SE423562B - Forfarande for framstellning av en stalkropp innefattande insatser av hart material - Google Patents

Description

8007961-9 l0 else 20 i 25 i ao 35 _2- så att det* krymper i väsentlig grad under den efterföljande sinc- ringen.

, Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen kompakteras stålpulvret medelst anslag av en.höghastighetsprojektil, varigenom _ en väsentligt högre och jämnare täthet erhålles än med konventionell pressteknik. Detta gäller särskilt områdena närmast insatserna av hårt material där tillfredsställande pulverutflytning ej erhålles med konventionell teknik.

Insatserna av hårt material kan dessutom med fördel förses med oregel- bundenheter på ytan, exempelvis vara ojämna efter kompaktering och sintring eller på annat sätt formade så att de blir mekaniskt låsta i stålkroppen vid kompakteringen.

Det har visat sig vara fördelaktigt att använda ett stålpulver innefattande 4-16 Z Ni; 0,25 - 1,5 Z Cu; 0,2 - 0,5 Z Mo och 0,3 - 0,9 Z C _för att erhålla den önskade krympningen under sintringen.

För att ytterligare förbättra fixeringen av insatserna av hårt material i stålkroppen är det fördelaktigt att metallurgiskt binda ett metall- skikt, exempelvis elektropläterad nickel, järn eller kobolt, först till insatserna av hårt material och sedan, under sintringen, till stålet.

Metallskiktet kan avsättas på insatserna av hårt material på lämpligt sätt.

En ytterligare fördel med föreliggande uppfinning erhålles om sammansätt- ningen av stålpulvretvarieras så att ett skikt under ytan med lägre hårdhet erhålles. Ett sådant skikt slits snabbt ner under drift efter det att ytskiktet med normal hårdhet har slitits ner, varigenom borr- 'kronans förmåga till självskärpning förbättras. Denna lägre hårdhet kan åstadkommas genom att mängden koppar eller kol i legeringen minskas ' eller genom att mängden nickel ökas. Hårdhetsvariationen kan också användas för att minska nedslitningen av diametern. Även om hårt material i föreliggande fall för det mesta avser hård- metaller, exempelvis olika metallkarbider, avser termen också andra 10 15 20 25 30 35 8007961-9 _3_ lämpliga material, exempelvis andra karbider eller diamanter. Ett ex- empel finns víd roterande borrning där det visat sig vara fördelaktigt att använda insatser av hårt material som innefattar hårdmetallskivor för- sedda med ett ytskikt av síntrade diamanter. Detta diamantskikt skyddas under sintringen medelst nickelplätering av hårdmetallen och diamanter- na. Alternativt kan sintringstemperaturen sänkas. I En ytterligare fördel som uppnås ned föreliggande uppfinning är att insatserna av hårt material kan ha nästan vilken form som helst. Detta innebär att de kan ges en form som är optimerad för den speciella till- lämpningen. Dessutom är det möjligt att erhålla en stålkropp inne- fattande insatser av hårt material med en totalhållfasthet som hittills ansetts ouppnåelig med pulvermetallurgi.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning utförs på följande sätt.

De förformade insatserna av hårt material placeras i en konventionell form i det önskade mönstret. Formen placeras därefter i en kompakterings- kammare. Stålpulver, företrädesvis med ovannämda sammansättning, tillsätts därefter kring insatserna. Normalt kommer de lägsta delarna av insatserna att sträcka sig ut ur pulvervolymen. Därefter täcks stålpulvret av en annan form eller en tunn skiva. Efter detta kompak- teras pulvret från kallt tillstånd till en förform med hög täthet.

Detta utföres företrädesvis medelst en höghastighetsprojektil, som anslår pulvret. Prov har visat att goda resultat kan uppnås i hastig- hetsområdet 100-600 m/s. Efter kompakteringen sintras förformen.

Sintringen bör äga rum vid en temperatur i intervallet ll00-l250°C och vara i l/2 - 3 timmar. Dessa värden beror något på sammansätt- ningen av legeringen och på typen av fixering som erfordras. Ett stål- pulver med ovannämnda sammansättning kommer , under sintringen, att krympa väsentligt, 0,5 - 2 Z. För att förbättra fixeringen av insatserna kan en kemisk bindning mellan det hårda materialet och stålet åstadkommas genom användning av ett flussmedel på ytan mellan de två materialen. Efter sintringen kan det kompakterade före- målet antingen kylas i ugn, luftkylas eller snabbkylas i ett oljebad eller liknande.

Om det kompakterade föremålet är avsett att användas till en borrkrona 2007961-9 10 V15 20 25 30 35' _-4- flatbearbetas den bakre ytan för att därefter friktionssvetsas till ett stålrör. Ingen speciell teknik fordras för friktionssvetsningen. Goda varv . lmin, en resultat har uppnåtts med en rotationshastighet på 1500 svetstid på 10 sekunder och ett kontakttryck på 20 bar. Därefter be- arbetas fåremålet för att avlägsna svetsskägg och för'att åstadkomma spolhål. Föremålet är också försett med en gänga eller annan lämplig anordning för anslutning till en borrstång. Det är önskvärt, om än ej nödvändigt, att värmebehandla den färdiga kronan vid en temperatur av ungefär 20000.

Nedan ges tre specifika exempel på uppfinningen. 1. Hårdmetallstift placerades i en form i en kompakteringskammare med en diameter på 70 mm och 120 cm3 stålpulver placerades kring stif- ten. Detta kompakterades därefter med en plastprojektil vars anslags- hastighet var 300 m/s. Projektilens längd var 100 mm. Sammansättningen på stâlpulvret var 0,4 Z C; 8 Z Ni; 1,5 Z CU; 0,5 Z Mo och resten järn.

Det kompakterade föremålet sintrades därefter vid l200°C i en timme i en skyddande atmosfär av 10.2 vätgas i kvävgas. Ett högtemperatur- flussmedel för hârdlödning benämnt Ma 4 från Castolin S.A. placerades på de exponerade karbidstiften före sintringen. Efter sintringen kyldes det kompakterade föremålet till Q0O°C_i sinterugnen. Därefter snabb- kyldes föremålet i luft. Föremålet värmebehandlades därefter vid l80°C i en timme. 2. Hårdmetallstift pläterades med rent nickel medelst standardtek- nik. Stiften placerades därefter i urtagningar som gjorts för dem i en form. Formen placerades i en kompakteringskammare med en diameter på 7o m. 240 m3 var 0,6 Z C; 16 Z Ni; 0,75 Z Cu; 0,5 Z Mo och resten järn. Detta kom- stålpulver tillsattes. Stâlpulvrets sammansättning pakterades med en 120 mm läng projektil med anslagshastigheten 330 m/s.

Det kompakterade föremålet sintrades i en skyddande atmosfär under en halvtimme och luftkyldes därefter. Det kompakterade föremålet värmebehandlades därefter i en timme vid 220°C. 3. Hårdmetallstift med negativ konicitet placerades i urtagningar _ som gjorts för dem i en form. Denna placerades därefter i en kompak- teringskammare med en diameter på 70 mm. 160 cm3 stålpulver tillsattes 10 15 20 25 30 8Û0796l~9 _ 5 _ kring stiften. Stålpulvrets sammansättning var 0,7 Z C; 4 Z Ni; 0,5 Z Cu; 0,5 Z Mo och resten järn. Detta kompakterades med en 80 mm lång plastprojektil vid 250 m/s. Det kompakterade föremålet sintrades i två timmar vid ll40°C i skyddsatmosfär. Ett flussmedel för hög tem- peratur användes pâ ytan mellan karbid och stålpulver. Föremâlet ugnskyldes till 800°C och snabbkyldes därefter i olja. Föremålet värmebehandlades därefter vid 200°C.

Pâ bifogade ritning visar fig. 1 en borrkrona för bergborrning fram- ställd i enlighet med uppfinningen. Figurerna 2-5 visar olika utförings- former av borrkronan underifrån. Figurerna 6-ll visar ett antal al- ternativa former på insatser av hårt material för borrkronor.

Borrkronan enligt fig. l innefattar en huvuddel l innefattande ett antal hårdmetallinsatser 2. Denna del av borrkronan har tillverkats med förfarandet enligt uppfinningen. Huvuddelen 1 har förbundits med ett stålrör 3 medelst friktionssvetsning. Borrkronan har dessutom försetts med en gänga 6 för anslutning till en borrstång och en kanal 5 för spolfluidmm. Som kan ses i figurerna 2-5 kan i stort sett vilken tvärsnittsform som helst användas för insatserna. Utöver de visade formerna kan nästan alla förut kända former användas. I figurerna 6-ll visas ett antal alternativa insatser. Dessa insatser, som enbart utgör några få exempel på möjliga utföranden, har cirkulära tvärsnitrs- ytor. De kan dock ha andra tvärsnittsformer, exempelvis vilken som helst av de som visas i figurerna 2-5. Fig. 6 visar en insats som har negativ konicitet. Fig. 7 visar en insats som har en ojämn yta. I fig. 8 är insatsen försedd med en nacke eller midja. I fig . 9 är insatsen försedd med flera nackar. Insatsen i fig. 10 har en form som liknar en måhniskotand. Insatsen i fig. ll är dessutom försedd med en nacke.

Claims (5)

soo7961-9 a T 6 Patentkrav:

1. l. Förfarande för framställning av en stålkropp innefattande insatser av hårt material varvid förformade insatser av hårt material placeras i en form i önskat mönster, stålpulver tillsätts så att det åtminstone delvis omger insatserna samt pulvret kompakteras, g k a n n e t e c k n_a t d ä r a v, att stålpulvret , innefattande 4-l6 % Ni; 0,25 - l,5 % Cu;0,2 - 0,5 % Mo och 0,3 - 0,9 % C, anslås med en höghastighetsprojektil, varigenom stålpulvret kompakteras från kallt tillstånd till en förform med hög täthet samt att sagda förform sintras, varigenom stålpulvret krymper väsentligt för att åstadkomma en fast fixering av insatserna av hårt material iestâlkroppen.

2. ; Förfarande enligt patentkravet l, k ä nun e t e c k- n a t d ä r a v att sagda sintring innefattar varm= smidning.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n ett e clk n a t d ä r a v att ett metallskikt binds metallurgiskt först till insatserna av hårt material och sedan, under sintringen, till stålet.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v_ att stålpulvret har varierande sammansättning , varigenom ett skickt .under ytan med lägre hårdhet erhålles.

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att insatserna av hårt-material innefattar hårdmetallskivor som har ett ytskikt av sintrade diamanter.