DE2413166C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drahtziehmatrize
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1
sowie ein Verfahren zur Herstellung einer
Drahtziehmatrize.
Drahtziehmatrizen zur Herstellung von Drähten sind in
vielfachen Ausführungsformen vorbekannt. So beschreiben
beispielsweise die US-PS 34 07 445, 37 43 483 und
24 07 445 Drahtziehmatrizen mit einem polykristallinen
Diamant, wobei der polykristalline Diamant in einer
Fassung beispielsweise aus Sinterhartmetall angeordnet
ist. Hierbei besitzen die zur Fassung der Diamanten
geeigneten sinterbaren Metalle ein zu geringes Elastizitätsmodul
und eine zu geringe Streckgrenze, so
daß die Ausübung eines Vorspannungsdruckes größer als
etwa 0,7 Kilobar auf die Oberfläche des Diamantkristalles
nicht möglich ist. Darüber hinaus könnten für die Herstellung
der zuvor beschriebenen Drahtziehmatrizen nur
Sintermetalle verwendet werden, durch die der Diamant
beim Sintern, beispielsweise durch Carbidbildung, nicht
angegriffen wird. In der US-PS 28 66 364 wird eine Drahtziehmatrize
beschrieben, die einen mit einer Bohrung
versehenen Diamanten aufweist. Hierbei wird der in
einer Aluminiumfassung angeordnete Diamant von einem
Metallring umschlossen. Da Aluminium eine verhältnismäßig
geringe Festigkeit aufweist, besteht bei einer
derartigen Drahtziehmatrize die Gefahr, daß es insbesondere
bei einem hohen Ziehdruck zu einer Lockerung
des Diamantkernes in der Aluminiumeinbettung und damit
zu einer Zerstörung der Drahtziehmatrize kommt.
Eine Drahtziehmatrize mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Patentanspruchs 1 wird in der US-PS 19 44 758
beschrieben. Hierbei besitzt die bekannte Drahtziehmatrize
einen durchlochten Kern aus einem Diamanteinkristall,
wobei der Kern von einer ringförmigen Fassung
aus einem gesinterten Gemisch von Wolframcarbid
umschlossen ist, das zusätzlich noch Kobalt, Nickel
und/oder Eisen enthält. Vorzugsweise wird in der US-PS
19 44 758 eine Wolframcarbid-Konzentration von 45 Gewichtsprozent
angegeben, wobei die verbleibenden
55 Gewichtsprozent auf die Metalle Wolfram, Kobalt,
Nickel und/oder Eisen entfallen. Eine derartige, in
bezug auf den Metallanteil relativ geringe Wolframcarbid-
Konzentration ist bei der bekannten Drahtziehmatrize
deswegen erforderlich, weil ansonsten beim
Sintern der Fassung eine Temperatur überschritten
werden würde, die zu einer starken Schädigung des
Einkristalldiamanten führen würde. So konnte festgestellt
werden, daß die Verfestigungstemperatur
einer Fassung aus 55 Gewichtsprozent Kobalt und 45 Gewichtsprozent
Wolframcarbid bei 1280°C und bei einer
Fassung aus 10 Gewichtsprozent Kobalt, 15 Gewichtsprozent
Nickel, 30 Gewichtsprozent Wolfram sowie 45 Gewichtsprozent
Wolframcarbid bei 1325°C lag.
Eine Verfestigungstemperatur im Bereich von etwa
1300°C ist für einen Diamanten sehr hoch, weil sie
in der Regel zu einer schädigenden Graphitisierung
führt. Dies wiederum hat zur Folge, daß eine derartige
Drahtziehmatrize einen erhöhten Verschleiß und
oder wegen der thermischen Vorschädigung des Diamanten
eine verstärkte Bruchneigung desselben besitzt,
was sich wiederum in einer verringerten Standzeit
einer derartigen Drahtziehmatrize im Gebrauch
ausdrückt.
Somit ist festzuhalten, daß der vorstehend genannte
Stand der Technik Drahtziehmatrizen beschreibt, die
einen Diamanteneinkristall sowie eine Trägermatrix
hierfür aufweisen, wobei die Trägermatrix eine relativ
geringe Konzentration an carbidbildenden Komponenten
enthält, um so die Sintertemperatur niedrig
zu halten. Alternativ hierzu sind Trägermaterialien
aus nicht carbidbildenden Materialien bekannt, die zwar
bei den gewünschten niedrigen Temperaturen gesintert
werden können, gleichzeitig aber den Nachteil aufweisen,
eine relativ geringe Druckfestigkeit und/oder ein
geringes Elastizitätsmodul zu besitzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Drahtziehmatrize der angegebenen Art zur Verfügung
zu stellen, die eine besonders hohe Druckfestigkeit
und ein besonders hohes Elastizitätsmodul aufweist,
so daß die Drahtziehmatrize insbesondere für
Drähte aus hochfesten und harten Metallen wie Wolfram,
Molybdän, Stahl etc. verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Drahtziehmatrize mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1
gelöst.
Die erfindungsgemäße Drahtziehmatrize weist eine
Fassung aus Sinterhartmetall mit 75 bis 94 Gew.-%
Wolframcarbid, Titancarbid und/oder Tantalcarbid und 6
bis 25 Gew.-% Kobalt, Nickel und/oder Eisen als Bindemetall
auf. In einer derartigen Fassung aus Sinterhartmetall
ist nicht, wie beim vorstehend aufgeführten
Stand der Technik, ein Diamanteinkristall als Kern
angeordnet. Vielmehr sieht die erfindungsgemäße Drahtziehmatrize
einen Kern vor, der aus polykristallinem
Diamant mit einer Diamantkonzentration über 70 Vol.-%
und 2 bis 10 Vol.-% Bindemetall des Hartmetalls der
Fassung, aus polykristallinem Bornitrid mit 80 bis
97 Vol.-% kubischem Bornitrid oder einem Gemisch der
vorstehend aufgeführten Komponenten besteht, wobei
das Material der Fassung mit dem Material des Kerns
zu einem Verbundkörper vereinigt ist.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Drahtziehmatrize
weist eine Reihe von erheblichen Vorteilen gegenüber
den bekannten Matrizen des Standes der Technik auf.
Dies drückt sich beispielsweise beim industriellen
Einsatz der erfindungsgemäßen Drahtziehmatrize im
Vergleich zu einer Drahtziehmatrize aus einem Diamanteinkristall
in einer drei bis zehnfach höheren
Lebensdauer und im Vergleich zu einer Matrize aus
Wolframcarbid in einer zehn bis zweihundertfach
höheren Lebensdauer aus. Auch neigt der erfindungsgemäße
Kern nicht, wie Naturdiamant, zu ungleichmäßiger
Abnutzung oder Zersplitterung und Bruch unter
Belastung. Der durch die erfindungsgemäße Drahtmatrize
gezogene Draht wird von daher immer durch ein rundes
Loch geführt, wodurch ein stets gleichmäßiges Endprodukt
erzielt wird und die vorstehend genannte verlängerte
Lebensdauer der Ziehdüse erklärlich wird.
Darüber hinaus ist die Herstellung der erfindungsgemäßen
Drahtziehmatrize einfach und erfolgt praktisch
in einem einzigen Preßvorgang bei hoher Temperatur
und hohen Drucken, wie dies noch nachfolgend beschrieben
wird.
Überraschenderweise konnte durch Messung festgestellt
werden, daß der polykristalline Diamant bei
der Herstellung der erfindungsgemäßen Matrize nicht
oder nur vernachlässigbar gering angegriffen wurde,
obwohl bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Drahtziehmatrize
Sintertemperaturen zur Anwendung kommen,
die in einem Bereich zwischen etwa 1300°C und etwa
1600°C liegen. Auch macht bei der erfindungsgemäßen
Drahtziehmatrize die zwischen dem bruchfesten und
verschleißfesten Kern und dem umschließenden oder
flankierenden steifen Sinterhartmetall entstandene
direkte Bindung eine Zwischenschaltung irgendeiner
Verbindungsschicht zwischen Kern und Fassung überflüssig.
Ergänzend zu dem eingangs aufgeführten Stand der
Technik wird noch auf die FR-PS 20 89 415, die
DE-OS 21 17 056 und die DE-OS 22 32 227 verwiesen,
die Schneidwerkzeuge für die spanabhebende Materialbearbeitung
beschreiben.
So sind die beiden zuerst genannten Veröffentlichungen
auf einen Diamantschneideinsatz gerichtet, bei dem
ein Schneidelement, nämlich ein polykristalliner Diamant,
mit einer dicken Sinterhartmetallunterlage zu
einem Verbundkörper vereinigt ist. Die DE-OS 22 32 227
beschreibt einen hierzu ähnlichen Schneideinsatz, der
sich von dem zuvorgenannten Schneideinsatz dahingehend
unterscheidet, daß er keine polykristalline Diamantschicht,
sondern eine Verschleißschicht aus kubischem
Bornitrid aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Drahtziehmatrize, die insbesondere zum Ziehen
von Drähten mit einem Durchmesser von 0,2 mm und
größer einsetzbar ist, ist mindestens ein hochfester
Metallring vorgesehen, der mit Preßsitz um einen Verbundkörper
mit einer Fassung aus Sinterhartmetall
und einem Kern aus polykristallinem Diamant angeordnet
ist. Bei dieser Anordnung wird auf die Außenfläche
des Verbundkörpers fortwährend eine merkliche
Druckspannung über 0,7 Kilobar ausgeübt.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, durch das
die vorstehend beschriebene Drahtziehmatrize schnell
und einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Druckraum
einer Vorrichtung zur Erzeugung von hohen Drucken und
Temperaturen eine Buchse aus kaltgepreßtem sinterbaren
Hartmetallpulvergemisch oder vorgesintertem Hartmetall
angeordnet, wobei das Hartmetallpulvergemisch bzw.
Hartmetall eine Zusammensetzung von 75 bis 94 Gew.-%
Wolframcarbid, Titancarbid und/oder Tantalcarbid und
6 bis 25 Gew.-% Kobalt, Nickel und/oder Eisen aufweist.
Anschließend wird der Innenraum der Buchse mit Körnern
aus Diamant und/oder kubischem Bornitrid gefüllt
und bei Temperaturen im Bereich von 1300°C bis 1600°C
mehr als drei Minuten einem Druck ausgesetzt, bei dem
thermodynamisch stabile Bedingungen für Diamant und/
oder kubisches Bornitrid herrschen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Drahtziehmatrize und des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung einer derartigen Drahtziehmatrize
sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Drahtziehmatrize sowie das erfindungsgemäße
Verfahren werden nachfolgend anhand von
Ausführungsformen und Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch eine die Form eines Verbundkörpers
aufweisende Drahtziehmatrize mit einem
polykristallinen Kern und im wesentlichen zylindrischer
Gestalt, durch den sich ein doppelkonisches
Loch erstreckt und der von einem
Mantel aus Sinterhartmetall umgeben ist, der
direkt mit dem Kern verbunden ist,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine die Form eines Drehkörpers
aufweisende Verbundmatrize mit einer
polykristallinen Kernschicht, die auf der Oberseite
und Unterseite jeweils mit einer Sinterhartmetallschicht
(sowie mit einer mit diesen
Schichten aus einem Stück bestehenden Außenschicht)
direkt verbunden ist, wobei die polykristalline
Masse mindestens den Einschnürungsbereich
einer doppelkonischen Drahtziehdüsenöffnung
umschließt,
Fig. 3 einen Teilschnitt einer zur Herstellung der
Verbundkörper nach der Erfindung geeigneten
Vorrichtung zum Erzeugen von hohen Drücken und
Temperaturen,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine Beschickungsanordnung
für den Druckraum der Vorrichtung nach Fig. 3 und
Fig. 5 und 6 Ausführungsformen von mit Druckringen versehenen
Drahtziehmatrizen.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Verbundkörpers
10, dessen Kern 11 eine im wesentlichen
zylindrische Form aufweist und ein entsprechend bemessenes
und geformtes durchgehendes Loch 12 besitzt.
Der Kern 11 besteht aus einer polykristallinen Masse
aus Diamantkristallen, kubischen Bornitridkristallen
oder aus einem Gemisch von beiden. Die Fassung 13
besteht aus Sinterhartmetall, das direkt mit dem
Matrizenkern 11 entlang einer Grenzfläche verbunden
ist, die frei von Hohlräumen ist sowie in einem eine
Dicke von ungefähr 1-100 μ aufweisenden Bereich unregelmäßig
und verzahnt verläuft, wobei die Verzahnung
zwischen einzelnen Kristallen und Teilen der
Sinterhartmetallmasse auftritt. Bei der in Fig. 2 dargestellten
Ausführungsform besteht der Verbundkörper
20 aus einer kristallinen Innenschicht 21, die zunächst
auf der Oberseite und Unterseite mit einer Außenschicht
22 a bzw. 22 b bedeckt und seitlich von einer
Ringschicht 22 c ummantelt ist. Die aus Sinterhartmetall
bestehenden Schichten 22 a, 22 b und 22 c bestehen
im fertigen Zustand des Verbundkörpers aus einem
Stück. Bei beiden Ausführungsformen sind die Verbundkörper
in die Form eines Drehkörpers (vorzugsweise
eines kegeligen Drehkörpers mit einem Kegelwinkel
von 2-4°) gebracht worden. Der Einschnürungsbereich,
d. h. der den kleinsten Durchmesser aufweisende Bereich
des Loches 23 besteht aus einem Material mit
hoher Verschleißfestigkeit.
Zur Herstellung der Verbundkörper 10 und 20 verwendet
man vorzugsweise die in der US-PS 29 41 248 erläuterte
und in Fig. 3 teilweise dargestellte Vorrichtung zum
Erzeugen von hohen Drücken und hohen Temperaturen.
Fig. 4 zeigt eine für das Herstellungsverfahren nach
der Erfindung geeignete Beschickungsanordnung.
Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung 30 enthält zwei
Stempel 31 und 31′ aus Wolframcarbidhartmetall und einen
zwischen diesen angeordneten Gürtelring 32 aus dem
gleichen Material. In der Öffnung 33 des Gürtelringes 32
ist ein Reaktionsgefäß 34 angeordnet, das die nachstehend
beschriebene Beschickungsanordnung aufnimmt. Zwischen dem
Gürtelring 32 sowie dem Stempel 31 und dem Stempel 31′
ist jeweils eine isolierende Dichtungsanordnung 35 vorgesehen,
die aus zwei wärmeisolierenden und elektrisch
nichtleitenden Bauteilen 36 und 37 aus Pyrophyllit besteht,
zwischen denen eine metallische Dichtung 38 angeordnet
ist.
Das Reaktionsgefäß 34 enthält in einer bevorzugten Ausführungsform
einen aus Salz bestehenden Hohlzylinder 39.
Der Hohlzylinder 39 kann auch aus einem anderen Material,
beispielsweise Talk, hergestellt sein, welches a) unter
den zur Anwendung gelangenden hohen Drücken und hohen
Temperaturen nicht in einen festeren und steiferen Zustand
überführt wird (durch Phasenumwandlung und/oder
Verdichtung) und welches b) frei von bei der Anwendung
von hohen Drücken und hohen Temperaturen auftretenden
Volumendiskontinuitäten ist, wie sie beispielsweise
bei Pyrophyllit und porösem Aluminiumoxyd auftreten.
Zur Herstellung des Hohlzylinders 39 eignen sich Werkstoffe,
die den in Spalte 1, Zeile 59 - Spalte 2, Zeile 1
der US-PS 30 30 662 angeführten Bedingungen
genügen.
Konzentrisch innerhalb des Zylinders 39 ist ein am Zylinder
39 anliegendes Widerstandsheizrohr 40 aus Graphit
angeordnet. Innerhalb des Heizrohres 40 ist wiederum
eine zylindrische Salzhülse 41 angeordnet, auf deren
Ober- und Unterseite jeweils ein Salzstopfen 42 bzw.
42′ eingepaßt ist.
An jedem Ende des Zylinders 39 ist jeweils eine Endscheibe
43 bzw. 43′ aus elektrisch leitendem Metall vorgesehen,
die eine elektrische Verbindung zum Heizrohr 40
schafft. Über jeder Endscheibe 43 bzw. 43′ ist jeweils
eine Endkappe 44 bzw. 44′ angeordnet, die aus einer
Pyrophyllitscheibe 45 besteht, die von einem elektrisch
leitenden Ring 46 umschlossen ist.
In der vorstehend erläuterten Vorrichtung lassen sich in
bekannter Weise gleichzeitig hohe Temperaturen und hohe
Drücke erzeugen. Es können natürlich auch andere zur
Erzeugung der erforderlichen hohen Drücke und Temperaturen
geeignete Vorrichtungen verwendet werden.
Die in Fig. 4 in einem anderen Maßstab dargestellte
Beschickungsanordnung 50 paßt in den Druckraum 41 der
Vorrichtung nach Fig. 3. Die Beschickungsanordnung 50
besteht aus einer zylindrischen Hülse 52 aus einem
Abschirmmetall, das aus Zirkonium, Titan, Tantal,
Wolfram oder Molybdän bestehen kann. Innerhalb der
zylindrischen Hülse 52 ist ein durch eine Scheibe 54
aus Abschirmmetall abgeschlossener Napf 56 aus Abschirmmetall
vorgesehen. Die in Fig. 4 dargestellte
Napffüllung dient zur Erzeugung eines Verbundkörpers
mit einem ein durchgehendes gerades Loch aufweisenden
polykristallinen Kern. Ein Draht 57 entsprechender
Größe, beispielsweise ein Wolframdraht mit einem
Durchmesser von 0,25 mm ist innerhalb des Napfes 56
angeordnet und am Napfboden befestigt, beispielsweise
angeschweißt. Der Draht 57 ist von einer Masse 58
aus Hartstoffteilchen (Diamant, kubisches Bornitrid
oder eine Mischung aus Diamant und kubischem Bornitrid)
umschlossen, welche den Innenraum einer Buchse
59 ausfüllt, die aus kaltgepreßtem sinterbarem Hartmetallpulvergemisch
(aus Carbid und einem geeigneten
Bindemetall) besteht. Die Buchse 59 kann gegebenenfalls
auch aus vorgesintertem Hartmetall bestehen, wie
nachstehend noch erläutert werden wird.
Zur Herstellung des sich durch den polykristallinen Kern
erstreckenden Loches ist Wolfram besonders gut geeignet,
da es einen hohen Schmelzpunkt aufweist und auch eine
ausreichende Steifigkeit besitzt, um eine Verformung
durch die Kristallkörner bei dem bei hohen Temperaturen
und Drücken erfolgenden Preß- und Sintervorgang zu
widerstehen. Wolfram kann auch später nicht allzu schwer
aufgelöst oder abgeschliffen werden. Es können auch andere
Werkstoffe eingesetzt werden, beispielsweise Molybdän,
Zirkonium, Titan, Tantal, Rubidium, Rhodium, Rhenium,
Osmium oder feuerfeste Carbide und sogar Nichtmetalle
wie Oxydkeramiken. Der Draht braucht keinen gleichmäßigen
Querschnitt aufzuweisen, sondern kann eine Gestalt besitzen,
welche die gewünschte doppelkonische Ausbildung
des vorgeformten Loches erleichtert.
Das verbleibende Restvolumen innerhalb der Beschickungsanordnung
50 wird von Scheiben 61 a, 61 b aus dem gleichen
Material wie der Zylinder 39, beispielsweise Natriumchlorid,
und von Scheiben 62 a, 62 b aus hexagonalem
Bornitrid ausgefüllt. Die Scheiben 62 a, 62 b sollen
den Eintritt von unerwünschten Substanzen in den durch
den Napf 56 und die Scheibe 54 festgelegten Probeaufnahmeraum
verhindern. Es hat sich herausgestellt, daß
bei Verwendung von entweder Zirkonium oder Titan für
die Hülse 52, die Scheibe 54 und den Napf 56 diese
Metalle die Sinterung der Kristallkörner und die Verbindung
zwischen der kristallinen Masse und dem Sinterhartmetallmantel
fördern.
Eine Buchse 59 mit einem Innendurchmesser von 2,56 mm
wurde aus kaltgepreßtem Hartmetallpulvergemisch
(13 Gew.-% Kobalt, 87 Gew.-% Wolframcarbid) hergestellt
und in einem Zirkoniumnapf angeordnet, an dessen
Bodenwandung ein Wolframdraht mit einem Durchmesser
von 0,25 mm angeschweißt war, der in der aus Fig. 4
ersichtlichen Weise sich in der Mitte des Napfes entlang
dessen Längsachse erstreckte. Der Hohlraum zwischen
der Buchse und dem Wolframdraht wurde mit Diamantkorn
mit einer Siebgröße von 40/80 Maschen/cm
ausgefüllt. Zur Herstellung der Hülse 52 und der
Scheiben 54, 63 a und 63 b wurde Zirkoniummetall (mit
einer Dicke von 0,050 mm) verwendet. Diese Beschickungsanordnung
wurde in die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung
zum Erzeugen von hohen Drücken und hohen Temperaturen
eingeführt und dort 60 Minuten lang ungefähr
einem Druck von 55 Kilobar und einer Temperatur von
1500°C ausgesetzt, worauf die Temperatur auf Raumtemperatur
herabgesetzt und dann der Druck abgeschaltet
wurde. Der aus der Vorrichtung entnommene Diamant-
Sinterhartmetall-Verbundkörper besaß einen Durchmesser
von ungefähr 5,84 mm und eine Länge von ungefähr
5,59 mm. In einem heißen Bad aus Flußsäure und
Salpetersäure wurde der Wolframdraht, die äußere
Zirkoniumhülse und etwas Sinterhartmetall von der
Oberfläche abgelöst. Anschließend wurde ein Schutzüberzug
aus geschmolzenem Polyäthylen auf die Oberfläche
des Verbundkörpers aufgebracht, worauf der
Ätzvorgang fortgesetzt wurde, um den Wolframdraht
vollständig zu entfernen.
Bei Verwendung einer Masse 58 aus Diamantkristallen erhält
man eine sehr umfangreiche Diamant-Diamant-Bindung,
wie in der US-PS 37 43 483 erläutert ist. Bei Verwendung
von kubischen Bornitridkristallen oder eines Gemisches
aus kubischen Bornitridkristallen und Diamantkristallen
muß man zusätzlich eine metallische Phase beigeben, die
Aluminiumatome und Atome mindestens eines Legierungselementes
aus der Nickel, Kobalt, Mangan, Eisen, Vanadium
und Chrom umfassenden Gruppe enthält. Das Verhältnis
der Aluminiummenge in bezug auf die Legierungsmetallmenge
ist nicht kritisch und kann von gleichen Gewichtsteilen
bis zu einem Teil Aluminium pro 10 Teile Legierungsmetall
reichen. Die Aluminiummenge im Ausgangsmaterial
kann 1 bis ungefähr 40 Gew.-% des kubischen Bornitrids
betragen, während die Legierungsmetallmenge
von 2 bis ungefähr 100 Gew.-% des kubischen Bornitrids
reichen kann. Die im verdichteten kubischen Bornitrid
als Matrixmaterial verbleibende Menge dieser Legierungsmetalle
hängt von der Höhe des angewendeten Druckes
sowie von der zeitlichen Dauer der Druck- und Temperaturanwendung
ab. In jedem Fall beträgt die Aluminium-
plus Legierungsmetallmenge im verdichteten kubischen
Bornitrid über 1 Gew.-% des kubischen Bornitrids.
Der bevorzugte Größenbereich für die Diamantkörner
liegt bei 90-105 Maschen/cm und für kubisches Bornitrid
bei 0,1-10 μ. Es können natürlich auch andere
Größen verwendet werden. Die Größe der Diamantkörner
kann von ungefähr 0,1 μ bis ungefähr 500 μ in der
größten Abmessung reichen und die kubischen Bornitridkörner
können eine Größe von 0,1 bis 20 μ in den
größten Abmessungen besitzen.
Bei Verwendung von Diamantkörnern beträgt der Anfangsgehalt
des Matrizenkerns 100 Volumenprozent Diamant, was
einen fertigen Matrizenkern ergibt, der aus 90-98 Volumenprozent
Diamant und 2-10 Volumenprozent Bindemetall
des Sinterhartmetalls besteht. In jedem Fall muß im
fertigen Matrizenkern die Diamantkonzentration größer
als 70 Volumenprozent sein, damit eine Diamant-Diamant-
Bindung gewährleistet ist. Bei einer Diamantanfangskonzentration
von 70-90 Volumenprozent kann sinterbares
Carbidpulver oder Metallpulver dem Diamant zugemischt
werden.
Bei Verwendung von kubischen Bornitridkörnern beträgt
die bevorzugte Anfangszusammensetzung des Matrizenkerns
80-97 Volumenprozent kubisches Bornitrid, Rest
metallische Substanz. Der fertige Matrizenkern enthält
das kubische Bornitrid, in verschiedenen Phasen vorliegendes
metallisches Medium und etwas Bindemetall
aus dem Sinterhartmetall.
Bei der Herstellung einer Verbundmatrize mit einem
Diamantkern wird die Beschickungsanordnung 50 in
die Vorrichtung 30 gebracht, darin unter Druck gesetzt
und dann aufgeheizt. Temperaturen im Bereich
von 1300-1600°C werden über ungefähr 3 Minuten lang
zur Sinterung des Carbid-Bindemetall-Gemisches aufrechterhalten
und gleichzeitig wird ein sehr hoher
Druck, beispielsweise in der Größenordnung von
55 Kilobar, ausgeübt, um thermodynamisch stabile Bedingungen
für den Diamant sicherzustellen. Bei
1300°C sollte der Mindestdruck ungefähr 50 Kilobar
und bei 1400°C sollte der Mindestdruck ungefähr 52,5 Kilobar
betragen. Bei den zur Anwendung gelangenden
Temperaturen wird natürlich die Bindemetallkomponente
des Systems geschmolzen, so daß etwas Bindemetall zur
Verdrängung aus der Masse 59 in die Masse 58 zur Verfügung
steht, wo sie als ein Lösungsmittelkatalysator
für Diamantbildung wirken muß, insbesondere bei der
Herstellung eines polykristallinen Diamantkerns.
Bei der Herstellung einer Verbundmatrize mit einem aus
kubischem Bornitrid oder aus kubischem Bornitrid und
Diamant bestehenden Kerns wird die Beschickungsanordnung
50 in die Vorrichtung 30 eingebracht, unter Druck
gesetzt und dann aufgeheizt. Es werden Temperaturen im
Bereich von ungefähr 1300-1600°C mehr als 3 Minuten
lang angewendet, während gleichzeitig das System sehr
hohen Drücken ausgesetzt wird, beispielsweise in der
Größenordnung von 55 Kilobar, um thermodynamisch stabile
Bedingungen für das kubische Bornitrid im System
sicherzustellen. Bei 1300°C sollte der Mindestdruck
ungefähr 40 Kilobar und bei 1600°C sollte der Mindestdruck
ungefähr 50 Kilobar betragen. Bei den angewendeten
Temperaturen wird das in der Masse 59 enthaltene
Bindemetall geschmolzen, so daß je nach der
Zusammensetzung des Sinterhartmetallpulvers Kobalt,
Nickel oder Eisen zur Verdrängung aus der Masse 59 in
die Masse 58 zur Verfügung steht, wo es sich mit der
geschmolzenen Aluminiumlegierung legiert, die in der
Masse 58 vorhanden ist oder gebildet wird. Die so
gebildete metallische Phase wirkt als effektives
Bindemittel für die kubischen Bornitridkristalle
nahe der Grenzfläche zwischen der Masse 58 und der
Masse 58 und bindet diese Kristalle aneinander und
an das Sinterhartmetall. Die übrigen Kristalle in
der kubischen Bornitridmasse werden durch die vorhandene
Legierung (eingeführt oder an Ort und Stelle
gebildet) und durch Reaktion dieser Legierung mit
kubischem Bornitrid aneinandergebunden.
Die zwischen dem hochfesten und verschleißfesten Kern
und dem umschließenden oder flankierenden steifen
Sinterhartmetall entstandene direkte Bindung macht die
Zwischenschaltung irgendeiner Verbindungsschicht
zwischen Kern und Fassung überflüssig. Das in direktem
Kontakt mit dem Matrizenkern (d. h. mit der Masse 11
oder mit der Masse 21) stehende steife, unnachgiebige
Abstützmaterial ergibt einen Verbundkörner, der
infolge der komplementären Natur der in Kombination
angewendeten Werkstoffe ungewöhnlich fest und dauerhaft
ist. Die Bindung an der Grenzfläche ist qualitativ
so gut, daß die Grenzfläche im allgemeinen
stärker ist als die Zugfestigkeit der Kristallkörner.
Falls ein Hartmetallsinterpulver verwendet wird, bevorzugt
man ein Wolframcarbidsinterpulver (Gemisch aus
Wolframcarbidpulver und Kobaltpulver), das im Handel
in Teilchengrößen von 1-5 μ erhältlich ist. Gewünschtenfalls
kann Wolframcarbid insgesamt oder zum Teil
durch Titancarbid und/oder Tantalcarbid ersetzt werden.
Auch können geringe Mengen anderer Carbidpulver zur
Erzielung bestimmter Eigenschaften des Verbundkörpers
zugesetzt werden. Zum Binden der Carbidteilchen wurde
auch bereits etwas Nickel und Eisen verwendet. Als
Bindemetall für die Carbidteilchen kann man also
Kobalt, Nickel, Eisen und Mischungen dieser Metalle
verwenden. Kobalt wird jedoch als Bindemetall bevorzugt.
Die zur Durchführung der vorliegenden Erfindung
geeigneten Sinterpulver können ungefähr 75-94%
Carbid und ungefähr 6-25% Metallbindemittel enthalten.
Beispielsweise kann ein Pulver aus 6% Kobalt
und 94% Wolframcarbid oder aus 13% Kobalt und
87% Wolframcarbid verwendet werden. Gegebenenfalls
können unter Verwendung der vorstehend beschriebenen
Pulvermischungen vorgesinterte Buchsen (Fig. 1) oder
Scheiben (Fig. 2) hergestellt werden. Diese vorgesinterten
Körper können dann anstelle der kaltgepreßten
Körper verwendet werden.
Man kann auch Verbundmatrizen ohne Loch, mit einem
geraden Loch oder mit einem doppelkonischen Loch
herstellen, man muß jedoch in jedem Fall das Loch auf
die exakten Abmessungen bearbeiten. Das Bearbeiten
wird erleichtert, wenn bereits ein durchgehendes
Loch vorhanden ist, durch das ein mit Diamantstaub
imprägnierter Draht durchgeführt werden kann. Gegebenenfalls
kann man den Matrizenkern mit Hilfe eines
Lasers mit einem Ausgangsloch versehen. Falls die
Löcher in Matrizenkernen infolge normaler Abnützung
und Erosion größer werden, kann man die
Löcher zum Ziehen von Drähten mit einem größeren
Durchmesser nacharbeiten.
Nachdem man einen Verbundkörper (beispielsweise einen
Verbundkörper 10 oder 20) mit einem genau dimensionierten
Durchgangsloch hergestellt hat, ist es vorteilhaft,
dem Verbundkörper durch genaue Bearbeitung
seiner Außenfläche die Form eines Rotationskörpers
(beispielsweise die Form eines Zylinders oder eines
Kegelstumpfes) zu verleihen. Der entsprechend im
wesentlichen konzentrisch zum Durchgangsloch rotationssymmetrisch
bearbeitete Verbundkörper kann dann innerhalb
eines oder mehrerer Spannringe angeordnet werden,
wodurch eine Druckspannung von bis über 7 Kilobar
gleichmäßig auf den Verbundkörper ausgeübt werden kann.
Bei entsprechender Bemessung und Einpassung wird diese
Druckspannung fortwährend und gleichmäßig über den
Außenmantel des Verbundkörpers auf den Kern des Verbundkörpers
übertragen. Die Spann- oder Einpassungsringe
können aus einem geeigneten, bei den Arbeitsbedingungen
noch hochfesten Werkstoff hergestellt
werden, beispielsweise aus Superlegierungen, rostfreiem
Stahl, hochfesten, dispersionsgehärteten
Stahllegierungen, armierten Metallen oder Kunststoffen
oder Sinterhartmetallen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der Sinterhartmetallaußenmantel
des Verbundkörpers 70 exakt
zylindrisch geformt. Zur Erzielung eines Preßsitzes
wird der Verbundkörper 70, der beispielsweise einen
Außendurchmesser von 0,767 cm aufweist, in einen
Metallring 71 mit einem Innendurchmesser von 0,766 cm
hineingedrückt. Die Außenfläche des Metallringes ist
konisch ausgestaltet, vorzugsweise mit einer Konizität
von 2-4%, und der konischen Innenfläche
eines Metallringes 72 angepaßt, in den die aus dem
Verbundkörper 70 und dem Metallring 71 bestehende
Anordnung eingedrückt wird. Zum Zusammenhalten der
Matrizenanordnung beim Zerspringen kann zusätzlich
noch ein Sicherungsring 73 vorgesehen werden.
Bei einer Matrizenanordnung zum Ziehen von Wolframdraht
kann der Ring 71 beispielsweise aus der Stahllegierung
H-21, der Ring 72 aus einer Superlegierung
(Ren´ 41) und der Ring 73 aus rostfreiem Stahl bestehen.
Bei einer Matrizenanordnung zum Ziehen eines
weicheren Werkstoffes bei niedrigeren Temperaturen,
beispielsweise zum Ziehen von Kupferdrähten, können
alle Ringe aus rostfreiem Stahl bestehen.
Die in Fig. 6 dargestellte Matrizenanordnung kann
leichter zusammengebaut werden und besteht aus weniger
Teilen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist die
Außenfläche des Sinterhartmetallaußenmantels der
Verbundmatrize 80 exakt auf die Form eines Kegelstumpfes
mit einer Konizität von 2-4% geschliffen. Der
konische Verbundkörper sitzt mit Preßsitz innerhalb
eines Ringes 81. Ähnlich wie bei der Ausführungsform
nach Fig. 5 kann ein Sicherheitsring 82 vorgesehen
sein. Die Druckkräfte werden vom Ring 81 ausgeübt.
Es können auch Matrizenanordnungen hergestellt
werden, bei denen eine zylindrisch geformte Verbundmatrize
mit Schrumpfsitz in einen Stützring eingepaßt
ist. Diese Matrizenanordnungen eignen sich
zum Ziehen von Drähten bei niedriger Temperatur
(unter ungefähr 100°C) beispielsweise zum Ziehen
von Kupferdrähten. Bei derartigen Matrizenanordnungen
ist die Druckspannung, die auf die Verbundmatrize
ausgeübt werden kann, auf geringere Werte
begrenzt.
Das durch den Matrizenkern hindurchgehende Loch
braucht natürlich nicht unbedingt einen zylindrischen
Querschnitt aufzuweisen.
Eine dickwandige Buchse mit einer Länge von ungefähr
3,81 mm, einer Bohrung von ungefähr 2,5 mm und einem
Außendurchmesser von 6,35 mm wurde aus einer kaltgepreßten
Pulvermasse aus 87 Gew.-% Wolframcarbid und
13 Gew.-% Kobalt hergestellt. Die Buchse wurde in einen
genau abgepaßten Zirkoniumnapf mit einer Wanddicke
von ungefähr 0,05 mm eingebracht, worauf in die Mittelbohrung
künstlich hergestelltes Diamantkorn mit einer
Siebgröße von 90/105 Maschen/cm eingebracht und leicht
festgestampft wurde.
Anschließend wurden zwei Zirkoniumscheiben mit einem
Durchmesser von ungefähr 6,35 mm und einer Dicke von
jeweils 0,05 mm auf der Oberseite der mit Diamant ausgefüllten
Buchse angeordnet. Der Zirkoniumnapf mit der
mit Diamant gefüllten Buchse wurde in ein Zirkoniumrohr
mit einer Wanddicke von 0,025 mm gegeben: Diese
Anordnung wurde in eine Hülse aus gepreßtem Salz
eingebracht, die innerhalb eines Graphitrohres angeordnet
war, wie in Verbindung mit Fig. 3 erläutert
wurde. Die Anordnung wurde einem Druck von ungefähr
55 Kilobar ausgesetzt und dann 60 Minuten lang auf
eine Temperatur von 1550°C aufgeheizt. Nach Abkühlung
und anschließender Druckverringerung wurde der die
Buchse mit Diamant enthaltende Napf in Form eines
festen Zylinders entnommen. Das anhaftende Zirkonium
wurde in einer Flußsäure-Salpetersäure-Mischung
aufgelöst und eine Stirnfläche des Zylinders wurde
auf einer Diamantläppscheibe poliert. An der polierten
Stirnfläche des Diamantkerns wurde umfangreiche Diamant-
Diamant-Bindung festgestellt. Die zylindrische
Außenfläche des Sinterhartmetallmantels wurde dann
auf einen Durchmesser von 5,18 mm geschliffen. Aus
weichem Stahl wurde ein Ring mit einem Innendurchmesser
von 5,14 mm, einem Außendurchmesser von 38,1 mm
und einer Dicke von 12,7 mm hergestellt und auf eine
Temperatur von 400°C erwärmt. Der geschliffene Zylinder
mit Diamantkern wurde dann schnell in den erwärmten
Stahlring eingedrückt, worauf man die Anordnung
ankühlen ließ. Schließlich wurde durch den Diamantkern
ein zum Ziehen von Wolframdraht geeignetes
Loch mit einem Durchmesser von 0,38 mm eingearbeitet
und die fertige Matrizenanordnung wurde dann zum
Ziehen von Wolframdraht verwendet, wobei die Matrize
auf einer Temperatur von ungefähr 400°C gehalten und
der Draht auf ungefähr 800°C vorgewärmt wurde.
Nachdem durch die Matrize ungefähr 54 kg Wolfram gezogen
worden waren, konnte man aus der Größe und Form des
gezogenen Drahtes ersehen, daß der Diamantkern der
Matrize infolge der durch den durchgehenden Draht
ausgeübten Kräfte gesprungen war. Die vom weichen
Stahlring radial auf den Diamantkern ausgeübten
Druckkräfte waren offensichtlich bei den Arbeitsbedingungen
unzureichend. Die Lebensdauer der Matrize
entsprach jedoch der Lebensdauer einer mit einem
natürlichen Einkristall bestückten Matrize bei den
gegebenen Arbeitsbedingungen.
Unter Verwendung von Diamantkorn und einer Buchse aus
Wolframcarbid und Kobalt wurde eine Beschickungsanordnung
ähnlich wie in Fig. 2 hergestellt, wobei
jedoch die Buchse ein Loch mit einem Durchmesser von
3,18 mm aufwies. Die in Zirkonium eingekapselte
Beschickungsanordnung wurde wie im Beispiel 2 hohem
Druck und hoher Temperatur ausgesetzt. Der gewonnene
zylinderförmige Matrizenkörper wurde auf einen Außendurchmesser
von 5,18 mm geschliffen und wie im Beispiel 2
in einen Ring auch Weichstahl eingepreßt.
In den Diamantkern wurde mit einem üblichen Bohrverfahren
ein Loch zum Ziehen von Wolframdraht mit einem
Durchmesser von 0,325 mm eingearbeitet. Die Matrize
wurde dann bei Arbeitsbedingungen eingesetzt, die
den im Beispiel 2 dargelegten Arbeitsbedingungen
ähnlich waren.
Nachdem durch die Matrize ungefähr 700 kg Wolframdraht
gezogen worden waren, bekam der Zylinder innerhalb des
Stahlringes Spiel und die Matrize wurde daraufhin
außer Betrieb genommen und geprüft. Es stellte sich
heraus, daß die Matrize weder gesprungen noch merklich
abgenutzt war und daß eine Weiterverwendung wegen des
losen Spiels innerhalb des Stahlringes nicht mehr
ratsam erschien. Trotzdem war die Lebensdauer doppelt
so groß wie die einer herkömmlichen Matrize mit einem
Diamanteinkristall. Die Matrize wurde dann in einem
neuen Ring angeordnet, der stärkere Druckkräfte
ausübte, und zum Ziehen von Draht mit einem größeren
Durchmesser aufgebohrt. Nach erneuter Ingebrauchnahme
zeigte die überholte Matrize ein zufriedenstellendes
Verhalten.
Ein Verbundkörper mit einem mit Wolframcarbid-Kobalt-
Sinterhartmetall ummantelten polykristallinen Diamantkern
wurde wie im Beispiel 3 hergestellt und auf einen
Außendurchmesser von 5,18 mm geschliffen. Der geschliffene
Verbundkörper wurde in einen gehärteten und geschliffenen
Ring auf heißgeschmiedetem Wolframstahl
eingepreßt, der einen Innendurchmesser von 5,17 mm
aufwies und eine konische Außenfläche mit einem
Außendurchmesser von 11,4 mm am einen Ende und einen
Außendurchmesser von 11,55 mm am anderen Ende besaß.
Der Ring mit dem eingepreßten Verbundkörper wurde
mit einer Kraft von ungefähr 1360 kg in die konische
Öffnung eines Ringes aus der Superlegierung Ren´ 41
eingedrückt. Der Ring besaß eine Dicke von 12,7 mm
und einen Außendurchmesser (einschließlich eines
Schutzringes aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von
1,57 mm) von 38,1 mm. Der Ring übte auf die innerhalb
befindliche Anordnung eine Druckspannung von ungefähr
84 kg/mm² aus, die den beim Drahtziehen ausgeübten
Berstkräften entgegenwirkt. Die fertige Matrizenanordnung
war der in Fig. 5 gezeigten Anordnung ähnlich.
Der Diamantkern wurde in ähnlicher Weise mit einem
Ziehloch zum Ziehen von Wolframdrähten mit einem
Durchmesser von 0,33 mm versehen. Innerhalb von mehreren
Monaten wurden durch diese Matrizenanordnung
heißer Wolframdraht in einer Menge von 1100 kg gezogen.
Die Matrize sah wie neu aus und wurde weiter
verwendet. Mit einer unter den gleichen Arbeitsbedingungen
eingesetzten herkömmlichen Diamantmatrize
hätte höchstens ein Bruchteil der obigen Drahtmenge
gezogen werden können.
Ein aus einem gesinterten Gemisch aus Wolframcarbid
und Kobalt (87 Gew.-% WC, 13 Gew.-% Co) hergestellter
Zylinder mit einem Außendurchmesser von 8,81 mm und
einer Länge von ungefähr 6,35 mm wurde mit einem
Loch mit einem Durchmesser von 4,32 mm versehen.
Das Loch wurde mit synthetischem Diamantpulver mit
einer Siebgröße von 90/105 Maschen/cm gefüllt. Der
mit Diamant gefüllte Zylinder wurde mit einer Zirkoniumfolie
mit einer Dicke von 0,013 mm umhüllt und
in den Druckraum der beschriebenen Vorrichtung zum
Erzeugen von hohen Drücken und hohen Temperaturen
gegeben. Die Beschickungsanordnung wurde einem
Druck von ungefähr 55 Kilobar ausgesetzt, während
sie 58 Minuten lang auf eine Temperatur von ungefähr
1550°C aufgeheizt wurde. Nach dem Abkühlen wurde
der Druck abgeschaltet und es wurde aus dem Druckraum
ein fester Zylinder entnommen. Die Zirkoniumaußenschicht
wurde mit einem Schleifmittel entfernt und jede Stirnfläche
des Zylinders wurde auf einer Diamantläppeinrichtung
poliert, bis die Enden des Diamantkerns eben
waren und unter dem Mikroskop beobachtet werden konnten.
Der Diamantkern bestand aus vielen Körnern, die fest
miteinander verbunden waren, wobei umfangreiche Diamant-
Diamant-Bindung ersichtlich war. Die Länge des
Zylinders betrug 5,21 mm. Die Umfangsfläche des Zylinders
wurde auf eine Konizität von 2% geschliffen, so
daß das dickere Ende einen Durchmesser von 8,36 mm und
das dünnere Ende einen Durchmesser von 8,26 mm besaß.
Aus rostfreiem Stahl (no 18-8) wurde ein Ring hergestellt,
der eine Dicke von 9,52 mm und einen Außendurchmesser
von 25,4 mm besaß und dessen Innenöffnung
eine Konizität von 2% aufwies, wobei der Durchmesser
am größeren Ende 7,30 mm betrug. Der Diamant-Hartmetall-
Verbundzylinder wurde in die Öffnung dieses
Ringes mit einer Kraft von ungefähr 227 kg eingepreßt
so daß eine Anordnung entstand, welche die in Fig. 6
dargestellte Form aufwies, jedoch keinen Sicherheitsring
besaß. Der äußere Stahlring übte dadurch auf
den Verbundzylinder eine Druckspannung von ungefähr
2,8 Kilobar aus.
In den Diamantkern dieser Anordnung wurde zur Herstellung
einer Matrize zum Ziehen von Kupferdrähten
mit einem Durchmesser von 1 mm ein entsprechendes
Ziehloch eingearbeitet. Mit dieser Matrizenanordnung
wurden innerhalb weniger Monate über 2270 kg Kupferdraht
erzeugt, der eine zum Aufbringen von Isolierlack
ausgezeichnet geeignete Oberflächengüte aufwies.
Die polykristalline Ziehfläche scheint die Schmierung
des durch das Ziehloch hindurchgehenden Drahtes zu
verbessern, indem sie Schmiermittel vom ankommenden
Draht festhält. Die Matrizenanordnung wurde dann
weiter zum Drahtziehen eingesetzt.
Ein einen Außendurchmesser von 8,81 mm und eine Länge
von 3,18 mm aufweisender Zylinder aus einem aus 87 Gew.-%
Wolframcarbid und 13 Gew.-% Kobalt bestehenden Sinterhartmetall
wurde mit einer Mittelöffnung mit einem
Durchmesser von 3,18 mm versehen. Dieser Hohlzylinder
wurde in einem Zirkoniumnapf mit einer Wanddicke von
0,05 mm gegeben und die Mittelöffnung wurde mit einem
Pulvergemisch gefüllt, das aus 94 Volumenprozent
kubischem Bornitrid mit einer Teilchengröße zwischen
0,1 und 10 μ und 6 Volumenprozent NiAl₃ mit einer
Siebgröße von 120/160 Maschen/cm bestand. Auf die
Oberseite des im Napf befindlichen Zylinders wurden
Zirkoniumscheiben gelegt und die Anordnung dann in der
Druckkammer der oben beschriebenen Vorrichtung zum
Erzeugen von hohen Drücken und hohen Temperaturen
einem Druck von 55 Kilobar ausgesetzt und dann 54 Minuten
lang auf eine Temperatur von 1550°C erhitzt.
Nach dem Abkühlen wurde der Druck abgeschaltet und ein
Verbundzylinder entnommen. Die eine Stirnfläche des
Zylinders wurde auf einer Diamantläppeinrichtung
poliert, um den aus kubischem Bornitrid bestehenden
Kern freizulegen. Bei Prüfung unter einem Mikroskop
mit 300facher Vergrößerung ergab sich, daß die
Bindung zwischen den kubischen Bornitridkristallen und
auch mit dem Hartmetallaußenmantel ausgezeichnet war.
Es ist zu erwarten, daß eine unter Verwendung dieses
Zylinders gebildete Matrizenanordnung besonders gut
geeignet zum Ziehen von Stahl- oder Wolframdraht ist,
da in diesem Falle die im Vergleich zu Diamant geringere
chemische Reaktivität des kubischen Bornitrids
von Vorteil sein kann.
Claims (8)
1. Drahtziehmatrize mit einem durchlochten Kern aus
Diamanteinkristall, der von einer ringförmigen
Fassung aus einem gesinterten Gemisch von Wolframcarbid
sowie Kobalt, Nickel und/oder Eisen umschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fassung aus Sinterhartmetall mit
75-94 Gew.-% Wolframcarbid, Titancarbid und/oder Tantalcarbid und
6-25 Gew.-% Kobalt, Nickel und/oder Eisen als Bindemetall besteht und
daß der Kern statt aus dem Diamanteinkristall aus
daß die Fassung aus Sinterhartmetall mit
75-94 Gew.-% Wolframcarbid, Titancarbid und/oder Tantalcarbid und
6-25 Gew.-% Kobalt, Nickel und/oder Eisen als Bindemetall besteht und
daß der Kern statt aus dem Diamanteinkristall aus
- a) polykristallinem Diamant mit einer Diamantkonzentration über 70 Vol.-% und 2-10 Vol.-% Bindemetall des Hartmetalls der Fassung,
- b) aus polykristallinem Bornitrid mit 80-97 Vol.-% kubischem Bornitrid oder
- c) einem Gemisch von a) und b) besteht und daß das Material der Fassung und des Kerns zu einem Verbundkörper vereinigt ist.
2. Drahtziehmatrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Grenzfläche zwischen dem polykristallinen
Kern und der Sinterhartmetall-Fassung
frei von Hohlräumen und über einen Bereich von
1-100 μm unregelmäßig und verzahnt ist.
3. Drahtziehmatrize nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kern aus polykristallinem
Diamant aus 90-98 Vol.-% Diamant besteht.
4. Drahtziehmatrize nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der konzentrisch zum
Loch rotationssymmetrisch bearbeitete Verbundkörper
innerhalb eines oder mehrerer Spannringe eingeordnet
ist, durch die eine Druckspannung über 7 Kilobar
gleichmäßig auf den Verbundkörper ausgeübt werden
kann.
5. Drahtziehmatrize nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannring aus hochfestem Werkstoff
besteht.
6. Drahtziehmatrize nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung aus dem
Sinterhartmetall den polykristallinen Kern zusätzlich
auch teilweise seitlich umschließt.
7. Verfahren zur Herstellung einer Drahtziehmatrize
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
im Druckraum einer Vorrichtung zur Erzeugung von
hohen Drucken und Temperaturen eine Buchse aus
kaltgepreßtem sinterbaren Hartmetallpulvergemisch
oder vorgesintertem Hartmetall der Zusammensetzung
75-94 Gew.-% Wolframcarbid, Titancarbid und/oder
Tantalcarbid und
6-25 Gew.-% Kobalt, Nickel und/oder Eisen
anordnet, den Innenraum der Buchse mit Körnern
aus Diamant und/oder kubischem Bornitrid füllt
und bei Temperaturen im Bereich von 1300-1600°C
mehr als 3 Minuten einem Druck aussetzt, bei dem
thermodynamisch stabile Bedingungen für Diamant
und/oder kubisches Bornitrid herrschen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Mitte der Buchse ein Draht aus einem
Material angeordnet wird, das den hohen Drucken
und Temperaturen widersteht, und daß der Draht
nach dem Preß- und Sintervorgang zur Bildung
einer Ziehöffnung entfernt wird.
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