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.
It is known to encapsulate drilled diamonds for drawing metal wires with preferably silicon-containing cast iron and to fix the diamonds cast in this way in a setting.
Although this setting method gives good results, there is a need for a method for the manufacture of a drawing die position in which the diamond can be fixed cheaper in the setting and is already heated before coating and oxidation of the cast iron is largely avoided. It is also desirable to complete the processing faster than before.
These requirements are met by the process according to the invention, according to the invention, a ring of a metal with a lower melting point than the setting is brought into the chamber around the diamond, which metal besides the wets the diamond and adheres to the setting material, with the volume of the ring is chosen in such a way that the molten and solidified metal of the ring completely fills the chamber around the diamond, whereupon the setting is brought into the field of a concentrator of a high-frequency generator,
so that the ring melts after switching on the current and the metal solidifies after switching off the current, whereupon after Ent removal of the socket from the concentrator the he stared metal mass is provided with an opening corresponding to the hole in the diamond. The temperature of the cast iron can also be lower than in the known method, since heat losses due to transport of the crucible and during casting are avoided.
An even better protection against oxidation of the molten cast iron can be achieved if a ring is used in two parts, the lower part of which is made of silicon-containing cast iron with a silicon content of. consists of about 3%, while the upper, significantly smaller part, which acts as a cover ring, consists of an oxidation-resistant metal alloy with a melting point which is lower than the melting point of the material of the lower part, the shape of the concentrator and the location of the Socket in this concentrator can be selected in such a way that only the lower part of the ring is in the high-frequency field and melts after switching on the current
what sinks down on the cover ring and is also in the field and thus melts. The solidified upper ring further prevents a rough, corrosion-prone surface when machining, such as turning the top of the mount flat.
Since there is the possibility that the molten metal of the ring will flow over the upper edge as a result of the good wetting of the mount, in one embodiment. the invention, a coaxial to the chamber, upright edge of the Fas solution removed after solidification and cooling of the ring.
In one embodiment of the invention, the holder made of a practically chromium-free metal is preferably used, since it has been shown that chromium in the holder quickly diffuses into the molten cast iron and thereby forms a very hard crust. Good results have been achieved with a frame made of an iron-nickel-cobalt alloy with about 28% nickel and about 18% cobalt. The socket can also be made of a metal known under the trademark uMonel, which contains about 70% nickel and 30% copper.
A cover ring made of a nickel-manganese alloy containing about 60% nickel and 40% manganese can also be used.
A device for carrying out the aforementioned method, which contains a bell to which a gas line can be connected, is characterized in that the bell rests on an annular plate made of heat-resistant material, which is supported by a concentrator of a high-frequency heating device, which concentrator has an annular chamber for receiving the socket and adjoining this at the bottom has an opening coaxial to the chamber for receiving a support made of heat-resistant material and provided with a channel for the socket, the whole being supported by a plate made of heat-resistant material ,
in which a channel is easily seen, which is connected on the one hand to the channel in the support and the other end of which can be connected to a vacuum line.
In one embodiment of the device, in which the bell has a bushing provided with a packing sleeve for receiving a hand, a metal rod or tube is slidably arranged in the packing sleeve, at the end of which a cast iron ring and a cover ring are easily detachable can be fastened, and this end also carries an easily detachable, coaxially arranged, metallic, thin centering tube or rod of small diameter that protrudes under half of the cast iron ring and whose melting temperature is higher than that of the cast iron material of the ring.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which illustrates a game Ausführungsbei the device in longitudinal section.
In the drawing, 1 is a bell jar which is provided with a connecting piece 2. This bell also has a packing bushing which consists of a metal base 3 and a pressure ring 4, which is also metal, on which the packing 5 is clamped. The bell is placed on an asbestos plate 6. This plate lies on a concentrator 7 which is connected to a high-frequency generator. The concentrator 7 has a chamber 8 for receiving a version 9 from the existing under the trade name Monel Me tall with about 70% nickel and about 30% copper. The melting point of the socket is around 1330 C.
The socket 9 has a conical bore 10 and is supported by a ceramic tube 11. The concentrator 7 and the tube 11 rest on a carrier plate 12, which is Herge made of asbestos cement and is provided with a channel 13 which opens on the one hand in the middle of the pipe 11 and on the other hand has a connection 14 for a vacuum line. The setting 9 has an upright standing edge 15 and a chamber 16, which is formed partly by the socket body and partly by the upright edge and is used to receive a pierced diamond 17 on a narrow edge 17a. In the chamber 16, a cast iron ring 18 is housed, which has a Sili cium content of about 3%. On top of the ring 18 is a cover ring 19, which consists of a metal alloy of 60% nickel and 40% manganese.
This alloy is rust-free. The volume of the cover ring 19 is significantly smaller than the volume of the ring 18, and its total volume is approximately equal to the content of the chamber 16 minus the volume of the diamond 17 and the part of the chamber enclosed by the edge 15. Through the packing socket in the top of the bell 1, an aluminum tube 20 is guided to which a carrier 21 is attached, which has springs 22 which can easily detachably hold the ring 18 shown here in dashed lines with the cover ring 19. The carrier also carries a tube 23 into which a thin tube 24 is inserted, which has such a small outer diameter that it enters the conical end of the hole in the diamond; this tube is made of nickel.
To fasten the diamond 17 in the version 9 already provided with a bore, it is placed in the chamber 16 on the edge 17a, whereupon the version with the diamond is attached to the tube 11. The bell is temporarily supported. The tube 20 is lowered until the tube 24 rests on the diamond 17 and enters the entrance of the bore. In this way, the version 9, the diamond 17 and the dashed ring 18 are centered on one another. The ring 18 and the cover ring 19 are then let down into the chamber 16. Then the bell is placed on the asbestos plate 6 and a vacuum line is connected to the end 14 and a non-oxidizing gas is introduced into the bell through the nozzle 2.
A high frequency current is then sent through the concentrator 7; If the measurement is appropriate, the ring 18 melts in about 90 seconds.
The melting point of the cast iron (about 1200 C} is lower than the melting point of the socket, which is about 1330 C. The melting point of the cover ring 19 is again lower than the melting point of the ring 18, but this ring is outside the field of the concentrator 7, so that the cover ring does not melt immediately.As soon as the ring 18 is melted, the cover ring 19 sinks so that it too gets into the field and also melts and forms a protective layer on the cast iron, as the material of the cover ring is rustproof.
After about 100 seconds the whole process is complete and the power is switched off. After solidification, the socket 9 with the tube 24 clamped therein is removed from the spool, and the edge 15 is ground off. The underlying metal is drilled, the tube 24 is thereby removed and a conical opening is provided, whereupon the socket is ready for use.
In contrast to the known method, the cast iron is thus melted in the final version, and after a simple processing it is ready for use. The whole process is faster. The diamond is already heated before and during the melting process, so that stresses in the diamond are avoided and the drawing stone can be produced relatively cheaply.
The socket is preferably not made from a material that contains chrome. It has been shown that chromium quickly diffuses into the cast iron, so that chromium is absorbed from the outer wall and a very hard crust is formed; there is also the possibility that the entire cast iron tablet is impregnated with chromium. In general, no alloy is used that does not wet the diamond during the melting process. An iron-nickel-cobalt alloy with around 28% nickel and 18% cobalt can also be used for the socket.
The materials of the components are preferably chosen such that during the melting process the cast iron is alloyed with the disc material and the cover ring, which ring itself is alloyed with the disc material. The tube 24, which can also be a rod, is made of nickel. The melting temperature of this tube should be higher than that of the ring 18. A vacuum line can also be connected to the tube 20. It has been shown that the entire processing can be carried out by untrained personnel, in contrast to the known method, in which experience and skill play a major role.