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Verfahren zum Herstellen von Werkstücken, die mit Hartmetallauflagen
oder -einlagen Werkstücke, die mit Hartmetallauflagen oder -einlagenversehen werden
sollen, wurden bisher im allgemeinen in der Weise hergestellt, daß Plättchen der
gebräuchlichen Hartmetalle, die vorzugsweise auf der Basis der Schwermetallcarbide,
-boride, -nitride usw. hergestellt werden, auf den betreffenden Metallkörper aufgelötet
wurden. Hierbei ist man auf verhältnismäßig kleineAbmessungen beschränkt, weil es
schwierig ist, größere Hartinetallkörper 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 Oberfläche, die erst einer schwierigen Bearbeitung durch Schleifen
unterzogen werden muß. Auch ergeben sich vielfach. Spannungsrisse.
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Es ist nun auch bereits bekannt, das Hartinetall in Pulverform in
eine dem herzustellenden Gegenstand entsprechende Gießform einzubringen und diese
Gießform alsdann mit dem Trägermetall auszufüllen. Um das pulv erförurige Hartmetall
an den Stellen, an denen diel-lartmetallauflagen an dein fertigen Stück vorhanden
sein sollen, zum Haften zu bringen, hat man das Hartmetallpulver mit einem Bindemittel
zu einemBrei gemischt und diesen Brei auf die betreffenden Stellen der Gießform
aufgetragen. Um diesen Brei nach außen hin abzuschließen, hat man ihn auch schon
mit einem Schutzüberzug aus einem Textil- oder auch Drahtgewebe überzogen. Auch
dieser Vorschlag führt zu keinem praktischen Ergebnis, da infolge des Ausbrennens
des Bindemittels die Hartmetallauflage porös oder blasig wird.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt die Nachteile der bekannten Verfahren
dadurch, daß das Hartmetall als Pulver ohne Bindemittel durch ein Schutzgitter,
z. B. aus Drahtgeflecht oder gelochtem Blech, in der Form gehalten wird, durch das
hindurch ein Teil des Trägermetalls in das Hartmetall einseigert.
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In gewissen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, das Hartmetall in
gepreßter oder vorgesinterter Form in die Gießform einzubringen. Da man bei der
Anwendung des Verfahrens an Höchstgrenzen in der Ausdehnung der SChwermetallauflagen
nicht gebunden ist, kann man auch Gegenstände mit Hartmetallauflagen versehen, die
sehr große
Verschleißflächen besitzen und die man bisher wegen der
Schwierigkeit des Aufschweißens nicht mit Hartmetallauflagen versehen konnte.
| Die Zeichnung zeigt als Beispiel' meliperr@,3= |
| Ausführungsformen der Erfindung, ünd' |
ist Abb. i ein Schnitt durch eine Gießform' zur Herstellung eines Ziehringes gemäß
der Erfindung.
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Abb. 2 ist ein Schnitt durch eine Gießform zur Herstellung einer Unterlagplatte
für eine Braunkohlenbrikettpresse.
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Abb. 3 ist ein Querschnitt durch eine Gießform zur Herstellung eines
Baggerzahnes. Abb. q. zeigt einen Querschnitt durch eine Form zur Herstellung eines
Fräserkopfes. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i ist z eine Gießform aus einem
hitzebeständigen Baustoff, vorzugsweise aus Retortenkohle. Die Form kann in beliebiger
Form ausgeführt, also einteilig oder mehrteilig sein. Sie ist, da es sich um einen
Ziehstein handelt, 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
Metallblech oder Metallgaze o. dgl. in zwei Teile geteilt. Der um den Kern 5 herumliegende
Teil e soll aus Hartmetall bestehen, der außenliegende Teil 6 dagegen aus Gußeisen,
Stahlguß o. dgl. Es wird nun der innere Raum :2 mit dem in Frage stehenden Hartmetall
in Kornform angefüllt, z. B. verwendet man Metallcarbide, deren Körnung dem jeweiligen
Verwendungszweck angepaßt ist.
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Es kann gemäß der Erfindung jede beliebige Körnung verwendet werden.
Wenn der innere Raum mit Carbiden ausgefüllt und das das Hartmetall abgrenzende
Gitter, das vorzugsweise aus einem dem äußeren Metall, also dem Gußeisen oder dem
Stahlguß, verwandten Werkstoff, z. B. aus Stahlblech oder Stahldraht, besteht, eingesetzt
ist, wird das Gitter 3 z. B. mittels eines Metallstiftes 4 in der Gießform befestigt.
Alsdann wird der freie Raum 6 mit dem betreffenden Werkstoff, also z. B. mit Stahl,
Eisen oder auch einem anderen geeigneten Metall, wie Nickel, Kupfer, oder auch einer
Metallegierung, ausgegossen. Vorzugsweise wird man die Form vorwärmen. Es ist aber
auch möglich, das Metall, mit dem der Raum 6 der Form ausgegossen werden soll, kalt
in die Form einzubringen und dann die Form so weit zu erhitzen, daß das . Metall
niederschmilzt und den Raum ausfüllt. Die flüssige Metallmasse dringt dann durch
die Bohrungen in dem Gitter 3 hindurch und seigert, wie an sich bei der Herstellung
von Hartmetallkörpern bekannt, in das Metallpulver 2 ein.
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Der Werkstoff, aus dem das Gitter 3 be-,steht, schmilzt entweder ebenfalls
nieder, oder ,:itan verwendet vorzugsweise einen Stofft, der ei der Schmelztemperatur
des zum Ausgielen verwendeten Metalls noch eine gewisse Festigkeit hat, damit durch
ihn die Hartinetallkörner zusammengehalten «erden.
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Nach dem Abkühlen wird die Form auseinandergenommen oder zerschlagen,
und es ergibt sich ein Ziehring, der mechanisch wie ein Ziehring wirkt, der aus
einem inneren, aus Hartmetall hergestellten Teil und einem darumgeschrumpften Halter
aus Gußeisen oder Gußstahl besteht. Es ist aber hier der Vorteil vorhanden, daß
keinerlei innere Spannungen vorhanden sind und daß auch bei einer Erwärmung innerhalb
der vorkommenden Teinperaturgrenzen keinerlei innere Spannungen entstehen; der Ziehring
wirkt wie ein Ganzes.
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Die weitere Behandlung des fertigen Stükkes 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.
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Zweckmäßig ist es, die Form während des Gießens etwas zu erschüttern,
damit sich die Körner der Metallcaxbide innerhalb des durch das Gitter abgegrenzten
Raumes dicht aneinanderlegen. Die Korngröße richtet sich nach der gewünschten Dichte
und Verschleißfestigkeit des herzustellenden Gegenstandes.
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Abb. z zeigt eine. Form für die Unterlagplatte einer Braunkohlenpreßform.
Es ist hier das Innere der Form durch eine Blechplatte 7, die sich in ihrer Form
der Außenform des herzustellenden Gegenstandes anpaßt, in zwei Räume geteilt. Der
untere Raum 8 dient zur Aufnahme des Hartinetatlpulvers, also z. B. der Wolframcarbidkörner.
Die Höhe dieses Raumes entspricht der Dicke der herzustellenden Hartmetallauflage.
Das Blech 7 wird durch Metallstifte 9 in der wiederum aus Kohle o. dgl. bestehenden
Form io gehalten, und es wird dann das Gußeisen o. dgl. in den oberen Raum i i eingegossen.
Das Gußeisen dringt durch die Löcher des Bleches 7 hindurch und wird in das Hartmetall
eingeseigert. Es ergibt sich dann wiederum ein spannungsfreier Körper mit einer
Metallauflage, ohne daß man bezüglich der Größe oder Form dieser Auflage in irgendeiner
Weise beschränkt ist.
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Abb. 3 zeigt eine Gießform 12 wiederum aus einem wärmebeständigen
Stoff, vorzugsweise Kohle oder Magnesiumsilicat, die zur
Herstellung
eines Baggerzahnes dient. Das gekörnte Hartmetall wird in den Raum i,1 eingefüllt
und dieser durch ein aus Blech oder aus Drahtgewebe bestehendes Gitter i-1 von dem
übrigen Inhalt der Gießform getrennt. Das Gitter 1q. wird durch Stifte i y gehalten.
Hier ist die Form dürch eine Querwand 16 in zwei Teile geteilt. In den oberen Teil
wird das einzuschmelzende Metall 17, z. B. in Stangenform, eingebracht und die Form
alsdann in den Ofen gelegt. Das Metall schmilzt nieder und fließt in den Raum 18
hinein und dringt dabei durch das Blech 1.4 hindurch in das Hartmetallpulver 13
ein.
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Die Erfindung ist auch dann besonders gut anwendbar, wenn es sich
um die Herstellung verwickelterer Gegenstände handelt, z. B. eines Fräserkopfes.
Die hierzu verwendete Gießform ist in einem Schnitt in Abb.4 gezeigt. In der inneren
Form sind durch gelochte Bleche 2o die Räume 21 abgeteilt, die mit dem Hartmetallpulver
ausgefüllt werden. Die Bleche können auch hier durch Stifte 22 o. dgl., an der Form
gehalten werden. Der innere Raum 23 wird alsdann mit Gußeisen, Stahlguß o. dgl.
ausgefüllt, und es ergibt sich nach Zerschlagen der Form der fertige Fräserkopf.
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Zum Trennen des Hartinetallpulvers von dem eingegossenen Metall kann
man, wie bereits gesagt, vorzugsweise einen Werkstoff wählen, der einen etwas höheren
Schmelzpunkt 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 zweckmäßig für die Sieb- oder Trennbleche Molvbdän o. dgl. verwenden,
das nicht niederschmilzt, sich aber gut sowohl mit dem Trägermetall als auch mit
dem Hartmetall verbindet.
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Der Gießvorgang selbst kann in beliebiger, an sich bekannter Weise
vor sich :gehen. Man kann das Metall 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 Hartmetallauflage benachbarten Stellen zunächst einen wertvolleren
Werkstoff, z. B. einen zähen Stahlguß, eingießt und den übrigen Teil der Form dann
mit einem billigeren Werkstoff, z. B. Gußei.sen, ausgießt.
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Ein besonderer Vorteil des Verfahrens ist, claß man in nur einem einzigen
Arbeitsvorgang das Werkstück vollständig fertig herstellt, so daß, abgesehen davon,
daß sich ein spannungsfreies Werkstück ergibt, sieh beliebige Formen des Einsatzes
an beliebigen Stellen und von beliebigem Querschnitt herstellen lassen, auch die
Herstellungskosten selbst außerordentlich niedrig werden.
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Handelt es sich um die Herstellung von Werkstücken besonders verwickelter
Form, bei denen sich das Hartmetall schlecht in Pulverform an diejenigen Stellen
der Gußform bringen läßt, an denen später die Hartmetallauflagen oder Hartmetalleinlagen
vorhanden sein sollen, so kann man in solchen Fällen das Hartmetallpulver in einer
besonderen, der Gestalt der fertigen Einlage entsprechenden Form kalt pressen und
dadurch verfestigen oder auch in der @\Tärine vorsintern und dann den durch Pressen
oder Vorsi;ntern hergestellten Einsatz in die Gießform für den Gegenstand einführen
und an den erforderlichen Stellen befestigen. Der fertige Gegenstand hat dann die
gleichen Eigenschaften, als wenn das Hartmetallpulver lose eingebracht worden wäre,
da auch der gepreßte oder vorgesinterte Hartmetallkörper das Trägermetall aufsaugt.
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Es ist bereits erwähnt worden, daß das Trägermetall nicht in flüssigem
Zustand in die Form eingebracht zu werden braucht, sondern auch in der Form selbst
geschmolzen werden kann. Bei besonders verwickelten Formen kann man auch einen der
endgültigen Form entsprechenden gegossenen Körper in die Form einsetzen und dann
die Form so weit erhitzen, daß der Körper wieder schmilzt und das geschmolzene Metall
in die an den in Frage kommenden Stellen eingelegten Hartmetallteile einseigert.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist für Werkstücke der verschiedensten
Form und für die verschiedensten Verevendungszwecke anwendbar, also nicht nur für
Werkzeuge, sondern auch für Maschinenteile, z. B. Motorzvlinder, Ventilsitze an
Maschinenteilen, Laufflächen von Rädern, Zahnrädern u. dgl. m.