專利名稱：帶有覆層的熱工具和用于其制造的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱工具(Warmwerkzeug)、尤其用于制造無縫管的穿孔芯棒(Lochdorn)或軋制桿(Walzstange)或者用于熱鍛由金屬構(gòu)成的管狀工件的鍛造芯棒(Schmiededorn)，該熱工具具有工具基體，其中，該工具基體至少在工作區(qū)域中設(shè)有覆層。此外，本發(fā)明涉及一種用于制造這樣的 熱工具的方法。
背景技術(shù)：
從文件DE 10 2008 056 988 Al中已知這種類型的用于給圓形的桿穿孔(Lochen)的穿孔芯棒。在此,穿孔芯棒的工作區(qū)域設(shè)有在穿孔到芯棒體(DornkSrper)期間減小導(dǎo)熱的且固定地粘附在芯棒體上的層。對于該工具的功能來說重要的是，該層具有固定的支持(Halt)。此外通常已知對于熱工具或相似的構(gòu)件為了提高使用壽命在涂覆(其大多涉及熱化學(xué)的涂覆方法)之前例如通過輻射使工作區(qū)域粗糙，以改善接下來待施加的覆層的附著。然而顯示出，粗糙的表面常常不確保足夠的附著并且在許多情況中在涂覆過程或應(yīng)用(Einsatz)期間失去。那么，當(dāng)機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力作用到在基體與覆層之間的接觸區(qū)域中時，保護(hù)層脫落(abschjilen)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種開頭提及的類型的熱工具以及用于其制造的方法，利用其保證，在工具的基體與覆層之間存在改善的結(jié)合(Verbund)。相應(yīng)地，熱工具應(yīng)具有提高的使用壽命，并且尤其無縫管的制造因此變得更經(jīng)濟(jì)。該目的通過本發(fā)明的解決方案特征在于，工具基體具有表面成型部(Oberflachen-ProfiIierung)并且覆層被施加到該表面成型部上。表面成型部優(yōu)選地在工具的軸向上形成至少一個底切(Hinterschnitt),其中,表面成型部在工具基體的表面上尤其具有多個突起部(Erhebung)和凹部(Vertiefung)。工具基體優(yōu)選地由鋼構(gòu)成。覆層可以是保護(hù)不受熱負(fù)載和機(jī)械負(fù)載的層。其可通過熱化學(xué)的涂覆方法來施加。用于制造這樣的熱工具的方法根據(jù)本發(fā)明具有步驟
a)制造工具基體，其中，工具基體的制造包括產(chǎn)生表面成型部，其中，表面成型部的產(chǎn)生優(yōu)選地通過機(jī)械加工、尤其通過車削實現(xiàn)；
b)將覆層施加到工具基體上。在產(chǎn)生表面成型部時，優(yōu)選地在工具基體的之前光滑地加工的表面上制造有多個突起部和凹部。在此，突起部尤其構(gòu)造為在徑向截面中接片形的(Stegfoermig)、優(yōu)選地矩形的凸出部(Vorsprung),其在規(guī)定的長度上在工具的縱軸線的方向上延伸并且抬起超過凹部規(guī)定的高度。優(yōu)選地，在根據(jù)上述步驟b)施加覆層時，凹部利用覆層被填充至少直至突起部的高度，其中，優(yōu)選地，覆層的表面甚至超過突起部的高度。在上述步驟a)之后且在上述步驟b)期間，工具基體的一部分可經(jīng)受熱化學(xué)的轉(zhuǎn)化，其中，熱化學(xué)的轉(zhuǎn)化尤其包括氧化鐵、特別優(yōu)選地氧化皮(Zunder)的制造。根據(jù)上述步驟b)的覆層的施加例如也可通過火焰噴射(Flammspritzen)或等離子噴射實現(xiàn)。相應(yīng)地，工具基體與覆層之間的結(jié)合的改善由此來獲得，即金屬的載體材料的表面被光滑地加工并且然后利用限定的結(jié)構(gòu)(由接片和使其彼此相間隔的空隙構(gòu)成，優(yōu)選地通過機(jī)械加工、尤其通過車削來制造)來構(gòu)造。接下來，通過針對性的熱化學(xué)的涂覆方法可沿著載體材料的如此的結(jié)構(gòu)化的表面輪廓將該載體材料的一部分轉(zhuǎn)化成保護(hù)層。
在此，接片的寬度及高度和空隙的深度相應(yīng)地減小。通過熱化學(xué)的方法將附加的外部的保護(hù)層施加到該通過載體材料的轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的初級的(primjir)保護(hù)層上,其同時填滿或封閉保留在接片之間的空隙或凹部。通過在載體材料(基體)與所涂覆的層之間的過渡部的根據(jù)工具的應(yīng)用條件事先匹配地優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，明顯改善所實現(xiàn)的層結(jié)構(gòu)的附著并且阻止層的完全脫落。除了在軋制物與氧化層之間的改善的過渡部之外，也改善在軋制物與工具之間的抓取特性(Greifverhalten)。所提出的方法或所說明的設(shè)計方案通常適合于應(yīng)通過覆層來保護(hù)以便能夠更好地承受熱負(fù)載和機(jī)械負(fù)載的工具和構(gòu)件。


在附圖中示意性地示出本發(fā)明的實施例。其中
圖I以側(cè)視圖顯示了以穿孔芯棒的形式的熱工具；
圖2顯示了對于尚未涂覆的工具基體的根據(jù)圖I的細(xì)節(jié)“Z”；
圖3顯示了對于正在涂覆的工具基體的根據(jù)圖I的細(xì)節(jié)“Z” ；
圖4顯示了對于已涂覆的工具基體的備選的實施形式的根據(jù)圖I的細(xì)節(jié)“Z”；
圖5顯示了穿過熱工具的對于根據(jù)圖I的細(xì)節(jié)“Z”的第一顯微圖(Schliffbild);以
及
圖6顯示了穿過熱工具的對于根據(jù)圖I的細(xì)節(jié)“Z”的第二顯微圖。
具體實施例方式在圖I中示出以用于制造無縫管的穿孔芯棒的形式的熱工具I。工具I具有工具基體2，其具有工作區(qū)域3，工作區(qū)域3在一定的長度上在軸線a的方向上延伸。在工作區(qū)域3中，工具I設(shè)有覆層4，其保護(hù)工具I不受熱負(fù)載或機(jī)械負(fù)載。工具的精確的結(jié)構(gòu)作為在根據(jù)圖I的區(qū)域“Z”中的細(xì)節(jié)、亦即作為工具基體2的斷面在圖2和3中示出。如可看出的那樣，工具基體2的在徑向上處于外部的表面具有表面成型部5，其由多個在徑向上伸出的突起部6構(gòu)成，突起部6布置在由此產(chǎn)生的凹部7之間。突起部6在軸向a上延伸長度(Betrag) B,其優(yōu)選地處于大約250 μ m至4000 μ m的范圍中。突起部6相對于凹部7的高度D處于大約500μπι至5000μπι的范圍中。在兩個突起部7之間的間距A優(yōu)選地處于大約200 μ m至2000 μ m的范圍中。成型部5在此被如此施加到基體2的表面上，使得其首先被光滑地加工并且接下來通過機(jī)械加工加入、尤其車削出在徑向截面中接片形的或矩形的凹口 7。在該預(yù)加工之后，工具基體2的表面被設(shè)有覆層4，如在圖3中所示。覆層4的總層厚C在此填充凹部7并且超過突起部6的高度。在軸向a上觀察，因此對于覆層4的材料由于表面成型部5而產(chǎn)生底切，從而在使用工具I時覆層4非常固定地附著在基體2上。在圖4中可看出一優(yōu)選的實施方案或解決方案。與根據(jù)圖2和圖3的解決方案類 似地進(jìn)行工具基體2的預(yù)加工，也就是說首先將表面成型部5引入光滑地加工的工具基體2中。成型部的走向?qū)?yīng)于根據(jù)圖2的走向。然而那么在施加覆層4之前首先通過熱化學(xué)的處理方法的應(yīng)用將基體2的材料的一部分轉(zhuǎn)化成保護(hù)層。所轉(zhuǎn)化的材料8相對于成型部5等距地伸延并且以虛線來表示。在此，突起部(接片)6的寬度和在橫截面中又為矩形的空隙的深度相應(yīng)地減小，如圖4所示。如圖4對于完成的工具所示，在轉(zhuǎn)化期間或者接下來將覆層4作為第二外部的層施加到如此轉(zhuǎn)化的材料層8上，也就是說到通過載體材料的轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的初級的或內(nèi)部的保護(hù)層上。根據(jù)在圖4中示出的解決方案，即在載體材料2上施加或產(chǎn)生層4之前或期間，在載體材料(基體)2與層4之間提供一結(jié)構(gòu),其表現(xiàn)(manifestieren)在已轉(zhuǎn)化的材料8中。可從圖5和6中的圖示中得出具體的覆層的示例。可良好地識別出通過接片(突起部)6的轉(zhuǎn)化和空隙(凹部)7的填滿所產(chǎn)生的內(nèi)部的、多孔的層8和施加到其上的第二外部的層4。內(nèi)部的層8(轉(zhuǎn)化的材料)當(dāng)前由氧化鐵構(gòu)成并且從基體或成型部的表面長出。接片(突起部)之間的空隙通過外部的覆層4來填充(滿)。在根據(jù)圖5或圖6的實施例中，載體材料(工具基體)利用氧化鐵來涂覆或者說基體的材料被轉(zhuǎn)化成氧化鐵。載體材料當(dāng)前是鋼。在該示例中，在基體上的覆層的最大厚度為大約1000 μ m。載體材料與覆層之間的結(jié)構(gòu)化的過渡部可根據(jù)應(yīng)用最佳地來設(shè)計，從而可阻止在應(yīng)用期間層的完全脫落。由此，尤其可顯著提高工具I的使用壽命。在應(yīng)用之前或期間，可通過機(jī)械加工、例如磨削和拋光(在應(yīng)用之前)或軋制(在應(yīng)用期間)使被涂覆的工具的表面光滑。表面的光滑減小工具與工件(軋制物)之間的摩擦。附圖標(biāo)記清單 I熱工具
2工具基體 3工作區(qū)域 4覆層
5表面成型部 6突起部 7凹部8轉(zhuǎn)化的材料A軸向 B長度
D高度A間距C總層厚。
權(quán)利要求
1.一種熱工具(I)、尤其用于制造無縫管的穿孔芯棒或軋制桿或者用于熱鍛由金屬構(gòu)成的管狀工件的鍛造芯棒，所述熱工具(I)具有工具基體(2)，其中，所述工具基體(2)至少在工作區(qū)域(3)中設(shè)有覆層(4)，其特征在于， 所述工具基體(2)具有表面成型部(5)，并且所述覆層(4)被施加到所述表面成型部(5)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱工具，其特征在于，所述表面成型部(5)在所述工具(I)的軸向(a)上形成至少一個底切，其中，所述表面成型部(5)在所述工具基體(2)的表面上尤其具有一定數(shù)目的突起部(6)和凹部(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的熱工具，其特征在于，所述工具基體(2)由鋼構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的熱工具，其特征在于，所述覆層(4)是保護(hù)不受熱負(fù)載和機(jī)械負(fù)載的層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的熱工具，其特征在于，所述覆層(4)通過熱化學(xué)的涂覆方法來施加。
6.一種用于制造熱工具(I)、尤其用于制造無縫管的穿孔芯棒或軋制桿或者用于熱鍛由金屬構(gòu)成的管狀工件的鍛造芯棒的方法， 其特征在于， 所述方法具有步驟 a)制造工具基體(2)，其中，所述工具基體(2)的制造包括產(chǎn)生表面成型部(5)，其中，所述表面成型部(5)的產(chǎn)生優(yōu)選地通過機(jī)械加工、尤其通過車削實現(xiàn)； b)將覆層(4)施加到所述工具基體(2)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在產(chǎn)生所述表面成型部(5)時，在所述工具基體(2)的表面上制造一定數(shù)目的突起部(6)和凹部(7)，其中，所述突起部(6)尤其構(gòu)造為在徑向截面中接片形的、優(yōu)選地矩形的凸出部，其在規(guī)定的長度(B)上在所述工具(I)的縱軸線(a)的方向上延伸并且其在規(guī)定的高度(D)上抬起超過所述凹部(7)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在根據(jù)權(quán)利要求6所述的步驟b)施加所述覆層(4)時，所述凹部(7)利用所述覆層(4)被填充至少直至所述突起部￠)的高度，其中，優(yōu)選地，所述覆層(4)的表面超過所述突起部￠)的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的方法，其特征在于，在根據(jù)權(quán)利要求6所述的步驟a)之后且在步驟b)之前，所述工具基體(2)的一部分經(jīng)受熱化學(xué)的轉(zhuǎn)化，其中，所述熱化學(xué)的轉(zhuǎn)化尤其包括氧化鐵、特別優(yōu)選地氧化皮的制造。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求6所述的步驟b)施加所述覆層(4)通過火焰噴射、等離子噴射或通過熱化學(xué)的方法實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱工具、尤其用于制造無縫管的穿孔芯棒或軋制桿或者用于熱鍛由金屬構(gòu)成的管狀工件的鍛造芯棒，其具有工具基體(2)，其中，工具基體(2)至少在工作區(qū)域(3)中設(shè)有覆層(4)。為了獲得在工具基體上的覆層(4)的改善的強(qiáng)度，本發(fā)明設(shè)置成，工具基體(2)具有表面成型部(5)，并且覆層(4)被施加到表面成型部(5)上。此外，本發(fā)明涉及一種用于制造這樣的熱工具的方法。
文檔編號B21B25/00GK102781600SQ201180012062
公開日2012年11月14日 申請日期2011年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月2日
發(fā)明者H.J.佩勒, K.塞林 申請人:Sms 米爾股份有限公司