DE2705880A1 - Hartmetallprodukte und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Hartmetallprodukte und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2705880A1
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Minoru Mishuku
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Description

KRAUS & WEI3ERT
DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER. DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPU-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE D - 8 MÜNCHEN 19 · FLÜQGENSTRASSE 17 · TELEFON O89/177O61 -TELEX O5-21B149 ZEUS
TELEGRAMM KRAUSPATENT
-V
1458 WK/rm
Fuji Die Co., Ltd., Tokyo / Japan
Hartmetallprodukte und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft Hartmetallprodukte, z.B. Walzen für Warm- und Kaltwalzwerke, Stopfen, Gesenke, Buchsen für das Heißextrudieren, Metallformen und Ziehformen, und zwar insbesondere solche Produkte, die groß, dick und schwer sind. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von solchen Produkten.
Warmwalzen, Stopfen, Gesenke und dergleichen werden aufgrund ihrer überlegenen Hartmetalleigenschaften derzeit viel verwendet. Die hierzu erforderlichen Rohmaterialien sind jedoch so teuer, daß schon verschiedene Verbesserungen vorgeschlagen worden sind, um die Kosten für solche Produkte zu senken. Im Falle von Walzen für Warmwalzwerke wird z.B.
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nur die Umfangsoberfläche der Walze aus Hartmetall hergestellt. Auf diese Weise können zwar die Herstellungskosten für solche Produkte bis zu einem gewissen Ausmaß vermindert werden, doch es kann hierdurch keine nennenswerte Verbesserung der Dauerhaftigkeit und keine erhebliche Erhöhung der wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit erzielt werden. Dies ist auf die folgenden Gründe zurückzuführen. Walzen für Warmwalzwerke sind so scharfen Arbeitsbedingungen ausgesetzt, daß die Oberflächenschicht aus dem Hartmetall so dick gemacht werden muß, daß sie eine genügende Festigkeit besitzt, um den strengen Erfordernissen zu genügen. Hierdurch wird es Jedoch unmöglich gemacht, wirtschaftliche Verbesserungen zu erhalten. Weiterhin erfordert eine wirksame Übertragung der Drehung von der Walzenwelle, die aus Stahl hergestellt ist, zu dem Hartmetallteil der Walze, daß die Walzenkonstruktion komplexer ist als bei anderen Typen. Weiterhin bewirkt der erhebliche Unterschied des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Stahl und dem Hartmetall, daß auf den Hartmetallteil der Walze ein erheblicher Innendruck ausgeübt wird, was zu dem Ergebnis führt, daß an die Walze eine Umfangszugspannung angelegt wird. Im Hinblick auf das Auftreten einer solchen Spannung ist es erforderlich, in der Walze einen wassergekühlten Mantel vorzusehen, der ebenfalls Probleme mit sich bringt und die komplexe Bauart der Walze erheblich erhöht. Aus diesem Grunde wird ein Verfahren, bei dem das Hartmetall nur für den Umfangsteil der Walze verwendet wird, in der Praxis nicht erheblich eingesetzt. Naturgemäß werden Walzen dieser Art, deren Umfangsoberflächen bis zu den Gebrauchsgrenzen verschlissen sind, verschrottet und für andere Zwecke als zur Herstellung von Walzen für Warmwalzwerke (z.B. zur Herstellung von Spikes für
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Automobilreifen) wiederverwendet. Die Situation ist hierbei gegenüber anderen Hartmetallprodukten, d.h. solchen, die nach dem Verschleiß bis zu ihren Gebrauchsgrenzen verworfen werden, nicht erheblich verschieden.
Es wurden daher Untersuchungen angestellt, um Hartmetallprodukte herzustellen, die billiger sind und die schärferen Betriebsbedingungen ausgesetzt werden können. Dabei wurde festgestellt, daß derartige Hartmetallprodukte erhalten werden können, wenn man pulverförmiges Hartmetall, das aus dem obengenannten Schrott von Walzen von Warmwalzwerken und dergleichen wiedergewonnen worden ist, heranzieht, um den größeren Teil eines Produktes zu bilden, während man die Verwendung eines frisch hergestellten pulverförmigen Hartmetalls, wo es wesentlich ist, begrenzt. Die Ergebnisse dieser Versuche haben gezeigt, daß Teile, die aus dem wiedergewonnenen Pulver hergestellt worden sind, und Teile, die aus einem frisch hergestellten Pulver hergestellt worden sind, integriert werden, indem man eine so gute Sinterung durchführt, daß die Grenzschichten eine Metallbindung zeigen, als wenn es sich um eine einzige Legierungsphase handeln würde. Aufgabe der Erfindung ist es daher, Hartmetallprodukte zur Verfügung zu stellen, bei denen das frisch hergestellte Pulver aus Hartmetall auf WC-Basis nur dort verwendet wird, wo es wesentlich ist, d.h. in Teilen, die mit dem Werkstück in Kontakt kommen, und bei denen der Rest aus einem Pulver hergestellt worden ist, das aus Rohmetallsehrottprodukten besteht.
Weiterhin soll gemäß der Erfindung auch ein Herstellungsverfahren für Hartmetallprodukte zur Verfügung gestellt werden, bei dem wiedergewonnenes Pulver und frisch herge-
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stelltes Pulver zu Grünpreßlingen verformt werden und die zwei Preßlinge durch Sintern miteinander verbunden werden.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt der Kautschukform, die mit dem Rohmaterialpulver beladen ist,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Kautschukform,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Grünpreßlings, der zu einer Innenwalze verformt wird,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Innen- und Außenwalzen, die aus Grünpreßlingen gebildet sind, die in der richtigen Weise zusammengesetzt worden sind, daß eine integrale Walze hergestellt wird,
Fig. 5 einen vereinfachten Längsschnitt des wesentlichen Teils der Kautschukpresse,
Fig. 6 und 7 Mikrophotographien, die die mikroskopische Struktur in der Grenzzone zeigen, wo die zwei Preßlinge miteinander unter Bildung einer Walze für Warmwalzwerke gemäß Ausführungsform 1 miteinander verbunden worden sind (die Figur 6 ist 200-fach vergrößert und die Fig. 7 ist 1000-fach vergrößert),
Fig. 8 und 9 Mikrophotographien, die die Grenzzone zeigen, in der die zwei Preßlinge unter Bildung einer Walze
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für Warmwalzwerke gemäß Ausführungsform 2 miteinander verbunden sind (die Figur 8 ist 200-fach vergrößert und die Figur 9 ist 1000-fach vergrößert), und
Fig.10, 11 und 12 teilweise gebrochen dargestellte Ansichten von Variationen der in Figur k gezeigten Weise, wobei der äußere Teil der jeweiligen Walzen, der mit dem zu handhabenden Material in Berührung steht, aus einem frisch hergestellten Pulver gebildet ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Herstellung von WC-Co-Walzen für Warmwalzwerke wie folgt näher beschrieben.
Walzen für Warmwalzwerke aus Hartmetall sind bislang verworfen worden, wenn ihr Anfangsaußendurchmesser von 210 mm auf 191 mm durch Verschleiß vermindert worden war und wenn ihr Anfangsaußendurchmesser von 170 mm durch Verschleiß auf 154 mm vermindert worden war. Die Herstellung des Rohmaterialpulvers durch Rückgewinnung aus verworfenem Hartmetallschrott ist bereits bekannt. Ein derartiges Verfahren wird z.B. in der JA-PS 27 457/69 beschrieben. Da das rückgewonnene Rohmetallpulver (das nachstehend als'Wickgewonnenes Pulver" bezeichnet wird), das nach diesem Verfahren erhalten wird, gewöhnlich nur eine niedrige Qualität hat, wird es in einer großen Mühle vermischt und pulverisiert, so daß die Teilchen kleiner werden und eine gleichförmige Größe erhalten. So wird z.B. ein rückgewonnenes Pulver mit einer Biegefestigkeit von 200 bis 210 kg/mm zu einem Produkt mit einer Biegefestigkeit von mehr als 280 kg/mm verbessert. Wenn seine Härte 85,5 (Rockwell-
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Härte A) beträgt, dann wird diese auf 86 (Rockwell-Härte A) erhöht. Naturgemäß sollte das verwendete rückgewonnene Pulver ein solches mit der höchstmöglichen Reinheit und Gleichförmigkeit der Teilchengröße sein.
Ein WC-Co-Hartmetall mit guter Qualität wird andererseits als frisch hergestelltes Rohmaterialpulver (nachstehend als "frisch hergestelltes Pulver" bezeichnet) verwendet. Die Teilchengröße des WC sollte 2 bis 8 um und die Teilchengröße des Co 0,1 bis 5 um betragen.
Die Erfindung ist durch die Verwendung eines rUckgewonnenen und eines frisch hergestellten Pulvers zur Herstellung einer V/alze für Warmwalzwerke charakterisiert. Dabei wird das rückgewonnene Pulver gepreßt, um den Innenteil der Walze zu formen. Das frisch hergestellte Pulver wird gepreßt, um den Außenteil der Walze zu formen. Die so erhaltenen Grünpreßlinge werden miteinander vereinigt und gesintert, um sie unter Bildung einer einzigen Walze für Warmwalzwerke zu integrieren. Der Außenteil der aus dem frisch hergestellten Pulver hergestellten Walze ist so dick, daß diese mindestens die zulässige Verschleißgrenze der Walze erreicht.
Die "zulässige Verschleißgrenze für die Walze", wie sie hierin genannt wird, bedeutet in der Hauptsache die Dicke der Walze von ihrer Umfangsoberflache zu der Innenseite. Ein weiteres charakteristisches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Teil der minimal erforderlichen Dicke der Walze aus einem frisch hergestellten Pulver hergestellt ist. Gemäß der Erfindung wird die "zulässige Verschleißgrenze" nicht nur hinsichtlich der Dicke, sondern
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auch hinsichtlich einer bestimmten Fläche der Umfangsoberflache der Walze in Betracht gezogen, so daß nur der Teil der minimal erforderlichen Fläche und der entsprechenden Dicke aus frisch hergestelltem Pulver gebildet ist (dieser Umstand wird später anhand der Figuren 10 bis 12 und des Beispiels 5 näher erläutert werden).
Die folgenden drei Methoden (a), (b) und (c) können zum Verformen, Formen und Sintern der Grünpreßlinge verwendet werden:
(a) Ein Metallkern mit geeigneten Abmessungen wird in die Verdichtungspresse eingesetzt. Der Raum außerhalb des Kerns wird mit dem rückgewonnenen Pulver gefüllt und es wird vorgepreßt, um den Grünpreßling für den Innenteil der Walze in der gewünschten Form zu bilden. Sodann wird das frisch hergestellte Pulver außerhalb des obengenannten Preßlings eingebracht und in der Presse verdichtet, so daß die Verdichtung des Pulvers für den Außenteil der Walze und die Vereinigung der zwei Preßlinge gleichzeitig erhalten werden kann. Es ist zulässig, die Außenseite des Preßlings für den Innenteil der Walze durch Schneiden bzw. Drehen zu bearbeiten, um Einstellungen des Außendurchmessers vorzunehmen und auch die Oberfläche zu glätten, bevor man das frisch hergestellte Pulver einbringt. Die obengenannten vereinigten Preßlinge werden spanabhebend bearbeitet, um die Höhe und den Außendurchmesser so einzustellen, daß ein Grünpreßling mit den Enddimensionen erhalten wird. Dann wird der Metallkern entfernt und der Preßling wird provi-
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sorisch gesintert, um das Bindemittel zu entfernen, und sodann endgesintert. Die Endsinterung bewirkt, daß die Grenzschichten der zwei vereinigten Preßlinge durch eine Metallbindung perfekt integriert werden, so daß eine einzige Legierungsphase gezeigt wird. Als Verdichtungspresse wird vorzugsweise eine Kautschukpresse verwendet, welche deswegen wirtschaftlich ist, weil die zwei Preßlinge in der Verdichtungsstufe in natürlicher Weise vereinigt werden und weil der Verdichtungsprozeß leichter durchgeführt werden kann, da der Preßling für den Außenteil der Walze entsprechend der Kontraktion des Preßlings für den Innenteil der Walze kontraktiert werden kann. Naturgemäß kann auch eine andere Verdichtungspresse, beispielsweise eine übliche hydraulische Presse, eine pneumatische Presse, eine mechanische Presse und dergleichen, verwendet werden. Wenn diese Methode zur Herstellung von Gesenken verwendet wird, dann ist es möglich, frisch hergestelltes Pulver für den inneren Preßling und rückgewonnenes Pulver für den äußeren Preßling zu verwenden.
(b) Das rückgewonnene Pulver wird dazu verwendet, um den Grünpreßling für den Innenteil der Walze durch Pressen zu bilden, während frisch hergestelltes Pulver dazu verwendet wird, um den Außenteil der Walze gesondert durch Pressen zu bilden. Der erstgenannte Preßling wird unter Anwendung einer höheren Preßkraft gebildet, so daß er einen niedrigeren Schrumpfungskoeffizienten hat, während der letztgenannte Preßling so gebildet wird, daß er einen etwas höhe-
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ren Schrumpfungskoeffizienten hat. Auf diese Weise wird die Integration der zwei Preßlinge erleichtert und das Auftreten von Rissen und anderen Defekten wird verhindert. Die in richtiger Weise gebildeten Preßlinge werden zu den erforderlichen Abmessungen geschnitten bzw. gedreht und geschliffen und sodann miteinander vereinigt und in ähnlicher Weise, wie oben unter (a) beschrieben, gesintert. Auf diese Weise werden sie perfekt zu einer einzigen Einheit integriert. Wie im obigen Falle (a), können die relativen Positionen des frisch hergestellten Pulvers und des rückgewonnenen Pulvers je nach dem Typ des herzustellenden Hartmetallproduktes verändert werden.
(c) Der Innenteil und der Außenteil einer Walze werden gesondert unter Verwendung des rückge\*onnenen Pulvers bzw. des frisch hergestellten Pulvers preßverformt, so daß zwei gesonderte Preßlinge erhalten werden. Insoweit ist diese Methode ähnlich wie die oben unter (b) beschriebene Methode. Hierauf wird als erstes der Innenteil der Walze gesintert und der Preßling für den Außenteil der Walze wird an den gesinterten Preßling angepaßt. Das heißt, der Preßling für den Außenteil der Walze wird einer Behandlung zur Entfernung des Bindemittels bei unterhalb 5OO°C unterworfen und wird sodann passend mit dem gesinterten Preßling für den Innenteil der Walze vereinigt. Die beiden Teile werden sodann miteinander gesintert, so daß sie perfekt integriert sind. Auch in diesem Falle ist es möglich, die re-
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lativen Positionen, wo frisch hergestelltes Pulver und rückgewonnenes Pulver verwendet werden, zu wechseln.
Die obengenannten Methoden (a), (b) und (c) werden dazu verwendet, um die zwei Preßlinge zu integrieren, wobei frisch hergestelltes Pulver und rückgewonnenes Pulver verwendet werden, um Walzen für Warmwalzwerke und andere Hartmetallprodukte herzustellen. Dies stellt ein weiteres Merkmal der Erfindung dar.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Beispiel 1
Frisch hergestelltes Pulver: durchschnittliche Größe
der WC-Teilchen 5 um
Größe der Co-Teilchen 1,5 Jim
Co-Gehalt 13%
rückgewonnenes Pulver: durchschnittliche Größe
der WC-Teilchen 3 Jim
Größe der Co-Teilchen 2 um
Co-Gehalt 1396
Verdichtungspresse: Kautschukpresse
Arbeitsdruck 1500 kg/cm (max.)
wirksame Kapazität 600 mm 0 χ
800 L
Herstellungsprozeß: Nach der oben beschriebenen Methode (a) wurden Walzen für Warmwalzwerke, wie sie in den Zeichnungen dargestellt sind, hergestellt.
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Unter Verwendung eines Stahlkerns mit den Abmessungen 75,5 mm 0 χ 85 mm11 (1) wurde die Kautschukform 2 gleichförmig mit 25 kg rückgewonnenem Pulver in der in Figur 1 gezeigten Weise gefüllt. Beim Füllen der Form kann ein Vakuumsog angelegt werden, um das Pulver nach unten in Pfeilrichtung zu ziehen, so daß das Pulver in der Form fester gepackt ist. Hierauf wurde die Öffnung 3 der Kautschukform 2 mit dem Stopfen 4 und dem Draht 5 verschlossen. Sodann wurde (unter Anwendung eines Drucks von 300 kg/ca ) vorgepreßt.
Das Vorpressen und das Endpressen, wie es weiter unten erläutert werden wird, wurden unter Verwendung der obengenannten Kautschukpresse gemäß Figur 5 vorgenommen. Wie in Figur 5 gezeigt wird, ist der Hauptkörper der Kautschukpresse 6, die ungefähr wie ein Zylinder geformt ist, in den Boden 8 eingesenkt, wobei der Boden der Presse durch den Stopfen 7 verschlossen ist. Die obere Öffnung ist mit einem Stopfen 9 versehen, der abnehmbar ist, so daß die öffnung, wie erforderlich, geschlossen und geöffnet werden kann. Ein Hochdruckmedium (Wasser) von einem Kompressor (nicht gezeigt) wird durch eine Leitung 10, die durch den Stopfen 7 hindurchgeht, eingepreßt, so daß der leere Raum 11 im Inneren des Körpers der Kautschukpresse 6 mit dem Medium gefüllt ist, um die Kautschukform 2, die zuvor in den leeren Raum 11 eingelegt wurde, mittels eines hydrostatischen Drucks zusammenzupressen. Nach dem Pressen der Kautschukform wird der Preßling 12 für das Innenteil der Walze aus der Form 2 herausgehoben und auf eine Drehbank aufgesetzt. Während der Kern 1 zwischen den zwei Zentren der Drehbank festgehalten wurde, wurde der Preßling 12 span
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abhebend bearbeitet, um den Außendurchmesser von 140 nun auf 120 mm zu vermindern und die Außenoberfläche zu glätten. Sodann wurden 30 kg frisch hergestelltes Pulver außerhalb des Preßlings 12 in die Kautschukform 2 in der oben beschriebenen Weise eingegeben und es wurde mit einem statischen Druck von 1000 kg/cm verpreßt. In der Figur 14 stellt 13 den Preßling für den Außenteil der Walze dar. Die zwei Preßlinge 12 und 13, die unter Bildung eines einzigen Preßlings 14 miteinander verpreßt worden waren, wurden aus der Kautschukform 2 herausgenommen und spanabhebend bearbeitet, um den Außendurchmesser und die Höhe auf 134,6 mm
TJ
χ 76 bis 77 μ zu vermindern. Der Kern 1 wurde von dem Preßling 14 weggenommen, der seinerseits in einen Ofen gebracht wurde, wo er in einer Wasserstoffatmosphäre auf 500°C erhitzt wurde, um das Paraffin, das als Bindemittel verwendet worden war, aufzuschmelzen und zu entfernen. Sodann wurde er bei 1200 bis 12500C vorgesintert. Nach dem Abkühlen wurde der Preßling 14 in einen Vakuumsinterofen überführt und dort bei 1200 bis 12500C gesintert. Schließlich wurde das Sinterprodukt heiß einer hydrostatischen Druckbehandlung in einer Argonatmosphäre von 1300°C und 1000 Atmosphären unterworfen, so daß es vollständig von Poren frei war und eine erhöhte Festigkeit hatte.
Vereinigung:
In der gesamten Grenzzone, wo die zwei Preßlinge 12 und 13 vereinigt waren, waren keine Fehlstellen festzustellen. Es wurde festgestellt, daß das frisch hergestellte Pulver gründlich in das rückgewonnene Pulver hineindiffundiert war, um den Zustand einer einzigen Legierungs-
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phase unter Erzielung einer vollständigen Metallbindung zu ergeben.
Die Mikrophotographien, die vergrößerte Ansichten der Grenzzone zwischen den integrierten Teilen des frisch hergestellten Pulvers und des rückgewonnenen Pulvers, nämlich Figur 6 (x 200) und Figur 7 (x 1000), darstellen, zeigen, daß ein Abschnitt (oben) aus grobkörnigem frisch hergestellten Pulver und (unten) feinkörnigem rUckgewonnenen Pulver in der Grenzzone vollständig integriert ist und daß weiterhin der Abschnitt aus dem rUckgewonnenen Pulver in perfekter Weise von Poren frei ist.
Beispiel 2
Frisch hergestelltes Pulver: durchschnittliche Größe
der WC-Teilchen 13 »m Größe der Co-Teilchen 1,5 » Co-Gehalt
Aus dem vorgenannten frisch hergestellten Pulver und dem im Beispiel 1 verwendeten rückgewonnenen Pulver wurde eine Walze für ein Warmwalzwerk nach der Methode des Beispiels 1 hergestellt. Anhand der Mikrophotographien, die vergrößerte Ansichten der Grenzzone, wo die beiden Preßlinge miteinander vereinigt sind, darstellen, soll nachfolgend der Integrationszustand des Abschnitts aus dem frisch hergestellten Pulver mit dem Abschnitt aus dem rückgewonnenen Pulver erläutert werden. In der Figur 8 (x 200) und der Figur 9 (x 1000) sind der obere Abschnitt aus dem frisch hergestellten Pulver (grobkörnig) und der untere Abschnitt aus
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dem rückgewonnenen Pulver (feinkörnig) dargestellt, die in der Grenzzone perfekt miteinander integriert sind. Der Abschnitt aus dem rückgewonnenen Pulver ist porenfrei.
Beispiel 3
Verschiedene Typen von Hartmetallprodukten wurden unter Verwendung des gleichen frisch hergestellten Pulvers und des rückgewonnenen Pulvers sowie der Kautschukpresse gemäß Beispiel 1 hergestellt. Die Produkte wurden in einem Bruch test als Prüfkörper verwendet, um die Festigkeit der Legierung zu ermitteln, die durch Integration des frisch her gestellten Pulvers und des rückgewonnenen Pulvers aus Hart metall hergestellt worden war.
Es wurden folgende drei Methoden angewendet, um die Querbruchfestigkeit zu ermitteln:
·"·· "dmU" Es wurde ein Bruchtest mit einem Prüfkörper durchgeführt, der aus zwei Abschnitten von unterschiedlichen Hartmetallen hergestellt war, welche Seite an Seite angeordnet waren (die Verbindungsstelle befindet sich im Zentrum des integralen Körpers).
Ι" Es W111^6 ein Bruchtest mit einem Prüfkörper durchgeführt, der aus zwei Abschnitten bestand, die aufeinander angeordnet varen. Beim Test wurde eine Zugspannung an den Abschnitt angelegt, der aus dem rückgewonnenen Pulver hergestellt worden war.
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Test I 268 272 257 279
Test II 256 261 274 272
Test III 307 307 301 299
111 · " I" Es wurde ein Bruchtest mit einem Prüfkörper durchgeführt, der aus zwei aufeinandergelegten Abschnitten bestand. Beim Test wurde eine Zugspannung an den Abschnitt angelegt, der aus dem frisch hergestellten Pulver hergestellt worden war.
Bei jedem Test wurden sieben Prüfkörper verwendet. Ergebnisse;
Querbruchfestigkeit (kg/mm ) Durchschnitts wert
257 270 281 269 280 275 268 269 290 310 306 303
Die Querbruchfestigkeiten der Hartmetalle, die aus frisch hergestelltem Pulver und rückgewonnenem Pulver hergestellt worden waren, waren wie folgt:
Querbruchfestigkeit (kg/mm ) Durchschnitts wert
rückgewonnene s
Pulver 269 258 268 272 264 265 268
frisch hergestelltes Pulver 302 318 321 319 312 314 321 315
Die Festigkeit des Körpers, der durch Vereinigen der zwei Stücke aus Hartmetall durch Methode I erhalten worden -var,
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wird entweder durch die Festigkeit des rechten Stückes oder diejenige des linken Stückes, je nachdem, welche niedriger ist, begrenzt. Die Testergebnisse waren gleich, d.h. die Festigkeit der zwei Körper, die zu einem vereinigt worden waren, unterschied sich nicht von derjenigen eines Hartmetalls, das aus rückgewonnenem Pulver hergestellt worden war. Diese Tatsache beweist, daß der Verbindungsbereich keine Defekte aufweist, die die Festigkeit des Körpers vermindern könnten, der durch Vereinigen der zwei Stücke hergestellt worden ist. Die Ergebnisse der Tests II und III zeigen, daß die Festigkeit von derjenigen des Hartmetalls, auf das eine Zugspannung angelegt wird, bestimmt wird. Die Ergebnisse deuten darauf hin, daß die Festigkeit nicht abnimmt, wenn das frisch hergestellte Pulver für die Oberflächenschicht, d.h. für diejenige, die tatsächlich verwendet wird, eines Spanabhebungswerkzeugs verwendet wird und das rückgewonnene Pulver für seinen Innenteil verwendet wird.
Beispiel 4
Das gleiche frisch hergestellte Pulver, rückgewonnene Pulver und das gleiche Herstellungsverfahren wie im Beispiel 1 wurden dazu verwendet, um eine 20,32-cm-Walze (210 mm 0) und eine 15,24-cm-Walze (170 mm 0) zur Verwendung in einem Blockwalzwerk zum Warmwalzen von Drähten (mit einem Außendurchmesser von etwa 5 bis 10 mm) herzustellen. Es wurde ein Vergleich hinsichtlich der Materialersparnis und der Kostenverminderung mit ähnlichen Walzen durchgeführt, die vollständig aus frisch hergestelltem Pulver hergestellt worden waren. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle A zu-
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sammengestellt. Die Dimensionen der 20,32-cm-Walze und der 15,24-cm-Walze sind in Tabelle B angegeben.
Tabelle A
Warmwalzwalze
Materialerspami sverhältnis
Kostenverminderung sverhältni s
20,32-cm-Walze
15,24-cm-Walze
(ungefähr) 57% (ungefähr) 70%
(ungefähr) 25% (ungefähr) 24%
Warmwalzwalze
Tabelle B
gesamte Walze
Außen- Innen- Gewicht Höhe durch- durchmesser messer
aus dem rückgewonnenen Pulver hergestellter Innenteil der Walze Außen- Gewicht durchmesser
20,32-cm-Walze 210 mm 130 mm 21,7 kg 70 mm 180 mm 12,4 kg 15,24-cm-Walze 170 mm 105 mm 13,2 kg 65 mm 144 mm 7,2 kg
Die Tabelle A zeigt, daß die Materialerfordernisse und die Herstellungskosten stark vermindert worden waren.
Oben und in den Beispielen 1, 2 und 4 wurde eine Walze beschrieben, die aus zwei Teilen, nämlich einem Innen- und einem Außenteil, in der Weise zusammengesetzt war, daß der Innenteil aus dem rückgewonnenen Pulver und der Außenteil aus dem frisch hergestellten Pulver hergestellt war. Durch die Erfindung wird aber auch angestrebt, frisch hergestelltes Pulver für das Teil der Walze, das zum Gebrauch erforderlich ist, d.h. das Teil, das mit dem Material in Kontakt
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kommt, zu verwenden und rUckgewonnenes Pulver zur Herstellung des Rests der Walze einzusetzen. Es braucht daher nicht darauf hingewiesen zu werden, daß im Falle der obengenannten Walzen für Warmwalzwerke das Außenteil aus dem frisch hergestellten Pulver gebildet werden soll, daß aber im Falle von anderen Hartmetallprodukten das frisch hergestellte Pulver für unterschiedliche Teile je nach der Gestalt und dem Zweck der Produkte verwendet werden soll. Im Falle von Gesenken wird beispielsweise das frisch hergestellte Pulver zur Herstellung des Innenteils verwendet, das mit dem zu handhabenden Material in Kontakt kommt.
Das "zum Gebrauch erforderliche Teil", d.h. "das Teil, das mit dem Material in Kontakt kommt", kann weiterhin genauer definiert werden. Im Falle einer Walze für Warmwalzwerke ist es z.B. zulässig, das frisch hergestellte Pulver nur zur Herstellung des äußersten Teils (des Außenteils der Walze),zu verwenden, das mit dem Material in Berührung kommt ^d.h. zur Herstellung des Teils mit der minimal erforderlichen Fläche und der entsprechenden Dicke), anstatt daß man das frisch hergestellte Pulver für das gesamte Außenteil verwendet und das rUckgewonnene Pulver für den ,Rest der Walze einsetzt. Dies stellt ein weiteres charakteristisches Merkmal der Erfindung dar, das nachstehend anhand der Figuren 10 bis 12 näher erläutert wird. Bei den Walzen 15, 16 und 17 für Warmwalzwerke wird frisch hergestelltes Pulver lediglich für die Umfangsteile 18, 19 und 20 verwendet, die mit dem zu ziehenden Draht in Kontakt kommen, während für alle anderen Teile rUckgewonnenes Pulver verwendet wird. Um die Teile 18, 19 und 20 aus frisch gewonnenem Pulver zu bilden, wird das frisch gewonnene
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Pulver in die kreisförmige Rille eingefüllt, die auf der Außenoberfläche der Teile 21, 22 und 23 aus dem rückgewonnenen Pulver vorgesehen ist. Es wird so miteinander verpreßt, daß die Teile aus dem frisch gewonnenen Pulver mit den Teilen aus dem rückgewonnenen Pulver vereinigt werden. Hierauf wird die gesamte Walze gesintert, um die Teile 18, 19 und 20 aus dem frisch gewonnenen Pulver mit den Teilen 21, 22 und 23 aus dem rückgewonnenen Pulver zu integrieren. Diese Herstellungsmethode ist im wesentlichen die gleiche wie die obige Methode (a). Aus diesem Grunde werden hierüber keine weiteren Einzelheiten angegeben. Das Teil 18 aus dem frisch hergestellten Pulver der Figur hat einen rechteckigen Querschnitt. Das Teil 19 aus dem frisch hergestellten Pulver der Figur 11 hat einen kreisförmigen Querschnitt. Das Teil 20 der Figur 12 aus dem frisch hergestellten Pulver hat einen Querschnitt mit geneigten Oberflächen, um die Integration der Teile aus dem frisch hergestellten Pulver mit den Teilen aus dem rückgewonnenen Pulver und den jeweiligen Teilen 21, 22 und 23 aus dem rückgewonnenen Pulver zu erleichtern. In dem in Figur 12 gezeigten Beispiel 1st das Teil 20 aus dem frisch hergestellten Pulver mit einem Kaliber 24 versehen.
Beispiel 5
Eine 15,24-cm-Walze (170 mm 0) für ein Warmwalzwerk mit einer Konstruktion gemäß Figur 12 wurde beim Warmwalzen von Drahtmaterial getestet. Es wurde festgestellt, daß sie ein Verhalten hatte, das mit demjenigen einer Walze vergleichbar war, welche vollständig aus frisch hergestelltem Pulver gebildet war. Bei diesem Beispiel wurden
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etwa 3,9 kg frisch hergestelltes Pulver und etwa 9,6 kg rückgewonnenes Pulver zur Herstellung der Walze verwendet, so daß es möglich war, die erforderliche Menge des frisch hergestellten Pulvers, bezogen auf die gesamte Walze, um so viel wie 29% zu vermindern. Weiterhin waren das Teil aus dem frisch hergestellten Pulver und das Teil aus dem rückgewonnenen Pulver miteinander so perfekt integriert, daß bei der visuellen Inspektion die Grenzlinie zwischen den Teilen vollkommen nicht-unterscheidbar war. Es war weiterhin unmöglich, die obige Walze (Figur 12) von der zuvor verwendeten Walze zu unterscheiden, welche vollständig aus frisch hergestelltem Pulver gebildet worden war.
Die obige Beschreibung hat sich nur auf Hartmetallwalzen für Warmwalzwerke bezogen, wobei keine Beispiele für andere Hartmetallprodukte gegeben wurden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf eine Vielzahl von anderen Hartmetallprodukten (z.B. Gesenken, Stopfen, Polierscheiben etc.) anwendbar. In diesem Falle ist es erforderlich, die oben angegebenen Methoden (a), (b) und (c) in entsprechend ( modifizierter Weise zur Herstellung der jeweiligen Hartmetallprodukte anzuwenden.
Die Erfindung hat daher die folgenden unterscheidenden Merkmale. Bei der Bildung der Hartmetallprodukte, insbesondere von großen, dicken und schweren Produkten, wird das rückgewonnene Pulver zur Herstellung eines größeren Teils eines solchen Produktes verwendet. Die Verwendung des frisch hergestellten Pulvers wird auf solche Fälle begrenzt, wo es wesentlich ist, d.h. zur Herstellung von Teilen, die in direkten Kontakt mit Werkstücken kommen.
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Auf diese Weise werden große Ersparungen der WC-Grundlage, die ein seltenes natürliches Rohmaterial darstellt, erzielt und die Kosten werden erheblich vermindert. Da weiterhin das Teil aus dem rückgewonnenen Pulver und das Teil aus dem frisch hergestellten Pulver durch Sintern mittels einer metallischen Bindung vereinigt werden, wobei die zwei Teile perfekt zu einer einzigen Einheit integriert werden, können sich die erhaltenen Produkte günstig mit Produkten vergleichen, die vollständig aus frisch hergestelltem Pulver gebildet worden sind. Weiterhin können die erfindungsgemäß hergestellten Produkte allen Bedingungen Genüge tun, die für Hartmetallprodukte erforderlich sind.
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ι Lee
rseite

Claims (7)

Patentansprüche
1. Hartmetallprodukte, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Weise hergestellt worden sind, daß ein Preßling aus einem frisch hergestellten Pulver eines Hartmetalls auf WC-Grundlage und ein Preßling aus einem Pulver, das aus Hartmetallschrott rückgewonnen worden ist, miteinander vereinigt worden sind und daß das Ganze gesintert worden ist, um eine metallische Bindung in der Grenzzone zwischen den zwei Preßlingen herzustellen, wodurch diese in perfekter Weise zu einer einzigen Einheit integriert worden sind.
2. Hartmetallprodukte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das frisch hergestellte Pulver aus dem Hartmetall auf WC-Grundlage in den Teil verwendet worden ist, der sich so tief, wie die zulässige Verschleißgrenze, erstreckt.
3. Hartmetallprodukte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das frisch hergestellte Pulver aus dem Hartmetall auf WC-Grundlage in dem Teil der minimal erforderlichen Oberfläche und entsprechender Dicke verwendet worden ist.
4. Verfahren zur Herstellung von Hartmetallprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Preßling aus einem frisch hergestellten Pulver aus Hartmetallcarbid und einen Preßling aus einem Pulver, welches aus Hartmetallschrott rückgewonnen worden ist, durch Sintern zu einer einzigen Einheit integriert, wobei man eines
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ORIGINAL INSPECTED
der zwei Rohmetallpulver in einer Verdichtungspresse zu der gewünschten Gestalt des Preßlings vorpreßt und sodann das andere Pulver darum packt, wobei man miteinander verpreßt, um einen Preßling zu erhalten, bei dem die vorgenannten zwei Preßlinge miteinander verbunden sind, wobei man den vereinigten Preßling zur Entfernung des Bindemittels wärmebehandelt und wobei man diesen schließlich dann sintert, um ihn zu einer einzigen Einheit zu integrieren.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Verdichtungspresse eine Kautschukpresse verwendet.
6. Verfahren zur Herstellung von Hartmetallprodukten, dadurch gekennzeichnet , daß man einen Preßling aus einem frisch hergestellten Pulver aus Hartmetall auf WC-Grundlage und einen Preßling aus einem aus Hartmetallschrott rUckgewonnenen Pulver integriert, indem man die Preßlinge zu einer einzigen Einheit versintert, wobei man die zwei Rohmaterialpulver getrennt preßverformt, um zwei Preßlinge zu erhalten, die miteinander vereinigt werden können und von denen der eine einen niedrigeren Schrumpfungskoeffizienten hat als der andere, wobei man die zwei Preßlinge miteinander vereinigt, wobei sich derjenige mit dem niedrigeren Schrumpfungskoeffizienten im Inneren des anderen Preßlings mit dem höheren Schrumpfungskoeffizienten befindet, und wobei man das Ganze sintert, um die Preßlinge zu einer einzigen Einheit zu integrieren.
7. Verfahren zur Herstellung von Hartmetallprodukten, dadurch gekennzeichnet , daß man einen
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Preßling aus einem frisch hergestellten Pulver aus Hartmetall auf WC-Grundlage und einen Preßling aus einem aus Hartmetallschrott wiedergewonnenen Pulver integriert, indem man die beiden Preßlinge zu einer einzigen Einheit versintert, wobei man die zwei Rohmaterialpulver getrennt preßverformt, um zwei Preßlinge zu erhalten, die miteinander vereinigt werden können, wobei der eine einen niedrigeren Schrumpfungskoeffizienten hat als der andere, wobei der Preßling mit dem niedrigeren Schrumpfungskoeffizienten zuerst gesintert wird, wobei der andere Preßling außerhalb des gesinterten Preßlings angeordnet wird und wobei die beiden Preßlinge versintert werden, um zu einer einzigen Einheit integriert zu werden.
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