CN101889118B - 自我锐化、自动发信号的磨损部件 - Google Patents

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Abstract

一种具有改进抗磨损性和强度的自我锐化磨损部件(1)，该磨损部件(1)包括至少第一材料部件(2)和第二材料部件(3)。第一材料部件(2)由铸造本体构成，第二材料部件(3)由被固定在第一材料部件中的至少一个伸长硬金属杆构成。当部件由于磨损必须被更换时，磨损部件产生自动信号。

Description

自我锐化、自动发信号的磨损部件
技术领域
本发明涉及一种具有增强抗磨损性和强度的磨损部件，该磨损部件包括至少第一和第二材料部件，该第一材料部件由铸造合金的铸造本体构成，该铸造本体包括后固定部件以及前颈部，后固定部件用于可拆卸地固定至工作工具中的固定器部件，工作工具中的磨损部件构成可更换的损耗部件，前颈部以与穿过后固定部件的纵向轴线X形成的一角度从该后固定部件突出，该突出的前颈部具有外部尖端，在所述外部尖端上的最外面具有至少一个尖端磨损表面，尖端磨损表面由将对着工作表面C主动工作的部件构成，所述突出的颈部从所述外部尖端处的至少一个尖端磨损表面开始磨损，第二材料部件包括至少一个伸长硬金属杆，该至少一个伸长硬金属杆被固定在磨损部件的纵向对称平面A内，大致轴向地位于第一材料部件的突出颈部的内部，该至少一个伸长硬金属杆包括至少一个自由杆磨损表面，该自由杆磨损表面构成所述外部尖端的更大的尖端磨损表面的一部分，同时该至少一个伸长硬金属杆的所有其他侧都被所述第一材料部件包围并固定就位。
背景技术
当前存在多个不同的包括可更换磨损部件的商业磨损部件系统，这些磨损部件系统可拆卸地设置在安装于耕地机械的工具上的磨损部件固定器中，用于从工作表面松开和分离或多或少的硬土和岩石材料，随后这些处理过的材料可恰当地被移除。在这里，这样的磨损部件系统、工具、磨损部件和磨损部件固定器的一个例子是特定地由挖掘机的旋转切割头构成，下面也称为挖掘机切割器，挖掘机切割器的齿系统包括可更换的磨损部件，可更换的磨损部件也称为磨损齿，磨损齿可拆卸地安装在齿固定器中。当然，这样的磨损部件系统也可用于其他种类的耕地机械工具，例如用于挖掘机用的铲、岩石刀片或钻头等等。
特别地，在挖掘机切割器的例子中，所述磨损齿被设置为沿着或多或少弯曲的臂或螺旋的、伸长的切割头刀片分开一定距离，切割头刀片从设置在经由驱动轴而可旋转的中心毂上的中心旋转体多方突出。切割头刀片方便地从旋转体的前端处的毂开始螺旋地延伸，并沿着工具进料的方向向后延伸至旋转体的后端，通常包括环形部件，环形部件将切割头刀片固定在一起，环形部件中还设置吸入装置，用于经由所述切割头刀片之间的空间运走松开的处理过的材料。
这样的齿系统通常包括两个主要连接部件，形式为“阴部件”和“阳部件”，它们经由用于阴部件与阳部件的精密匹配的共同几何模型而相互作用，一起形成一件式部件，合成“齿”，即所述齿系统，合成齿可以是一系列彼此相邻设置的齿中的一个，该系列齿是沿着例如切割头刀片的前缘、钻头的切割器、或铲和岩石刀片的锋利切割边缘。阴部件或阳部件在工具上安装得有多远是无关紧要的，重要的是两个连接部件可拆卸并且相互可锁定，以及构成固定器部件的部件永久地固定至工具。
因此，这种类型的“合成齿”包括第一连接部件，即上述磨损部件，磨损部件形式为例如具有某种例如为尖端或切割边缘的工作部件形式的可更换前磨损齿，合成齿也包括固定部件，优选地，该固定部件的后部件或下部件(相对于固定部件的本体或颈部，例如齿本体或齿颈部)，例如为后轴或开孔，用于安装在第二连接部件中的正好为这种类型的磨损部件定制的特定槽、开孔或销中，第二连接部件即是固定的后固定器部件或下固定器部件，在此为齿固定器。为了实现动态但仍可靠地将可更换磨损齿固定在齿固定器上，连接部件也包括部件共用的并具有可解除地锁定机构的连接系统。每个这种连接系统均具有极具特性的几何结构，其中各自的连接部件包含它自己特定的解决方案，包括相互作用的界面和上述轴、槽等等的形式，一个或多个例如为锁定销的固定元件，和/或一个或多个用于实现将磨损部件夹持在固定部件上的夹持装置，比如SE-524301(EP-1644588)，试图使得每个“齿”的磨损部件都以有效、安全和实有的方式而完全固定在预期位置和正确位置上，也包括在连接部件之间仅有最小磨损，直至磨损部件由于仍不可避免的磨损而必须被解开并由新磨损部件来替代，用于继续使用特定工具。
已知的这种类型商用齿系统被设计为经由特别设置并相互作用的接触区而从工具的使用中吸收负载(F)，接触区沿着由轴、销、槽或开孔构成的连接部件之间的连接处设置。
但是，将会认识到的是，在工具使用期间，不仅平行于连接几何结构的纵向对称平面A的负载起作用，而且偏离该对称平面的负载也起作用。因此，参见图1和图3，每个作用的负载(F)最终包括：第一，剪切力分量Fc，其大致从前面、平行于工作表面并相对于所述连接处大致轴向地作用；第二，法向力分量Fs，其大致从上方、垂直于工作表面地作用；以及第三，至少一个侧面横向力分量Fp，其从一侧或多侧大致平行于工作表面地作用，并相对于沿着对称平面A的所述磨损齿的长度(即磨损齿的所述齿颈部)更加垂直地作用，该齿颈部在连接部件的共同连接处前面构成齿本体的更强的突出延伸部，该齿颈部在磨损部件使用期间应该以与齿本体的其余部分形成的某个特定角度从齿本体的其余部分突出。该侧面横向力分量Fp通常小于剪切力分量Fc和法向力分量Fs。
本说明书中使用的位置术语，例如后、前、下、上、竖向、侧面或水平等等，通过对所述力的上述给定的定义和连接部件的相互关系以及他们相对于工作表面的位置而因此能推导出。
依照本专利申请的齿系统的新概念包括多个特征，单独的这些特征或这些特征的组合与当前已知的齿系统相比均是独特的，这些特征对已知齿系统中可产生的很多问题提供了有益的解决方案。
在传统的齿系统中，事实是尽管这些齿系统相对地坚固，但是传统的齿系统均有过快磨损的承受表面或通过操作暴露的其他工作表面，这些其他工作表面例如承受或者具有作用在这些工作表面上的驱动、输送、穿透、挤压、剪切等等效应。所有这些暴露于磨损或耗损的表面下面也被称为磨损表面，不管其特定的功能。在本申请所示实施例中，磨损部件为可移除的但在工作期间相对于所述工具是完全固定的，该磨损部件固定在工具最外面的固定器部件中，与那些可移除但还可额外地围绕它们自己的纵向轴线可旋转的磨损部件相反。但是，我们认为本领域技术人员将知晓，依照本发明的磨损部件可以怎样用于多种类型的工作工具，即使本文的示例没有明示这些工具。
例如，在具有旋转切割头的挖掘机中，挖掘机船可旋转地锚定在挖掘机船的船尾中。绞盘被设置在港口和船首的右舷，这些绞盘被锚定在海床中，在切割头绕其驱动轴旋转的同时，船首可借由绞盘以围绕船尾抛锚点从一边到另一边来回摇摆的运动而被绞吊。在磨损齿的这种旋转使用中，由于所述侧面横向力分量Fp，齿尖端通常主要在齿颈部的前端处从其两个相对侧面侧之一磨损，即相对于颈部长度的两纵向侧之一构成了对着工作表面的承受表面或第一磨损表面，但是由于挖掘机工具在海床上借助于绞盘而以所述钟摆和扫荡运动被来回导引，相反一侧也发生磨损，因此形成了第二磨损表面。
由于作用力分量Fp、Fs、Fc强度常常改变并且从多个方向作用，钢可能遭受疲劳，然后如果钢的不同强度特性同时太低不足以经受住恶劣的挖掘机工作，那么齿尖端的铸钢易于裂开并分裂为相当大的裂片或碎片，这使得整个齿颈部磨损很快直至磨损的齿变得无用，并且如果不及时做出更换，齿固定器的边缘也将有受损的风险。当前使用的传统的挖掘机磨损部件因此磨损太快，必须经常更换为新的磨损齿，这导致昂贵的齿成本和许多损失很大的操作中断。类似地不利的发展也在其他种类的磨损工具中占了上风。另外的情况是齿颈部具有最大可能长度，因此最大工作长度或磨损长度由例如最大允许的翘曲和弯曲负载来决定。如果作用在铸钢上的负载变得过大，超长的齿颈部将能够很简单地完全折断并马上致使磨损齿完全不可用。
为了防止这种情况，已知的是磨损齿具有朝着底部增大的横截面，由此继而获得明显不利的特性是，磨损表面磨损越多，每个接触表面或磨损表面就变得不断增加的钝，使得磨损齿的穿透动作最终变得很没价值。
目前，需要从水中升起挖掘机工具的切割头以便能检查磨损齿是否需要更换。这意味着，首先，由于切割头总是向上且在检查中感觉磨损齿无法坚持到下一次目视检查，因此某些磨损齿被不必要地更换了；其次，某些磨损表面被更换得太晚，使得某些情况下齿固定器遭受严重损伤。如果有人意识到在处于全工作状态下的典型挖掘机中，每周更换的磨损齿在4000至5000之间，这是非常不利的将很容易被理解。如果仅有5％被不必要地更换了，这也会导致每周很大的额外的成本。
在此必须考虑的另一个不利是剩下的磨损齿包含应被回收的贵金属。如果在某些当前使用的磨损部件中，硬金属颗粒或硬金属碎片被混入铸钢中以便增加磨损强度，那么经济地回收两种不同金属材料变得困难。
因此需要首先解决这问题：过快磨损、目前太短的磨损长度、随机和不可控地更换尚未完全磨损的磨损齿，再加上当齿固定器已经受到严重损伤时某些磨损齿才被更换，以及在某些情况下回收成本高且复杂。
专利说明书SE449383(US4584020)在图3中显示了挖掘或挖泥齿，该齿包括铸造合金以及铸入硬金属的磨损层。尽管该磨损齿包括内部磨损层，但是首先在齿尖端的整个宽度上设置这内部磨损层，因此很钝，即使是新的，从而使得该齿不具有最佳穿透功能；其次，磨损层既不设置在齿的中心线上也不设置在它的两个对称平面A、B中，从而使得磨损仍将使磨损齿更钝和无用，即磨损齿必须过早地报废或必须被打磨使得其磨损层重新结束在中心线上。
所述SE449383(US4584020)中使用的铸钢的碳含量在占重1.5％至占重2.5％之间，这使钢太软，从而使得内部磨损层将随时间一点一点逐渐被暴露，由此磨损层将简单地脱落。这是由于磨损层的断裂强度太低而在没有铸钢支撑的情况下不能承受负载。因此，不论磨损部件是否有内部磨损层，磨损将不利地很快发生，因为磨损层实际上将在其经历任何引起效果的影响之前以很大碎片脱落。此外，该文献坚持，含有低碳含量(＜0.2％)的钢膜必须设置在硬金属本体周围。膜的熔点必须比铸造合金的熔点高200-400℃。
现有技术中使用的球墨铸铁通常具有大约38HRC的低硬度，低合金钢的磨损层的硬度在40和53HRC之间，这意味着上述磨损部件中的低合金钢基体仅获得大约两倍于依照现有技术的类似的铸铁产品的强度。此外，这仅是理论上的比例，因为实际情况是由于磨损层的脆度和缺乏如上述铸钢的铸钢来支撑，磨损部件太软而不耐磨损并因此很快被磨损，变得更软。这个问题仍旧悬而未决，尽管长期关注，但是这问题从未被满意地解决，不管如上所述的经济刺激有多大。基于上述现有技术，可以明确的是，迄今为止已意识到在相对高碳含量的铁合金中应当铸入硬金属以便制造本体，在现有技术中所述本体大致被铸入较低碳含量的铁合金，例如依照美国专利4584020。
先前的铸造低合金钢的尝试已导致硬金属在对着铸钢的结合区分解，以及在所述结合区形成脆性的钨铁碳化纤维。此外，在铸钢和硬金属表面熔融中，任何杂质或水汽可导致不利的气泡并因此在铸造磨损部件内的结合区中形成空穴，这将引起所述结合区中更差的粘合性和更差的强度，并因此引起以上提到的磨损表面不可控地分裂为大块裂片或碎片，这将使得整个齿颈部很快地磨损，不管是否提供硬金属，直至磨损齿变得无用或齿固定器受损。
铸入部件，在该例子中为硬金属的磨损层，其在铸造模具中实际放置本身是个问题，因为当铸钢熔融物被倒入它在铸造模具中的空间时该铸入部件会移动。之前的解决方案已包括例如在所述空间内提供各种支撑，这些支撑随后被熔化并在铸造操作中与铸钢熔融物结合。将了解的是，该已知方法带来当支撑熔化时铸入部件移离预期位置的相当大的风险，此外，支撑的熔融物在铸造化合物中形成杂质，改变了磨损部件以及在铸入部件和铸钢其余部分之间的结合区的预期特性。例如，可引起差的粘合，在铸造磨损部件期间可在所述结合区的铸钢中出现气泡和形成脆性金属混合物。
发明内容
本发明的目的及其特征
本发明的一个目的及其各种实施例是提供一种改进的磨损部件，用于可拆卸地固定至工作工具中的固定器部件以便实现该磨损部件，该磨损部件大致减少、理想地消除了上述问题，可较以前更好地使用具有硬金属增强的磨损部件。
该目的一个细分在于由本发明及其各种实施例提供一种自我锐化的磨损部件，用于可拆卸地固定至工作工具中的固定器部件以便实现所述自我锐化，该自我锐化磨损部件大致上减少、理想地消除了钝磨损部件的上述问题。
所述目的，以及在此未列出的其他目的，在本申请独立权利要求所述的范围内得以满足。本发明的实施例限定在独立权利要求中。
因此，依照本发明，制造一种改进的磨损部件，其特征在于：
-磨损部件的至少一个伸长硬金属杆被设置为其中心在突出颈部的力平衡区，大致同心地在突出颈部的纵向轴线Y上，并包括比突出颈部的长度L短的长度Z，伸长硬金属杆具有的内部铸入端明显地终止在距离后固定部件的纵向轴线X一定距离处，以便工作期间产生自动信号，自动信号包括在内部铸入端的最终磨损(wearing-away)处的可记录的振动，且借由该自动信号，产生要求更换磨损部件的自动报告功能。
依照本发明的磨损部件的另外方面：
-内部铸入端，在后固定部件固定在固定器部件内部的情况下，终止在距离齿固定器的顶部一定距离处，并因此也终止在距离插入齿固定器的后固定部件的纵向轴线X更远的一定距离处，
-第一材料部件包括具有比伸长硬金属杆更低的抗磨损性的材料，在该第一材料部件中，第一材料部件的较低强度与伸长硬金属杆的较高强度之间的比例被设定为使得伸长硬金属杆的自由杆磨损表面相对于第一材料部件的其余尖端磨损表面总是比周围的突出颈部更加突出，以便产生自我锐化的能力，
-磨损部件包括具有不同抗磨损性的至少两个磨损表面，所述至少两个磨损表面被设置为使得抗磨损性沿伸长硬金属杆的径向增大，以便产生磨损部件自我锐化的能力，
-磨损部件的该至少两个磨损表面被设置在围绕伸长硬金属杆的同心层中，
-伸长硬金属杆被设置为相对于突出颈部的纵向轴线Y的角度(λ)在0-15度范围内，
-伸长硬金属杆被设置为长度(Z)在突出颈部的长度(L)的80-95％之间，突出颈部的长度(L)从其外部尖端的原始尖端磨损表面的中心算起，
-伸长硬金属杆由平均硬度在800至1750HV3之间的材料构成，
-磨损部件用的工作工具包括传感器，传感器被设置为记录内铸入端的最终磨损处的可记录振动，借由该记录指示伸长硬金属杆被磨损，必须被更换，
-伸长硬金属杆被设置为截锥形，
-伸长硬金属杆最大宽度在10mm与30mm之间，
-横向于伸长硬金属杆纵向轴线的伸长硬金属杆的横截面为正方形或矩形，
-横向于伸长硬金属杆的纵向轴线Y’的伸长硬金属杆的横截面为圆形或椭圆形，
-磨损部件包括第一硬金属杆和至少一个另外的硬金属杆，第一硬金属杆被设置为处于所述磨损部件的中心，该至少一个另外的硬金属杆相对于第一硬金属杆被设置在外围，
-磨损部件包括至少一个增强部分，该至少一个增强部分被设置在磨损齿的外部尖端与磨损齿的后固定部件之间。
所述目的，以及在此未列出的其他目的，在本申请独立权利要求的范围内得以满足。本发明的实施例限定在独立权利要求中。
本发明的优点和效果
依照本发明及其实施例，获得许多有益效果。
如果通过铸造在铸钢中铸入硬金属，可获得具有改进性能和对抗磨损的更高硬度的磨损部件，其中，铸钢具有低碳含量，铸造过程期间的温度被精确检测，使用具有与石墨形态接近的碳含量的硬金属。
与以前使用的传统均质钢材料的磨损齿相比，由于包围有更耐磨更硬的硬金属芯，新磨损齿的使用寿命大大增加。铸入硬金属杆的磨损强度至少比没有这种硬金属杆的传统磨损齿高4-5倍。尽管硬金属杆的成本可能两倍于磨损部件的成本，但是仍然是非常划算的，因为可使用寿命可以获得百分之几百地非常大地增加。
在磨损齿的使用中，因为切割头旋转，齿尖端通常主要在齿颈部的两个侧面侧(即相对于颈部长度的两个纵向侧)的一侧磨损，但是因为挖泥工具也借助于绞盘在海床上以钟摆和扫荡运动被来回导引，在相反侧上也会发生磨损，使得可大致直接在尖端表面的中间上和硬金属杆的中心线上形成脊形或隆起形切割边缘或切割器，该脊或隆起大致平行于齿固定器的纵向长度以及齿颈部的纵向长度。该切割边缘通常随后被所述旋转和钟摆运动磨尖，直至硬金属杆露出。如果铸钢的磨损很快使得硬金属突出得更长一点，那么随后硬金属杆可折断为合适的长度并很快被重新锐化成所述锋利、齿顶形状的切割边缘。以前的磨损齿在铸钢中使用硬金属颗粒或硬金属碎片来增加磨损强度，因此没有提供本发明使用设置在对称平面A中的硬金属杆所获得的突出优点。
挖掘机的切割头刀片上的磨损齿被设置为对着工作表面具有正的切割角，即向下切割地表的冲角，与之相反的是负的冲角，负冲角仅追随在工作表面之上并仅可刮走材料，因为实际切割器从前方看来在刀片之后。
研究和考虑以下的本发明详细说明将得出进一步的优点和效果，本发明详细说明包括多个有益实施例、权利要求以及所附附图。
附图说明
以下将参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1为依照本发明磨损齿的优选实施例的部件的侧视示意图，包括斜向上设置的齿颈部，示意性地显示作用负载剪切力分量Fc和法向力分量Fs作用在齿颈部上，齿颈部的上部部分显示为部分的纵向剖面，分开显示硬金属杆形式的铸入部件，
图2示出了从顶部看去的图1所示磨损齿的平视示意图，显示了用于可拆卸和可锁定地固定在齿固定器中的后固定部件，在齿颈部的前部分上的最外面，在显示了磨损齿的纵向对称平面A的中心线的两侧有两个磨损齿，
图3为从后端看去的图1所示磨损齿的后视示意图，显示了增强侧翼在从齿颈部的前部分开始的脊状增强部分的两侧上，显示了在磨损齿的齿本体上的位于下方的扭矩凸耳以及多个接触表面和空隙表面，这些表面意图用于将在齿系统的连接部件之间产生的负载传送和定位到为此目的所选择的位置上，以及作用负载的侧面横向力分量Fp，
图4a-d示出了依照图1的硬金属杆的示意性部分，图4a-c以两个侧视图和一个纵向截面图示出了从齿颈部的前齿尖端(即在图右侧的硬金属杆的固定轴)突出的硬金属杆的自由端，并示出了硬金属杆的固定端，冶金地连接在图左侧的铸钢中的齿颈部内部。图4d中也示出了经由以直径变化形式的槽口获得的预期截断点，以及在去除固定轴之后后来形成的磨损端中的凹口，
图5示意性示出了依照图1的齿颈部的横截面，其中特别显示了在脊部分和硬金属杆之间对着硬金属杆的支撑区，包括在切割头工作期间作用负载位置0-90°的改变，即剪切力分量Fc和法向力分量Fs大小的改变，
图6为齿颈部的前部分的前视示意图，包括在暴露的硬金属杆的磨损表面两侧上的侧面磨损表面，
图7示意性示出了沙壳模的一半，其中铸入部件形式为图4所示的硬金属杆，在此硬金属杆继续具有在铸钢熔融物所用的沙壳模的成型空间内的正确位置上固定就位后来分离的固定轴，
图8示意性示出了具有铲形刀片的切割头的一部分，在该切割头刀片上紧固多个带有依照图1的稳固地固定、但是可拆卸地设置的磨损齿的齿固定器，
图9为硬金属杆的钢和铸钢之间的结合区的光学显微照片，结合区随后使用Murakami和Nital进行蚀刻。图9和图10中使用的以下符号为：A-铸钢，B-η相(eta-phase)区，C-硬金属中的结合区，D-未受影响的硬金属，E-铸钢中富碳区，
图10为图9的放大图，
图11示出了钨W、钴Co、铁Fe和铬Cr沿着垂直于结合区的线的分布。A-铸钢、B-η相(eta-phase)区、C-硬金属中的结合区，D-未受影响的硬金属，和E-铸钢中富碳区。
图12a-c示意性示出了依照图1的硬金属杆的另一实施例，其中固定轴恰当地由比铸入端使用的硬金属软种类的结构钢制成。分立的固定轴通过将一对夹具部件在铸入端的相对端压入硬金属杆中的一对空腔而被固定至该硬金属杆。
具体实施方式
如果被命名的组件由附图中相同的细节构成，则相同的附图标记总是一致地施加给多个术语，例如材料部件3、铸入部件3和硬金属杆3均由附图中相同的细节构成。
图1示意性示出了依照本发明的具有改进的抗磨损性和强度的磨损部件1的优选实施例，该磨损部件1在此特别地由磨损齿1构成。磨损齿1包括至少两个材料部件2、3。第一材料部件2由铸造本体2和前齿颈部5构成，铸造本体2包括铸造合金，本申请中也称为铸钢2，前齿颈部5从后固定部件4斜向上突出并具有带至少一个尖端磨损表面7的外部齿尖端6，示意性示出了作用在齿颈部5、齿尖端6和尖端磨损表面7上的作用负载剪切力分量Fc和法向力分量Fs，其中齿颈部5的上部部分显示为部分的纵向剖面。第二材料部件3由至少一个铸入部件3构成，铸入部件3形式为至少一个伸长硬金属杆3，用于铸入到第一材料部件2的低碳铸钢2中，在所述纵向剖面中分立显示的硬金属杆3被固定在磨损部件1的纵向对称平面A内，大致轴向地位于第一材料部件2的齿颈部5内部，也优选地大致同心地位于颈部5的纵向轴线5中，该硬金属杆3包括自由磨损表面8，以下称为杆磨损表面8，构成了所述齿尖端6的尖端磨损表面7的一部分，同时，优选地，所有其他侧面均被所述第一材料部件2包围和固定。
图2示出了用于可拆卸地和可锁定地固定于在工作工具11中的固定器10中的后固定部件4，固定器10以下也称为齿固定器10，在工作工具11中的磨损齿1构成可更换的耗损部件，以及在齿颈部5的前部分上的最外面，尖端磨损表面7的两个部分7a、7b位于其齿尖端6上，在显示磨损齿1的纵向对称平面A的中心线的两侧各有一个，部件7a、7b包围硬金属杆3。图3示出了增强齿颈部5的强度的侧翼12、12’，位于脊状三角形增强部分13的两侧上，沿着齿颈部5的前部分的后侧14，还示出了位于下方的扭矩凸耳15以及磨损齿1的铸造本体2上的多个接触表面和空隙表面，意图用于将在齿系统的连接部件之间产生的负载传送和定位到为此目的选定的位置上，还示出了作用负载的侧面横向力分量Fp。
当使用磨损部件1时，参见图1，剪切力分量Fc大致从前面作用，与工作表面C平行并相对于磨损部件1的固定部件4是大致轴向的，同时，法向力分量Fs大致从上方作用，垂直于工作表面C。侧面横向力分量Fp从一侧或多侧作用，大致平行于工作表面C并且相对于所述磨损齿1的长度(即其所述齿颈部5)更垂直，齿颈部构成齿本体2的更加突出的延伸部，如图4所示，位于磨损齿1的齿固定器10前面。在磨损部件1使用期间，首先，齿颈部5以与齿本体2的剩余部分形成的一定角度从齿本体2的剩余部分突出，该一定角度即是位于分别穿过磨损齿1的固定部件4和齿颈部5的纵向轴线X、Y之间的角度α，图1所示实施例中的角度α包括最佳角度68°；其次，齿颈部5以与工作表面C形成的一定角度从工作表面C突出，图中的角度β包括与剪切力分量Fc形成的最佳角度112°，Fc沿着所述工作表面C以与法向力分量Fs形成的角度δ作用，角度δ优选为22°角。所示实施例中，硬金属杆3的纵向轴线Y’因此同样地被设置为与所述法向力分量Fs形成22°的最佳角，并平行于齿颈部5的前侧9以及齿颈部5的纵向轴线Y。但是，该角度λ可改变，优选地为从硬金属杆3的纵向轴线Y’起算的±0-15°，纵向轴线显示在图1中并被设置为大致同心于齿颈部5，也大致平行于齿颈部5的前侧9。图1所示的在所述纵向轴线X、Y之间的所述角度α可优选地在50°-90°区间内改变。要注意的是，设置的增强部分，即至少是磨损齿1的脊部分13和侧翼12、12’，会引起横截面积沿着齿颈部向下增大，并且磨损齿1磨损得越多，齿颈部5就越钝。
图4a-d示意性示出了依照图1的硬金属杆3的部分，图4a-c以两个侧视图和一个纵向剖面图的形式示出了从齿颈部5的前齿尖端6(即图中右侧的硬金属杆3的固定轴16)突起的硬金属杆3的自由端，并显示了硬金属杆3的铸入端17，在图中左侧的铸入端17冶金连接到铸钢2中的齿颈部5内部。图4d也示出了经由直径改变形式18的槽口19的预期截断点18，以及磨损端中的凹槽19，即在移除固定轴16之后后来形成的杆磨损表面8。
图5示出了齿颈部5的横截面，其中特别示出了在脊形增强部分13和硬金属杆3之间并对着硬金属杆3的支撑区20，包括切割头11工作期间作用在对称平面A内的负载位置的0-90°的改变，即剪切力分量Fc和法向力分量Fs大小的变化。该两个力分量Fc、Fp尤其产生负的弯曲负载，而同时大致竖向作用的Fs可产生有益地挤压硬金属杆3的负载，但是挤压性的负载可能引起作用在磨损齿1的铸钢2上的翘曲和弯曲负载，使得齿颈部5包括抵消这些缺点的背部13和侧翼12、12’增强部件。图5中，示出了有益特征，即在对着磨损部件1的固定部件4的齿颈部5的背部上的铸钢2并未同样地被磨损，因为主要负载，即剪切力分量Fc及其磨损效应，连同在齿颈部侧边缘21上的Fp作用在齿颈部5的前侧9，硬金属杆3在其外端由在齿颈部5的工作尖端磨损表面7背部上的铸钢边缘或支撑区20来支撑抵靠该硬金属杆3。挖掘机切割器用的最佳磨损齿1必须被设计为具有对抗大负载的最大阻抗，同时对于最大穿透具有最小横截面积。将认识到的是，这些要求相互冲突，使得在先前的已知磨损齿中，没有用于在更大直径的铸钢内增加穿透性的较小直径(相对而言)的增强硬金属杆，则齿颈部的长度必须保持足够短以防止齿颈部5断裂。长的齿颈部5被可变的负载来回弯曲，使得长齿颈部5可遭受疲劳。通过在铸钢2和硬金属3的弹性模量(E-modulus)之间的设置平衡并在铸钢2和硬金属3的沿齿颈部5向下的横截面积之间的比例来防止疲劳发生。
图6示出了齿颈部5的前部分的前视示意图，包括在暴露的硬金属杆3的磨损表面8两侧上的尖端磨损表面7的两个侧面部分7a、7b，该尖端磨损表面7的两个侧面部分7a、7b在此包围硬金属杆的磨损表面8。图8示出了具有铲形刀片的切割头11，多个齿固定器10固定在这些铲形刀片上，固定器10具有可稳固固定但是又可拆卸地设置的磨损齿1。图9为在硬金属杆3的钢和铸钢2之间的结合区的光学显微照片，结合区也被称为过渡区，随后使用Murakami和Nital进行蚀刻。
现参照图7，示意性示出了壳沙模23的一半，包括两个壳部分，显示了一个壳部分23’，由成型和硬化的沙制成，壳部分已预制在可重复使用的金属模具中，其轮廓依照未来的磨损部件1而设，在金属模具中混有结合剂的散开的沙被留下以硬化到所述两个壳部分的每一个中，壳部分具有足够刚性用于实际铸造，由于壳部分沿纵向对称平面具有相似形状，两个壳部分在相同的金属模具中硬化。这两个壳部分23’因此一起形成空间，有助于在该空间中铸造磨损部件1，优选地但并非排他为挖掘机用的磨损齿1，磨损齿1具有沿纵向对称平面A的规则纵向形状。但是，要理解的是，不规则的磨损部件要求各种形状。
通过例如震动来去除沙之后，铸造磨损部件1包括铸造本体2，以下也称为齿本体2，齿本体2由下述铸造合金制成，铸造合金以下也称为铸钢2，且铸造磨损部件1包括至少一个轴向纵向的烧结硬金属的铸入部件3，在本描述中为杆状，即椭圆形，因此以下称为硬金属杆3。参见图9和10，在通过固定在相应的壳部分23’中而铸造之前和铸造期间内，以及在铸造介于硬金属杆3和铸钢熔融物的表面之间的界面或结合区之后，硬金属杆3优选地固定成其中心处于抛光的齿本体2的力平衡区中，在该力平衡区，在铸造齿本体2内部沿着对称平面A的拉应力和压应力大致一样大，以便制造至少一个内部伸长磨损本体，该内部伸长磨损本体包括在齿颈部5的中心的具有增强磨损硬度和非常高的抗磨损性的硬金属杆3，具有前齿尖端6，从磨损齿1的齿本体2突出。该齿尖端6在包围硬金属杆3的铸钢2中具有高刚性，使得齿颈部5通过硬金属杆3来增强从而获得了更高的断裂强度。参见图1和图2，为此，齿尖端6包括至少一个外部尖端磨损表面7，该至少一个外部尖端磨损表面7包括：第一，硬金属的磨损表面8，优选地大致同心地设置在齿颈部5中并位于磨损齿1的纵向对称平面A(在图2和图3中显示为一条线)内；以及第二，尖端磨损表面7的两个部分7a、7b，这两个部分包围了硬金属杆3，优选地完全包围，且由比硬金属杆3的磨损表面8磨损强度更低和抗磨损性更低的铸钢2制成。除了纵向对称平面A外，图1也示出了对称平面B，对称平面B垂直于所述A平面，沿着齿颈部5本身以及硬金属杆3，其横截面大致规则，参见图5，在该例子中不包括用于吸收作用负载F的剪切力分量Fc的脊形增强部件13。产物磨损部件1因此总体上获得了大大增强的磨损强度以及增强许多倍的断裂强度，同时具有保持的高刚性以及自我锐化效果，自我锐化效果以下将更详述，这也适用于所述材料的强度特性。
参见图7，在壳沙模23中进行铸造之前，硬金属杆3的固定包括至少一个固定装置，例如一个或多个固定凸耳，参见图4d，凸耳位于硬金属杆3的一端，以下将称为它的固定轴16，在铸造和脱模之后，固定轴16构成了硬金属杆3的从齿颈部5突起的自由端16，同时硬金属杆的与固定轴相对的铸入端17被所述固定装置稳固地固定在将要填入来自例如感应电炉的铸造熔融物的空间内。该过程的一个优点在于，硬金属杆3在铸造期间被完全固定在其在铸造模具23内的固定位置上，铸造模具23在此为壳沙模23，使得当倒入铸造熔融物时硬金属杆3不改变位置。先前的解决方案已包括例如所述空间内的各种支撑，支撑随后被熔化并在铸造操作中与铸造熔融物结合在一起。将认识到的是，该已知过程会引起当支撑熔化时铸入部件3移离预期位置的重大风险，此外支撑的熔融物在铸造熔融物中形成杂质，该杂质改变了磨损部件1的预期特性、铸入部件3和铸钢2的剩余部分之间的界面和结合区24。例如，在铸造磨损部件1期间，可能引起差的粘附，在铸钢2中或在所述界面和结合表面24处出现气泡。在暴露给作用力期间，差的粘附也产生用于硬金属杆3的有缺陷的支撑区20，因此硬金属杆3更容易折断。
开启壳沙模23并释放磨损齿1之后，硬金属杆3的固定轴16被移除，其中固定轴从齿颈部5的前齿尖端6突出。在形成硬金属期间以及在其被烧结到抛光的硬金属杆3中之前，已为此目的方便地提供了经由槽口19的预期断裂点18，当硬金属杆3被固定在壳沙模23中时断裂点18以固定的方式被设置为靠近限制壳沙模23的铸造熔融物的限制表面。通过敲掉固定轴16方便地实现了移除，因为如果已制得足够深的槽口19，则硬金属杆3足够脆弱以便大致直接地在齿尖端6的外部尖端磨损表面7内或与外部尖端磨损表面7同一平面地发生断裂。
图12a-c中示意性示出了分离的固定轴16，这分离的固定轴16被压在硬金属杆3上。固定轴16由比铸入端17所用的硬金属更软种类的传统钢适当地制成。通过将一对夹具16a和16b在铸入端17的相对端压入硬金属杆3中的一对空腔27a、27b来将分离的固定轴16固定在硬金属杆3上。在将硬金属杆3铸造在铸钢2中之后，通过将夹具16a和16b移出空腔27a、27b容易地完成固定轴16的移除。
其他能想到的实现硬金属杆3的固定轴16的分离方法有：第一，对于作为固定轴16焊接或烧结至硬金属的其余部分的上面所提及的预期断裂的位置上的较低廉材料(优选地为更传统的钢)，在该情况下随后可容易地由不昂贵的切断轮来实现分离，切断轮切穿传统的钢，但是硬金属需要钻石切割器；以及第二，对于通过互相作用的销和销开孔26、27而固定的这样的材料轴16，参见图4c，在进行同样的烧结之前，在硬金属杆3的预备台中提供一个销26/销孔27，在烧结之后在固定轴16中安装相对的销孔27/销26。用于熔化铸钢2的熔炉种类使得铸造熔融物温度在一定范围内不同，这些已被考虑在以下的温度范围内。
将硬金属杆3铸造在铸钢2中方便地在约1500-1700℃下完成，这主要取决于熔化方法，关于销温度优选地为1550-1650℃，硬金属杆3上的表面与包围硬金属杆3的铸钢2形成冶金的所述界面或结合区24。在熔化齿本体2和硬金属杆3的表面过程中，任何杂质或水汽可在界面、结合区24中或在铸造磨损部件1内部引起不利的材料损伤、裂纹、气泡和空穴、较差的粘附以及较差的强度。
硬金属杆3也可被未示出的一个或多个金属膜覆盖，例如在硬金属杆3和铸钢2之间的界面或结合区24内的镍或钢膜。如果每方面都得到适当地管理，即铸入部件3被小心地清洁并保持干燥，通过铸钢中的体积收缩来获得有益的收缩预拉伸。硬金属杆3因此沿着在分离的钢材料之间配合的铸造结合处结合至铸钢2，形成包括压缩预拉伸的收缩配合，同时在所述界面和结合区24中获得冶金结合。
被移除的硬金属杆断片16可方便地被回收用于生产新的硬金属杆3，这同时产生了积极的环境效应以及经济利益。壳沙模铸造使得大多数磨损部件具有足够光滑的表面，因此可能制造具有复杂形式的磨损部件(例如磨损齿)而无需较多抛光工作。
优选实施例中，硬金属杆3直径在10和30mm之间，优选地为约18-23mm，其中硬金属杆3可稍微为圆锥形，优选地朝向内部铸入端17具有较大直径。本申请所示实施例主要包括硬金属杆3，硬金属杆3同心地被设置在齿颈部5的力平衡区中，在纵向对称平面A内，并也大致在垂直于平面A的对称平面B内，参见图1，但是，如果这被认为是方便的，则在该创造性的概念内还可提供更多的硬金属杆。例如，可在齿颈部5的横截面的特定区域内相对于同心的硬金属杆3在外围设置额外的硬金属杆，这需要额外的磨损保护增强。硬金属杆3的杆磨损表面8可包括，例如在其横截面方面，相对于两个对称平面A、B之一或两者的方形、矩形、圆形、椭圆形的横向或管状磨损表面。在该情况下，对于非圆形横截面，上述关于直径所述的被视为最大宽度。在管状磨损表面的情况下，可想像到管被一种不同于周围钢的等级钢填充。将会认识到的是，内部铸入部件3继而也可被一个或多个钢等级包围。硬金属杆可被设置为例如截锥形。
硬金属杆3在齿颈部5内具有轴向长度Z，硬金属杆3大致平行于齿颈部5的纵向Y轴线延伸或者以与齿颈部5的纵向Y轴线形成的一定角度λ延伸，纵向Y轴线大致平行于齿颈部5的前侧9，参见图1和图5，其中角度λ落入0-15度范围内，而长度Z约为齿颈部5长度L的80-95％，沿着所述纵向Y轴线从原始齿颈部5的自由外端(即其原始尖端磨损表面7)测量起，其中所述轴向长度沿向内方向在硬金属杆3的下铸入端17被清晰地划界，并被方便地倒圆以便增强磨损部件1的自动发信号功能。
突出前颈部5的总磨损长度L为从原始尖端磨损表面7的中心开始向下测量到两增强侧翼12、12’的上侧的长度。在未示出的本发明的其他实施例中，伸长硬金属杆3的所述轴向长度Z可以是向前突出的颈部5的总磨损长度L的65-95％。
由于硬金属杆3具有限定好的长度，即硬金属杆3的长度Z，其短于齿颈部5的总磨损长度L，因此实际达到的效果是磨损齿1自动发信号，即磨损部件1自动地提示其被磨损、必须要被更换，这借助发生在工作工具11中的可记录的特征(例如绞盘或驱动轴中振动或扭矩抗力的改变)的事实，磨损齿1被固定在工作工具11中。硬金属杆3因此以距离磨损齿1的齿固定器10的顶侧一定距离被固定在齿颈部5中，使得齿固定器10永远没有由于齿颈部5磨损太多而与工作表面C直接接触的风险，即当磨损部件1的总工作长度L已被消耗掉时，依据收到的自动信号而更换磨损部件1。一旦硬金属杆3被磨损，磨损齿1的工作能力及其锐化发生改变，使得出现例如振动，振动被人工或合适的传感器检测到，并因此通知挖掘机的机械操作工，例如当前工作的磨损齿1现在需要更换。
这比以前提供磨损部件1的更有益和更有效地更换，因为以前挖掘机的切割头11必须抬离水面以便能检测需要更换的磨损齿1。这也意味着某些磨损齿1被不必要地更换了，因为切割头11总是朝上并觉得磨损齿1将持续不到下一次这样的目视检查，也因为某些磨损齿1更换太迟使得齿固定器10因此受到严重损伤。
尤其由本发明获得有益的其他特征为，所有磨损齿1均可被非常精确地更换，使得既获得了工具11的提高的工作效率又使得不可避免的操作中断次数得以大大减少。如果一旦自动信号被记录就做出更换，则不存在磨损齿1的齿固定器10受损的危险。其他优点为，例如，硬金属杆3实际上在被更换前刚被磨损完，因此留下的磨损齿1通常只包含一种材料，铸钢2。回收残余的齿因此变得非常简单。如果在硬金属完全磨掉前做出更换，那么这断片可从磨损部件1的剩余部分上切掉，然后分开执行回收在这种情况下由均质的钢材料和具有贵硬金属的剩余齿颈部断片制成的残余齿。硬金属可容易地被分离，因为其熔点与铸钢的熔点不同，约为1500-1700℃。
另一个优点在于，硬金属杆3和铸钢2剩余部分之间的界面和结合区24经历了预拉伸，在预拉伸中界面24获得了允许硬金属杆3更强滞留的特性。硬金属杆3和铸钢3之间的结合区24包括一些熔化的硬金属，该熔化的硬金属已被熔解并与铸钢2混合在一起，由此形成更硬的硬金属芯，该芯被较软的铸钢包围并具有较软的结合区，结合区硬度在1220至1450HV3之间，形成在铸钢2和硬金属芯3之间。硬金属芯3因此尽管铸入铸钢2中但是完全完整和不受影响。如果使用比下述的说明性实施例稍微较软的硬金属芯，那么在所述结合区24中裂纹的风险减小了，但是使用工具11时耐用性就降低了。优选实施例中，硬金属杆3的平均硬度为约800-1750HV3。
如上所述，在硬金属杆3上的固定轴16被移除后，可在齿颈部5的自由前尖端磨损表面7中发现缺口，但是因为该前尖端磨损表面7的磨损(即磨磨损齿1的齿颈部5)导致的自我锐化，发生很快，所以硬金属杆3将被暴露并使得工作表面C开始变松。不像尖端磨损表面7内没有内部杆磨损表面8的传统磨损齿(传统的磨损齿总是具有对着工作表面C的钝接触表面)，依照本发明的磨损齿1中总是能获得穿透效果。事实上，在单边或双边磨损的情况下(这是磨损齿1在工具11上的其固定位置中被固定就位的情况)，特别地参见图5和图8，其中磨损齿1的尖端磨损表面7相对于齿固定器10被固定，摩擦工作表面C，在尖端磨损表面7上形成了切割边缘29，参见图6，这是无关紧要的，因为相对于铸钢的尖端磨损表面7a、7b，硬金属3的杆磨损表面8仍然构成了向前突出的尖端。在旋转尖端表面的情况下，无切割边缘形成。
借助铸钢2和硬金属杆3具有不同的抗磨损性(也称为磨损强度)的事实，获得了自我锐化的效果，其中硬金属具有较高的磨损强度，使得当使用工具11因此使用磨损齿1时，具有较低抗磨损性的铸钢2比被该铸钢2包围的硬金属杆3更快地磨损，使得在铸钢2和硬金属3的抗磨损性之间达到平衡，因此当使用磨损齿1期间硬金属杆3被暴露时，磨损齿颈部5被不断锐化，因此将有效地穿透工作表面C。硬金属杆3始终是磨损齿1的从齿颈部5伸出最远的那部分，因此总是对着工作表面C工作，同时铸钢2对着工作表面C工作程度较低或着根本不工作，直至硬金属杆3被完全磨掉，自动报告功能自动地发出要求更换磨损部件1的信号。
为了获得磨损部件1中更好的自我锐化效果，将围绕的铸钢2以多个层形式(未示出)同心地围绕硬金属杆3设置会是有益的，其中每个层的抗磨损性都不同。层的抗磨损性由它们的硬度和厚度来决定。层结构可以大量方式改变。为了朝着硬金属杆3径向向内地产生逐渐增大的抗磨损性，可在齿颈部5横截面内向内逐步增加层的厚度和硬度。可选地，层可被设置使得抗磨损性沿着硬金属杆3长度方向增大。通过以预定方式改变层的数目、厚度和硬度，因此为不同的应用定制磨损部件1也是可能的。取决于磨损的特性，具有不同的自我锐化轮廓会是有益的。在某些应用中，圆锥形自我锐化轮廓会是有益的，在其他应用中凸状自我锐化轮廓会是有益的，等等。
在某些应用中，磨损不均匀的分布在磨损部件1周围，这意味着磨损部件1的某些部分比其他部分磨损更多。因此以相应的非均匀方式在磨损部件1周围分布层来补偿不均匀的磨损会是有益的。
磨损齿1被用于切割头11以钟摆运动旋转的挖掘机中，在磨损齿1的纵向对称平面A的任一侧均发生磨损，使得在硬金属中部上大致直接地形成脊状切割边缘29。该切割边缘29随后通过所述旋转的钟摆运动被不断地磨，直至硬金属杆3耗尽。
与传统的磨损齿的尖端表面相比，另一个优点在于，被处理表面的最硬部分被硬金属尖端8击碎，同时围绕这硬金属尖端8的铸钢2的尖端磨损表面7的更多传统部分7a、7b随后获得较低的磨损速率并因此增强了磨损长度的效果，因为工作表面C因此已被松开。磨损齿的使用寿命因此可增长百分之几百。
硬金属杆3上的工作长度Z被设置为，使得当齿尖端6有变得太钝的风险时，硬金属杆3显然耗尽了，因为齿颈部5的总横截面(包括齿颈部5自身)其右边也可大致同心地围绕硬金属杆3向下地增加，至少在其侧面21和后侧14上，且围绕的增强部分12、13(包括图1至3所示的背部部分13和侧翼12、12’)，优选地朝着齿固定器10向下增加，使得硬金属杆3的增强耐久性的效果突然消失了，并或多或少地立即提供钝磨损齿1，造成了对着工作表面C的振动大幅增加和/或这样的可记录的低下工作能力，因此还造成了明显的或可检测的产量损失，使得操纵者被通知需要更换磨损齿1。
由于围绕硬金属杆3的铸钢2被更快磨损，硬金属杆3将总是执行磨损部件1的大部分切割、磨损或穿透动作，这产生了我们所谓的自我锐化。这导致的优点是，磨损齿1更容易穿透坚硬类型的土壤和岩石等等，因此磨损齿1获得了更大的效率。以前使用的传统磨损齿很快就变钝了，因为他们没有硬金属尖端，因此传统的磨损齿更快地丧失了功能。
另一个优点通过能增大磨损齿1前端沿着齿颈部5的强度而实现，因为可在这端部周围使用铸钢2而不会获得另外的没有穿透性的钝化负作用。这意味着，例如，即使硬岩石也能被挖掘机切割头11上的磨损部件1穿透和压碎。此外，有益的是将例如是所述增强侧翼12、12’和脊形增强部件13的增强部件设置在磨损齿1的齿颈部5的背面上，该背面背对切割头11的鼻部，或者是设置在背部14侧面的侧21上，脊形增强部件13和增强侧翼12、12’使齿颈部5变硬，使得齿颈部5可制得相当长而不会断裂，从而使得齿颈部5的工作长度(即在磨损齿1必须被更换之前可磨损的长度)，变得大大长于相应的没有这种增强的同心齿颈部的长度。切割头为先前已知，例如，其中每个磨损齿1包括旋转的圆柱尖端，其必须具有非常短的颈部以便不被折断，从而使得这些带有圆柱尖端的磨损齿需要非常频繁地更换，导致了大量损失很大的操作中断。
依照本发明的磨损齿1的优选实施例包括，朝着齿颈部5底部增大的横截面，横截面可分别包括，在优选的所有侧14、21、9上包围硬金属杆3的齿颈部5，齿颈部5具有的一个或多个或者所有的侧14、21、9的横截面朝着齿颈部5的底部增大，增强脊13的横截面朝着齿颈部5的底部增大，两个相对部分，即硬金属杆3的任一侧上一个，被设置为铸钢部分的横截面朝着齿颈部的底部增大，两相对部分例如为侧翼12、12’或两个或多个所述可选物的组合。
通过上述的具有包围在齿颈部5中的硬金属杆3的配置，新磨损齿1的特性变得至少关于铸钢本体与当前传统磨损齿一样有益，同时至少在齿颈部5中心放置硬金属杆3意味着磨损齿1的特性(例如断裂强度)会增强。如果齿尖端6和齿颈部5从两相对方向变得磨损，其中每种钢材料具有特定的相互平衡使得各自的钢材料的磨损精确地相互匹配，锋利边缘29形成为中心线在尖端磨损表面7的两个相对带角度部分7a、7b之间横向穿过尖端磨损表面7，锋利边缘29作用为锋利刀具，切割松开的新材料，如果形成了更多带角度的磨损表面，则替代地获得锥形尖端，进一步刮擦松开的新材料。
此外，通过图1所示横截面增强了刀具的功能，横截面包括脊形增强部件13，其使得可以制造更长的齿颈部5，更长的齿颈部5因此可比例如圆齿颈部磨损更长时间，一旦弯曲强度例如不足以应付图1所示增强实施例可达到的长度，圆齿颈部会折断。在工作特性被削弱之前，圆齿颈部的长度和直径之间的比不应大于2，否则断裂的风险变得很大。有了具有增强部分(即背部部分13和横向于磨损表面7的侧翼12、12’)的配置，齿颈部长度可比在齿颈部5的前端处的齿颈部5的横向测量值大约3-5倍，如图1所示，这成倍地增加了工作长度并因此成倍地增加了磨损齿1的使用周期而不会损害工作特性，或不会使断裂的风险变得更大。
如图1-3所示，具有脊形轮廓13和具有切割尖端表面形式29的另一个优点在于，实际的磨损齿1也操作为具有铲功能，可将松开的处理材料输送并运走。
示例性实施例
在所示特定实施例中，
以下优选的铸造合金，也被称为铸钢，包括铁含量占重95.0-96.0％的主要为铁(Fe)基的合金，其中合金材料优选地包括：
示例性实施例1：(重量百分比)
C    占重0.24-0.28％
Si   占重1.40-1.70、％
Mn   占重1.00-1.40％
P    最大占重0.025％，优选地为占重0.020％
S    最大占重0.020％，优选地为占重0.013％
Cr   占重1.25-1.50％
Ni   占重0.40-0.60％
Mo   占重0.17-0.22％
Al   最大占重0.03-0.08％，优选地为占重0.045％
Ti   最大占重0.04-0.10％，优选地为占重0.07％
N    最大180ppm，优选地为120ppm，
DI   淬透性指数最小为6.6，优选为7.3，最大为10.8。
加热处理：
在900-1050℃下完全退火/正火。时间：最小3小时±1小时，或1小时/25mm长度。
在开放空气中冷却，加热至850-1000℃。时间：1小时±0.5小时。在水性聚合物浴或水中硬化。
在200-300℃下回火。时间：3小时±1小时，或每25mm长度1小时，在开放空气中冷却。所有的时间均基于要加温的所有组件部分。
机械特性：
布氏硬度    HB       最小450，优选475
屈服点      Rp0.2    最小1200MPa，优选1300MPa
断裂强度    Rm       最小1450MPa，优选1550MPa
延展率      A5       最小2％，优选5％
面积缩减    Z        最小4％，优选10％
冲击强度    KV+20    最小12J，优选15J
冲击强度    KV-20    最小12J，优选12J
铸钢的弹性模量       195-220GPa
在铸造和2mm研磨之后测量硬度。
硬金属的化学组成：
占重10-25％的Co和/或Ni，含有约0.5-7.0um颗粒大小的碳化钨。
维氏硬度3    800-1750HV3
界面或结合区的特性：
维氏硬度3    1220-1450 HV3
示例性实施例2：(重量百分比)
C   占重0.31-0.36％
Si  占重1.10-1.50％
Mn  占重0.80-1.10％
P   最大占重0.025％，优选地为占重0.015％
S   最大占重0.015％，优选地为占重0.010％
Cr  占重1.00-1.40％
Ni  最大占重0.50％
Mo  占重0.20-0.30％
Al  最大占重0.03-0.08％，优选地为占重0.045％
Ti  最大占重0.04-0.10％，优选地为占重0.07％
N  最大180ppm，优选地为120ppm，
DI  淬透性指数最小为6.6，优选为7.3，最大为10.8。
加热处理：
在900-1050℃下完全退火/正火。时间：最小3小时±1小时，或1小时/25mm长度。
在开放空气中冷却，加热至850-1000℃。时间：1小时±0.5小时。在水性聚合物浴或水中硬化。
在200-300℃下回火。时间：3小时±1小时，或每25mm长度1小时，在开放空气中冷却。所有的时间均基于要加温的所有组件部分。
机械特性：
布氏硬度    HB      最小500，优选530
屈服点      Rp0.2   最小1300MPa，优选1400MPa
断裂强度    Rm      最小1600MPa，优选1700MPa
延展率      A5      最小2％，优选4％
面积缩减    Z       最小4％，优选8％
冲击强度    KV+20   最小10J，优选14J
冲击强度    KV-20   最小8J，优选10J
在铸造和2mm研磨之后在特定位置测量硬度值。
测试条50×35mm
冶金特性和其他配置
铸钢2成分为，碳当量Ceq＝C重量％+0.3(Si重量％+P重量％)，小于占重0.9％，优选地小于占重0.8％，但是超过占重0.1％，优选地超过占重0.5％。铸钢优选地将由熔点约为1450-1550℃的Cr、Ni、Mo低合金钢材料构成。铸钢的硬度在45至55HRC之间
本发明可用于具有Co和/或Ni的结合相的碳化钨(WC)基的硬金属，碳含量优选地接近于自由石墨的形态，其中在具有钴的结合相的硬金属情况中，这意味着磁性钴含量为额定钴含量的0.9-1.0。可存在重量百分比至多5％的Ti、Cr、Nb、Ta或V的碳化物。
在用于耕地工具的优选实施例中，例如挖掘机切割器，硬金属具有占重10至25％的Co和/或Ni含量和颗粒大小在0.5到7um之间的碳化物(WC)构成的结合相。
硬金属和铸钢之间的过渡区具有良好的结合，基本没有空穴和裂纹。但是，铸钢和硬金属之间区域内的少量裂纹不会严重影响产品的性能。在过渡区/结合区中，存在厚度在50至200um之间的η相区(B)。在最接近η相区的硬金属中，存在宽度为0.5至2mm的含铁结合区(C)。在最接近η相区的钢中，存在厚度在10至100um之间的碳含量增加区(E)。依照该铸造方法，硬金属杆被固定在模具中，熔化的钢被倒入模具中。当倒入模具中时，该熔化的钢的温度在1550至1650℃之间。优选地，在固定于正确位置中的硬金属杆周围流入模具的铸钢熔融物预加热了硬金属杆。冷却发生在空气中。铸造之后，执行标准的热处理以便硬化和回火该钢。
例子1
通过传统的粉末冶金方法制造22mm直径和120mm长度的圆柱形硬金属杆，具有占重5％的Ni和占重10％的Co，其余部分为4um颗粒大小的碳化钨(WC)。碳含量为占重5.2％，硬度为1140HV3。
杆被固定在用于制造VOSTA T4系统用的磨损齿的模具中，该系统用于挖掘机用的切割头。具有占重0.26％的C、占重1.5％Si、占重1.2％Mn、占重1.4％Cr、占重0.5％Ni以及占重0.2％Mo、Ceq＝0.78的CNM85型的钢被熔化，1570℃温度的熔化物质被倒入模具中。在固定于正确位置中的硬金属杆周围流入模具的铸钢熔融物预加热了硬金属杆。空气冷却之后，齿在950℃下正火并在920℃下硬化。在250℃下回火为通过研磨获得产品最终形态之前的热处理的最后一阶段。
选择齿以冶金检查齿中硬金属/铸钢之间的过渡区。通过切割、研磨和抛光来准备齿的横截面。硬金属/钢之间的过渡区在光学显微镜LOM下被检查。参见图9和图10，在未蚀刻的表面和Murakami和Nital蚀刻过的表面上进行LOM研究。钢和硬金属之间的结合良好，基本没有空穴和裂纹。硬金属和钢之间存在100um厚的η相区B。在硬金属中存在含铁的过渡区C，具有1.5mm的厚度，位于未受影响的硬金属D之上。在钢中，存在50um厚的碳增强区E。在结合区上，钨W、钴Co、铁Fe和铬Cr的分布也通过电子探针显微分析来检查。图11示出了沿着垂直于结合区的线的钨W、钴Co、铁Fe和铬Cr的分布，发现过渡区C基本上由处于铁结合相的碳化钨构成。
例子2
重复例子1，硬金属等级由占重20％的Co和2um颗粒大小的剩余碳化钨(WC)构成。磁性Co含量为占重18.4％，硬度为900HV3。
可选实施例
本发明并不限于所示实施例，而是可在本发明权利要求范围内做出各种改变。
附图标记列表
1    磨损部件，磨损齿
2    第一材料部件，铸造本体，铸造，铸钢
3    第二材料部件，铸入端，伸长硬金属杆
4    固定部件，齿轴
5    齿颈部，突出颈部
6    齿尖端，外部尖端
7    尖端表面，齿尖端磨损表面
8    自由磨损表面，杆磨损表面
9    齿颈部的前侧
10   固定器部件，齿固定器
11   工作工具
12   侧翼12、12’
13   脊形增强部分13，脊形部分
14   齿颈部5的前部分的背部14
15   扭矩凸耳
16   固定轴，硬金属杆
17   铸入端，铸钢中的硬金属杆
18   断裂点，直径变化
19   槽口，凹口
20   铸钢边缘或支撑区
21   侧边缘
22
23   壳沙模，壳部件23’
24   界面或结合区
25   固定装置，固定凸耳25
26   销和
27   销孔
28
29   切割边缘
30
纵向轴线X，Y
角度α
角度β
角度δ
角度λ
剪切力分量Fc
法向力分量Fs
侧面横向力分量Fp
工作表面C
硬金属杆(3)的长度(Z)
齿颈部的长度(L)
42对称平面A
43对称平面B

Claims (14)

1.一种磨损部件(1)，具有改进的抗磨损性和强度，所述磨损部件(1)包括至少第一和第二材料部件，所述第一材料部件由铸造合金的铸造本体(2)构成，所述铸造本体(2)包括：
后固定部件(4)，其用于可拆卸地固定至工作工具(11)中的固定器部件(10)，在所述工作工具(11)中磨损部件(1)构成可更换的耗损部件，以及
突出前颈部(5)，其以与穿过后固定部件(4)的纵向轴线(X)形成的一角度从后固定部件(4)突出，突出前颈部(5)具有外部尖端(6)，在所述外部尖端(6)上的最外面具有至少一个尖端磨损表面(7)，所述尖端磨损表面(7)构成将对着工作表面(C)主动工作的部件，所述突出前颈部(5)从所述外部尖端(6)处的至少一个尖端磨损表面(7)开始磨损，
其中，第二材料部件由至少一个伸长硬金属杆(3)构成，所述至少一个伸长硬金属杆(3)固定在磨损部件(1)的纵向对称平面(A)内，大致轴向地位于铸造本体(2)的突出前颈部(5)内部，所述至少一个伸长硬金属杆(3)包括至少一个自由杆磨损表面(8)，所述至少一个自由杆磨损表面(8)构成所述外部尖端(6)的较大尖端磨损表面(7)的一部分，同时所述至少一个伸长硬金属杆(3)的所有其他侧均被所述铸造本体(2)包围并固定就位，
其特征在于：磨损部件(1)的所述至少一个伸长硬金属杆(3)被设置为其中心在突出前颈部(5)的力平衡区内，大致同心地在突出前颈部(5)的纵向轴线(Y)内，并包括短于突出前颈部(5)的长度(L)的长度(Z)，所述至少一个伸长硬金属杆(3)具有的内部铸入端(17)明显地终止在距离后固定部件(4)的纵向轴线(X)一定距离处，以便在工作期间产生包括所述内部铸入端(17)的最终磨损处的可记录的振动的自动信号，并由此产生需要更换磨损部件(1)的自动报告功能。
2.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其特征在于：在后固定部件(4)固定在固定器部件(10)内部时，所述内部铸入端(17)终止在距离固定器部件(10)的顶侧一定距离处，并因此也终止在距离插入固定器部件(10)的后固定部件(4)的纵向轴线(X)更远的一定距离处。
3.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其特征在于：铸造本体(2)包括具有比伸长硬金属杆(3)低的抗磨损性的材料，铸造本体(2)的较低强度和伸长硬金属杆(3)的较高强度之间的比例被设置为使得伸长硬金属杆(3)的自由杆磨损表面(8)相对于铸造本体(2)的尖端磨损表面(7)的其余部分总是比周围的突出前颈部(5)更突出，以便产生自我锐化的能力。
4.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其特征在于：磨损部件(1)包括具有不同抗磨损性的至少两个磨损表面(7a、7b、8)，所述至少两个磨损表面(7a、7b、8)被设置为使得抗磨损性沿着伸长硬金属杆(3)的径向方向增大以便产生磨损部件(1)的自我锐化能力。
5.根据权利要求4所述的磨损部件(1)，其特征在于：磨损部件(1)的所述至少两个磨损表面(7a、7b、8)被设置在围绕伸长硬金属杆(3)的同心层中。
6.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其特征在于：伸长硬金属杆(3)被设置为长度(Z)在从外部尖端(6)的原始尖端磨损表面(7)的中心算起的突出前颈部(5)的长度(L)的80-95％之间。
7.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其特征在于：
伸长硬金属杆(3)由平均硬度介于800和1750HV3之间的材料构成。
8.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其特征在于：
用于磨损部件(1)的工作工具(11)包括传感器，传感器被设置为记录内部铸入端(17)的最终磨损处的可记录的振动，由此指示伸长硬金属杆(3)被磨损且必须被更换。
9.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其特征在于：伸长硬金属杆(3)被设置为截锥形。
10.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其特征在于：伸长硬金属杆(3)的最大宽度介于在10mm和30mm之间。
11.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其特征在于：横向于伸长硬金属杆(3)的纵向轴线的伸长硬金属杆(3)的横截面具有矩形形状。
12.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其特征在于：横向于伸长硬金属杆(3)的纵向轴线Y’的伸长硬金属杆(3)的横截面具有圆形或椭圆形形状。
13.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其特征在于：磨损部件(1)包括被设置在所述磨损部件(1)中心的第一伸长硬金属杆以及包括相对于第一伸长硬金属杆被设置在外围的至少一个其他伸长硬金属杆。
14.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其特征在于：磨损部件(1)包括至少一个增强部分(12、12’、13)，所述至少一个增强部分(12、12’、13)设置在磨损部件(1)的外部尖端(6)和磨损部件(1)的后固定部件(4)之间。
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