DE2705880A1 - Hartmetallprodukte und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Hartmetallprodukte und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
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
-V
1458 WK/rm
Fuji Die Co., Ltd., Tokyo / Japan
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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?
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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.
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.
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.
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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- γι -
sammengestellt. Die Dimensionen der 20,32-cm-Walze und der
15,24-cm-Walze sind in Tabelle B angegeben.
Warmwalzwalze
Materialerspami sverhältnis
Kostenverminderung sverhältni s
20,32-cm-Walze
15,24-cm-Walze
15,24-cm-Walze
(ungefähr) 57% (ungefähr) 70%
(ungefähr) 25% (ungefähr) 24%
Warmwalzwalze
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.
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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- jrf -
^/05880
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)
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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