AT4457U1

AT4457U1 - Bohrer zum bohren von gestein

Info

Publication number: AT4457U1
Application number: AT0065900U
Authority: AT
Original assignee: Plansee Tizit Ag
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2001-07-25
Also published as: DE10143573A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer karbidischen Hartmetalllegierung auf Wolframkarbidbasis mit einer Binderphase die 4 bis 12 Gew. % Kobalt und 0,01 bis 0,8 Gew. % Iridium enthält für Schneideinsätze von Gesteinsbohrern.Durch die Verwendung einer derartigen Hartmetalllegierung wird gegenüber Hartmetalllegierungen ohne Iridiumzusatz beim Bohren von Gestein eine um mindestens 25 % höhere Standzeit erzielt.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Bohrer zum Bohren vom Gestein bestehen im Allgemeinen aus einem zylindrischen Werkzeugschaft aus Stahl mit einem Bohrkopf an einem Ende, welcher durch eine      oder mehrere mit dem Stahlschaft in der Regel durch Löten verbundene Schneideinsätze aus Hartmetall gebildet wird. 



  Da Gesteinsbohrer in der Regel schlagend als auch drehend eingesetzt werden, müssen die Schneideinsätze einerseits eine möglichst hohe Härte und andererseits auch eine ausreichende Zähigkeit aufweisen, um hohe Bohrleistungen bei möglich; langen Standzeiten zu erzielen. Darüberhinaus sollen Gesteinsbohrer als Massenartikel aber auch möglichst kostengünstig sein, sodass man auch für die Schneideinsätze für derartige Gesteinsbohrer in der Regel kostengünstige Hartmetalllegierungen verwendet. 



  In der Praxis haben sich für die Herstellung dieser Schneideinsätze deshalb Standard-Hartmetalllegierungen auf Wolframkarbidbasis mit etwa 7 bis 11 Gew. % Kobalt als Bindermetall, teilweise unter Verwendung geringfügiger Anteile an Zusatzkarbiden wie Tantalkarbid und Titankarbid, durchgesetzt. 



   Diese Hartmetalllegierungen sind zwar kostengünstig, die erzielbaren Standzeiten sind aber vielfach nicht zufriedenstellend. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



  Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Hartmetalllegierung für Schneideinsätze von Gesteinsbohrem zu Verfügung zu stellen, die gegenüber bisher verwendeten üblichen Hartmetalllegierungen eine verbesserte Standzeit der Schneideinsätze bewirkt und die trotzdem immer noch vertretbare Kosten aufweist. 



  Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass eine Hartmetalllegierung auf Wolframkarbidbasis, mit einer Binderphase die 4 bis 12 Gew. % Kobalt und 0,01 bis 0,8 Gew. % Iridium enthält, verwendet wird. 



  Hartmetalllegierungen die Anteile an Iridium in der Binderphase enthalten sind an sich bekannt. Verwendung derartiger Hartmetalllegierungen für Schneideinsätze von Gesteinsbohrem ist jedoch bisher nicht bekannt geworden. 



   Al So beschreibt beispielsweise die DE 20 11082 ein Schneidwerkzeug mit mindestens einer Schneidplatte welche aus einer Hartmetalllegierung gefertigt ist, die neben der karbidischen Hartstoffphase im Wesentlichen eine Binderphase aus wenigstens einem der Metalle Platin, Palladium, Rhodium und Ruthenium aufweist, wobei die Binderphase zusätzlich zu den genannten Metallen noch eine oder mehrere zusätzliche Metalle aus der Gruppe Iridium, Osmium, Nickel, Kobalt und Eisen enthalten kann. Die Schneidplatten sind für die Bearbeitung von Metall vorgesehen.

   Dadurch, dass die Binderphase nahezu ausschliesslich aus Edelmetallen besteht, sind derartige Hartmetalllegierungen darüberhinaus sehr kostspielig. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 bestehend aus 80 bis 95 Gew. % Wolframkarbid und/oder Tantalkarbid mit einer Binderphase aus Nickel oder einer Nickellegierung, die u. a. bis zu 10 Vol.% Iridium enthalten kann, als Werkstoff für die Pressmatrize eines Werkzeugs zum Pressen von Ferritpulvem in einem Magnetfeld. Bei dieser Verwendung einer Hartmetalllegierung kommt es in erster Linie auf eine schwache magnetische   @   Sättigung der Hartmetalllegierung verbunden mit einer ausreichenden Verschleissfestigkeit an. 



   3738 41 
 EMI3.2 
      Hartmetalllegierung mit mehr als 90 Gew. % Wolframkarbid und 8 bis 15 Gew. % Binderphase auf Kobaltbasis, wobei in der Binderphase mit einem Anteil von 0,1bis 0,3 Gew. % bezogen auf die Binderphase u. a. auch Iridium gelöst sein kann, für Bauteile oder Werkzeugeinsätze zu deren Formgebung ein funkenerosives Bearbeitungsverfahren angewendet wird. Bei einer derartigen Verwendung kommt ew insbesondere auf eine gute Beständigkeit der Hartmetalllegierung gegen Lochfrass an. 



  Bei der erfindungsgemässen Verwendung der iridiumhältigen Legierung kommt insbesondere die in diesem Ausmass überraschende verbesserte Verschleissfestigk it der iridiumhältigen Hartmetalllegierungen hinsichtlich Druckbeanspruchung und Abscherung zum Tragen, was sich bei der drehenden und schlagenden Beanspruchung der Hartmetalleinsätze beim Bohren von Gestein besonders günst g auswirkt. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



  Besonders bewährt hat sich die Verwendung einer karbidischen Hartmetalllegierung bei welcher der Wolframkarbidgehalt mindestens 90 Gew. % beträgt. Bei derart hohen Wolframkarbidanteilen war eine besonders auffällige Steigerung der Verschleissfestigkeit durch Iridium zu bemerken. 



  Eine besonders vorteilhafte Hartmetalllegierung für die erfindungsgemässe Verwendung weist dabei die Zusammensetzung 6 bis 9 Gew. % Kobalt, 0,01 bis 0,3 Gew. % Iridium, bis zu 0,5 Gew. % Tantal-Niob Mischkarbid, bis zu 0,4 Gew. % Titankarbid, Rest Wolframkarbid auf. 



  Die iridiumhältige Hartmetalllegierungen für die erfindungsgemässe Verwendung wird üblicherweise auf bekanntem Weg pulvermetallurgisch, durch Pressen und Sintern der Ausgangspulver in der gewünschten Zusammensetzung, hergestellt. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



  Beispiel 1      Eine Pulvermischung aus 90,3 Gew. % WC mit KG (mittlere Korngrösse) 2 um ,   @   8,5 Gew. % Co mit KG < 1,5   um,   0,8 Gew. % Ir mit KG < 20 um. 



  0,2 Gew. % TiC mit KG 1,5 um sowie 0,2 Gew. % (Ta, Nb) C mit KG 1 um wurde   ir   einem Attritor unter Zugabe von 2,5 Gew. % Wachs in Aceton vermahlen. Die Mahlung erfolgte mit ca. 80 Umdrehungen pro Minute bei einer Mahldauer von 10 Stunden. Nach dem Mahlen wurde die Pulvermischung standardmässig im Sprühtrockner granuliert und dann zu Schneideinsätzen für Hammerbohrer mit 8 mm Bohrdurchmesser verpresst. Die gepressten Schneideinsätze wurden standardmässig entwachst und bei 1400  C 60 Minuten gesintert.

   Die fertigen Schneidplatten wiesen folgende Eigenschaften auf: 
 EMI5.1 
 
 EMI5.2 
 
<tb> magnetische <SEP> Sättigung <SEP> (10-7 <SEP> Tm3/kg): <SEP> 161
<tb> 
<tb> 
<tb> Koerzitivfeldstärke <SEP> ( <SEP> Oe): <SEP> 153 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Härte <SEP> HV30 <SEP> ( <SEP> daN/mm <SEP> 2): <SEP> 1438 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Porosität <SEP> ( <SEP> nach <SEP> ISO <SEP> 4505): <SEP> A02, <SEP> < B02, <SEP> C00 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> mittlere <SEP> WC-Korngrösse <SEP> (nach <SEP> ISO <SEP> 4499): <SEP> 1,5 <SEP> !-Im
<tb> 
 Beispiel 2 Schneideinsätze für Hammerbohrer mit 8 mm Bohrdurchmesser wurden wie nach Beispiel 1 mit folgender Ausgangspulvermischung hergestellt. 



    6   Gew. % Co mit KG < 1,5   um,   0,5 Gew. % TiC mit KG 1,5   um,   05 % VC mit KG 1,5   um,   0,2 Gew. % Ir mit KG < 20   um,   Rest WC mit KG 0,8 um. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



  Die gesinterten Schneidplatten wiesen folgende Eigenschaften auf. 
 EMI6.1 
 
<tb> 



  Dichte <SEP> (g/cm3) <SEP> 14,9
<tb> 
<tb> 
<tb> magnetische <SEP> Sättigung <SEP> (10-7 <SEP> Tm <SEP> 3/kg): <SEP> 112
<tb> 
<tb> 
<tb> Koerzitivfeldstärke <SEP> ( <SEP> Oe): <SEP> 285 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Härte <SEP> HV30 <SEP> (daN/mm2): <SEP> 1765
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Porosität <SEP> ( <SEP> nach <SEP> ISO <SEP> 4505): <SEP> ¯ <SEP> : <SEP> ¯ <SEP> A02, <SEP> < B02, <SEP> Co
<tb> 
<tb> 
<tb> mittlere <SEP> WC-Komgrösse <SEP> (nach <SEP> ISO <SEP> 4499): <SEP> 0,7 <SEP>  m
<tb> 
 Beispiel 3 Schneideinsätze für Hammerbohrer mit 8 mm Durchmesser wurden wie nach Beispiel 1 mit folgender Ausgangspulvermischung hergestellt. 



  6 Gew. % Co mit KG < 1,5   !-Im,   0,8 Gew. % TiC mit KG 1,5 pm, 1,5 % ( Ta, Nb) C mit KG 1,5   !-Im,   0,15 Gew. % Ir mit KG < 20   !-Im,   Rest WC mit KG 1,2 um. 



  Die gesinterten Schneidplatten wiesen folgende Eigenschaften auf: 
 EMI6.2 
 
<tb> Dichte <SEP> (g/cm3): <SEP> 14.82
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> magnetische <SEP> Sättigung <SEP> (10-7 <SEP> Tm <SEP> 3/kg): <SEP> 110
<tb> 
<tb> 
<tb> Koerzitivfeldstärke <SEP> ( <SEP> Oe): <SEP> 200 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Härte <SEP> HV30 <SEP> (daN/mm2) <SEP> 1583
<tb> 
 
 EMI6.3 
 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 Beispiel 4 Für Vergleichszwecke wurden Schneideinsätze für Hammerbohrer mit 8 mm Durchmesser wie nach Beispiel 1 jedoch mit folgender dem Stand der Technik entsprechender Ausgangspulvermischung hergestellt: 90,6 Gew. % WC mit KG 2 um. 9 Gew. % Co mit KG < 1,5 um , 0,2 Gew. % TiC mit KG 1,5   um,   0,2 Gew. % ( Ta, Nb) C mit KG 1 um. 



  Die fertigen Schneidplatten wiesen folgende Eigenschaften auf: 
 EMI7.1 
 
<tb> Dichte <SEP> (g/cm3): <SEP> 14,62 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> magnetische <SEP> Sättigung <SEP> (10-7 <SEP> Tm3/kg): <SEP> 164
<tb> 
<tb> 
<tb> Koerzitivfeldstärke <SEP> ( <SEP> Oe): <SEP> 156 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Härte <SEP> HV30 <SEP> (daN/mm2): <SEP> 1442
<tb> 
<tb> 
<tb> Porosität <SEP> ( <SEP> nach <SEP> ISO <SEP> 4505): <SEP> AO2, <SEP> < B02, <SEP> COO
<tb> 
<tb> 
<tb> mittlere <SEP> WC-Korngrösse <SEP> (nach <SEP> ISO <SEP> 4499): <SEP> 1,5 <SEP> um
<tb> 
 Vergleichstest zum Vergleich der Standzeiten wurden jeweils 3 von den nach Beispiel 1 bis 4 hergestellten Schneidplatten mit einer elektrolytisch aufgebrachten Kobaltschicht versehen und in entsprechende Bohrerschäfte eingelötet.

   Mit den fertigen Hammerbohrern wurden unter gleichen Bohrbedingungen in Versuchsbetonblöcke mit der Betonqualität B 45 bis zum Standzeitende der Bohrer bedingt durch einen Bruch oder ein Entlöten der Schneidplatten, Löcher gebohrt. Die Anzahl der gebohrten Löcher ist als Mass für die Standzeit der jeweils verwendeten Legierung in Tabelle 1 wiedergegeben 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 
 EMI8.1 
 
<tb> Hartmetallegierung <SEP> Bohrer <SEP> Anzahl <SEP> der <SEP> Bohrungen <SEP> Mittelwert <SEP> der
<tb> 
<tb> bis <SEP> Standzeitende <SEP> Bohrungen
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1645
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 710
<tb> 
<tb> 
<tb> Beispiel <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 770 <SEP> 708
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 863
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 897
<tb> 
<tb> 
<tb> Beispiel <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 946 <SEP> 902
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 769
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 806
<tb> 
<tb> 
<tb> Beispiel <SEP> 3 

  <SEP> 3 <SEP> 804 <SEP> 807
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 570
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 520
<tb> 
<tb> 
<tb> Beispiel <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 600 <SEP> 563
<tb> 
 Der Vergleich ergibt, dass sich bei erfindungsgemässer Verwendung mit der   iridiumhaltigen   Hartmetalllegierung eine um mindestens 25 % höhere Standzeit gegenüber gleichartigen Hartmetalllegierungen ohne Iridiumzusatz erreichen lässt.

Claims

Ansprüche 1. Verwendung einer karbidischen Hartmetalllegierung auf Wolframkarbidbasis mi einer Binderphase die 4 bis 12 Gew. % Kobalt und 0,01 bis 0,8 Gew. % Iridium enthält für Schneideinsätze von Gesteinsbohrem.
2. Verwendung einer karbidischen Hartmetalllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmetalllegierung mindestens 90 Gew. % Wolframkarbid enthält.
3. Verwendung einer karbidischen Hartmetalllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmetalllegierung aus 6 bis 9 Gew. % Kobalt 0,01 bis 0,3 Gew. % Iridium, bis zu 0,5 Gew. % (Tantal-Niob) Karbid, bis zu 0,4 Gew. % Titankarbid, Rest Wolframkarbid, besteht.