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Verfahren zur Herstellung durch Abschreckung gehärteter Höchstleistungsstahlwerkzeuge
mit Hartmetallschneide Durch Bestückung mit Hartmetall wird die Leistungsfähigkeit
von Werkzeugen zur Bearbeitung von Metall, Porzellan, Gestein und ähnlichen festen
Werkstoffen erhöht bzw. erst möglich gemacht. Aber es hat sich gezeigt, daß solche
mit Hartmetall versehenen Werkzeuge nicht bis an die Grenze der Leistungsfähigkeit
der Hartmetallschneiden ausgenutzt werden können, weil ein Werkstoff für den Träger
der Hartmetallstücke nicht gefunden werden konnte, der bei ausreichender Zähigkeit
auch genügend Festigkeit gegen Biegebeanspruchungen und Flächendruck aufweist.
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Insbesondere erweisen sich die aus Stahl gefertigten Träger der Hartmetallstücke
in dieser Hinsicht bei gesteigerter Beanspruchung ausnahmslos als unzureichend,
da die das Hartmetallstück unterstützenden, die. Druckkomponenten des Schneiddruckes
aufnehmenden Stahlteile bei voller Ausnutzung des Schneiddruckes so großem Flächendruck
unterworfen sind, daß sie gänzlich weggedrückt oder aber zum mindesten so deformiert
werden, daß die Lötverbindung zwischen ihnen und dem Hartmetallstück aufgehoben
wird. Ferner wird auch bei der höchsten Beanspruchung, namentlich bei weit ausladenden
Werkzeugen, wie Innendrehstähle, Bohrer u. dgl., die Biegefestigkeit des Stahles
weit überschritten.
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Diesen Mißstand durch Härten des Stahles zu beseitigen, war bisher
deshalb nicht möglich, weil bei den hohen Härtetemperaturen Oxydationserscheinungen
auftraten und das Abschrecken im Härtebade zermürbend oder sonst so schädigend auf
das verwendete Hartmetallmaterial einwirkt, daß die so behandelten Werkzeuge unbrauchbar
waren. Man war daher bisher darauf angewiesen, ungehärtete Stahlträger für das Hartmetall
zu benutzen und dafür eine geringere Beanspruchungsmöglichkeit in Kauf zu nehmen.
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Gemäß der Erfindung erfolgt nun die Herstellung des Werkzeuges in
der Weise, daß das Hartmetallstück in das ungehärtete Werkzeug so tief und vollständig
eingelassen wird, daß es allseitig von einer Metallhülle umgeben wird, die genügend
stark ist, um schädigende Einflüsse des Temperaturwechsels beim Abschrecken des
Werkstückes auf das Schneidenmaterial zu vermeiden, worauf das Werkzeug gehärtet
wird und dann die überflüssigen Metallteile entfernt werden.
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Es ist zwar bekannt, beim Aufbringen einer Schnellschnittstahleinlage
auf einen nicht zu härtenden Werkzeugschaft die Einlage dadurch gegen die schädigenden
Einflüsse der hohen Schweißtemperatur zu schützen, daß sie während der Schweißung
vollständig von 'einer Metallhülle umgeben wurde, wie es überhaupt bekannt ist,
Stahl vor oxydierenden Einflüsen bei hohen Temperaturen durch Abdeckung zu schützen.
Es ist auch ferner bekannt, beim Einlöten einer Hartmetallschneide
in
einen Werkzeugschaft mit schlitzförmiger Aussparung das- Werkzeug mit der eingefügten
Schneide abwechselnd in ein Bad, aus einem Flußmittel und einem Lötmi zu tauchen,
wobei sich das Lot auch a freiliegenden Seite des Hartmetalleinsä= ansetzen wird.
Der Einsatz wird aber h1' nur von drei Seiten von dem Werkstoff des Schaftes umschlossen,
und die Lotschicht an den übrigen Seiten ist nur eine verhältnismäßig dünne. Es
wird deshalb zwar bei den bekannten Verfahren ein gewisser Schutz des Hartmetalls
gegen Temperaturen erhalten, die eine Oxydation herbeiführen könnten. Ein solcher
Schutz kann aber auch durch andere einfachere Abdeckmittel erzielt werden. Keinesfalls
kann aber durch die bekannten Einrichtungen die Bildung von Haarrissen vermieden
werden, die durch das Ab= schrecken entstehen. Die Entstehung solcher Haarrisse
wird aber durch die Erfindung dadurch verhindert, daß das Hartmetallstück allseitig
von einer Metallhülle umgeben wird, die genügend stark ist und dadurch die Geschwindigkeit
des Temperaturwechsels beim Abschrecken im Hartmetall so weit herabsetzt,- daß die
Schrumpfungsvorgänge im Hartmetall, im Löt- und im Schaftwerkstoff einen für das
Hartmetall unschädlichen Verlauf zu nehmen vermögen.
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In- der Zeichnung sind beispielsweise eine Reihe von Werkzeugen dargestellt,
welche sich für die Anwendung des genannten Verfahrens eignen, und zwar zeigt Abb.
r eine Vorder- und Seitenansicht eines Abstechstahles, Abb. 2 eine Seiten- und Oberansicht
eines Ausdrehstahles, Abb. 3 eine Seiten- und Oberansicht eines Gesteinsbohrers,
Abb. 4 eine Oberansicht und eine im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines Bohrkopfes
und Abb. 5 eine Oberansicht und eine im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines Meißelkopfes.
In der Zeichnung ist die Gebrauchsform der einzelnen Werkzeuge durch ausgezogene
Linien dargestellt, während die Übermaße, welche der Rohling des Werkzeuges erhält,
an den strichpunktierten Linien zu erkennen sind. Bei dem Abstechstahl (Abb. z)
wird das vordere Ende r des Rohlings so verdickt gestaltet, daß für das Hartmetallstück
2 ein genügend weites Aufnahmeloch 3 eingearbeitet werden kann. Dieses Loch wird
hier zweckmäßig als zylindrische Bohrung ausgeführt, wodurch neben der leichten
Herstellbarkeit noch der Vorteil erzielt wird, daß das Hartmetallstück 2 beim fertigen
Werkzeug mit einer gewölbten Fläche 4 aufsitzt, wodurch es auch gegenüber Querbeanspruchungen
Einen besseren Halt bekommt. Die Übermaße des Rohlings sind so bemessen, daß bei
eingeführtem Hartmetallstück an der Einführöftnung 5 des Bohrloches ein Hohlia..um
6 gebildet wird. Dieser kann mit einem Wienau passenden Stahlstück ausgefüllt und
vernietet werden, damit auch an dieser Stelle das Hartmetallstück beim Härten geschützt
ist. Besser wird aber die Anbringung besonderer, abnehmbarer oder einsetzbarer Stahlstücke
dadurch vermieden, daß die Hartlötung mit dem Härten zu einem einzigen Arbeitsgange
verbunden wird. Dies geschieht in der Weise, daß nach dem Einsetzen des Hartmetallstückes
in die Bohrung 3 und der Erwärmung des Werkzeuges auf Löthitze in die Bohrung so
viel Hartlot eingeführt wird, daß das Hartlot den Hohlraum 6 ausfüllt und das Hartmetallstück
vollständig verdeckt. Alsdann wird die Erwärmung bis zur Härtetemperatur gesteigert
und das Abschrecken in Gegenwart der schützenden Hülle des umgebenden Stahles und
des abdeckenden Hartlotes vorgenommen. Um beim nun folgenden Wegnehmen der überflüssigen
Stahlteile nicht auch überstehende Teile des Hartmetallstückes wegschleifen zu müssen,
wird das Hartmetallstück von vornherein in seiner endgültigen Gestalt eingesetzt.
Die etwa sich bildenden seitlichen Hohlräume im Bohrloche läßt man mit Hartlot vollaufen
oder füllt sie anderweitig aus.
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In dieser Weise kann jedes andere Stahlwerkzeug behandelt werden.
Z. B. kann auch bei dem in Abb. 2 dargestellten Ausdrehstahl das Hartmetallstück
2 in einer zylindrischen Bohrung des Rohlings aufgenommen werden. Um an Hartlot
zu sparen, wird man in diesem Falle die seitlichen Hohlräume der Bohrung durch entsprechende
Weicheisenstücke ausfüllen. Bei dem in Abb. 3 dargestellten Gesteinsbohrer kann
entweder der Rohling in seinem oberen Teile als Drehkörper oder, wenn seine Herstellung
als Gesenkstück erfolgt, auch mit entsprechend geformten, mit Übermaßen versehenen
Bohrerflügeln ausgebildet werden. Bei dem Bohrkopf (Abb. 4) wird man gegenüber der
endgültigen Form beim Rohling lediglich die Stirnfläche erhöhen und am Umfang längliche,
die Einsätze abdeckende Warzen 7 anordnen.
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In vielen Fällen genügt es, an Stelle des gesamten Werkzeuges einzelne
Einsatzstücke zu härten, welche das Hartmetall tragen. Eine solche Anordnung zeigt
z. B. der Messerkopf nach Abb. 5. Die Hartmetallstücke 2 werden hier von Einsatzstücken
8 getragen, die für sich in der oben beschriebenen Weise behandelt und nach endgültiger
Formgebung in den Messerkopfkörpei 9 eingesetzt werden. Natürlich kann auch der
letztere, falls dies erforderlich erscheint, gehärtet werden.