DE19634314A1

DE19634314A1 - Compound components for cutting tools

Info

Publication number: DE19634314A1
Application number: DE19634314A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Roediger; Dirk Retzkowski; Helmut Holzhauer; Peter Dohmann
Original assignee: Widia GmbH
Current assignee: Widia GmbH
Priority date: 1996-07-27
Filing date: 1996-08-24
Publication date: 1998-01-29

Abstract

The compound component (28) consists of at least two constituent parts (29, 30, 31) with different material compositions. At least one of such parts - which are joined into a single component by a concluding sinter process - consists of a hard alloy or a cermet. The joining surface between its constituent parts is an uneven surface. Also claimed is a method for production of such a compound component.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundkörper aus mindestens zwei Teilen unterschiedlicher Stoffzusammensetzung, wovon mindestens einer der Teile aus Hartmetall oder einem Cermet besteht und die durch abschließendes Sintern zu einem einstückigen Körper miteinander verbunden sind.The invention relates to a composite body made of at least two Parts of different composition, of which at least one of the parts is made of hard metal or a cermet and by final sintering into a one-piece body are interconnected.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieses Verbundkörpers, bei dem von pulverförmigen Granulat mischungen unterschiedlicher Zusammensetzung ausgegangen wird und die schließlich durch Sintern zu einem einstückigen ein heitlichen Körper verbunden werden.The invention further relates to a method of manufacture this composite body, in the case of powdered granules mixtures of different compositions is assumed and finally one by one into sintering one unified body.

Bereits in der GB-A-1 115 908 wird ein Verbundkörper beschrie ben, der aus einem Hartmetall-Substratkörper und einer Oberflä chenbeschichtung besteht, die im wesentlichen ein Carbid eines der Elemente der IVa- oder Va-Gruppe des Periodensystemes bei geringem Cobaltgehalt aufweist. Zur Herstellung dieses Verbund körpers wird vorgeschlagen, daß die erste Pulvermischung ent sprechend der Zusammensetzung des Substratkörpers vorgepreßt wird, hiernach eine dünne Schicht des zweiten Pulvers entspre chend der gewünschten Zusammensetzung der Beschichtung aufge tragen und mit höherem Druck zusammen mit dem Substratkörper verpreßt wird, bevor der derart hergestellte Grünling gesintert wird. Ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines Schneideinsatzes beschreibt die GB-A-1 042 711, die zusätzlich die Oberflächenschichtdicke mit 12 µm bis 1,2 mm angibt.A composite body is already described in GB-A-1 115 908 ben, which consists of a hard metal substrate body and a surface surface coating, which is essentially a carbide the elements of the IVa or Va group of the periodic table has low cobalt content. To produce this composite body is proposed that the first powder mixture ent pressed according to the composition of the substrate body is then a thin layer of the second powder according to the desired composition of the coating wear and with higher pressure together with the substrate body is pressed before the green compact thus produced is sintered becomes. A corresponding method for producing a Cutting insert describes GB-A-1 042 711, which additionally indicates the surface layer thickness with 12 µm to 1.2 mm.

Die AT-C-269 598 betrifft eine gesinterte Wendeschneidplatte für Zerspanungswerkzeuge, die aus einer Kernplatte aus zähem Material und äußeren Lagen aus abrieb- und verschleißfestem Hartmetall bestehen soll und bei der die beiden Außenflächen der Kernplatten nur teilweise, vorzugsweise höchstens zu 50%, mit den als Arbeitsflächen dienenden Außenlagen bedeckt sind. Zur Herstellung dieser Wendeschneidplatte wird in eine übliche Form ein Einsatz aus Gummi oder ähnlichem elastischen Material, dessen Dicke gleich der gewünschten Dicke der Außenlagen ist und der die Gestalt der von dem Kernmaterial zu bildenden Außenfläche der Wendeschneidplatte hat, zentriert eingelegt, der Raum zwischen dem Einsatz und der Formwandung mit Ausgangs pulver für die eine Außenlage gefüllt und das eingefüllte Pul ver zu einem Formkörper gepreßt, bevor der Einsatz entfernt, nach Absenken des Bodenstempels entsprechend der gewünschten Dicke der Wendeschneidplatte, in die Form Ausgangspulver für die Kernplatte unter Aussparung des Raumes für die gewünschte Außenlage durch Einlegen eines Einsatzes mit der Dicke und der Form der Außenlagen eingefüllt, das eingefüllte Pulver zusam mengepreßt, der Einsatz entfernt, der freigebliebene Raum in der Form durch Ausgangspulver für die zweite Außenlage gefüllt, das Pulver gepreßt und der auf diese Weise hergestellte Form körper in üblicherweise gesintert wird. Der Gummieinsatz dient somit als Platzhalter für die später auszupressende Außenlage. Als Kernzusammensetzung werden ein Hartmetall der Zusammenset zung 90% WC, 10% Co und für die Außenlagenzusammensetzung 10% Co, 14% TiC, 17,5% TaC, 58,5% WC oder 10% Co, 35% TiC und 55% WC angegeben. Vorzugsweise sollen die so gesinterten Wendeschneidplatten einer abschließenden Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen 400°C und 800°C unterzogen werden, welche die Spannungen mildern und die Brüchigkeit und Porosität der Oberflächenlagen herabsetzen und damit das Brechen und die Ver formung der Wendeschneidplatten vermeiden soll.AT-C-269 598 relates to a sintered insert for cutting tools that consist of a core plate made of tough Material and outer layers made of wear and tear resistant Tungsten carbide is said to exist and the two outer surfaces the core plates only partially, preferably at most 50%, are covered with the outer layers serving as work surfaces. To produce this insert, it is used in a conventional Form an insert made of rubber or similar elastic material, whose thickness is equal to the desired thickness of the outer layers and the shape of that to be formed from the core material Outer surface of the indexable insert, inserted centered, the space between the insert and the mold wall with exit powder for the outer layer and the filled powder pressed into a molded body before the insert is removed, after lowering the floor stamp according to the desired Thickness of the insert, in the form of starting powder for the core plate while leaving space for the desired one Outer layer by inserting an insert with the thickness and the Form the outer layers filled, the filled powder together squeezed, the insert removed, the space left in the mold filled with starting powder for the second outer layer, the powder is pressed and the mold produced in this way body is usually sintered. The rubber insert serves thus as a placeholder for the outer layer to be pressed later. A hard metal of the assembly is used as the core composition 90% WC, 10% Co and for the outer layer composition 10% Co, 14% TiC, 17.5% TaC, 58.5% WC or 10% Co, 35% TiC and 55% WC indicated. Preferably the sintered in this way Indexable inserts for a final heat treatment Temperatures between 400 ° C and 800 ° C are subjected to which alleviate the tensions and the fragility and porosity of the Lower surface layers and thus breakage and ver should avoid the formation of the indexable inserts.

Die DE 32 08 282 beschreibt ein Verfahren zur festen Verbindung eines ersten Körpers aus Hartmetall mit mindestens einem zwei ten Körper aus entweder Hartmetall mit einer anderen Zusammen setzung als der erste Körper oder aus Metall, bei dem der erste und der zweite Körper entweder in einem endgültigen, fertigge sinterten Zustand oder in einem vorgesinterten Zustand sind, in Berührung miteinander gesintert werden, ohne daß irgendein Bin demetall (Lötmittel) im Bereich ihrer gemeinsamen Berührungsflä chen verwendet wird. Hiermit sollen insbesondere Metallbearbei tungswerkzeuge hergestellt werden, bei denen der erste Bestand teil die Schneidplatte des Werkzeuges ist, die durch Sintern mit einem Träger, z. B. aus Stahl, verbunden werden kann.DE 32 08 282 describes a method for fixed connection a first body made of hard metal with at least one two body made of either carbide with another setting as the first body or metal, in which the first and the second body either in a final, finished sintered state or in a presintered state, in Touch sintered together without any bin demetal (solder) in the area of their common contact area chen is used. This is intended in particular for metalworking tools are manufactured in which the first stock part is the cutting plate of the tool that is produced by sintering with a carrier, e.g. B. made of steel.

Die nach den vorbeschriebenen Verfahren hergestellten Verbund körper erweisen sich in der Praxis als unbrauchbar, da die Ver bindungsfläche zwischen den beiden Teilen der Verbundkörper aus unterschiedlichen Materialien eine zu geringe Haftungsbestän digkeit besitzt. Dies gilt insbesondere auch für dünnlagige Beschichtungen, die schon bei geringen Belastungen abreißen. Soweit, wie nach der AT-C-269 598 mit Platzhaltern gepreßt wer den muß, sind die Verfahren zudem relativ aufwendig.The composite manufactured according to the above-described processes bodies prove to be unusable in practice because the ver binding surface between the two parts of the composite body different materials have insufficient adhesion possesses. This is especially true for thin-layered ones Coatings that tear off even at low loads. As far as who is pressed with placeholders according to AT-C-269 598 the must, the procedures are also relatively expensive.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbund körper der eingangs genannten Art zu schaffen, der die vorge nannten Nachteile vermeidet, also insbesondere eine ausrei chende Haftung der Verbindungsflächen der beiden Teilkörper aufweist.It is therefore an object of the present invention to form a composite to create body of the type mentioned that the pre avoids the mentioned disadvantages, in particular a sufficient appropriate adhesion of the connecting surfaces of the two partial bodies having.

Diese Aufgabe wird durch den Verbundkörper nach Anspruch 1 gelöst, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsfläche der beiden Teile uneben, d. h. rauh oder mit Konturen versehen ist. Vorzugsweise beträgt die gemittelte Oberflächenrauhtiefe mindestens 100 µm. Die Verbindungsflächen können eine regelmäßige oder unregelmäßige Gestaltabweichung (von einer glatten Ebene) in Form zweiter oder höherer Ordnun gen aufweisen, vorzugsweise wellig, gezackt, gerillt, mit Mul den, Erhebungen und/oder Schuppen versehen sein.This object is achieved by the composite body according to claim 1 solved, the invention characterized in that the Uneven connecting surface of the two parts, d. H. rough or with Contours is provided. The averaged is preferably Surface roughness at least 100 µm. The connecting surfaces can have a regular or irregular shape deviation (from a smooth plane) in the form of second or higher order have gene, preferably wavy, serrated, grooved, with Mul the, surveys and / or scales.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß eine unebene Verbindungsfläche zweier Teile eine bessere Haftfestigkeit auf weist als eine glatte Verbindungsfläche, bei der bisher ggf. sogar noch mit Druck oder Gewichtsunterstützung ein innigerer Verbund durch Verschmelzen und anschließendes Erstarren ange nommen wurde.Surprisingly, it was found that an uneven Connection surface of two parts on a better adhesive strength points as a smooth connection surface, where previously even more intimate with pressure or weight support Bond by fusion and subsequent solidification was taken.

Vorzugsweise besteht der erfindungsgemäße Verbundkörper aus einem Substratkörper aus einem ersten Material und mindestens einem zweiten Material auf mindestens einer Oberfläche oder eines Oberflächenteiles des Substratkörpers, wobei nach einer Weiterbildung der Erfindung die Oberfläche des ersten Materials dieselbe eingeprägte Kontur wie die Außenfläche des zweiten Materials aufweist. Die betreffende Kontur kann insbesondere bei der Schaffung eines als Schneideinsatz zum Zerspanen ausgebildeten Verbundkörpers die Spanflächengeometrie aufwei sen, d. h. Spanformelemente wie Nuten, Mulden und/oder Erhebun gen in den nach dem Stand der Technik bekannten Formen. Die Spanflächengeometrie, die sich an der Verbindungsstelle der auf dem Substratkörper befindlichen Lage "wiederholt", schafft eine unebene Fläche mit entsprechend vielen Verzahnungen, die einen besseren Verbund der Oberflächenlage auf dem Substratkörper bewirken.The composite body according to the invention preferably consists of a substrate body made of a first material and at least a second material on at least one surface or a surface part of the substrate body, wherein after a Development of the invention, the surface of the first material the same embossed contour as the outer surface of the second Material has. The contour in question can in particular in creating one as a cutting insert for machining trained composite body on the rake face geometry sen, d. H. Chip form elements such as grooves, troughs and / or elevation gene in the forms known in the prior art. The Rake face geometry, located at the junction of the "Repeatedly" the layer located on the substrate body creates one uneven surface with a corresponding number of gears, one better bonding of the surface layer on the substrate body cause.

Generell sind als Verbundkörper Schneideinsätze, bestehend aus einem Kern aus einem ersten Material und einer Hülle aus einem zweiten Material, das vorzugsweise verschleißfest ist, ausge staltet. Der Kern kann beispielsweise ein Ringzylinder mit unebener Mantelaußenfläche sein und die Hülle einen rhombi schen, quadratischen, rechteckigen oder dreieckigen Außenmantel aufweisen, wobei die jeweiligen Stirnflächen des Kernes und der Hülle in einer Ebene nebeneinander und aneinandergrenzend lie gen. Die betreffenden Schneidecken bildenden Hüllenteile beste hen dann aus einem verschleißfesten Material, während der Innenring zäh ist, um die genügende Biege- und/oder Bruchfe stigkeit aufzuweisen.Generally, cutting inserts consisting of: a core made of a first material and a shell made of one second material, which is preferably wear-resistant shapes. The core can be, for example, a ring cylinder be uneven outer surface and the shell a rhombi outer, square, rectangular or triangular sheath have, the respective end faces of the core and the Shell lying side by side and adjacent to each other in a plane The best parts of the envelope forming the relevant cutting corners hen then from a wear-resistant material, during the Inner ring is tough to the sufficient Bfefe- and / or Bruchfe to show stability.

Der Schneideinsatz kann auch aus einem mehrlagigen Verbundkör per bestehen, dessen einzelnen Lagen von der Auflagefläche zur Spanfläche bzw. zwischen zwei parallel liegenden Spanflächen im wesentlichen übereinander angeordnet sind, wobei die Verbin dungsflächen entweder parallel zur Spanfläche oder schrägwink lig hierzu laufen. In einer besonderen Ausführungsform ist der Schneideinsatz nur in den Schneideckenbereichen mit einem zwei ten Material versehen.The cutting insert can also consist of a multi-layer composite body per exist, the individual layers of the contact surface to Rake face or between two parallel rake faces in the are arranged essentially one above the other, the verb surfaces either parallel to the rake face or at an oblique angle lig run for this. In a special embodiment, the Cutting insert only in the cutting corner areas with a two provided material.

Schließlich ist es möglich, pro Schneideckenbereich einschließ lich hieran angrenzender Spanflächen sowie Freiflächenanteile in jeder Schneidecke unterschiedliche Materialzusammensetzungen vorzusehen, so daß jede Schneidecke für einen anderen Zerspa nungszweck optimiert ist.Finally, it is possible to include per cutting area Lich adjoining rake faces as well as open space portions different material compositions in each cutting corner To be provided so that each cutting corner for a different Zerspa purpose is optimized.

Durch die Wahl der Pulversorten können auch gezielt Inhomogeni täten und/oder Druck- und Zugspannungen, einschließlich der Implantation von späteren Rißbildungszentren an den Verbin dungsflächen eingebracht werden.By choosing the powder types, inhomogeni can also be targeted and / or compressive and tensile stresses, including the Implantation of later cracking centers on the connector areas are introduced.

Zur Herstellung des vorbeschriebenen Verbundkörpers wird von pulverförmigen Granulat-Mischungen, vorzugsweise mit Körnungen zwischen 60 und 200 µm bei weitem Korngrößenspektrum, entspre chend der Stoffzusammensetzung der einzelnen Teile ausgegangen, die, ggf. sukzessive, übereinandergeschichtet, gemeinsam vorge preßt und abschließend gesintert werden. Die mittlere große Körnung der Ausgangsmischungen in Verbindung mit dem großen Korngrößenspektrum (beispielsweise von 60 µm bis zu 250 µm) bewirkt, daß die lose übereinandergeschichteten Pulvermischun gen an der Grenzfläche ihrer Fließ- und Rieselfähigkeit folgend eine unebene Grenzfläche besitzen. Durch gemeinsames Verpressen dieser übereinandergeschichteten Mischungen verstärkt sich die ser Effekt, so daß bereits der Grünling an den Verbindungsflä chen der beiden aus verschiedenem Material bestehende Verbund körper eine relativ große Haftfestigkeit besitzt. Durch das abschließende Sintern wird an dieser Verbindungsfläche ein inniger Verbund geschaffen. To produce the composite body described above, powdered granulate mixtures, preferably with grits between 60 and 200 µm with a wide range of grain sizes based on the composition of the individual parts, which, if necessary successively, layered on top of one another pressed and finally sintered. The middle big Grain of the starting mixtures in connection with the large Grain size spectrum (for example from 60 µm up to 250 µm) causes the loosely stacked powder mixture at the interface following their flow and flow properties have an uneven interface. By pressing together of these superimposed mixtures increases water effect, so that already the green body at the connecting surface chen of the two composite consisting of different material body has a relatively high adhesive strength. By the final sintering will occur at this interface intimate bond created.

Alternativ hierzu wird die erste pulverförmige Granulatmischung in eine Presse gegeben und durch Absenken eines Oberstempels, der eine eingeprägte Kontur aufweist, diese erste Mischung gepreßt, vorzugsweise unter einem Druck zwischen 0,05 × 10⁷ bis 50 × 10⁷ Pa (5 bis 5000 bar). Diese durch den Druckstempel geschaffene konturierte Oberfläche, die später der Verbindungs fläche entspricht, wird eine weitere Lage einer zweiten Mischung aufgefüllt, wobei vorzugsweise die gesamte geprägte Oberfläche durch die Auffüllung abgedeckt ist, wonach derselbe Druckstempel wieder herabgefahren wird, um unter demselben vorgenannten oder einem anderen Druck die obere Lage aufzupres sen. Die Dicke dieser oberen rage ist vorzugsweise einheitlich, weshalb es möglich ist, einen Druckstempel zu verwenden, der die Spanflächengeometrie eines herzustellenden Schneideinsatzes mit entsprechenden Spanformmulden, Nuten und Rippen aufweist, die dann in den ersten Substratkörper eingeprägt wird. Die zweite Mischung wird auf diese Substratkörperoberfläche in der gewünschten Schichtdicke aufgetragen und unter Verwendung desselben Stempels aufgepreßt, so daß die zweite gebildete Oberfläche der späteren Schneideinsatzspanfläche entspricht. Nach dem Fertigsintern erhält man auf der Spanfläche eine andersartig Zusammensetzung als im Substratkörper. Wie bereits zuvor beschrieben, schafft die (unebene) Verbindungsfläche, die gleich der Spanflächengeometrie ist, aufgrund der vorhandenen Erhebungen und Vertiefungen in Verbindung mit den vorstehend erörterten Granulatkörnungen und dem Korngrenzenspektrum einen guten Verbund zwischen dem Substratkörper und der Ober flächenlage.Alternatively, the first powdered granulate mixture placed in a press and by lowering an upper punch, which has an embossed contour, this first mixture pressed, preferably under a pressure between 0.05 × 10⁷ to 50 × 10⁷ Pa (5 to 5000 bar). This through the pressure stamp created contoured surface that later the connection area, another layer becomes a second Mix filled up, preferably the entire embossed Surface is covered by the padding, after which the same Pressure stamp is lowered again to go under the same aforementioned or another pressure to press the top layer sen. The thickness of this upper rage is preferably uniform, which is why it is possible to use a pressure stamp that the rake face geometry of a cutting insert to be produced with corresponding chip mold recesses, grooves and ribs, which is then stamped into the first substrate body. The second mixture is on this substrate body surface in the desired layer thickness applied and using pressed on the same stamp, so that the second formed Surface of the later cutting insert chip area corresponds. After the final sintering you get one on the rake face different composition than in the substrate body. As before The previously described (uneven) connection surface creates the is equal to the rake face geometry, due to the existing Elevations and recesses in connection with the above discussed granules and the grain boundary spectrum good bond between the substrate body and the upper area.

Je nach gewünschter Schichtung und dem Aufbau des mehrteiligen Verbundkörpers kann das Vorpressen radial und/oder axial durch geführt werden. Wie bereits erwähnt, wird zum Prägen einer Schneideinsatz-Oberfläche ein Druckstempel verwendet, der Nega tivkonturen einer mit Spanformelementen versehenen Spanfläche eines Schneideinsatzes aufweist, vorzugsweise mit maximalen Tiefen/Erhebungen zur Mittelfläche zwischen 1 µm bis 2 mm.Depending on the desired layering and the structure of the multi-part Composite body can be pre-pressed radially and / or axially be performed. As already mentioned, one is used for embossing Cutting insert surface uses a pressure stamp, the Nega tiv contours of a chip surface provided with chip form elements a cutting insert, preferably with maximum Depths / elevations to the central area between 1 µm and 2 mm.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar gestellt. Es zeigenEmbodiments of the invention are shown in the drawings posed. Show it

Fig. 1 bis 5 jeweils schematische Schnittbilder von Verbund körpern bestehend aus zwei oder mehreren Tei len, Figs. 1 to 5 are diagrammatic sectional views of composite bodies consisting of two or more len Tei,

Fig. 6a, b jeweils eine Draufsicht und eine Schnittansicht durch einen rautenförmigen Schneideinsatz mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Kern, Fig. 6a, b, respectively a plan view and a sectional view through a diamond-shaped cutting insert having a substantially cylindrical core,

Fig. 7a, b, c jeweils einen rautenförmigen Schneideinsatz, bestehend aus drei bzw. fünf Lagen unterschied lichen Materials, in einer Draufsicht und zwei Schnittansichten, Figure 7a, b., C in each case a diamond-shaped cutting insert, consisting of three or five layers of the material in different, in a plan view and two sectional views,

Fig. 8a, b einen rautenförmigen Schneideinsatz mit in den Schneidecken aufgetragenen Beschichtungen aus einem anderen Material, Fig. 8a, b show a diamond-shaped cutting insert having applied in the cutting corners coatings of a different material,

Fig. 9a, b einen Stecheinsatz, bestehend aus zwei Teilen, Fig. 9a, b a puncturing insert, consisting of two parts,

Fig. 10a, b, c einen weiteren rautenförmigen Schneideinsatz mit einem Kernkörper und einer Oberflächenbe schichtung um diesen Kern bzw. als Verstärkung in den Ecken, Figure 10a, b., C a further diamond-shaped cutting insert having a core body and a coating around this core Oberflächenbe or as reinforcement in the corners,

Fig. 11a, b einen trigonförmigen Schneideinsatz aus zwei unterschiedlichen Materialien, Fig. 11a, b a trigon shaped cutting insert made of two different materials,

Fig. 12 einen trigonförmigen Schneideinsatz aus drei Material-Segmenten, Fig. 12 is a trigon shaped cutting insert from three material segments,

Fig. 13a, b einen weiteren rautenförmigen Schneideinsatz aus zwei Materialien und Fig. 13a, b a further diamond-shaped cutting insert of two materials, and

Fig. 14a, b einen rautenförmigen Schneideinsatz mit auf der Spanfläche angeformten Spanformelementen. Fig. 14a, b show a diamond-shaped cutting insert with integrally formed on the clamping surface chip-forming elements.

Vorausgeschickt wird den nachfolgenden Erläuterungen zu den Zeichnungen, daß mit dem erfindungsgemäßen Verbundkörper allge mein Teile aus Hartmetall (inklusive Cermets) mit besseren Funktionseigenschaften und/oder geringeren Herstellkosten her stellbar sind, wobei die Teile unterschiedliche Materialzusam mensetzung haben, somit nicht aufgrund der verbesserten Legie rungseigenschaften der Einzelpulver, sondern aufgrund ihres speziellen funktionalen Aufbaues in Form eines Schichtverbundes mechanische Eigenschaften, wie Bruchzähigkeit, Biegefestigkeit, Verschleißfestigkeit realisierbar sind, die über diejenigen hinausgehen, die mit einheitlichen Teilen aus Einzelpulvern in homogenem Aufbau herstellbar sind. Insbesondere lassen sich Zerspanungswerkzeuge sowie andere Bauteile aus Hartmetall mit besseren Einsatzeigenschaften, wie z. B. verschleißfesten Schneiden und zähen Bereichen der Spanfläche (gegen Span schlag), herstellen. Einheitlich ist die Herstellung dieser Körper durch Verpressen verschiedener Hartmetallpulver zu einem schließlich gemeinsamen Grünkörper und anschließendem Sintern. Die Preßdrücke sowie die Sinterbedingungen (Temperatur, Druck, Sinteratmosphäre) entsprechen denjenigen, die für die pulverme tallurgische Herstellung von Sinterkörpern allgemein angewendet werden.The following explanations on the Drawings that general with the composite body according to the invention my parts made of hard metal (including cermets) with better ones Functional properties and / or lower manufacturing costs are adjustable, the parts of different material together due to the improved alloy properties of the individual powder, but due to their special functional structure in the form of a layer composite mechanical properties such as fracture toughness, flexural strength, Wear resistance can be realized over those go out with uniform parts from individual powders in homogeneous structure can be produced. In particular, Cutting tools and other hard metal components with better operational properties, such as B. wear-resistant Cutting and tough areas of the rake face (against chip blow), produce. The production of these is uniform Body by pressing different carbide powders into one finally shared green body and subsequent sintering. The pressures and the sintering conditions (temperature, pressure, Sinter atmosphere) correspond to those for the powder Tallurgical production of sintered bodies generally used will.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann ein einstückiger Verbundkör per 20 aus zwei Teilen 21 und 22 mit einer gemeinsamen Verbin dungsfläche 23 geschaffen werden, die uneben ist. Zur Herstel lung dieses Verbundkörpers werden zunächst eine erste Mischung und anschließend eine zweite Mischung durch entsprechendes Ein füllen in eine Preßvorrichtung lose aufeinandergeschichtet, wobei die Mischungen sich hinsichtlich der Stoffzusammensetzun gen unterscheiden und in Granulatform vorliegen. Die Korngröße liegt bei extrem großem Korngrößenspektrum zwischen 60 µm und 250 µm. Anschließend werden durch Herabsenken eines Druckstem pels die beiden Mischungen unter einem Druck von bis zu 50 × 10⁷ Pa zu einem einheitlichen Grünling verdichtet, wonach dieser Grünling unter üblichen Sinterbedingungen fertiggesin tert wird. Hierdurch erhält man eine unebene Grenzfläche 23, die einen festen Verbund an der Verbindungsfläche 23 besitzt.As can be seen from Fig. 1, a one-piece composite body by 20 from two parts 21 and 22 with a common connec tion surface 23 can be created, which is uneven. To manufacture this composite body, first a first mixture and then a second mixture are filled loosely on top of one another by filling them into a pressing device, the mixtures differing in terms of the composition of the substance and being in granular form. The grain size is between 60 µm and 250 µm with an extremely large grain size spectrum. Then, by lowering a pressure stamp, the two mixtures are compressed to a uniform green body under a pressure of up to 50 × 10⁷ Pa, after which this green body is tert-finished under usual sintering conditions. This gives an uneven interface 23, which has a strong bond at the interface 23rd

Alternativ dazu weist der Verbundkörper 24 ebenfalls zwei Teile 25 und 26 auf, allerdings ist die Verbindungsfläche 27 geometrisch bestimmt, was mit folgendem Verfahren erreicht wird:Alternatively, the composite body 24 also has two parts 25 and 26 , but the connecting surface 27 is geometrically determined, which is achieved with the following method:

Zunächst wird in einen Preßraum eine erste Schicht einer pul verförmigen Material Zusammensetzung mit entsprechender Korn größe bzw. Korngrößenverteilung, wie vorerwähnt, gefüllt. Anschließend wird unter Absenkung eines Preßstempels eine Vor verdichtung dieser Materialzusammensetzung vorgenommen, wobei der Preßstempel eine entsprechend der Verbindungsfläche 27 aus gebildete Kontur aufweist. Anschließend wird der Preßstempel wieder hochgefahren und eine zweite Mischung 25 aufgefüllt, die dann, ggf. unter Verwendung eines Preßstempels mit glatter Oberfläche, verpreßt wird. Der so hergestellte Grünling wird fertiggesintert.First, a first layer of a pulverulent material composition with a corresponding grain size or grain size distribution, as mentioned above, is filled into a press chamber. Subsequently, with lowering of a press ram, a pre-compression of this material composition is carried out, the ram having a contour corresponding to the connecting surface 27 . The ram is then raised again and a second mixture 25 is filled, which is then pressed, possibly using a ram with a smooth surface. The green compact thus produced is sintered.

Der in Fig. 3 dargestellte Verbundkörper 28 besteht aus einem Mehrschichtverbund mit Lagen 29 bis 31, durch deren entspre chende Materialauswahl gezielt Zug- und Druckspannungen in das Bauteil 28 eingebracht werden können, damit die Bruchzähigkeit und Biegefestigkeit erhöht wird. Hierzu kann ein Verfahren ent sprechend der Beschreibung zu Fig. 1 oder Fig. 2 verwendet wer den. Der Verbundkörper 77 nach Fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 3 durch sechs Lagen 32 bis 37 statt dreier Lagen 29 bis 31. Bei dem Verbundkörper 38 nach Fig. 5 sind gezielte Inhomogenitäten einer Pulversorte 39, beispielsweise aus einem Granulat, in eine Matrix 40 einer anderen Pulversorte eingebracht und anschließend verpreßt und gesintert worden, um eine Rißfortpflanzung oder ähnliches positiv zu beeinflussen. Die Granulate verschiedener Pulver 39, 40 werden hierbei ver wendet. The composite body 28 shown in Fig. 3 consists of a multi-layer composite with layers 29 to 31 , through their corre sponding material selection targeted tensile and compressive stresses can be introduced into the component 28 , so that the fracture toughness and bending strength is increased. For this purpose, a method according to the description of FIG. 1 or FIG. 2 can be used who. The composite body 77 according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 3 by six layers 32 to 37 instead of three layers 29 to 31 . In the composite body 38 according to FIG. 5, specific inhomogeneities of a powder type 39 , for example from a granulate, have been introduced into a matrix 40 of another powder type and then pressed and sintered in order to positively influence crack propagation or the like. The granules of various powders 39 , 40 are used here ver.

Die Verbindungsflächen der Verbundkörper 20, 24, 28, 77 und 38 erweisen sich als extrem haltbar. Bei schwierig zu pressenden Teilen wird durch das Schichtpressen zweier Granulate mit unterschiedlichen Verdichtungseigenschaften eine Verzugskompen sation erreicht. Grundsätzlich ermöglicht die vorliegende Erfindung die Herstellung von vollwertigen Bauteilen wie den nachfolgend beschriebenen Schneideinsätzen, bei denen ein Teil körper aus relativ preiswertem Recyclingmaterial oder minder wertigem Stoff und der andere Teil oder die anderen Teile aus einem hochwertigen Material, z. B. Hartmetall oder Cermets bestehen. Die Herstellung der Verbundkörper ist einfach und ohne großen Aufwand mit üblichen Matrizenpressen ohne großen Zeitaufwand durchführbar. Mit der dargestellten erfindungsgemä ßen Verfahrenstechnik ist die Möglichkeit der praktischen Umsetzung theoretisch bekannter Vorteile von Schichtverbund werkstoffen für pulvermetallurgisch hergestellte Hartmetalle geschaffen.The connection surfaces of the composite bodies 20 , 24 , 28 , 77 and 38 have proven to be extremely durable. For parts that are difficult to press, warping compensation is achieved by pressing two granules with different compression properties. Basically, the present invention enables the production of full components such as the cutting inserts described below, in which a part body made of relatively inexpensive recycling material or inferior material and the other part or the other parts made of a high quality material, e.g. B. tungsten carbide or cermets. The production of the composite body is simple and can be carried out without great effort using conventional die presses and without requiring a great deal of time. With the process technology shown according to the invention, the possibility of the practical implementation of theoretically known advantages of layered composite materials for powder metallurgically produced hard metals is created.

Konkrete Anwendungsbeispiele zeigen die Fig. 6 bis 14. Der Schneideinsatz nach Fig. 6a, b besteht aus einem im wesentli chen zylinderförmigen Kern 41 und einer Außenhülle 42, deren Außenmantel eine in der Draufsicht rhombische Gestalt hat. Zur Herstellung dieser Platte mit einem mittleren Befestigungs loch 78 wird zunächst um einen Dorn eine erste Mischung aus Granulat einer ersten Stoffzusammensetzung vorgepreßt, wobei radial am Außenmantel eine unebene Mantelfläche eingeprägt wird. Anschließend wird dieser Kern 41 in eine im Querschnitt rhombenförmige Presse gesetzt, ggf. zentriert, und der Randbe reich um den Kern mit einer zweiten Materialschüttung aufge füllt, die dann unter Ausbildung der dargestellten Rautenform verpreßt wird. Hierdurch erhält man einen Schneideinsatz, des sen schneidkantennahen Spanflächenbereiche und dessen Freiflä che aus einem unterschiedlichen Material, wie der Kern 41, der stirnseitig die Spanflächenmitte bildet. Concrete examples shown in FIGS. 6 to 14. The cutting insert according to Fig. 6a, b consists of a chen in wesentli cylindrical core 41 and an outer shell 42, the outer shell has a rhombic shape in plan view. To produce this plate with a central fastening hole 78 , a first mixture of granules of a first material composition is first pressed around a mandrel, an uneven surface being impressed radially on the outer jacket. Then this core 41 is placed in a cross-sectional rhomboidal press, possibly centered, and the Randbe fills up around the core with a second fill of material, which is then pressed to form the diamond shape shown. This gives a cutting insert, the cutting edge areas close to the cutting edge and its free surface made of a different material, such as the core 41 , which forms the face of the cutting surface center.

Der Schneideinsatz nach Fig. 7 besteht entweder aus drei Lagen 43, 44 und 45 oder einem mehrlagigen Paket 46, wobei die Lagen 43 und 45 die Auflagefläche und die Spanfläche bzw. zwei Spanflächen bilden können; Entsprechendes gilt für die Außenla gen des Schichtpaketes 46.The cutting insert according to FIG. 7 consists of either three layers 43 , 44 and 45 or a multi-layer package 46 , wherein the layers 43 and 45 can form the contact surface and the rake surface or two rake surfaces; The same applies to the outer layers of the layer package 46 .

Bei dem Schneideinsatz nach Fig. 8a sind jeweils die spitzen Eckenbereiche 48 aus einem anderen Material aufgebaut als der Kern 47, wobei die Verbindungsfläche 49 schrägwinklig zur Frei fläche und zur Spanfläche verläuft und an diesen endet.In the cutting insert according to Fig. 8a, the acute corner portions 48 are each constructed of a different material than the core 47, with the connecting surface 49 at an oblique angle to the surface free and extends to the clamping area and ending at the latter.

Der erfindungsgemäße Verbundkörper aus zwei Teilen 50, 51 kann auch als Stecheinsatz ausgebildet sein, dessen Dachfläche (Spanfläche) sowie die darunterliegende Materialschicht 50 aus einem anderen Material bestehen, wie der Basiskörper 51.The composite body according to the invention, consisting of two parts 50 , 51, can also be designed as a lancing insert, the roof surface (rake surface) and the underlying material layer 50 of which are made of a different material than the base body 51 .

Der rautenförmige Schneideinsatz nach Fig. 10a, b entspricht im wesentlichen demjenigen nach Fig. 6a, b, jedoch mit dem Unter schied, daß der Kern 52 selbst an seinem Außenmantel 53 rauten förmig ausgebildet ist, wobei die Verbindungsfläche 53 uneben und im wesentlichen parallel dem Außenumfang (Freiflächen des Schneideinsatzes) liegt. Die Außenlage 54 besteht aus einem Hohlkörper, dessen Innen- wie Außenmantel rautenförmig verlau fen. Die in Fig. 10 dargestellte Ausführungsvariante besteht aus einem Kernkörper 56 sowie jeweiligen Eckenzonen 55, die entsprechend wie zu Fig. 8a, b beschrieben, ausgebildet sind.The diamond-shaped cutting insert according to Fig. 10a, b corresponds essentially to that of Fig. 6a, b, but with the difference that the core 52 itself is diamond-shaped on its outer jacket 53 , the connecting surface 53 uneven and substantially parallel to that The outer circumference (free areas of the cutting insert) lies. The outer layer 54 consists of a hollow body, the inner and outer jacket of which is diamond-shaped. The embodiment variant shown in FIG. 10 consists of a core body 56 and respective corner zones 55 , which are designed as described for FIGS . 8a, b.

Der trigonförmige Schneideinsatz nach Fig. 11a besitzt Span formmulden 79, die rundum parallel zu den Schneidkanten verlau fen. Der Körper selbst ist aus zwei unterschiedlichen Stof fen 57 und 58 mit einer unebenen Verbindungsfläche 59 aufge baut. Die Materialzusammensetzungen der Schichten 57 und 58 können beispielsweise aus den Hartmetallsorten P15 und P20 bestehen.The trigon-shaped cutting insert according to FIG. 11 a has chip-shaping troughs 79 , which run all around parallel to the cutting edges. The body itself is made up of two different fabrics 57 and 58 with an uneven connecting surface 59 . The material compositions of the layers 57 and 58 can consist, for example, of the hard metal types P15 and P20.

Der in Fig. 12 dargestellte im wesentlichen dreieckige Schneid einsatz besitzt dachförmige Kanten 60, eine Spanformnut 61 sowie einen mittleren Plateaubereich 62, von dem sich rippen förmige Keile als Spanformelemente 63 zu jeder Schneidkante hin erstrecken. Entlang jeweiliger Verbindungsflächen 64, 65 und 66 erstrecken sich beidseitig unterschiedliche Teilkörper 67, 68 und 69, die durch Pressen zu einem einheitlichen Schneideinsatz und anschließendem Sintern zusammengefügt worden sind. Die Ver bindungsflächen 64 bis 66 verlaufen im wesentlichen senkrecht zur sichtbaren dargestellten Dachfläche bis hin zur Bodenflä che.The substantially triangular cutting insert shown in FIG. 12 has roof-shaped edges 60 , a chip-forming groove 61 and a central plateau area 62 , from which rib-shaped wedges extend as chip-forming elements 63 to each cutting edge. Different partial bodies 67 , 68 and 69 extend along respective connecting surfaces 64 , 65 and 66 and have been joined together by pressing to form a uniform cutting insert and subsequent sintering. The connecting surfaces 64 to 66 run essentially perpendicular to the visible roof surface shown up to the floor surface.

Auch der in Fig. 13a, b dargestellte spitzwinklige rautenför mige Schneideinsatz mit einer abgestuften Freifläche 70, der sich aus Teilen 71 und 72 aus unterschiedlichem Material zusam mensetzt, kann mittels des beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Bei dem in den Fig. 14a, b dargestellten Schneideinsatz ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung derart umgesetzt, daß in einem vorgepreßten Kern 73 einer ersten Materialsorte durch entsprechende obere und untere Stempeleinwirkung Ausnehmun gen 74 geschaffen worden sind, die mit einem zweiten Mate rial 75 aufgefüllt und durch anschließendes Pressen mit einem entsprechend geformten Druckstempel zur Ausbildung von (vorgeformten) Spanformelementen 76 vorgepreßt wird. Der vorge preßte Körper wird dann anschließend gesintert. Sämtliche geschilderte Ausführungsformen sind hinsichtlich ihres Aufbaues entsprechend variierbar, wobei mindestens eine der Lagen bzw. Schichten oder ein Teilkörper aus einem Hartmetall oder Cermet, der nach dem Stand der Technik bekannten Sorten bestehen sollte. Die übrigen Teile können aus anders zusammengesetzten Hartmetallen oder Cermets (bei Wendeschneidplatten) oder auch Stählen (bei Verbundkörpern mit Verschleißschutzschichten) bestehen. Die jeweils gewählten Schichtdicken, auch Oberflä chenschichten können, soweit preßtechnisch realisierbar, in weiten Grenzen variiert werden, solange die erfindungsgemäße Bedingung einer rauhen Verbindungsfläche mit unregelmäßiger oder regelmäßiger Struktur eingehalten wird.Also shown in Fig. 13a, b acute-angled diamond-shaped cutting insert with a stepped open space 70 , which is composed of parts 71 and 72 made of different materials, can be produced by the described method. In the cutting insert shown in FIGS. 14a, b, the configuration according to the invention is implemented in such a way that in a pre-pressed core 73 of a first type of material, corresponding recesses 74 have been created by corresponding upper and lower stamp action, which are filled with a second material 75 and through Subsequent pressing is pre-pressed with a correspondingly shaped pressure stamp to form (preformed) chip-forming elements 76 . The pre-pressed body is then sintered. All of the described embodiments can be correspondingly varied in terms of their structure, with at least one of the layers or layers or a partial body made of a hard metal or cermet, which should consist of grades known from the prior art. The remaining parts can consist of differently composed hard metals or cermets (for indexable inserts) or steels (for composite bodies with wear protection layers). The layer thicknesses chosen in each case, including surface layers, can be varied within wide limits insofar as can be achieved by pressing technology, as long as the condition according to the invention of a rough connecting surface with an irregular or regular structure is observed.

Claims

1. Composite body from at least two parts of different material composition, of which at least one of the parts consists of hard metal or a cermet and which are connected to one another by final sintering to form an integral body, characterized in that the connecting surface of the two parts is uneven.

2. Composite body according to claim 1, characterized by a Connection surface with an average surface roughness depth of at least 100 µm.

3. Composite body according to claim 1 or 2, characterized net that the interface is a regular or incorrect regular shape deviation (from a smooth surface) in Form of second or higher orders, preferably wavy, serrated, grooved, with hollows, elevations and / or is provided with scales.

4. Composite body according to claim 3, characterized in that this consists of a substrate body made of a first material and at least one second material on at least one Surface or a surface part of the substrate body consists, preferably the surface of the first The same embossed contour as the outer surface of the second material.

5. Composite body according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that it consists of a core from a first Material and an envelope from a second material exists, preferably shaped as a cutting insert is.

6. Composite body according to claim 5, characterized in that the core is a ring cylinder with an uneven outer surface and the shell is a rhombic, square, right has angular or triangular outer jacket, the respective end faces of the core and the shell in one Lay level next to and adjacent to each other.

7. Composite body according to claim 5 or 6, characterized net that the cutting insert from a multilayer composite body exists, the individual layers of the support surface che to the rake face or between two parallel Rake faces are arranged essentially one above the other.

8. Composite body according to one of claims 5 to 7, characterized characterized in that the cutting insert only in the cutting corner areas is provided with a second material.

9. Composite body according to one of claims 5 to 8, characterized characterized in that at least two neighboring Cut corners from adjacent cutting insert parts different material.

10. Composite body according to one of claims 1 to 9, characterized characterized that targeted by choice of powder types Inhomogeneities and / or compressive or tensile stresses finally the implantation of later cracks tren are introduced.

11. A method for producing a composite body according to a of claims 1 to 10, characterized in that pul deformed granulate mixtures, preferably with grits between 60 µm and 250 µm with a wide range of grain sizes, according to the composition of the individual parts manufactured and, if necessary, successively layered, pressed together and finally sintered.

12. A method for producing a composite body according to a of claims 1 to 10, in the powdered granules Mixtures according to the composition of the individual parts are manufactured, then a first Mix is pre-pressed, preferably under pressure between 0.05 × 10⁷ to 50 × 10⁷ Pa, the Stamp for embossing the surface, which later became a Connection area to another part, one has an uneven contour, then another mixture is filled up, at least the embossed surface of the first pre-pressed body by filling completely or is partially covered and that this additional layer pre-pressed together with the first pre-pressed body is sintered before the entire pre-pressed body becomes.

13. The method according to any one of claims 11 or 12, characterized characterized in that the pre-pressing radially and / or axially is carried out.

14. The method according to claim 12, characterized in that the pressure stamp for embossing the contoured surface the negative form of one provided with chip form elements Has cutting face of a cutting insert, preferably with maximum depths / elevations to the median area between 1 µm to 2 mm and that the same pressure stamp for pressing a first mixture of granules and after applying one thin layer second mixture for pre-pressing the whole Layer structure is used.