CN101966603A - 钻削工具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种钻削工具，该钻削工具具有由硬质合金制成的钻削头(11)和由烧结的铁合金制成的柄杆(12)或联接件(16)。所述硬质合金与所述烧结的铁合金是通过烧结过程材料接合地连接的。

Description

钻削工具及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种钻削工具，尤其是具有实体头部，它特别适合于旋转-凿削作业。此外，本发明还涉及一种钻削工具的制造方法。
背景技术
用于建筑业的钻削工具，其刃部是由硬质合金制成。所述硬质合金，典型的是一种烧结的碳化钨，它有足够大的硬度，能用以切割岩石、甚至钢筋。按实体头部钻削工具来说，整个钻削头都是用硬质合金制成的。钻削头在一个接合区与螺旋线连接。在将力从螺旋线传递到钻削头以及从钻削头传递到螺旋线的过程中，该接合区是一个薄弱点。特别是，如若在钻削过程中钻削头被夹死在钢筋上，钻削头就有可能从螺旋线被剪断或扭断。
发明内容
本发明的目的在于，使实体头部更加稳定地固定在钻削工具的柄杆上。
本发明提出的钻削工具具有由硬质合金制成的钻削头和由烧结的铁合金制成的柄杆或联接件。烧结的硬质合金与烧结的铁合金是通过烧结过程而材料接合地连接的。烧结的接合缝不同于焊缝，它没有熔化的部位。在接合缝的区域内，硬质合金例如碳化钨和铁合金相互扩散进入。从而实现了一种材料接合。柄杆或联接件的烧结的铁合金典型地具有一定的剩余孔隙率，该剩余孔隙率导致所述烧结的铁合金的密度小于由熔融物获得的相同材料的密度。差别大小例如约为密度的1％至5％。
一种发展设计提出：柄杆或联接件具有一个凹部，钻削头部分地嵌装在该凹部中。钻削头借助于热机械应力而夹紧在所述凹部中。比起基体的或联接件的凹部周围的铁合金来说，在烧结温度以上，硬质合金可能具有一种平均较小的热膨胀系数。若钻削工具在其以高温度的制造方法进行制造之后被冷却，便会产生热机械应力。
一种发展设计提出：铁合金含有至少45％重量的铁，优选至少含有60％重量的铁。高的铁含量可以为柄杆提供足够的延展性，或者尤其在采用联接件的情况下，能够焊到钢制的柄杆上。
一种发展设计提出：钻削头具有至少一个处于钻削头底面上的榫头，该榫头装入到凹部中。
一种发展设计提出：钻削头由切削刃构成。另一种发展设计提出：钻削头具有至少两个相连的切削刃。
本发明提出的一种钻削工具的制造方法包括以下几个步骤：由硬质合金生产出一个烧结的钻削头；生产出一个具有接合区的柄杆或联接件的压坯(Grünling)；对柄杆或联接件的压坯进行烧结，此时，钻削头在接合区上接触压坯，例如装入到压坯的接合区部位中的凹部内。
一种发展设计提出：柄杆或联接件的压坯是通过压制或压铸法生产的。
一种发展设计提出：将联接件与一柄杆钎焊或焊接(如熔焊、压焊)。
一种发展设计提出：硬质合金包含碳化钨并包含选自钴、镍、铁、铬或钼这组材料中的至少一种金属。
一种发展设计提出；铁合金含有25％重量至55％重量的镍。该铁镍合金显示出一种特别良好的通过烧结的接合性能。料想这一点是与其类似于硬质合金的、低的热膨胀系数有关联。
一种发展设计提出：铁合金含有达20％重量的选自钴、铬和钛这组元素中的一种或多种元素。
附图说明
下面将参照示例性的实施形式和附图对本发明作说明。附图表示：
图1钻削工具；
图2图1所示钻削工具的钻削头；
图3图1所示钻削工具的联接件。
在附图中，相同的或功能相同的部件都以相同的标记代号来表示，另有说明的除外。
具体实施方式
图1表示钻削工具10的一个实施形式，该钻削工具特别适合于凿削-钻孔用途。钻削工具10具有一个钻削头11和一个柄杆12。柄杆12基本上呈圆柱状，并且可以配有一种螺旋线13，在插入端15的区域内可以配置槽14。
钻削头11通过一个联接件16而被固定在柄杆12上。钻削头11以其底面17通过由烧结过程所产生的一个扩散区而材料接合地与联接件16的一个侧面18相连接。此外，钻削头11还可与联接件16热机械地以力锁合和形状锁合方式相连接。柄杆12与联接件16的另一个侧面19材料接合地相连接，优选是加以钎焊或焊接。
图2表示钻削头11，不带有钻削工具10的其它元件。所示例的钻削头11配有两个切削刃20、21。这两个切削刃20、21按照在60°至90°范围内的角度彼此相交。在钻削头11的底面17上例如可以有一个榫头22或一个其他的突起的元件凸出来。
钻削头11是按实体头部的形式加以制造的。整个钻削头11连同切削刃20、21和榫头22是由一种材料即硬质合金制成的一个相连元件。所述硬质合金作为硬质材料相可以包含选自烧结的碳化钨等级的材料。碳化钨成份占全部硬质合金的至少70％。选自例如碳化钛、碳化钒、碳化钽、碳化铌、碳化钽铌、碳化钼、碳化铬、碳化锆、以及碳化铪这组材料中的一种或多种碳化物可掺入碳化钨中。碳化钨作为微粒物，其直径例如在0.4μm至15μm范围内，优选大于0.8μm和/或小于10μm，存在于一种由包括例如钴、镍的粘合材料组成的母体物质中。硬质材料相占总混合物的份额为70％至98％，优选是80％至98％。粘合材料最好以2％至30％、优选5％至20％的份额掺入。材料量的比例都是以重量百分数来表示的。
图3以图1中的A-A截面表示联接件16。联接件16的横截面优选与钻削头11的底面17的形状相一致。联接件16具有一个凹部23，用于形状锁合地容纳榫头22。凹部23的横截面最好与榫头22的横截面相同。凹部23如图所示可以具有一种正方形的横截面。凹部23的侧面24最好是平行于切削刃20、21加以定向。侧面24的宽度可以是切削刃20、21的宽度的20％至50％。凹部的沿轴向延伸的棱边25最好加以倒圆。
联接件16优选由一种能烧结的铁合金制成。例如是这样一种可烧结的铁合金，其含有5％至55％的镍和至少40％的铁。联接件16的铁合金的成分是如此选择的，使得铁合金的热膨胀系数大于钻削头11的硬质合金的热膨胀系数。
按一种实施形式，优先选用具有低的热膨胀系数的铁合金。这类铁合金的例子是含有32％至55％高的镍份额的铁镍合金。代替镍，也可以使用下述铁合金，这些铁合金掺有总共为25％至60％的选自镍、钴、铬和钛这组元素中的一种或多种元素，在此，钴、铬和钛总共有最大35％的份额。为了硬化之目的，能够以达15％的总份额掺入选自铌、钒、钨、钼、硅和铝这组元素中的一种或多种元素。其它合金组份例如有锰、碳、硼和硒，以最高为2％的总份额掺入。其余的成份是铁。
第一种铁合金含有32％至52％的镍、最高2％的其它合金组份，其余为铁。第二种铁合金可以具有较少的镍含量，例如25％至52％的镍，在此，还掺入2％至10％的铬，达5％的钛，其余成份是铁。第三种铁合金含有27％至34％的镍、最高20％的铬，其余为铁。第四种铁合金含有27％至46％的镍、12％至16％的铬、最高8％的其它合金组份，其余为铁。每种铁合金的铁含量为至少46％。
柄杆12是由钢制成的。这种钢最好是未调质改善的或者低调质改善的，这就是说，掺入到该钢中附加组份的相应份额小于5％，特别是该钢所具有的镍含量少于2％。
联接件16是由铁合金制成的，优选焊在或钎焊在钢制的柄杆12上。通过联接件16中高的铁含量而保证了具备高质量的接合区。
钻削头11是通过粉末冶金法制造出来的。将硬质合金例如碳化钨的粒料，掺混一种金属粘合材料如钴、镍、铁、铬、钼及一种有机母体物质，在模具中加以压制成形。另一种做法是，将混合物喷注到一个模具中。有机母体物质要分离出来。在这一阶段，此产品被称为压坯。钻削头11的压坯基本上具有此后的钻削头11的形状。在热处理过程中，例如以超过900℃的温度进行烧结的过程中，那些由于有机母体物质被分离出去而留下的空隙得以封闭。在此，该压坯基本实现均质(即各向同性的)收缩。
联接件16也是通过粉末冶金法制造的。铁合金作为粒料随一种有机母体物质在模具中压制成形。另一种做法是，可将混合物喷注到模具中。有机母体物质然后要被分离出来，借以制造出联接件16的压坯。
经烧结的钻削头11被安置到联接件16的压坯上。榫头22于是被装入到凹部23中。然后将联接件16的压坯进行烧结。铁合金的烧结是在高温下进行的，例如900℃至1300℃。在烧结过程中，联接件16的压坯收缩，此时，由分离出去的有机母体物质所留下的空隙得以闭合。这样，经烧结的联接件16就尤其是形状锁合地贴靠在烧结的钻削头11上。在从烧结所用的高温进行冷却的过程中，钻削头11和联接件16相应于其热膨胀系数实现收缩配装。此时，联接件16的平均较高的热膨胀系数致使：联接件16比钻削头11收缩得更加强烈。这样，榫头22便被热机械地夹紧在联接件的凹部中。

Claims (15)

1.一种钻削工具(10)，该钻削工具具有由硬质合金制成的钻削头(11)和由烧结的铁合金制成的柄杆(12)或联接件(16)，其中，所述硬质合金与所述烧结的铁合金是通过烧结过程材料接合地连接的。
2.按权利要求1所述的钻削工具，其特征在于：所述柄杆(12)或联接件(16)具有一个凹部(23)，所述钻削头(11)部分地嵌装在该凹部中，并且，所述钻削头(11)借助于热机械应力而夹紧在所述凹部(23)中。
3.按以上权利要求中任一项所述的钻削工具，其特征在于：所述硬质合金含有碳化钨和选自钴、镍、铁、铬或钼这组材料中的至少一种金属。
4.按以上权利要求中任一项所述的钻削工具，其特征在于：所述烧结的铁合金含有至少45％重量的铁。
5.按权利要求4所述的钻削工具，其特征在于：所述铁合金含有25％重量至55％重量的镍。
6.按权利要求4或5所述的钻削工具，其特征在于：所述铁合金含有达20％重量的选自钴、铬和钛这组元素中的一种或多种元素。
7.按以上权利要求中任一项所述的钻削工具，其特征在于：所述钻削头(11)具有至少一个处于钻削头(11)的底面(17)上的榫头(22)，并且该榫头(22)装入到所述凹部(23)中。
8.按以上权利要求中任一项所述的钻削工具，其特征在于：所述钻削头(11)由至少一个切削刃构成。
9.按以上权利要求1至7中任一项所述的钻削工具，其特征在于：所述钻削头(11)具有至少两个相连的切削刃(20，21)。
10.一种钻削工具的制造方法，包括以下步骤：
由硬质合金生产出一个预烧结的钻削头；
生产出一个具有接合区的柄杆或联接件的压坯；
对柄杆或联接件的压坯进行烧结，此时，使所述预烧结的钻削头贴靠在所述柄杆或联接件的压坯上。
11.按权利要求10所述的制造方法，其特征在于：所述柄杆或联接件的压坯是通过压制或压铸法生产的。
12.按权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于：将所述联接件与一柄杆钎焊或焊接。
13.按权利要求10至12中任一项所述的制造方法，其特征在于：所述硬质合金含有碳化钨和选自钴、镍、铁、铬或钼这组材料中的至少一种金属。
14.按权利要求10至13中任一项所述的制造方法，其特征在于：所述铁合金含有25％重量至55％重量的镍。
15.按权利要求10至14中任一项所述的制造方法，其特征在于：所述铁合金含有达20％重量的选自钴、铬和钛这组元素中的一种或多种元素。
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