DE2451607C3

DE2451607C3 - Verfahren zur Herstellung von überharten Sinterhartmetallen

Info

Publication number: DE2451607C3
Application number: DE19742451607
Authority: DE
Inventors: Valentin Nikolaevitsch Bakul; Ivan Fjodorovitsch Vovtschanovskij; Nechemian Veniaminovitsch Zypin
Original assignee: INSTITUT SVERCHTVJORDYCH MATERIALOV AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEW (SOWJETUNION)
Current assignee: INSTITUT SVERCHTVJORDYCH MATERIALOV AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEW (SOWJETUNION)
Priority date: 1974-10-30
Filing date: 1974-10-30
Publication date: 1978-09-14
Also published as: DE2451607B2; DE2451607A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffes, der einen überharten Bestandteil — Diamant oder Borazon - und eine metallkeramische Grundmasse einschließt.

Es sind Verfahren zur Herstellung von Werkzeugteilen aus einem überharten diamanthaltigen Werkstoff mittels Heißpressens (z.B. US-PS 22 16 908 und 27 12 988 usw.) bekannt.

Gemäß diesen Vorschlägen ist es erforderlich, Preßformen aus Graphit (in der Regel für einmalige Benutzung) zu verwenden und sie einer Sondervorbereitung zu unterwerfen. Nach der Sinterung sind die Teile mit Graphit überzogen und bedürfen einer Nachbehandlung. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß die Preßkörper von der Preßform her mit Graphit gesättigt werden, was in einigen Fällen als unerwünscht betrachtet wird.

Bekannt ist auch ein Verfahren zur drucklosen Sinterung von metallkeramischen Massen, welches mit den obigen Nachteilen nicht behaftet ist, da keine Notwendigkeit besteht, Preßformen aus Graphit zu verwenden; die erhaltenen Preßkörper haben eine derartige Oberflächenbeschaffenheit, daß es durchaus möglich ist, sie ohne Nachbehandlung zu verwenden, um Werkzeuge mit ihnen zu bestücken.

Jedoch ist das Verfahren zur drucklosen Sinterung für die Herstellung von diamanthaltigen Preßkörpern praktisch undurchführbar. Das ist darauf zurückzuführen, daß während der Schwindung der pulverförmigen Hartstoffmasse um die nichtzusammendrückbaren Diamantkörner ein Bersten der zu sinternden Masse im ganzen geschieht.

Unter der drucklosen Sinterung versteht sich der Vorgang der Schwindung der metallkeramischen Preßkörper, der infolge einer Erhitzung der aus Pulver geformten Masse stattfindet, wobei diese außerhalb der Preßform untergebracht wird, d.h. die zu pressende Mischung liegt auf einer feuerfesten Unterlage oder auf einem Aufschüttgut, z. B. aus Aluminiumoxid (AI₂O₃).

Während der drucklosen Sinterung erleidet der Preßkörper keine Außenbeanspruchi-.ngen, die wegen der mechanischen Wirkung der Presse dem Stempel der Preßform im Fall des Heißpressens angelegt werden.

Die Erfindung bezweckt somit die Behebung der obengenannten Nachteile.

Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, solch ein Verfahren zur Herstellung von überharten Sinterhartmetallen zu entwickeln, bei welchem die zu sinternde Mischung während ihrer Sinterung derartig untergebracht wird, daß ein ungleichmäßiges Schwinden und Bersten vermieden wird.

Zur Lösung der oben angeführten Aufgabe ist das Verfahren zur Herstellung von überharten Sinterhartmetallen aus einer gleichmäßigen Pulvermischung aus hartstoff mit Bindemetall und Diamantkörnern durch ίο drucklose Sinterung eines Preßkörpers aus dieser Mischung dadurch gekennzeichnet, daß ein Preßkörper aus der Hartmetallmischung mit darin gleichmäßig verteilten Diamantkörnern in eine vorher gepreßte Hülle aus, vorzugsweise demselben. Hartmetall eingesetzt wird, welche rundum eine Dicke aufweist, die wenigstens dreimal bis viermal so groß ist wie der maximale Abstand zwischen zwei benachbarten Diamantkörnern im Preßkörper und ohne das zusätzliche Aufbringen eines äußeren Druckes in an sich bekannter Weise innerhalb einer Pulverschüttung aus Al₂O₃ in einem Graphitbehälter gesintert wird.

Durch solch eine Lösung wird es ermöglicht, das ungleichmäßige Schwinden der in diesem Fall durch die Hülle während der Sinterung zusammengedrückten Preßkörper zu vermeiden.

Die erfindungsgemäße Verfahrenstechnik ermöglicht es, auf optimale Weise das Verfahren zur drucklosen Sinterung der Ausgangsmasse in der Hartmetallhülle auszuführen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Ausführungen in der folgenden Beschreibung und in den Zeichnungen eingehend erläutert; es zeigt

Fig. 1 die Preßform aus Metall und die Anordnung des für die Ausbildung der Hülle um den zu sinternden Preßkörper erforderlichen Hartmetalls in dieser Preßform,

F i g. 2 das Moment des Pressens der Hartmetallhülle mit Hilfe des Stempels 6,

Fig.3 die Anordnung der diamanthaltigen Mischung in der Hülle,

F i g. 4 das Pressen des Preßkörpers während der Formgebung, nachdem die Stirnschicht aus dem Hartmetall eingeschüttet und der Stempel 9 eingebaut worden ist, und

F i g. 5 das geformte Erzeugnis im Querschnitt vor der drucklosen Sinterung, wobei die aus dem Hartmetall bestehende Hülle den Preßkörper enthält, der aus derselben aus Hartmetall bestehenden und Diamantkörner aufweisenden Mischung gebildet wird, so Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man anhand der Herstellung eines Einsatzstückes, dessen Durchmesser und Höhe je 10 mm betragen, zur Bestückung eines Abrichtwerkzeuges beschreiben. Als Sintermischung wird eine Hartmetallmischung von WC-Co verwendet (z. B. Hartmetall mit 94% Wolframkarbid und 6% Kobalt). Die Formgebung des Einsatzstückes erfolgt in einer Preßform aus Metall zur mehrmaligen Benutzung.

Auf den Boden der Preßform, die aus einer Matrize 1 bo (F i g. 1), dem unteren Stempel 2 und einem hufeisenförmigen Untersatz 3 zusammengesetzt ist, wird zuerst die Hartmetall-Mischung 4 eingeschüttet, wobei die Menge der Mischung für die Formgebung der Hartmetallhülle 5 (F i g. 2) ausreichen soll.

*"> Danach läßt man die Hülle 5 durch den oberen Stempel 6 (Fig. 2) pressen. Die Sintermischung 7 (Fig.3) des zu fertigenden Sinterhartmetalls, d.h. überharter Werkstoff, wird gesondert zubereitet. Zum

Beispiel kann es um eine Mischung von Pulvern aus dem obengenannten Hartmetall und Diamanten gehen, deren Verhältnis 4 :1 beträgt Nach der Entfernung des Stempels 6 aus der Preßform schüttet man die Mischung y des überharten Sinterhartmetalls (Hartmetall mit Diamanten) in die Hülle 5 ein. Danach schüttet man darüber die Stirnschicht 8 (Fig.4) aus der Sintermischung zur Ausbildung der geschlossenes Hülse, drückt den Stempel 9 ein und preßt das Einsatzstück.

deich darauf erfolgt die oben angeführte drucklose Sinterung des Preßkörpers.

Dazu wird der geformte Preßkörper, der sich in der Hartmetallhüiie 5 befindet, in das Pulver aus Aluminiumoxid eingesetzt, wobei sich das Pulver in einem speziellen Graphitbehälter befindet, weicher üblicherweise in der Praxis zur Sinterung von Hartmetall-Erzeugnissen Verwendung findet. Das Erhitzen erfolgt in einem mit Wasserstoff beheizten Ofen mittels Durchstoßens des Graphitbehälters durch die Arbeitszone des Ofens. Bei einer Temperatur von 1400 bis 1460°C wird die Hartmetall-Sintermischung gesintert.

Die den Preßkörper umfassende Hartmetallhülle 5 weist einen höheren Schwindungskoeffizient gegenüber der diamanthaltigen Mischung 7 des Preßkörpers auf, so daß während der Sinterung die Hartmetallhüiie 5 den Preßkörper zusammenpreßt, wodurch die Beanspruchungen hervorgerufen werden, welche ein Bersten des zu sinternden Erzeugnisses verhindern.

Es sei betont, daß die besten Ergebnisse unter der Voraussetzung erzielt werden, daß das Hartmetall der Sintermischung für den Preßkörper 7 die gleiche Zusammensetzung wie die Hartmetallhülle 5 aufweist. Unter der Sinterung wird hier die Verdichtung des Preßkörpers bis auf den porenfreien Zustand verstanden.

ίο In Fig.5 ist der Preßkörper vor der drucklosen Sinterung gezeigt Hier sieht man, wie die Hartmetallhülle 5, die keine Diamanten enthält, den Preßkörper aus dem Hartmetall, d. h. die Sintermischung 7 mit den in ihr gleichmäßig verteilten Diamantkörnern 10, umfaßt.

Das Hartmetall der Sintermischung 7 und die Hülle 5 sind aus dem gleichen Werkstoff ausgebildet. Dabei weist die Hülle 5 solch eine Dicke auf, die in allen ihren Abschnitten wenigstens dreimal bis viermal so groß ist, wie der maximale Abstand zwischen zwei benachbarten Diamantkörnern 10 im Preßkörper. Nach der Sinterung ist das Erzeugnis durch eine reine Oberfläche gekennzeichnet. Falls erforderlich, kann die Hülle entfernt werden, jedoch ist es in den meisten Fällen vorteilhaft, das Erzeugnis zusammen mit der als Schutz dienenden festeren Hülle zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung überharter Sinterhartmetalle aus einer gleichmäßigen Pulvermischung aus Hartstoff mit Bindemetall und Diamantkörnern durch drucklose Sinterung eines Preßkörpers aus dieser Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Preßkörper aus der Hartmetallmischung mit darin gleichmäßig verteilten Diamantkörnern in eine vorher gepreßte Hülle aus vorzugsweise demselben Hartmetall eingesetzt wird, welche rundum eine Dicke aufweist, die wenigstens dreimal bis viermal so groß ist wie der maximale Abstand zwischen zwei benachbarten Diamantkörnern im Preßkörper und ohne das zusätzliche Aufbringen eines äußeren Druckes in an sich bekannter Weise innerhalb einer Pulverschüttung aus Al₂O₃ in einem Graphitbehälter gesintert wird.