DE557370C

DE557370C - Method of joining refractory substances, e.g. B. tungsten carbide, with easily melting, z. B. steel or bronze

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Publication number: DE557370C
Application number: DE1930557370D
Authority: DE
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Priority date: 1930-12-02
Filing date: 1930-12-02
Publication date: 1933-07-24

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.Method for joining refractory substances, e.g. B. tungsten carbide, with easily melting, z. B. Steel or bronze It has been suggested heavy melting substances, e.g. B. Wolfra.mcarbid, with easily melting, z. B. steel or bronze, by casting the former in molds, their Wall or its core consist of the easily melting substance. The high melting substance brings the layer next to it to the low melting one for melting, so that at the boundary layer an intermediate alloy or in the case of ceramic Substances a mixture of the starting materials is created. This procedure is used been, e.g. B. for holding drawing dies, spray nozzles and the like. Made of a hard metal exist in iron or bronze rings or cylinders as mounts. As a cast core the easily melting material in the form of iron or steel z. B. been used, for tool shafts made from this material, primarily rock drills, provided with hard metal cutting edges.

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.The method described above has generally either been used in such a way that that the potted material was left to itself after potting until final solidification or that you can move the casting from pouring to completed Cooling subjected to high pressure.

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.Both versions have certain common disadvantages. The cooling process Experience has shown that it always progresses inwards from the outer wall, so that the the outer parts solidify first. This is further promoted by the cooling effect a mold wall made of low-melting material, even if it extends into the Is preheated near its melting point. As a result of intermolecular cohesion or Due to inertia forces, the material that continues to cool has a tendency to adhere to that already to store largely solidified outer material, so that tensile forces going radially outwards be effective. This process continues even if the inner parts are already up to have frozen to a certain extent. Each concentric to the central axis of the form Layer is therefore exposed to stresses that increase the diameter of the layer Looking for. These tensions. take, especially for pieces of larger cross-section, often such values that the inner one is no longer ductile enough to give way Material tears, with the formation of cracks that run radially from the inside to the outside.

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.At this emergence of tensions, possibly with crack formation, Continuous solidification under pressure does not change anything, because this changes evenly affects all layers and according to the principle of superposition nothing in the course the solidification process itself and thus the development of the stresses described changes. The structure becomes more dense on the whole, but the relationships within the structure remain the same. Cracks don't always appear when solidifying. But is still superimposed on the tensions directed outwards another force, e.g. B. in drawing dies the counterpressure of the acting in the same direction drawn wire, cracks are more likely to occur especially in such Stones whose bore is small in relation to the total cross-section.

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.A method using the above will now be described below This avoids disadvantages that the solidification process only in its first part under pressure, under considerable pressure. This pressure is lifted before the solidification has progressed so far that most of the mass has the Stresses can no longer follow in a ductile state. How this works The procedure is as follows: The high pressure initially causes a strong compression and thus a reduction in the volume of the liquid melt. When the bulk of the casting no longer molten, but still ductile, d. H. is capable of being impressed the pressure relief, which results in an expansion of the ductile material. Since the expansion outwards is not possible because of the solid wall, it works towards the sprue opening and primarily towards the axis of the casting. In this way, strong compressive forces are created in the casting, which oppose the cooling stresses and partially offset or even outweigh them.

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.Whether it is appropriate to relieve the pressure suddenly or gradually make depends on the nature of the refractory material, namely before everything depends on the temperature range within which the material is so ductile, that it is still able to follow the reduced pressure by expanding it accordingly.

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.The way in which the pressure is applied to the casting is on irrelevant. All kinds of presses, highly compressed air or a highly compressed, suitably neutral gas and similar devices or means serve more as they have long been common property of technology. Because of the easy adjustment merits preference to the use of centrifugal forces, which can easily be changed by changing the speed of the centrifuge used. These powers still have that Another advantage is that they like intermolecular forces every single mass particle influence for themselves, while all other pressure effects come from outside and then naturally act from the pressure side with decreasing force.

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.The self-centrifugal forces of the casting can be supplemented by this be that over the casting another body in solid or liquid Form layers, its alloy or mixture with the casting by known means is prevented.

Claims

PATENT CLAIM: Process for connecting low-melting substances, z. B. tungsten carbide, with easily melting, z. B. steel or bronze, by potting the low-melting substance under pressure in molds, their walls or core from the easy. melting substance, characterized in that the Pressure after partial white solidification of the cast body is reduced, so that the still ductile rest of the cast body can expand.