DE10037031A1

DE10037031A1 - Sägeblattspitzen und Legierungen hierfür

Info

Publication number: DE10037031A1
Application number: DE10037031A
Authority: DE
Inventors: James B C Wu; Damodaran Raghu; Bradley Mckee
Original assignee: Deloro Stellite LP
Current assignee: Deloro Stellite LP
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2001-05-03
Also published as: JP2001123238A; CA2314565A1; US6479014B1; CA2314565C

Abstract

Sägespitze auf der Basis von Co zur Befestigung an Sägeblättern zum Schneiden von Holz, wobei die Sägespitze aus einer Legierung hergestellt ist, die Molybdän in einer Menge von etwa 4 bis etwa 20 Gew.-%, Cr, C und als Rest Co enthält. Bestimmte Ausführungsbeispiele vermeiden spezifischerweise jegliches W. Die Spitze weist optional ferner Elemente auf, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Mn, Si, Ni, B und Fe besteht.

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Legierungen für Spitzen, die auf Sägen zum Schneiden von Holz aufgeschweißt oder aufgelötet werden.

Sägeblätter zum Schneiden von Holz nutzen sich an den Schneidspitzen hochgradig ab, insbesondere in modernisierten Sägemühlen, die mit Hochgeschwindigkeitssägen ausgerüstet sind. Wenn Sägespitzen stumpf werden, verringert sich die Schneideeffizienz merklich. Die meisten Sägemühlen haben ihre eigene Werkstatt zum Schärfen oder "zum Erneuern der Spitzen" der Sägeblätter.

Herkömmlicherweise verwendete Sägespitzenmaterialien bestehen aus Wolfram-Carbid-Verbindungen, bei denen feine Wolfram- Carbid-Partikel in einer Kobaltmatrix verteilt sind. Diese Verbindungen weisen einen hervorragenden Widerstand hinsicht lich Abrasion auf, wie er für Sägespitzenanwendungen erfor derlich ist, aber sie neigen dazu, sich in Gegenwart korro siven Holzsaftes abzunutzen. Ein weiterer Nachteil von Wolfram-Carbid-Spitzen ist, daß sie oft auf Sägen aufgelötet werden, wobei kadmiumhaltige Lötlegierungen verwendet werden und Kadmium wird als gefährlich angesehen. Ferner ist die Standfestigkeit des Lötmaterials oftmals nicht ausreichend, so daß die Spitzen an der Lötstelle abbrechen, insbesondere wenn in Wintermonaten gefrorenes Holz gesägt wird.

Kobalt-Chrom-Wolfram-Legierungen, von denen bestimmte Legie rungen unter der Handelsbezeichnung STELLITE® vertrieben werden, sind nämlich ebenfalls für Sägespitzenanwendungen verwendet worden. Die Bestandteile in diesen Legierungen auf Kobaltbasis, die eine primäre Auswirkung auf die Härte haben, lauten wie folgt:

Zusammensetzung (Gewichts%)

Diese Legierungen enthalten Carbidkomplexe, die reich an Chrom sind. Wenngleich ein gewisser Anteil an Wolfram in den Carbiden vorhanden ist, bleibt viel von dem Wolfram in fester Lösung. Dies ist auf das große Volumen der Wolfram atome zurückzuführen, was zu einer nur trägen Diffusion durch die Matrix führt. Spitzen, die aus diesen Legierungen hergestellt sind, weisen einen verbesserten Korrosionswider stand im Vergleich zu Wolframcarbidverbindungen auf. Ferner können diese Legierungen auf Sägen aufgeschweißt werden, durch elektrisches Widerstandschweißen oder durch Gas- Wolfram-Lichtbogenschweißen, wobei diese Schweißtechniken eine festere metallurgische Verbindung erzeugen als Löten. Diese Legierungen werden jedoch üblicherweise nicht für Anwendungen gewählt, wie z. B. nicht korrosives oder mittel korrosives Holzsägen, da ihr Widerstand hinsichtlich Abrasion im allgemeinen kleiner ist als von herkömmlichen Wolfram- Carbid-Verbindungen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist somit ein Ziel dieser Erfindung, eine Sägespitze zu schaffen, die an Sägeblättern durch Schweißen befestigbar ist und die einen Widerstand hinsichtlich Abrasion hat, der vergleichbar mit herkömmlichen Wolfram-Carbid-Spitzen ist; eine Sägespitze zu schaffen, die einen verbesserten Korrosionswiderstand sowie einen Widerstand hinsichtlich Abrasion hat, der vergleichbar mit dem Widerstand hinsicht lich Abrasion von Wolfram-Carbid-Spitzen ist; eine Sägespitze zu schaffen, die im Vergleich zu Kobalt-Chrom-Wolfram-Säge spitzen einen verbesserten Korrosions- und Abrasionswider stand hat; und eine Sägespitze zu schaffen, die einen verbes serten Korrosionswiderstand in reduzierenden korrosiven Holzsägeumgebungen hat.

Kurz gesagt ist die Erfindung somit auf ein Sägeblatt mit Co-basierter Sägespitze zur Fixierung an einem Sägeblatt zum Schneiden von Holz gerichtet, wobei die Sägespitze Mo in einer Menge von etwa 4 bis etwa 20 Gewichts%, Cr und C aufweist.

Die Erfindung ist ferner auf eine Sägespitze zur Fixierung an einem Sägeblatt zum Schneiden von Holz gerichtet, wobei die Spitze in etwa folgende Gewichts% aufweist:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 4-20
Mn, Si, Ni, B plus Fe 0-10
Co Rest.

Die Erfindung ist ferner auf Sägespitzen zur Fixierung an einem Sägeblatt zum Schneiden von Holz gerichtet, wobei die Spitze im wesentlichen aus folgendem in Gewichts% besteht:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 4-20
Mn, Si, Ni, B plus Fe 0-10
W 0
Co Rest.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf eine Sägespitze zur Fixierung an einem Sägeblatt zum Schneiden von Holz gerichtet, wobei die Spitze 4-10 Gewichts% Mo und 0,8-2,0 Gewichts% C aufweist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist auf eine Sägespitze zur Fixierung an einem Sägeblatt zum Schneiden von Holz gerichtet, wobei die Spitze 10-20 Gewichts% Mo und 1,5 -3,0 Gewichts% C aufweist.

Die Erfindung is ferner auf eine Sägespitze zur Fixierung an einem Sägeblatt zum Schneiden von Holz gerichtet, wobei die Spitze ca. folgendes in Gewichts% aufweist:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 4-20
W 1-4
Mn, Si, Ni, B plus Fe 0-10
Co Rest.

Noch weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf Schmiede- oder Pulverlegierungen zum Formen von Sägespitzen gerichtet, die jeweils die zuvor genannten Verbindungen aufweisen und Stäbe, aus denen Spitzen nach der Fixierung an Sägeblättern segmentiert werden.

Weitere Ziele und Merkmale dieser Erfindung werden teilweise offensichtlich und teils nachfolgend erläutert.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Sägespitzenlegierung der Erfindung besteht in etwa aus folgendem, ausgedrückt in Gewichts%:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 4-20
Co Rest.

Ein alternatives Ausführungsbeispiel besteht aus folgendem in Gewichts%:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 4-20
W 1-4
Co Rest.

Von den zuvor genannten Ausführungsbeispielen sind insbeson dere die Alternative mit viel Mo/viel C und wenig Mo/wenig C bevorzugte Ausführungsbeispiele. Die viel Mo/viel C Ausfüh rungsbeispiele weisen in etwa folgendes in Gewichts% auf:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 10-20
W 1-4 (oder 0-4)
Co Rest;
vorzugsweise
C 1,5-3,5
Cr 25-35
Mo 10-20
W 1-4 (oder 0-4)
Co Rest.

Das wenig Mo/wenig C Ausführungsbeispiel enthält etwa folgendes in Gewichts%:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 4-10
W 1-4 (oder 0-4)
Co Rest;
vorzugsweise
C 0,8-2,0
Cr 25-35
Mo 4-10
W 1-4 (oder 0-4)
Co Rest.

Weiter bevorzugte Ausführungsbeispiele enthalten Element prozentanteile in jedem der oben genannten Bereiche, mit Ausnahme, daß keine beabsichtigten W-Zusätze vorhanden sind und das zufällige Vorhandensein von W wird so weit wie möglich vermieden.

Gemäß dieser Erfindung wird eher Mo verwendet als eine oder alle der W in Co-Cr-W-Legierungen für Sägespitzen, um den Abrasionswiderstand zu erhöhen. Molybdän-Atome sind viel kleiner W-Atome und mit einem Atomgewicht von annähernd der Hälfte des Atomgewichts von W sind annähernd doppelt so viele Mo-Atome bei einem gegebenen Gewichtsanteil vor handen. Molybdän weist eine größere Affinität zu C auf als es bei W der Fall ist und aufgrund seiner kleineren Größe diffundiert es wesentlich schneller, wodurch die Bildung von Carbiden unterstützt wird, die Abrasionswider stand erzeugen. Ferner erzeugt Molybdän einen größeren Korrosionswiderstand als W in säurehaltigen Umgebungen mit reduzierender Eigenschaften, die oft bei Holzsägeanwen dungen anzutreffen sind.

Der Mo-Gehalt liegt im Bereich von ca. 4 bis ca. 20 Gewichts%. Während angenommen wird, daß der durch Mo erzeugte Korrosionswiderstand durch Mo in fester Lösung erzeugt wird, wird der Verschleißwiderstand primär durch die Bildung von Mo-Carbiden erzeugt. Das viel Mo/viel C Ausführungsbei spiel wird insbesondere bevorzugt zum Schneiden weicher Hölzer, wie z. B. Pinienholz, und wird in manchen Fällen weniger bevorzugt für harte Hölzer, da es spröder als das wenig Mo/wenig C Ausführungsbeispiel ist.

Andere Elemente, wie z. B. Mn, Si, Ni, B und Fe können als zufällige Verunreinigungen oder beabsichtigte Zusätze vorhanden sein, um die Schmelzeigenschaften zu verbessern. Insbesondere sind etwa bis zu 10 Gewichts%, vorzugsweise bis zu etwa 8 Gewichts% dieser Elemente kumulativ in der Legierung enthalten.

Diese Legierungen werden vorbereitet als pulvermetallurgische Preforms vorbereitet, d. h. als vorgeformte Zähne oder Stäbe zum Sägen oder automatischen Spitzen, wie Gußstäbe zum Aufschweißen auf Sägeblätter und als feste oder hohle Drähte zum Aufschweißen auf Sägeblätter.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem bekannten Wolfram-Carbid-Sägezahn ist, daß die vor liegende Legierung die Verwendung eines Hakenwinkels von bis zu ca. 35° erlaubt, was zu einer Verringerung von Säge kräften führt.

Eine weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt durch die nachfolgenden Arbeitsbeispiele.

Beispiel 1

Sägespitzen werden mit folgenden Nominalzusammensetzungen hergestellt:

Zusammensetzungen (Gewichts%)

Es wurde in parallel durchgeführten Tests zum Schneiden der gleichen Länge Holz herausgefunden, daß Sägespitzen aus Legierungen 720 und 720M einen Verschleißwiderstand haben, der vergleichbar mit dem Verschleißwiderstand von Wolfram-Carbid-Spitzen ist. Die 720 und 720M Spitzen sind durch Schweißen befestigbar, was im Vergleich zu Wolfram- Carbid-Spitzen zu einer festeren Verbindung und zu geringeren Kosten für die Spitzen führt.

Sägeblätter, die mit Spitzen der Legierung 712 versehen sind, wurden Feldtests gegenüber Sägeblättern mit Spitzen aus STELLITE 12 unterzogen und es wurde festgestellt, daß sie länger halten. Abrasionstests im Labor, die den ASTM G65 Trockensandabrasionsstandards entsprechen, ergaben einen Volumenverlust von ca. 12 Kubikmillimeter bei der 712 Legierung und von ca. 57 Kubikmillimeter bei der STELLITE 12-Legierung.

Beispiel 2

Drei Sägeblätter wurden mit Spitzen aus Legierungen gemäß der Erfindung versehen, zwei mit herkömmlichen STELLITE- Legierungen und eine mit Wolfram-Carbid. Die grundlegenden Eigenschaften der Versuchssägen und die Sägebedingungen waren wie folgt:
Sägedurchmesser 21 in.
Sägezahndicke 0,120 in.
Sägeblattdicke 0,070 in.
seitliche Weite 0,025 in.
Anzahl von Zähnen 30
Freiwinkel 10°
Spanwinkel 30°

Das zu sägende Material war eine sechs-Inch dicke Douglas föhre mit einem Vorschub von 168 Fuß pro Minute (5120 Zentimeter pro Minute).

Nach insgesamt 8,5 Stunden Sägezeit (etwa 10 km Sägelänge) bei Verwendung von drei Versuchssägeblättern wurde die geringste Kantenvertiefung von ca. 20 µm oder der höchste Verschleißwiderstand bei der 712-Legierung gemäß der Erfin dung festgestellt, ebenen Stabspitzen für alle drei Säge blätter. Die Legierung für den erfindungsgemäßen 712-D-Guß und die verdichtete Stange zeigte die zweit höchste Kanten verschleißfestigkeit mit einer Vertiefung von 16 bis 33,6 µm. Die Kantenvertiefung von WC-OM1 Spitzen rangierte von 24 bis 35 µm. Der Verschleiß von herkömmlichen Stellite- Legierung 12 Spitzen (mit 5% WC PM) rangierte von 26,6 bis 46,6 µm. Die PM Stellitestange wies eine starke Kanten vertiefung auf, die von 36 bis 56 µm rangierte. Der größte Kantenverschleiß trat bei den Stellite 12 PM European Style- Sägespitzen auf und rangierte von 45 bis 86 µm.

Wenngleich verschiedene Veränderungen in den obigen Aus führungsbeispielen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, ist beabsichtigt, daß sämtliche Gegenstände, die in der obigen Beschreibung ent halten sind, in erläuterndem und nicht in beschränkendem Sinne zu verstehen sind.

Claims

1. Sägespitze für ein Sägeblatt auf Co-Basis zur Fixierung an einem Sägeblatt zum Schneiden von Holz, wobei die Sägespitze Molybdän in einer Menge von etwa 4 bis etwa 20 Gewichts%, Cr und C aufweist.

2. Sägespitze nach Anspruch 1, die folgendes in ungefähren Gewichts% aufweist:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 4-20
Mn, Si, Ni, B plus Fe 0-10
W 0
Co Rest.

3. Sägespitze nach Anspruch 2, die im wesentlichen folgendes in ungefähren Gewichts% aufweist:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 4-20
Mn, Si, Ni, B plus Fe 0-10
W 0
Co Rest.

4. Sägespitze nach Anspruch 2, die 4-10 Gewichts% Mo und 0,8-2,0 Gewichts% C enthält.

5. Sägespitze nach Anspruch 4, die im wesentlichen etwa 1,5 Gewichts% C, etwa 29 Gewichts% Cr, etwa 8,5 Gewichts% Mo, 0 Gewichts% W, von etwa 0 bis etwa 10 Gewichts% Elemente enthält, die aus der Gruppe ausge wählt werden, die aus Mn, Si, Ni, B und Fe besteht und der Rest Co ist.

6. Sägespitze nach Anspruch 2, die 10-20 Gewichts% Mo und 1,5-3,0 Gewichts% C enthält.

7. Sägespitze nach Anspruch 6, die im wesentlichen etwa 2,5 Gewichts% C, etwa 33 Gewichts% Cr, etwa 18 Gewichts% Mo, 0 Gewichts% W, von etwa 0 bis etwa 10 Gewichts% Elemente enthält, die aus der Gruppe ausge wählt werden, die aus Mn, Si, Ni, B und Fe bestehen und der Rest Co ist.

8. Sägespitze nach Anspruch 1, die etwa in Gewichts% enthält:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 4-20
W 1-4
Mn, Si, Ni, B plus Fe 0-10
Co Rest.

9. Sägespitze nach Anspruch 8, die 4-10 Gewichts% Mo und 0,8-2,0 Gewichts% C enthält.

10. Sägespitze nach Anspruch 8, die 10-20 Gewichts% Mo und 1,5-3,0 Gewichts% C enthält.

11. Sägespitze nach Anspruch 10, die im wesentlichen aus etwa 2,2 Gewichts% C, etwa 32 Gewichts % Cr, etwa 1,3 Gewichts% W, etwa 18 Gewichts% Mo, von etwa 0 bis etwa 10 Gewichts% Elemente enthält, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Mn, Si, Ni, B und Fe besteht und der Rest Co ist.

12. Sägespitzenlegierung auf der Basis von Co zur Herstel lung von Sägezähnen auf Sägeblättern zum Schneiden von Holz, wobei die Legierung Mo in einer Menge von etwa 4 bis etwa 20 Gewichts%, Cr und C enthält.

13. Sägespitzenlegierung auf der Basis von Co nach Anspruch 12, die folgendes in ungefähren Gewichts% enthält:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 4-20
Mn, Si, Ni, B plus Fe 0-10
W 0
Co Rest.

14. Sägespitzenlegierung auf der Basis von Co nach Anspruch 13, die im wesentlichen aus folgendem in ungefähren Gewichts% besteht:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 4-20
Mn, Si, Ni, B plus Fe 0-10
W 0
Co Rest.

15. Sägespitzenlegierung auf Co-Basis nach Anspruch 13, die 4-10 Gewichts% Mo und 0,8-2,0 Gewichts% C enthält.

16. Sägespitzenlegierung auf Co-Basis nach Anspruch 15, die im wesentlichen etwa 1,5 Gewichts% C, etwa 29 Gewichts% Cr, etwa 8,5 Gewichts% Mo, von etwa 0 bis etwa 10 Gewichts% Elemente enthält, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Mn, Si, Ni, B und Fe besteht und der Rest Co ist.

17. Sägespitzenlegierung auf der Basis von Co nach Anspruch 13, die 10-20 Gewichts% Mo und 1,5-3,0 Gewichts% C enthält.

18. Sägespitzenlegierung auf der Basis von Co nach Anspruch 17, die im wesentlichen etwa 2,5 Gewichts% C, etwa 33 Gewichts% Cr, etwa 18 Gewichts% Mo, von etwa 0 bis etwa 10 Gewichts% Elemente enthält, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Mn, Si, Ni, B und Fe besteht und der Rest Co ist.

19. Sägespitzenlegierung auf der Basis von. Co nach Anspruch 12, die folgendes in ungefähren Gewichts% enthält:
C 0,8-3,5
Cr 25-35
Mo 4-20
W 1-4
Mn, Si, Ni, B plus Fe 0-10
Co Rest.

20. Sägespitzenlegierung auf der Basis von Co nach Anspruch 19, die 4-10 Gewichts% Mo und 0,8-2,0 Gewichts% C enthält.

21. Sägespitzenlegierung auf der Basis von Co nach Anspruch 19, die 10-20 Gewichts% Mo und 1,5-3,0 Gewichts% C enthält.

22. Sägespitzenlegierung auf der Basis von Co nach Anspruch 21, die im wesentlichen etwa 2,2 Gewichts% C, etwa 32 Gewichts% Cr, etwa 1,3 Gewichts% W, etwa 18 Gewichts% Mo, von etwa 0 bis etwa 10 Gewichts% Elemente enthält, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Mn, Si, Ni, B und Fe besteht und der Rest Co ist.