
Auch dieser Vorschlag führt zu keinem praktischen Ergebnis, da in folge des Ausbrennens des Bindemittels die Hartmetallauflage porös oder blasig wird.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die Nachteile der bekannten Verfahren dadurch, dass der Hartstoff ohne Beimischung eines Bindemittels in der Giessform durch eine im Werkstück verbleibende Haltevorrichtung gehalten wird, -elche so beschaffen ist, dass flüssiges Trägermetall in den mit Hartstoff gefüllten Raum eindringen und sich mit dem Hartstoff vereinigen kann.
In gewissen Fällen kann es zweckmässig sein, den Hartstoff in gepresster oder vorge- sinterter Form in die Giessform cinz-abringen. Da man bei der Anwendung des Verfahrens an Höchstgrenzen in der Ausdehnung der Hartmetallauflagen nicht gebunden ist, kann man auch Gegenstände mit. Hartmetallaufla- gen versehen, die sehr grosse Verschleissflä chen besitzen, und die man bisher wegen der Schwierigkeit des Aufschweissens nicht mit Hartmetallauflagen versehen konnte.
Die Zeichnung zeigt beispielsweise meh rere Giessformen. die zur Ausübung des Ver fahrens gemäss der Erfindung dienen können. und zwar ist Fig. 1 ein Schnitt durch eine Giessform zur Herstellung eines Ziehringes; Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Giess form zur Herstellung einer 1'nterlagsplatte für eine Braunkohlenbrikettpresse; Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eine Giessform zur Herstellung eines Bagger zahnes;
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Form zur Herstellung eines Fräserkopfes. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist 1 eine Giessform aus einem hitzebeständi gen Baustoff, vorzugsweise aus Retorten kohle. Die Form kann in beliebiger Weise ausgeführt, also einteilig oder mehrteilig sein. Sie ist, da sie zur Herstellung von Zieh steinen dient, zylindrisch und weist in der :Mitte einen Zapfen 5 auf. der der Bohrung des fertigen Ziehringes im Durchmesser etwa entspricht.
Das Innere des Hohlraumes der Form ist durch einen mit einem Deckel versehenen Zylinder 3 aus einem durchlochten Metall blech oder 3ietallgaze oder dergl. in zwei Teile geteilt. Der um den Kern 5 herum liegende Teil 2 soll aus Hartmetall bestehen, der aussenliegende Teil 6 dagegen aus Guss eisen, Stahlguss, oder dergl. Es wird nun der innere Raum 2 mit dem in Frage stehenden Hartstoff in Kornform angefüllt, zum Bei spiel verwendet man Schwermetallkarbide, deren Körnung dem jeweiligen Verwen dungszweck angepasst ist.
Es kann jede beliebige Körnung verwen det werden. Wenn der innere Raum mit Hartstoff ausgefüllt und das den Hartstoff abgrenzende Gitter, das vorzugsweise aus einem dem äussern Metall, also dem Guss eisen oder dem Stahlguss, verwandten Werk stoff, z. B. Stahlblech oder Stahldraht be steht, eingesetzt ist, wird das Gitter 3 zum Beispiel mittels eines Metallstiftes 4 in der Giessform befestigt. Alsdann wird der freie Raum 6 mit dem betreffenden Werkstoff. also zum Beispiel mit Stahl. Eisen oder auch einem andern geeigneten Metall, wie Nickel, Kupfer oder auch einer Metallegierung aus gegossen.
Vorzugsweise wird man die Form vorwärmen. Es ist aber auch möglich, das Metall. mit dem der Raum 6,der Form ausge- gossen werden soll, kalt in die Form einzu bringen und dann die Form soweit zu er hitzen, dass das Metall niederschmilzt und den Raum 6 ausfüllt. Die flüssige Metall masse dringt dann durch die Löcher in dem Gitter 3 hindurch und seigert in das Metall pulver 2 ein.
Der Werkstoff, aus dem das Gitter 3 be steht. schmilzt entweder ebenfalls nieder. oder man verwendet vorzugsweise einen Stoff, der bei der Schmelztemperatur des zum Ausgiessen verwendeten Metallee noch eine gewisse Festigkeit hat, damit durch ihn die Hartstoffkörner zusammengehalten wer den.
Nach dem Abkühlen wird die Form aus einandergenommen oder zerschlagen, und es ergibt sich ein Ziehring, der mechanisch wie ein Ziehring wirkt, der aus einem innern, aus Hartmetall hergestellten Teil und einem darumgeschrumpften Halter aus Gusseisen oder Gussstahl besteht. Es ist aber hier der Vorteil vorhanden, dass keinerlei innere Span nungen vorhanden sind, und dass auch bei einer Erwärmung innerhalb der vorkommen den Temperaturgrenzen keinerlei innere Spannungen entstehen; der Ziehring wirkt wie ein Ganzes.
Die weitere Behandlung des fertigen Stückes nach dem Giessen richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck. Es kann in gewissen Fällen erforderlich sein, die Werkstücke nach dem Fertigstellen längere Zeit warmzuhalten oder sie nach Art des Temperns besonders zu behandeln oder aber auch sie sofort abzuschrecken.
Zweckmässig ist es, die Form während des Giessens etwas zu erschüttern, damit sich die Körner des Hartstoffes innerhalb des durch das Gitter abgegrenzten Raumes dicht aneinanderlegen. Die Korngrösse richtet sich nach der gewünschten Dichte und Ver schleissfestigkeit des herzustellenden Gegen standes.
Fig. 2 zeigt eine Form für die Unterlags- platte einer Braunkohlenpressform. Es ist hier das Innere der Form durch eine mit Lö chern versehene Blechplatte 7, die sich in ihrer Form der Aussenform des herzustellen den Gegenstandes anpasst, in zwei Räume ge teilt.
Der untere Raum 8 dient zur Auf nahme des Hartstoffpulvers, also zum Bei spiel von Wolframkarbidkörnern. Die Höhe dieses Raumes entspricht der Dicke der her zustellenden Hartmetallauflage. Das Blech 7 wird durch Metallstifte 9 in der wiederum aus Kohle oder dergl. bestehenden Form 10 gehalten, und es wird dann das Gusseisen oder dergl. in den obern Raum 11 eingegos sen.
Das Gusseisen dringt durch die Löcher in dem Blech 7 hindurch und wird in den Hartstoff eingeseigert. Es ergibt sich dann wiederum ein spannungsfreier Körper mit einer Hartmetallauflage, ohne dass man be züglich der Grösse oder Form dieser Auflage in irgendeiner Weise beschränkt ist.
Fig. 3 zeigt eine Giessform 12 wiederum aus einem wärmebeständigen Stoff, vorzugs weise Kohle oder Steatit, die zur Herstellung eines Baggerzahnes dient. Der gekörnte Hartstoff wird in den Raum 13 eingefüllt und dieser durch ein aus gelochtem Blech oder aus Drahtgewebe bestehendes Gitter 14 vorx denen übrigen Inhalt der Giessform ge- trennt. Das Gitter 14 wird durch Stifte 15 gehalten. Hier ist die Form durch eine Quer wand 16 in zwei Teile geteilt. In den obern Teil wird das einzuschmelzende Metall 17, z. B. in Stangenform, eingebracht und die Form alsdann in den Ofen gelegt.
Das Me tall schmilzt nieder und fliesst in den Raum 18 hinein und dringt dabei durch das Gitter 14 hindurch in das Hartstoffpulver 13 ein.
Die Erfindung ist auch dann besonders gut anwendbar, wenn es sich um die Her stellung komplizierter Gegenstände handelt. z. B. eines Fräserkopfes. Eine hierzu ver wendete Giessform ist in einem Schnitt in Fig. 4 gezeigt. In der Form sind durch ge lochte Bleche 20 die Räume 21 abgeteilt, die mit dem Hartstoffpulver ausgefüllt werden. Die gelochten Bleche können auch hier durch Stifte 22 oder dergl. an der Form gehalten werden.
Der innere Raum 23 wird alsdann mit flüssigem Gusseisen, Stahlguss oder dergl. ausgefüllt, und es ergibt sich nach Zerschla gen der Form der fertige Fräserkopf mit den Hartmetallauflagen an den Zähnen.
Zum Trennen des Hartstoffpulvers von dem eingegossenen Metall kann man, wie bereits gesagt, vorzugsweise einen Werkstoff wählen, der einen etwas höheren Schmelz punkt hat als das einzugiessende Metall. Man kann Metalle wählen, die sich mit dem Trägermetall legieren oder auch solche, die eine derartige Legierung nicht eingehen. So kann man beispielsweise bei der Verwendung von Eisen oder Stahl als Trägermetall zweck mässig für die Sieb- oder Trennbleche Molyb- däu oder dergl. verwenden, das nicht nieder schmilzt, sich aber gut sowohl mit dem Trä germetall als auch mit dem Hartmetall ver bindet.
Der Giessvorgang selbst kann in beliebi ger Weise vor sich gehen. Man kann das Me tall ausserhalb der Form schmelzen und dann in die kalte oder auch in die vorgewärmte Form eingiessen oder das Schmelzen in der Form vornehmen, wobei man entweder die ganze Form mit dem gleichen Werkstoff ausfüllt oder aber an den der Hartmetallauf- lage benachbarten Stellen zunächst einen besseren Werkstoff, z. B. einen zähen Stahl guss eingiesst und den übrigen Teil der Form dann mit einem billigeren Gussmaterial, z. B. Gusseisen, ausfüllt.
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens ist, dass sich ein spannungsfreies Werkstück ergibt, sich beliebige Formen des Hart- metalleinsatzes oder der Hartmetallauflage an beliebigen Stellen und von beliebigem Querschnitt herstellen lassen und auch die Herstellungskosten selbst ausserordentlich niedrig werden.
Handelt es sich um die Herstellung von Werkstücken besonders verwickelter Form, bei denen sich der Hartstoff schlecht in Pul verform an diejenigen Stellen der Gussform bringen lässt, an denen später die Hartmetall auflagen oder Hartmetalleinlagen vorhanden sein sollen, so kann man in solchen Fällen das Hartstoffpulver in einer besonderen,
der Gestalt der fertigen Einlage oder Auflage entsprechenden Form kalt pressen und da durch verfestigen oder auch in der Wärme vorsintern und dann den durch Pressen oder Vorsintern hergestellten Körper in die Giess form für den Gegenstand einführen und an den erforderlichen Stellen durch eine Halte- vorrichtung befestigen. Der fertige Gegen stand hat dann die gleichen Eigenschaften als wenn das Hartstoffpulver lose einge bracht worden wäre, da auch der poröse ge presste oder vorgesinterte Hartstoffkörper das Trägermetall aufsaugt.
Es ist bereits erwähnt worden, dass das Trägermetall nicht in flüssigem Zustand in die Form eingegossen zu werden braucht, sondern auch in der Form selbst geschmol zen werden kann. Bei besonders verwickel ten Formen kann man auch einen der end gültigen Form entsprechenden gegossenen Körper in die Form einsetzen und dann die Form so weit erhitzen, dass der Körper wie der schmilzt und das geschmolzene Metall in die an den in Frage kommenden Stellen ein gelegten Hartstoffteile einseigen.
Als Haltevorrichtung kann auch ein un- gelochtes Blech dienen, sofern es so dünn ist, dass es beim Eingiessen des Trägermetalles schmilzt und das Eindringen des Trägerme- talles in das Hartstoffpulver zulässt.
Man kann zum Ausfüllen der Form auch zwei verschiedene Metalle verwenden, näm lich ein solches, das in den, Hartstoff ein seigert, und ein zweites, welches die hinter der Hartmetallschicht liegende Schicht bil det. Es ist zweckmässig, wenn hierbei die Me talle annähernd gleiche Ausdehnungskoeffi- zienten besitzen.
Als Trägermetall kann ein beliebiges Me tall dienen, vorzugsweise ein solches der Ei sengruppe, also ausser Eisen auch Nickel, ferner Kupfer, Messing oder ihre Legierun gen. Man verwendet am besten ein Metall, welches mit dem Hartstoff Legierungen bildet.
Das Ausgiessen der Form mit dem Trä- germetall erfolgt, sofern eine Sinterung der Hartstoffe vorgenommen worden ist, am besten unmittelbar nach beendeter Sinterung, bevor eine Abkühlung der Hartstoffe unter halb Rotglut oder wesentlich unter dem Schmelzpunkt des Trägermetalles eingetre ten ist.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist für Werkstücke der verschiedensten Form und für die verschiedensten Verwendungs- zwecke anwendbar, also nicht nur für Werk zeuge, sondern auch für Maschinenteile, z. B. Motorzylinder, Ventilsitze an Maschinentei len, Laufflächen von Rädern, Zahnrädern und dergl. mehr.