DE10104736A1

DE10104736A1 - Erdbearbeitungswerkzeug mit einem Arbeitselement aus Hartmetall

Info

Publication number: DE10104736A1
Application number: DE2001104736
Authority: DE
Inventors: Roy Cooper
Original assignee: Boart Longyear GmbH and Co KG Hartmetallwerkzeugfabrik; Boart HWF GmbH and Co KG Hartmetallwerkzeugfabrik
Current assignee: Boart Longyear GmbH and Co KG
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2002-08-08
Also published as: AU2002244685A1; WO2002063054A2; WO2002063054A3

Abstract

Es wird ein Bindemittel für eine Hartmetallzusammensetzung für Erd- bzw. Bodenbearbeitungswerkzeuge mit einem langgestreckten Körper beschrieben, an dessen vorderem Ende ein Arbeitselement aus Hartmetall angebracht ist. Das Hartmetall enthält zumindest eine Hartstoffphase, wie etwa WC, und ein Bindemittel aus Kobalt/Nickel oder Kobalt/Nickel/Chrom. Das Kobalt/Nickel-Bindemittel umfaßt 4 bis 20 Gew.-% der Gesamtsumme, wobei das Kobalt/Nickel-Verhältnis 85 Co : 15 Ni bis 10 Co : 90 Ni, vorzugsweise 70 Co : 30 Ni bis 50 Co : 50 Ni, beträgt. Der ggf. zugesetzte Chromanteil beträgt 0 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,075 bis 0,125 Gew.-%.

Description

Erdbearbeitungswerkzeuge, wie sie typischerweise im Kohle bergbau und bei Straßenplanierverfahren Anwendung finden, besitzen Schneidelemente, die aus mit Kobalt gebundenem Wolframkarbid hergestellt sind. Die Korngröße des Wolfram karbids und der Kobaltgehalt können nach den üblichen in dustriellen Einsätzen in der Praxis verändert werden. Der Gehalt des Kobaltbindemittels liegt üblicherweise zwischen 6 und 15 Gew.-%. Die Korngröße des Wolframkarbids beträgt typischerweise 15 bis 40 µm.

Im Arbeitseinsatz ist eine Mehrzahl von Erdbearbeitungs werkzeugen auf einer Drehtrommel angebracht, und die Werk zeuge werden zwangsweise in Eingriff mit der Kohle, dem Gestein oder der Straßenoberfläche beim Umlauf der Trommel gebracht. Auf diese Weise wird Kohle oder Gestein abgebaut bzw. die Straßenoberfläche abgetragen. Das Hartmetall schneidelement im Werkzeug ist das teuerste Bauteil und Verbesserungen in der Lebensdauer bieten dem Anwender große Kostenvorteile.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bindemittel aus einem Gemisch von Kobalt und Nickel, mit oder ohne Chrom zusätze, mit dem Ziel verwendet, eine erhöhte Härte und Verschleißfestigkeit im Vergleich zu Hartmetallen mit nur Kobalt als Bindemittel zu erreichen. Bei einer äquivalen ten Korngrößenverteilung des Wolframkarbids hat somit das mit einem Gemisch aus Kobalt und Nickel oder Kobalt, Nic kel und Chrom gebundene Hartmetall eine erhöhte Abrieb festigkeit und Querbruchfestigkeit sowie, aus voraufgegan gener Verformung, eine verbesserte Hochtemperatur-Dauer standfestigkeit und -Ermüdungsfestigkeit.

Die Vorteile eines Hartmetall-Bindemittels, das aus einem Gemisch von Kobalt/Nickel und/oder Kobalt/Nickel/Chrom be steht, sind im Vergleich mit den den üblicherweise verwen deten Kobalt-Bindemitteln die folgenden:

1. Kobalt- und Nickelbindemittel haben eine fcc-Kris tallstruktur im Vergleich zu der gemischten fcc/hcp-Struk tur von Kobalt allein. Dieses führt zu einer erhöhten Querbruchfestigkeit und Bruchzähigkeit.
2. Kobalt- und Nickelbindemittel zeigen eine Kaltver festigung unter plastischer Verformung, und auch dies führt zu einer verbesserten Querbruchfestigkeit und Bruch zähigkeit.
3. Zusätze von Chrommetall oder Chromkarbid müssen bei dem Bindemittel nicht vorgenommen werden, jedoch führt ein Zusatz zu einer Mischkristallverfestigung des Bindemit tels, die ihrerseits die Querbruchfestigkeit und Bruch zähigkeit verbessert.
4. Die Verwendung von Kobalt und Nickel und/oder Ko balt/Nickel/Chrom-Bindemitteln beeinflußt die Flüssig phasen-Sintereigenschaften des Hartmetalls, was zu einer gewissen Rundung der WC-Körner führt. Es zeigte sich, daß hierdurch das Ausmaß von oberflächennahen Brüchen der Wolframkarbidkörner beim Schneidvorgang verbessert wird, was erheblich zur Verschleißfestigkeit beiträgt.

Zum Beispiel ergab eine Kohleschneidsorte aus Hartmetall mit 9,5% Bindemittel aus 6,65% Kobalt, 2,85% Nickel (Co/Ni-Verhältnis 70 : 30) und 0,1% Chrom die folgenden Eigenschaften im Vergleich zu einer Kohleschneidsorte aus dem gleichen Wolframkarbid und 9,5% nur Kobalt als Binde mittel:

Abriebtest gemäß ASTM-Benennung B 611-85

Für die gleiche Härte ergibt, im Vergleich zu der nur mit Kobalt gebundenen Sorte, die Co/Ni/Cr-Sorte eine Verbesse rung von 19% in der Querbruchfestigkeit und eine Verbes serung von 26% in der Abriebfestigkeit.

Claims

1. Hartmetallzusammensetzung für Erd- oder Bodenbear beitungswerkzeuge, bestehend aus einem langgestreckten Körper mit einem an dessen vorderem Ende angebrachten Ar beitselement aus Hartmetall, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall zumindest eine Hartstoffphase, wie WC, und ein Kobalt/Nickel-Bindemittel umfaßt.

2. Kobalt/Nickel-Bindemittel im Umfang von 4 bis 20 Gew.-% der Gesamtsumme, mit konstituierenden Kobalt/Nic kel-Verhältnissen von 85 Co : 15 Ni bis 10 Co : 90 Ni, vorzugsweise im Verhältnis von 70 Co : 30 Ni bis 50 Co : 50 Ni.

3. Kobalt/Nickel-Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel einen Zusatz von Chrom umfaßt.

4. Bindemittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromgehalt 0 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,075 bis 0,125 Gew.-%, beträgt.