CH181299A - Verfahren zur Herstellung von Schnittwerkzeugen mit weichem Grundmaterial, deren Schneidkanten durch Auftragsschweissung gebildet werden, und nach diesem Verfahren hergestelltes Schnittwerkzeug. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     Schnittwerkzeugen    mit weichem Grundmaterial,  deren     Schneldkanten    durch     Auftragsschweissung    gebildet werden, und nach  diesem Verfahren hergestelltes     Schnittwerkzeug.       Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver  fahren zur Verstellung von Schnittwerkzeu  gen mit weichem Grundmaterial, deren       Sehneidkanten    durch     Auftragsschweissung          aus    einer von einem     Schweissstab    abgeschmol  zenen Legierung, die härter ist als das  Grundmaterial, gebildet werden.  



  Es nehmen die Schnittwerkzeuge insofern  eine     .Sonderstellung    ein, als ihre     Schneidkan-          ten    wesentlich höheren Beanspruchungen, vor  allem auf Stoss, ausgesetzt sind als diejeni  gen der spanabhebenden Werkzeuge. In  folgedessen können die für die Herstellung  der letzteren benutzten Schweissverfahren  nicht ohne weiteres auf die Herstellung von  Schnittwerkzeugen übertragen werden.

   Viel  mehr erfordern diese eine ganz     besonders          innige    Verbindung des aufgetragenen Edel  werkstoffes mit dem weicheren Grundmate  rial, ein dichtes, einheitliches Gefüge und    eine durch den     Schweissprozess    unveränderte  Zusammensetzung des Materials der Schneid  kanten: Ferner darf der einem solchen  Schweissverfahren grundsätzlich eigene Vor  teil der Ersparnis von teuren Werkzeug  stählen nicht durch kostspielige und um  ständlich zu handhabende Sondereinrichtun  gen wieder verloren gehen.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren dient  der Lösung dieser Aufgabe und ist dadurch  gekennzeichnet, dass die Legierung vermittels  eines elektrischen Lichtbogens in einer re  duzierenden Wasserstoffatmosphäre vom  Schweissstab, der keine Umhüllung aufweist,  abgeschmolzen wird.  



  Das nach diesem Verfahren hergestellte,  ebenfalls Gegenstand der     Erfindung    bil  dende Schnittwerkzeug besitzt     einen    Grund  körper aus Guss, dessen Arbeitskanten mit  in geschmolzenem Zustande auf das Grund-      material aufgetragenem Edelwerkstoff be  wehrt sind.  



  Die     Zeichnung    bezieht sich auf Aus  führungsbeispiele des Erfindungsgegenstan  des.  



       Fig.    1 zeigt einen Querschnitt durch  Stempel und Matrize eines fertigen     Schnitt-          werkzeuges,          Fig.    2 einen Grundriss der Matrize allein,  während die       Fig.    3, 4 und 5 eine zu bildende Schneid  kante dieses Werkzeuges vor, während und  nach dem Auftragen des Edelmaterials dar  stellen;       Fig.    6 und 7 zeigen ein weiteres Werk  zeug.  



  Der Grundkörper a für den Stempel  ebenso wie der Grundkörper b für die Ma  trize weisen an     den,    Stellen, an denen die       Schneidkanten    c des     '\Verkzeuges    entstehen  sollen, annähernd die Umrisse dieser       Schneidkanten    auf. Eine genaue vorherige  Bearbeitung dieser Stellen, sowie der sonsti  gen Flächen der Grundkörper ist bis auf die  zur Auflage an der Maschine bestimmten,  ebenen Flächen d und e nicht erforderlich,  da die zu bildenden     Schneidkanten    c später  über die     angrenzenden    Flächen der Grund  körper hinausragen.

   Die Grundkörper be  stehen aus gewöhnlichem     Grauguss,    sie kön  nen aber auch aus     Stahlguss,    gewöhnlichem       Flusseisen-    und andern billigen Eisensorten  bestehen. Die Kanten f von Stempel     und     Matrize sind etwas gebrochen und bilden die       Grundfläche    zum Auftragen des Edelmate  rials in geschmolzenem Zustande.  



  Das Niederschmelzen des Edelmaterials       (Fig.    4) geschieht in der Weise, dass mit  Hilfe des zwischen den     beiden        Wolframeleh-          troden        g    und     h    gezogenen Lichtbogens i die  Kante f an einer verhältnismässig kleinen  Stelle schnell auf     Schweisshitze    gebracht  und gleichzeitig von dem Schweissstab k das  in besonders vorteilhafter Zusammensetzung  aus 4 bis 5 % Chrom, 0,2 bis 0,3 %     Molyb-          dän,    zirka 0,5 % Kohlenstoff, im übrigen aus  Eisen bestehende Edelmaterial Tropfen für  Tropfen abgeschmolzen wird,

   wobei durch    Zufuhr von Wasserstoff aus dem Röhrchen 1  dafür gesorgt ist, dass keine     Oxydation    des  Chroms     bezw.    der andern Bestandteile des  Edelmaterials eintreten kann. Dadurch wird  sowohl die unveränderte Zusammensetzung  des Edelmaterials, als auch eine einwand  freie     Schweissung    erhalten.  



  Der Schweissstab     k        wird    ohne jede     Des-          oxydations-    oder     Flussmittel    enthaltende Um  hüllung niedergeschmolzen. Er     wird    dadurch  einmal sehr billig, da man einfach aus dem  Edelmaterial hergestellte -Blechstreifen ver  wenden kann, zum andern     wird    die Gefahr  der Verunreinigung der     Schweisse        bezw.    der  Porenbildung in der     Schweisse    ausgeschaltet.  ein Übelstand, der bei umhüllten Schweiss       stäben    durch mit hineingeratene Teilchen  der Umhüllung stets einzutreten pflegt.

    Nachdem genügend Edelmaterial     in    auf der       Kante    f     aufgetragen    ist     (Fig.    5), werden  die     Schneidhanten    o zu der in     Fig.    1 darge  stellten Form angeschliffen. Es ist ersicht  lich,     dass    man die     Schneidkanten    c, wenn sie  stumpf geworden sein sollten, jederzeit leicht  nachschleifen kann, ohne den Grundkörper     a          bezw.    b mit angreifen zu müssen.  



  Die Massnahme, den Edelwerkstoff durch  den elektrischen Lichtbogen in einer schüt  zenden Wasserstoffatmosphäre     niederzu-          schmelzen,    erhält hier eine erhöhte Bedeu  tung insofern, als es nur hierdurch möglich  ist, den     Edelwerkstoff,    genügend schnell von  dem     Schweissstab    abzuschmelzen und mit  dem nur an einer kleinen     ,Stelle    auf Schweiss  hitze gebrachten Material des Grundkörpers  einwandfrei zu verschweissen, ohne dass das  Grundmaterial in erheblichem Masse eben  falls geschmolzen oder sogar mit dem Edel  inaterial verrührt werden russ. Auch braucht  der Grundkörper nicht vorher auf.

   Rotglut  erhitzt zu werden, wie es bei einigen der be  kannten Verfahren zur Herstellung von  Werkzeugen durch     Auftragsschweissung    er  forderlich ist. Infolgedessen     können    die       Schneidkanten    grosser, schwerer Schnittwerk  zeuge bei     Beschädigung    derselben ohne Her  ausnahme der Werkzeuge aus der Presse an  Ort und Stelle ausgebessert werden, was eine      erhebliche Ersparnis an Zeit und Arbeit be  deutet. Ein vorheriges Erhitzen des ganzen  Grundkörpers bedingt das Vorhandensein       entsprechend    grosser Glühöfen und führt un  weigerlich zum Verziehen des Werkstückes.

    Rühren oder Vermengen des aufgeschmol  zenen Edelmaterials mit dem Grundmaterial  hat unkontrollierbare Zusammensetzung und  daher mangelnde Beschaffenheit des Mate  rials der     Schneidkanten    zur Folge. Auch  würde der abgeschmolzene Edelwerkstoff  zusammen mit dem ebenfalls in schmelzflüs  sigem Zustande befindlichen Grundmaterial  sofort von der Kante des Grundkörpers her  unterlaufen, falls nicht besondere, die Mani  pulation erschwerende Vorkehrungen da  gegen getroffen wurden.

   Ein     nachträgliches     Vergüten des aufgeschmolzenen Edelmate  rials durch Anlassen oder durch mechanische  Behandlung erübrigt sieh, da dasselbe nach  dem     Aufschmelzen    ein dichtes, porenfreies       Gefüge    und in niedergeschmolzenem Zu  stande eine     Brinellhärte    von 500 bis 600 bei  ausreichender Zähigkeit besitzt.  



  Das beschriebene Verfahren lässt sich  leicht und mit Sicherheit ohne besondere     Ge-          schiel.:lichkeit    ausführen und sein Anwen  dungsbereich ist unabhängig von der Grösse  der danach herzustellenden Werkzeuge., wäh  rend die wirtschaftlichen Vorteile     gegenüber     der Herstellung des ganzen     Werkzeuges    aus  hochwertigem Stahl     bezw.    gegenüber der  Verwendung besonderer, mechanisch oder  durch     Schweissen    befestigter Einsätze aus  Werkzeugstahl an den     Schneidkanten    gerade  bei Werkzeugen grosser Schnittlänge ganz  bedeutende sind.  



  Dass der Edelwerkstoff durch Auftrags  schweissung     bezw.    in geschmolzenem Zu  stande aufgebracht wurde, erkennt man beim  fertigen     Werkzeug    leicht an der durch das  tropfenweise Auftragen des Edelwerkstoffes  entstehenden unregelmässig wellenförmigen       Begrenzungslinie    zwischen der Schweissraupe       und    dem Grundkörper, sowie an der     schma-          Ien;    materialsparenden Ausbildung der auf  getragenen     Schneidkanten,    die in dieser ge  ringen Breite bei mechanisch oder durch Ver-         bindungsschweissung    an dem Grundkörper  befestigten Einsatzleisten nicht erzielt wer  den kann.  



  Weitere Vorzüge des beschriebenen Ver  fahrens     bezw.    der nach ihm hergestellten  Werkzeuge sind:  Ein weiches, verhältnismässig geräusch  loses Arbeiten hervorgerufen durch die  Grundkörper aus weichem Material, wodurch  Werkzeug und Maschine geschont und  höhere Schnittleistungen erzielt werden. Da  das verwendete. Edelmaterial seine Härte  auch durch verhältnismässig starke Erwär  mung nicht verliert, so eignen sich damit be  wehrte Schnittwerkzeuge auch sehr gut zum  Schneiden erhitzter Werkstücke, zum Bei  spiel zum     Abgraten    von Schmiedeteilen.  



  Die wirtschaftlichen Vorteile des be  schriebenen Verfahrens treten besonders  augenfällig in Erscheinung, wenn man als  Unterlage für die aufzubringenden Schneid  kanten einen     Grundkörper    aus Guss wählt,  an dem die Arbeitskanten in ihrem wesent  lichen Verlauf bereits vorhanden sind. Diese  Kanten werden dann nach Entfernen der       Gusshaut    in der oben -beschriebenen Weise  mit dem Edelwerkstoff bewehrt. Die Her  stellung des Grundkörpers durch Giessen  wird vor allem dann vorgenommen werden,  wenn die     Schneidkanten    des betreffenden       Werkzeuges    einen verwickelten, unregel  mässigen Verlauf zeigen und daher maschi  nell kaum oder überhaupt nicht     bearbeitet     werden können.

   Die Giessformen auch für  derartige Grundkörper., lassen sieh dagegen  mit Hilfe eines hölzernen     Gussmodells    oder  durch     Schablonenformung    auf verhältnis  mässig einfache Weise herstellen. Da die  Werkzeuge meist nur einmalig angefertigt  werden, kann man auch im sogenannten  "verlorenen Guss" arbeiten. Als Material für  die Grundkörper kann gewöhnlicher Grau  guss,     Temperguss,        Stahlguss,        Nickelgusseisen     und dergleichen gewählt werden. Wider Er  warten ergab sich, dass     Schnittwerkzeuge    mit  Grundkörpern aus Guss den ganz aus Werk  zeugstahl hergestellten Schnittwerkzeugen in  ihrer Leistung durchaus     ebenbürtig    sind.

        In einigen Fällen hat sich gezeigt, dass  bei Materialanhäufungen an Stellen des  Grundkörpers, an denen das Auftragen des  Edelmaterials erfolgt, infolge     Vergröberung     des     Gussgefüges    an diesen Stellen die  Schweissverbindung zwischen Grundkörper  und Edelmaterial beeinträchtigt wird und  durch Wärmespannungen bisweilen feine  Haarrisse im Edelmaterial auftreten, die sich  ungünstig auf die Lebensdauer der damit be  wehrten Teile auswirken.  



  In solchen Fällen wird in der in     Fig.    6  und 7 dargestellten Weise vorgegangen.       Fig.    6 zeigt wieder einen Querschnitt durch  das gesamte Werkzeug,     Fig.    7 den Grundriss  der Matrize allein, und zwar sind in     Fig.    6  die vier sichtbaren Arbeitskanten<I>A, B, C</I>  und D des Stempels und der Matrize in ver  schiedenen Fertigungsstufen dargestellt.  



  Der Grundkörper o für den Stempel, so  wohl wie auch der Grundkörper p für die  Matrize bestehen aus Guss, beispielsweise aus       Grauguss.    Die zur Aufnahme der Schneid  kanten aus Edelmaterial bestimmten Flä  chen beider Grundkörper sind in der bei A  gezeigten Weise abgeschrägt. Auf die abge  schrägten Flächen wird eine dünne Schicht       Schmiedeisen   <I>q,</I> wie bei Punkt<I>B</I> gezeigt,       aufgetragen.        _    Darauf erfolgt erst das Auf  bringen des später die     Schneidkanten    bilden-.  den Edelmaterials r, siehe Punkt C.

   Das  Edelmaterial weist zweckmässig die oben be  schriebene Zusammensetzung auf und wird  ebenso wie die     Schmiedeisenschicht    unter den  oben angegebenen Bedingungen mit Hilfe  des elektrischen Lichtbogens in einer Was  serstoffatmosphäre niedergeschmolzen. Dar  auf wird das Edelmaterial r zu der eigent  lichen     Schneidkante    s (Punkt     D)    ange  schliffen.  



  Durch die     beschriebene    Art des Vor  gehens werden Dehnungsrisse im aufgetrage  nen Edelmaterial vermieden und eine bessere       Verbindung    desselben mit dem     Gusskörper    er  zielt, da in der Zwischenschicht aus Schmied  eiren ein weitgehender Ausgleich der auf  tretenden Wärmespannungen     stattfindet.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung von Schnitt werkzeugen mit weichem Grundmaterial, deren Schneidkanten durch Auftrags schweissung aus einer von einem Schweiss stab abgeschmolzenen Legierung, die härter ist als das Grundmaterial, gebil det werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung vermittels eines elektri schen Lichtbogens in einer reduzierenden Wasserstoffatmosphäre vom Schweiss stab, der keine Umhüllung aufweist, ab geschmolzen wird. II. Schnittwerkzeug, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch einen Grundkörper aus Guss, dessen Arbeitskanten mit in geschmolzenem Zustande aufgetragenem Edelwerkstoff bewehrt sind. UNTERANSPRtTCHE 1.

   Verfahren zur Herstellung von .Schnitt werkzeugen nach Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch die Anwendung eines Schweissstabes folgender Zusammenset zung: Zirka 0,5 % Kohlenstoff, 0,2 bis 0,3 % Molybdän, 4 bis 5 % Chrom, der Rest Eisen.

   2. Schnittwerkzeug nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass seine durch Auftragungsschweissung herge stellten Schneidkanten über die angren zenden Flächen des Grundkörpers hin ausragen, damit der Grundkörper, der an diesen Flächen nicht bearbeitet ist, auch beim Nachschleifen der Sehneidkanten an diesen Flächen nicht bearbeitet zu werden braucht.

   Schnittwerkzeug nach Patentanspruch II und Unteranspruch 2; gekennzeichnet durch die Anordnung einer Zwischen schicht aus Schmiedeisen zwischen Grundkörper und Edelwerkstoff.