Verfahren zur Herstellung eines Ziehwerkzeuges, Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und nach diesem Verfahren hergestelltes Ziehwerkzeug Es ist bekannt, durchbohrte Diamanten zum Zie hen von Metalldrähten mit vorzugsweise silicium- haltigem Gusseisen zu umgiessen und den so um gossenen Diamanten in einer Fassung zu befestigen.
Obgleich dieses Fassungsverfahren gute Ergebnisse liefert, liegt ein Bedarf an einem Verfahren zur Her stellung eines Ziehsteins vor, bei dem der Diamant billiger in der Fassung befestigt werden kann und bereits vor dem Umhüllen erhitzt ist und Oxydation des Gusseisens weitgehend vermieden wird. Es ist ausserdem erwünscht, die Bearbeitung schneller als bisher zu vollführen.
Diese Anforderungen werden durch das Ver fahren nach der Erfindung erfüllt, wobei erfindungs gemäss in die Kammer um den Diamanten ein Ring eines Metalles mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als die Fassung gebracht wird, welches Metall ausser dem den Diamanten benetzt und an dem Fassungs material haftet, wobei das Volumen des Ringes der art gewählt wird, dass das geschmolzene und darauf erstarrte Metall des Ringes die Kammer um den Diamanten vollkommen ausfüllt, worauf die Fassung in das Feld eines Konzentrators eines Hochfrequenz- generators gebracht wird,
so dass der Ring nach Einschalten des Stroms schmilzt und das Metall nach Abschalten des Stromes erstarrt, worauf nach Ent fernung der Fassung aus dem Konzentrator die er starrte Metallmasse mit einer der Bohrung des Dia manten entsprechenden Öffnung versehen wird. Die Temperatur des Gusseisens kann dabei auch niedriger sein als bei dem bekannten Verfahren, da Wärme verluste durch Transport des Tiegels und beim Giessen vermieden werden.
Ein noch besserer Schutz gegen Oxydation des geschmolzenen Gusseisens kann erzielt werden, wenn ein Ring aus zwei Teilen verwendet wird, von denen der untere Teil aus siliciumhaltigem Gusseisen mit einem Siliciumgehalt von. etwa 3 % besteht, während der obere, bedeutend kleinere Teil, der als Abdeck ring wirksam ist, aus einer oxydationsbeständigen Metallegierung mit einem Schmelzpunkt besteht, der niedriger als der Schmelzpunkt des Materials des unteren Teils ist, wobei die Form des Konzentrators und die Anordnungsstelle der Fassung in diesem Konzentrator derart gewählt werden, dass lediglich der untere Teil des Ringes im Hochfrequenzfeld liegt und nach dem Einschalten des Stroms schmilzt,
wor auf der Abdeckring heruntersinkt und sich auch im Feld befindet und somit schmilzt. Der erstarrte obere Ring verhütet dabei weiter, dass beim Bearbeiten, wie Flachdrehen der Oberseite der Fassung, keine rauhe, korrosionsanfällige Oberfläche entsteht.
Da die Möglichkeit vorliegt, dass das geschmol zene Metall des Ringes infolge der guten Benetzung der Fassung über den oberen Rand her fliesst, wird bei einer Ausführungsform. der Erfindung ein zur Kammer koaxialer, aufrechtstehender Rand der Fas sung nach dem Erstarren und Abkühlen des Ringes entfernt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird vorzugsweise die Fassung aus einem praktisch chrom freien Metall verwendet, da es sich gezeigt hat, dass Chrom in der Fassung schnell in das geschmolzene Gusseisen eindiffundiert und dabei eine sehr harte Kruste bildet. Es sind gute Resultate erzielt worden mit einer Fassung aus einer Eisen-Nickel-Kobaltlegie- rung mit etwa 28 % Nickel und etwa 18 % Kobalt. Die Fassung kann auch aus einem unter dem Waren zeichen uMonel bekannten Metall hergestellt sein, das etwa 70 % Nickel und 30 % Kupfer enthält.
Es kann auch ein Abdeckring aus einer Nickel- Mangan-Legierung verwendet werden, die etwa 60 Nickel und 40 % Mangan enthält.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorer wähnten Verfahrens, welche eine Glocke enthält, an die eine Gasleitung anschliessbar ist, ist dadurch ge kennzeichnet, dass die Glocke auf einer ringförmigen Platte aus wärmebeständigem Material aufruht, die von einem Konzentrator eines Hochfrequenzerhit zungsgeräts abgestützt ist, welcher Konzentrator eine ringförmige Kammer zum Aufnehmen der Fassung besitzt und an diese nach unten anschliessend eine zur Kammer koaxiale Öffnung zur Aufnahme einer aus wärmebeständigem Material hergestellten, mit einem Kanal versehenen Stütze für die Fassung aufweist, wobei das Ganze von einer Platte aus wärmebeständi- gem Material getragen wird,
in der ein Kanal vorge sehen ist, der einerseits mit dem Kanal in der Stütze in Verbindung steht und dessen anderes Ende an eine Vakuumleitung anschliessbar ist.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung, bei welcher die Glocke eine mit einer Packungsbüchse versehene Durchführung zur Aufnahme einer Hand habe besitzt, ist in der Packungsbüchse ein Metall stab oder -rohr verschiebbar angeordnet, an dessen in der Glocke befindlichem Ende ein Gusseisenring sowie ein Abdeckring leicht lösbar befestigbar sind, und dieses Ende ausserdem ein leicht lösbares, koaxial angeordnetes, metallenes, dünnes Zentrierröhrchen oder -stäbchen kleinen Durchmessers trägt, das unter halb des Gusseisenringes herausragt und dessen Schmelztemperatur höher ist als die des Gusseisen materials des Ringes.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbei spiel der Einrichtung im Längsschnitt veranschaulicht.
In der Zeichnung ist mit 1 eine Glasglocke be zeichnet, die mit einem Stutzen 2 versehen ist. Wei ter besitzt diese Glocke eine Packungsbuchse, die aus einem metallenen Grundstück 3 und einem auch metallenen Druckring 4 besteht, auf dem die Pak- kung 5 festgeklemmt ist. Die Glocke ist auf eine Asbestplatte 6 gestellt. Diese Platte liegt auf einem Konzentrator 7, der an einen Hochfrequenzgenerator angeschlossen wird. Der Konzentrator 7 hat eine Kammer 8 zur Aufnahme einer Fassung 9 aus dem unter dem Handelsnamen Monel bestehenden Me tall mit etwa 70 % Nickel und etwa 30 % Kupfer. Der Schmelzpunkt der Fassung liegt bei etwa 1330 C.
Die Fassung 9 hat eine konische Bohrung 10 und wird von einem keramischen Rohr 11 abgestützt. Der Konzentrator 7 und das Rohr 11 ruhen auf einer Trägerplatte 12, die aus Asbestzement herge stellt und mit einem Kanal 13 versehen ist, der einerseits in der Mitte des Rohrs 11 ausmündet und anderseits einen Anschluss 14 für eine Vakuum leitung besitzt. Die Fassung 9 hat einen aufrechtste henden Rand 15 und eine Kammer 16, die teilweise durch den Fassungskörper und teilweise durch den aufrechtstehenden Rand gebildet wird und zur Auf- nahme eines durchbohrten Diamanten 17 auf einem schmalen Rand 17a dient. In der Kammer 16 ist ein Gusseisenring 18 untergebracht, der einen Sili ciumgehalt von etwa 3 % hat. Oben auf dem Ring 18 liegt ein Abdeckring 19, der aus einer Metallegierung von 60 % Nickel und 40 % Mangan besteht.
Diese Legierung ist rostfrei. Das Volumen des Abdeckrin ges 19 ist bedeutend kleiner als das Volumen des Ringes 18, und ihr Gesamtvolumen ist annähernd gleich dem Inhalt der Kammer 16 abzüglich des Volumens des Diamanten 17 und des von dem Rand 15 umfassten Kammerteiles. Durch die Packungs buchse oben in der Glocke 1 ist ein Aluminiumrohr 20 hingeführt, an dem ein Träger 21 befestigt ist, der Federn 22 besitzt, welche den hier gestrichelt dargestellten Ring 18 mit dem Abdeckring 19 leicht lösbar festhalten können. Der Träger trägt ausserdem ein Rohr 23, in welches ein dünnes Rohr 24 einge schoben ist, das einen solchen kleinen Aussendurch messer hat, dass es in das konische Ende des im Diamanten vorhandenen Lochs eingeht; dieses Rohr ist aus Nickel hergestellt.
Zum Befestigen des Diamanten 17 in der be reits mit einer Bohrung versehenen Fassung 9 wird er in der Kammer 16 auf den Rand 17a gestellt, worauf die Fassung mit dem Diamanten auf dem Rohr 11 angebracht wird. Die Glocke wird dabei vorläufig abgestützt. Das Rohr 20 wird herunter gelassen, bis das Rohr 24 auf dem Diamanten 17 aufruht und in den Eingang der Bohrung gelangt. Auf diese Weise werden die Fassung 9, der Diamant 17 und der gestrichelt angedeutete Ring 18 ein ander gegenüber zentriert. Darauf werden der Ring 18 und der Abdeckring 19 in die Kammer 16 herun tergelassen. Darauf wird die Glocke auf die Asbest platte 6 gestellt und an das Ende 14 wird eine Vakuumleitung angeschlossen und durch den Stutzen 2 wird ein nicht oxydierendes Gas in die Glocke ein geführt.
Darauf wird ein Hochfrequenzstrom durch den Konzentrator 7 geschickt; bei passender Be messung schmilzt der Ring 18 in etwa 90 sec.
Der Schmelzpunkt des Gusseisens (etwa 1200 C} liegt niedriger als der Schmelzpunkt der Fassung, der bei etwa 1330 C liegt. Der Schmelzpunkt des Ab deckringes 19 ist wieder niedriger als der Schmelz punkt des Ringes 18, aber dieser Ring liegt ausserhalb des Feldes des Konzentrators 7, so dass der Abdeck- ring nicht sofort schmilzt. Sobald der Ring 18 ge schmolzen ist, sinkt der Abdeckring 19 herunter, so dass auch dieser in das Feld gelangt und auch schmilzt und eine Schutzschicht auf dem Gusseisen bildet, da das Material des Abdeckringes rostfrei ist.
Nach etwa 100 sec hat sich der ganze Vorgang vollzogen, und der Strom wird abgeschaltet. Nach der Erstarrung wird die Fassung 9 mit dem darin festgeklemmten Rohr 24 aus der Spule entfernt, und der Rand 15 wird abgeschliffen. Das Barunter liegende Metall wird gebohrt, das Röhrchen 24 wird dadurch entfernt, und es wird eine konische Öffnung vorgesehen, worauf die Fassung zum Gebrauch fertig ist.
Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren wird somit das Gusseisen in der endgültigen Fassung ge schmolzen, und nach einer einfachen Nachbearbei tung ist sie gebrauchsfertig. Der ganze Prozess voll zieht sich schneller. Der Diamant wird vor und bei dem Schmelzvorgang bereits erhitzt, so dass Spannun gen im Diamanten vermieden werden und der Zieh stein relativ billig hergestellt werden kann.
Die Fassung wird vorzugsweise nicht aus einem Material hergestellt, das Chrom enthält. Es hat sich gezeigt, dass Chrom schnell in das Gusseisen eindif fundiert, so dass von der Aussenwand her Chrom ab sorbiert wird, und eine sehr harte Kruste gebildet wird; ausserdem liegt die Möglichkeit vor, dass die ganze Gusseisentablette mit Chrom imprägniert wird. Es wird im allgemeinen ebensowenig eine Legierung verwendet, die beim Schmelzvorgang den Diamanten nicht benetzt. Für die Fassung kann auch eine Eisen- Nickel-Kobalt-Legierung mit etwa 28 % Nickel und 18 % Kobalt benutzt werden.
Die Materialien der Bestandteile werden vorzugs weise derart gewählt, dass während des Schmelz vorganges das Gusseisen sich mit dem Scheibenma terial und dem Abdeckring legiert, welcher Ring an sich sich mit dem Scheibenmaterial legiert. Das Rohr 24, das auch ein Stab sein kann, besteht aus Nickel. Die Schmelztemperatur dieses Rohrs soll höher sein als die des Ringes 18. An das Rohr 20 kann weiter noch eine Vakuumleitung angeschlossen werden. Es hat sich gezeigt, dass die ganze Bearbeitung durch ungeschultes Personal durchgeführt werden kann im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren, bei dem Erfahrung und Geschicktheit eine grosse Rolle spie len.