DE557370C - Verfahren zum Verbinden schwer schmelzender Substanzen, z. B. Wolframcarbid, mit leicht schmelzenden, z. B. Stahl oder Bronze - Google Patents

Description

• Verfahren zum Verbinden schwer schmelzender Substanzen, .z. B. Wolframcarbid, mit leicht schmelzenden, z. B. Stahl oder Bronze Es ist vorgeschlagen worden, schwer schmelzende Substanzen, z. B. Wolfra.mcarbid, mit leicht schmelzenden, z. B. Stahl oder Bronze, dadurch zu verbinden, daß erstere in Formen vergossen werden, deren Wandung oder deren Kern aus der leicht schmelzenden Substanz bestehen. Die hoch schmelzende Substanz bringt die ihr nächstbenachbarte Schicht der niedrig schmelzenden zum Schmelzen, so daß an der Grenzschicht eine Zwischenlegierung oder bei keramischen Stoffen ein Gemisch der Ausgangsstoffe entsteht. Dieses Verfahren ist angewendet worden, z. B. zum Fassen von Ziehsteinen, Spritzdüsen u. dgl., die aus einem Hartmetall bestehen, in Eisen- oder Bronzeringe bzw. -Zylinder als Fassungen. Als Gußkern ist das leicht schmelzende Material in Gestalt von Eisen oder Stahl z. B. benutzt worden, um aus diesem Stoff hergestellte Werkzeugschäfte, in erster Linie Gesteinsbohrer, mit Hartmetallschneiden zu 'versehen.
• Das vorbeschriebene Verfahren ist allgemein entweder so benutzt worden, daß man das vergossene Material nach dem Vergießen sich selbst überließ bis zur endgültigen Erstarrung oder daß man das Gußstück vom Vergießen bis zur abgeschlossenen Abkühlung einem hohen Druck unterwarf.
• Beiden Ausführungen sind gewisse gemeinsame Nachteile eigen. Der Abkühlungsprozeß schreitet erfahrungsgemäß stets von der Außenwandung nach innen fort, so daß die äußeren Teile zuerst erstarren. Dies wird noch begünstigt durch die Kühlwirkung einer Formwandung aus niedrig.schmelzendem Materiäl, selbst wenn sie bis in die Nähe ihres Schmelzpunktes vorerhitzt ist. Infolge intermolekularer Köhäsions- oder Massenkräfte hat das weiter abkühlende Material die Tendenz, sich an das bereits weitgehend erstarrte Außenmaterial anzulagern, so daß radialnach außen gehende Zugkräfte wirksam werden. Dieser Prozeß dauert an, auch wenn die inneren Teile schon bis zu einem gewissen Grade erstarrt sind. Jede zur Mittelachse der Form konzentrische Schicht ist also Spannungen ausgesetzt, die den Durchmesser der Schicht zu vergrößern suchen. Diese Spannungen. nehmen, namentlich bei Stücken größeren Querschnitts, häufig solche Werte an, daß das innere, zum Nachgeben nicht mehr genügend duktile Material zerreißt, und zwar unter Rißbildung, die radial von innen nach außen verläuft.
• An dieser Entstehung von Spannungen, gegebenenfalls unter Rißbildung, ändert eine durchgehende Erstarrung unter Druck nichts, weil dieser sich gleichmäßig auf alle Schichten auswirkt und nach dem Superpositionsprinzip nichts an dem Verlauf des Erstarrungsprozesses selbst und damit an der Ausbildung der geschilderten Spannungen ändert. Das Gefüge wird zwar im ganzen dichter, aber die Verhältnisse innerhalb des Gefüges bleiben die gleichen. Nicht immer treten Risse schon beim Erstarren auf. Überlagert sich aber den nach außen gerichteten Spannungen noch eine andere Kraft, z. B. bei Ziehsteinen der gleichsinnig wirkende Gegendruck des gezogenen Drahts, so treten Risse mit großer Wahrscheinlichkeit besonders bei solchen Steinen auf, deren Bohrung klein ist im Verhältnis des Gesamtquerschnitts.
• Nachstehend wird nun ein Verfahren beschrieben, das die vorstehenden Nachteile dadurch vermeidet, daß der Erstarrungsprozeß nur in seinem ersten Teile unter Druck, und zwar unter erheblichem Druck verläuft. Dieser Druck wird aufgehoben, bevor die Erstarrung so weit fortgeschritten ist, daß der Hauptteil der Masse den Spannungen nicht mehr in duktilem Zustande zu folgen vermag. Die Wirkungsweise dieses Verfahrens ist folgende: Der hohe Druck bewirkt zunächst einekräftige Kompression und damit Volumverringerung der flüssigen Schmelze. Wenn die Hauptmenge des Gußstücks nicht mehr schmelzflüssig, aber noch duktil, d. h. beeindruckungsfähig ist, erfolgt die Druckentlastung, die sich in einer Ausdehnung des duktilen Materials auswirkt. Da die Dehnung nach außen wegen der festen Wandung nicht möglich ist, wirkt sie sich nach der Eingußöffnung und vornehmlich nach der Achse des Gußstücks zu aus. Im Gußstück entstehen somit starke Druckkräfte, die den Erkaltungsspannungen entgegengesetzt sind und diese zum Teil ausgleichen oder sie sogar überwiegen.
• Ob es zweckmäßig ist, die Druckentlastung plötzlich oder allmählich vorzunehmen, hängt von der Natur des schwer schmelzenden Materials, und zwar vor allem von dem Temperaturintervall ab, innerhalb dessen das Material so duktil ist, daß es dem verminderten Druck noch durch entsprechende Ausdehnung zu folgen vermag.
• In welcher Weise der Druck auf das Gußstück ausgeübt wird, ist an sich belanglos. Es können dazu Pressen aller Art, hochkomprimierte Luft oder ein hochkomprimiertes, zweckmäßig neutrales Gas und ähnliche Einrichtungen oder Mittel mehr dienen, wie sie längst Allgemeingut der Technik sind. Wegen der leichten Einregelung verdient Vorzug die Verwendung von Zentrifugalkräften, die sich leicht durch Änderung der Drehzahl der benutzten Zentrifuge abstufen lassen. Diese Kräfte haben noch den anderen Vorteil, daß sie wie intermolekulare Kräfte jedes einzelne Massenteilchen für sich beeinflussen, während alle übrigen Druckwirkungen von außen her und dann naturgemäß von der Druckseite her mit abnehmender Kraft wirken.
• Die Eigenzentrifugalkräfte .des Gußstücks können noch dadurch ergänzt werden, daß man über das Gußstück einen anderen Körper in fester oder flüssiger Form schichtet, dessen Legierung bzw.Mischung mit dem Gußstück durch bekannte Mittel verhindert wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Verbinden schwer schmelzender Substanzen, z. B. Wolframcarbid, mit leicht schmelzenden, z. B. Stahl oder Bronze, durch Vergießen der schwer schmelzenden Substanz unter Druck in Formen, deren Wandung oder Kern aus der leicht. schmelzenden Substanz bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck nach teilweisser Erstarrung des Gußkörpers- verringert wird, so daß der noch duktile Rest des Gußkörpers sich ausdehnen kann.