专利名称：带有覆层的热工具和用于其制造的方法
技术领域：
本发明涉及一种热工具(Warmwerkzeug)、尤其用于制造无缝管的穿孔芯棒(Lochdorn)或轧制杆(Walzstange)或者用于热锻由金属构成的管状工件的锻造芯棒(Schmiededorn)，该热工具具有工具基体，其中，该工具基体至少在工作区域中设有覆层。此外，本发明涉及一种用于制造这样的 热工具的方法。
背景技术：
从文件DE 10 2008 056 988 Al中已知这种类型的用于给圆形的杆穿孔(Lochen)的穿孔芯棒。在此,穿孔芯棒的工作区域设有在穿孔到芯棒体(DornkSrper)期间减小导热的且固定地粘附在芯棒体上的层。对于该工具的功能来说重要的是，该层具有固定的支持(Halt)。此外通常已知对于热工具或相似的构件为了提高使用寿命在涂覆(其大多涉及热化学的涂覆方法)之前例如通过辐射使工作区域粗糙，以改善接下来待施加的覆层的附着。然而显示出，粗糙的表面常常不确保足够的附着并且在许多情况中在涂覆过程或应用(Einsatz)期间失去。那么，当机械应力或热应力作用到在基体与覆层之间的接触区域中时，保护层脱落(abschjilen)。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种开头提及的类型的热工具以及用于其制造的方法，利用其保证，在工具的基体与覆层之间存在改善的结合(Verbund)。相应地，热工具应具有提高的使用寿命，并且尤其无缝管的制造因此变得更经济。该目的通过本发明的解决方案特征在于，工具基体具有表面成型部(Oberflachen-ProfiIierung)并且覆层被施加到该表面成型部上。表面成型部优选地在工具的轴向上形成至少一个底切(Hinterschnitt),其中,表面成型部在工具基体的表面上尤其具有多个突起部(Erhebung)和凹部(Vertiefung)。工具基体优选地由钢构成。覆层可以是保护不受热负载和机械负载的层。其可通过热化学的涂覆方法来施加。用于制造这样的热工具的方法根据本发明具有步骤
a)制造工具基体，其中，工具基体的制造包括产生表面成型部，其中，表面成型部的产生优选地通过机械加工、尤其通过车削实现；
b)将覆层施加到工具基体上。在产生表面成型部时，优选地在工具基体的之前光滑地加工的表面上制造有多个突起部和凹部。在此，突起部尤其构造为在径向截面中接片形的(Stegfoermig)、优选地矩形的凸出部(Vorsprung),其在规定的长度上在工具的纵轴线的方向上延伸并且抬起超过凹部规定的高度。优选地，在根据上述步骤b)施加覆层时，凹部利用覆层被填充至少直至突起部的高度，其中，优选地，覆层的表面甚至超过突起部的高度。在上述步骤a)之后且在上述步骤b)期间，工具基体的一部分可经受热化学的转化，其中，热化学的转化尤其包括氧化铁、特别优选地氧化皮(Zunder)的制造。根据上述步骤b)的覆层的施加例如也可通过火焰喷射(Flammspritzen)或等离子喷射实现。相应地，工具基体与覆层之间的结合的改善由此来获得，即金属的载体材料的表面被光滑地加工并且然后利用限定的结构(由接片和使其彼此相间隔的空隙构成，优选地通过机械加工、尤其通过车削来制造)来构造。接下来，通过针对性的热化学的涂覆方法可沿着载体材料的如此的结构化的表面轮廓将该载体材料的一部分转化成保护层。
在此，接片的宽度及高度和空隙的深度相应地减小。通过热化学的方法将附加的外部的保护层施加到该通过载体材料的转化所产生的初级的(primjir)保护层上,其同时填满或封闭保留在接片之间的空隙或凹部。通过在载体材料(基体)与所涂覆的层之间的过渡部的根据工具的应用条件事先匹配地优化的结构，明显改善所实现的层结构的附着并且阻止层的完全脱落。除了在轧制物与氧化层之间的改善的过渡部之外，也改善在轧制物与工具之间的抓取特性(Greifverhalten)。所提出的方法或所说明的设计方案通常适合于应通过覆层来保护以便能够更好地承受热负载和机械负载的工具和构件。
在附图中示意性地示出本发明的实施例。其中
图I以侧视图显示了以穿孔芯棒的形式的热工具；
图2显示了对于尚未涂覆的工具基体的根据图I的细节“Z”；
图3显示了对于正在涂覆的工具基体的根据图I的细节“Z” ；
图4显示了对于已涂覆的工具基体的备选的实施形式的根据图I的细节“Z”；
图5显示了穿过热工具的对于根据图I的细节“Z”的第一显微图(Schliffbild);以
及
图6显示了穿过热工具的对于根据图I的细节“Z”的第二显微图。
具体实施例方式在图I中示出以用于制造无缝管的穿孔芯棒的形式的热工具I。工具I具有工具基体2，其具有工作区域3，工作区域3在一定的长度上在轴线a的方向上延伸。在工作区域3中，工具I设有覆层4，其保护工具I不受热负载或机械负载。工具的精确的结构作为在根据图I的区域“Z”中的细节、亦即作为工具基体2的断面在图2和3中示出。如可看出的那样，工具基体2的在径向上处于外部的表面具有表面成型部5，其由多个在径向上伸出的突起部6构成，突起部6布置在由此产生的凹部7之间。突起部6在轴向a上延伸长度(Betrag) B,其优选地处于大约250 μ m至4000 μ m的范围中。突起部6相对于凹部7的高度D处于大约500μπι至5000μπι的范围中。在两个突起部7之间的间距A优选地处于大约200 μ m至2000 μ m的范围中。成型部5在此被如此施加到基体2的表面上，使得其首先被光滑地加工并且接下来通过机械加工加入、尤其车削出在径向截面中接片形的或矩形的凹口 7。在该预加工之后，工具基体2的表面被设有覆层4，如在图3中所示。覆层4的总层厚C在此填充凹部7并且超过突起部6的高度。在轴向a上观察，因此对于覆层4的材料由于表面成型部5而产生底切，从而在使用工具I时覆层4非常固定地附着在基体2上。在图4中可看出一优选的实施方案或解决方案。与根据图2和图3的解决方案类 似地进行工具基体2的预加工，也就是说首先将表面成型部5引入光滑地加工的工具基体2中。成型部的走向对应于根据图2的走向。然而那么在施加覆层4之前首先通过热化学的处理方法的应用将基体2的材料的一部分转化成保护层。所转化的材料8相对于成型部5等距地伸延并且以虚线来表示。在此，突起部(接片)6的宽度和在横截面中又为矩形的空隙的深度相应地减小，如图4所示。如图4对于完成的工具所示，在转化期间或者接下来将覆层4作为第二外部的层施加到如此转化的材料层8上，也就是说到通过载体材料的转化所产生的初级的或内部的保护层上。根据在图4中示出的解决方案，即在载体材料2上施加或产生层4之前或期间，在载体材料(基体)2与层4之间提供一结构,其表现(manifestieren)在已转化的材料8中。可从图5和6中的图示中得出具体的覆层的示例。可良好地识别出通过接片(突起部)6的转化和空隙(凹部)7的填满所产生的内部的、多孔的层8和施加到其上的第二外部的层4。内部的层8(转化的材料)当前由氧化铁构成并且从基体或成型部的表面长出。接片(突起部)之间的空隙通过外部的覆层4来填充(满)。在根据图5或图6的实施例中，载体材料(工具基体)利用氧化铁来涂覆或者说基体的材料被转化成氧化铁。载体材料当前是钢。在该示例中，在基体上的覆层的最大厚度为大约1000 μ m。载体材料与覆层之间的结构化的过渡部可根据应用最佳地来设计，从而可阻止在应用期间层的完全脱落。由此，尤其可显著提高工具I的使用寿命。在应用之前或期间，可通过机械加工、例如磨削和抛光(在应用之前)或轧制(在应用期间)使被涂覆的工具的表面光滑。表面的光滑减小工具与工件(轧制物)之间的摩擦。附图标记清单 I热工具
2工具基体 3工作区域 4覆层
5表面成型部 6突起部 7凹部8转化的材料A轴向 B长度
D高度A间距C总层厚。
权利要求
1.一种热工具(I)、尤其用于制造无缝管的穿孔芯棒或轧制杆或者用于热锻由金属构成的管状工件的锻造芯棒，所述热工具(I)具有工具基体(2)，其中，所述工具基体(2)至少在工作区域(3)中设有覆层(4)，其特征在于， 所述工具基体(2)具有表面成型部(5)，并且所述覆层(4)被施加到所述表面成型部(5)上。
2.根据权利要求I所述的热工具，其特征在于，所述表面成型部(5)在所述工具(I)的轴向(a)上形成至少一个底切，其中，所述表面成型部(5)在所述工具基体(2)的表面上尤其具有一定数目的突起部(6)和凹部(7)。
3.根据权利要求I或2所述的热工具，其特征在于，所述工具基体(2)由钢构成。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的热工具，其特征在于，所述覆层(4)是保护不受热负载和机械负载的层。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的热工具，其特征在于，所述覆层(4)通过热化学的涂覆方法来施加。
6.一种用于制造热工具(I)、尤其用于制造无缝管的穿孔芯棒或轧制杆或者用于热锻由金属构成的管状工件的锻造芯棒的方法， 其特征在于， 所述方法具有步骤 a)制造工具基体(2)，其中，所述工具基体(2)的制造包括产生表面成型部(5)，其中，所述表面成型部(5)的产生优选地通过机械加工、尤其通过车削实现； b)将覆层(4)施加到所述工具基体(2)上。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在产生所述表面成型部(5)时，在所述工具基体(2)的表面上制造一定数目的突起部(6)和凹部(7)，其中，所述突起部(6)尤其构造为在径向截面中接片形的、优选地矩形的凸出部，其在规定的长度(B)上在所述工具(I)的纵轴线(a)的方向上延伸并且其在规定的高度(D)上抬起超过所述凹部(7)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在根据权利要求6所述的步骤b)施加所述覆层(4)时，所述凹部(7)利用所述覆层(4)被填充至少直至所述突起部￠)的高度，其中，优选地，所述覆层(4)的表面超过所述突起部￠)的高度。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，在根据权利要求6所述的步骤a)之后且在步骤b)之前，所述工具基体(2)的一部分经受热化学的转化，其中，所述热化学的转化尤其包括氧化铁、特别优选地氧化皮的制造。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于，根据权利要求6所述的步骤b)施加所述覆层(4)通过火焰喷射、等离子喷射或通过热化学的方法实现。
全文摘要
本发明涉及一种热工具、尤其用于制造无缝管的穿孔芯棒或轧制杆或者用于热锻由金属构成的管状工件的锻造芯棒，其具有工具基体(2)，其中，工具基体(2)至少在工作区域(3)中设有覆层(4)。为了获得在工具基体上的覆层(4)的改善的强度，本发明设置成，工具基体(2)具有表面成型部(5)，并且覆层(4)被施加到表面成型部(5)上。此外，本发明涉及一种用于制造这样的热工具的方法。
文档编号B21B25/00GK102781600SQ201180012062
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月11日 优先权日2010年3月2日
发明者H.J.佩勒, K.塞林 申请人:Sms 米尔股份有限公司