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Die
Erfindung betrifft ein Schneidperlen-Sägeseil, insbesondere
ein Diamantperlen-Sägeseil, mit mehreren, zueinander beabstandeten
Schneidperlen, die jeweils ein auf einem Trägerkörper
gehaltenes Schneidsegment umfassen, und die auf einem Seilstrang
gehalten sind, wobei jedes Schneidsegment eine Vielzahl von harten,
verschleißfesten Schneidkörnern sowie eine Bindungsstruktur
umfasst, in die die Schneidkörner eingebunden sind.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Schneidperlen
für ein Schneidperlen-Sägeseil, bei dem harte,
verschleißfeste Schneidkörner in eine Bindungsstruktur
eingebracht und in dieser Bindungsstruktur fixiert werden, und bei dem
ein Trägerkörper hergestellt wird, der die Bindungsstruktur
mit den eingebrachten Schneidkörnern trägt.
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Ein
derartiges Schneidperlen-Sägeseil ist in Form eines Diamanten-Sägeseiles
aus der
DE 197 26
421 B4 bekannt. Das bekannte Diamant- Sägeseil weist
einen aus Stahldraht bestehenden Seilstrang auf, auf dem in Abstand
zueinander befestigte Diamantperlen gehalten sind. Jede Diamantperle
weist einen ring- oder hülsenförmigen Trägerkörper
auf, der ein ebenfalls ring- oder hülsenförmiges
Schneidsegment trägt. Jedes Schneidsegment weist eine Vielzahl
von Diamantkörnern auf, die in eine Bindungsstruktur eingebettet
sind. Als Bindungsstrukturen sind metallische Bindungen, galvanische
Bindungen und Kunstharzbindungen vorgeschlagen. Bei einer metallischen
Bindung werden die Diamantkörner gemeinsam mit entsprechendem
Metallpulver durch Drucksinterung fixiert und zu dem ringförmigen Schneidsegment
verfestigt. Alternativ wird eine geschlossene Schicht aus kleinen
Diamantkörnern galvanisch mittels einer Nickelschicht auf
dem Trägerkörper befestigt. Die Bindungsstruktur
kann auch durch eine Kunstharzmasse geschaffen sein, die mit Metallsplittern
und Diamantkörnern versetzt ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Schneidperlen-Sägeseil sowie
ein Verfahren zur Herstellung von Schneidperlen zu schaffen, die
einen gegenüber dem Stand der Technik vergrößerten
Anwendungsbereich ermöglichen.
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Für
das Schneidperlen-Sägeseil wird die der Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe dadurch gelöst, dass die Bindungsstruktur aus keramischen Rohstoffen
besteht. Durch die erfindungsgemäße Lösung
ist es möglich, Schneidperlen-Sägeseile für
das Trennen von Stahl oder hoch armiertem Beton einzusetzen. Ein
derartiger Einsatz ist zwar grundsätzlich bei Schneidperlen-Sägeseilen
möglich, deren Schneidkörner mittels einer galvanischen
Bindungsstruktur am Trägerkörper gehalten sind.
Bei der galvanischen Bindungsstruktur kann jedoch lediglich eine
einzige Schicht von Schneidkörnern an der Oberfläche
des jeweiligen Schneidsegmentes vorgesehen sein. Diese dünne
Schicht von Schneidkörnern und damit die für das
Trennen relevante Schicht nützt sich relativ schnell ab.
Denn bei Schneidkörnern, die aus Diamant besteht, führt
die Bear beitung von Stahl zu einem Angriff der Diamantkörner,
da das im Stahl befindliche Eisen bestrebt ist, den Kohlenstoff
des Diamanten aufzulösen. Die erfindungsgemäße
Lösung hingegen erlaubt eine Verteilung der Schneidkörner
in der gesamten keramischen Bindungsstruktur, die gegenüber
der Diamantschicht bei der galvanischen Bindungsstruktur eine erheblich
höhere Dicke besitzt. Ein erfindungsgemäßes
Sägeseil mit Schneidperlen, bei denen die Schneidkörner
in eine keramische Bindungsstruktur eingebettet sind, weist somit
gegenüber dem Stand der Technik eine erheblich verlängerte
Lebensdauer bei Bearbeitung von Stahl oder stahlarmiertem Beton
auf. Mit der erfindungsgemäßen Lösung
ist somit auch das Trennen oder Zersägen von Schiffsrümpfen,
von Panzern, von Ölplattformen oder von Betonwandungen von
Kernkraftwerken wirtschaftlich möglich, da die erfindungsgemäßen
Schneidperlen-Sägeseile einem erheblich geringeren Verschleiß unterworfen
sind und demzufolge eine höhere Standzeit bzw. Lebensdauer
besitzen. Die erfindungsgemäße Lösung
umfasst sowohl Schneidstoffe, d. h. Schneidkörner aus Diamant
als auch aus kubischem Bornitrid (CBN), das auch als Borazon bezeichnet
wird, oder aus Borkarbid (B4C) oder auch
aus Korund. Ein geeigneter Schneidstoff kann auch ADNR sein, das
synthetisch hergestellt ist. ADNR steht für aggregierte
Diamant-Nano-Röhrchen, die härter als Diamant
sind. In jedem Fall weisen die Schneidstoffe, d. h. Schneidkörner,
eine Härte auf, die wenigstens der Härte von Korund
entspricht. Als keramische Rohstoffe sind mineralische oder synthetisch
erzeugte Rohstoffe, insbesondere oxidische oder nicht oxidische
Rohstoffe vorgesehen.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist jeder Trägerkörper
als metallische Struktur oder als keramische Struktur gestaltet.
Die keramische Struktur kann aus mineralisch oder synthetisch erzeugtem
Rohstoff, insbesondere aus oxidischem oder nicht oxidischem Rohstoff,
bestehen. Die Trägerkörper weisen eine Ring- oder
Hülsenform auf, die bei einer keramischen Struktur vorzugsweise
durch Sinterung erzielt wird.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Schneidsegment kraft-,
form-, oder stoffschlüssig, insbesondere durch Verkleben
oder Vakuumlöten, mit dem zugeordneten Trägerkörper
verbunden. Bei kraft- oder formschlüssiger Verbindung sind
sowohl das Schneidsegment als auch der Trägerkörper vor
ihrer Verbindung bereits verfestigt und fertig gestellt. Die stoffschlüssige
Verbindung umfasst neben dem Verkleben oder Vakuumlöten,
bei dem Schneidsegment und Trägerkörper ebenfalls
bereits fertig gestellt sind, auch die gemeinsame Herstellung von Schneidsegment
und Trägerkörper zu einem einteiligen Bauteil
mit identischer keramischer Bindungsstruktur. Hier wird lediglich
darauf geachtet, dass der Schneidstoff, d. h. die Schneidkörner,
innerhalb dieser Bindungsstruktur nicht unmittelbar im Bereich des
Innenumfanges des Trägerkörpers vorgesehen sind,
so dass nach dem Aufbringen des Trägerkörpers
auf den Seilstrang keine gegenseitige Wirkung zwischen dem vorzugsweise
aus Stahl bestehenden Seilstrang und den Schneidkörnern
entstehen kann. Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft,
wenn als Schneidstoff Diamant eingesetzt wird.
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Für
das Verfahren wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch
gelöst, dass die Bindungsstruktur aus keramischem Rohstoff
hergestellt wird. Gemäß einer Ausgestaltung der
Erfindung wird auch der Trägerkörper aus keramischem
Rohstoff hergestellt. In vorteilhafter Weise werden die Bindungsstruktur
und der Trägerkörper in einer gemeinsamen Form
aus einem pulverförmigen Rohzustand in einen verfestigten
Endzustand überführt. Dabei ist gewährleistet,
dass lediglich im Bereich der Bindungsstruktur die Schneidkörner
eingelagert sind. Dadurch ist sichergestellt, dass keine abrasiven
Wirkungen auf den Seilstrang an den Stellen ausgeübt werden
können, an denen jeweils ein Trägerkörper auf
dem Seilstrang befestigt ist. In vorteilhafter Weise wird für
die Bindungsstruktur und den Trägerkörper der
gleiche keramische Rohstoff verwendet.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens werden in einem ersten Verfahrensschritt
die Schneidkörner in die Bindungsstruktur eingebracht und
zu einem Schneidsegment verfestigt, und in einem weiteren Verfahrensschritt
wird das Schneidsegment stoffschlüssig, insbesondere durch
Verkleben oder Vakuumlöten, auf den zuvor fertiggestellten Trägerkörper
aufgebracht. Diese Ausgestaltung eignet sich für Trägerkörper
mit metallischer Struktur wie auch für Trägerkörper
mit keramischer Struktur.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden das Schneidsegment und/oder
der Trägerkörper durch Sinterung hergestellt.
Die Sinterung ist vorzugsweise eine Drucksinterung, die eine Verfestigung
bei hohem Druck und sehr hohen Temperaturen vornimmt.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
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1 zeigt
schematisch eine Längsschnittdarstellung durch einen Abschnitt
einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schneidperlen-Sägeseils und
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2 in
vergrößerter Darstellung schematisch einen Längsschnitt
durch eine Schneidperle des Sägeseiles nach 1.
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Ein
Schneidperlen-Sägeseil 1 nach den 1 und 2 weist
einen Seilstrang 2 auf, der als Stahlseil ausgeführt
ist. Auf dem Seilstrang 2 sind in gleichmäßigen
Abständen eine Vielzahl von Schneidperlen 3, 4, 6 befestigt,
die den Seilstrang 2 ringförmig und koaxial umschließen.
Die verschiedenen Schneidperlen 3, 4, 6 sind über
Abstandshalter 5 zueinander beabstandet, die als Schraubenfeder
oder als Kunststoff- oder Gummiummantelungen ausgeführt
sein können. Derartige ring- oder rohrförmige Abstandshalter
sind aus dem Stand der Technik bekannt, so dass hierauf an dieser
Stelle nicht näher eingegangen wird.
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Jede
Schneidperle besteht aus einem ring- oder hülsenförmigen
Trägerkörper 3 und einem ebenfalls ring-
oder hülsenförmigen Schneidsegment 4,
das den Trägerkörper 3 außen
koaxial umschließt. Das Schneidsegment 4 kann
gemäß den 1 und 2 von
der Außenkontur des Trägerkörpers 3 nach
außen abragen oder in einer nutartigen Vertiefung des Trägerkörpers
eingebettet sein, so dass lediglich ein Teil der Dicke des Schneidsegmentes über den
Trägerkörper nach außen abragt.
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Jedes
Schneidsegment 4 setzt sich aus einer Vielzahl von hochverschleißfesten
Schneidkörnern und einer diese umgebenden und einbettenden
Bindungsstruktur zusammen. Die Schneidkörner bestehen bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Diamantkörnern.
Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung bestehen
die Schneidkörner aus kubischem Bornitrid, Borkarbid oder
Korund. Die Bindungsstruktur ist keramisch und besteht demzufolge aus
keramischen Rohstoffen, die oxidische oder nicht oxidische Rohstoffe
sein können. Geeignete oxidische Rohstoffe sind Aluminiumoxid,
Beryliumoxid, Zirkoniumoxid und Aluminiumtitanat. Geeignete nicht oxidische
Rohstoffe, mit denen eine entsprechende keramische Bindungsstruktur
erzielbar ist, sind Siliziumkarbid, Bornitrid, Borkarbid, Siliziumnitrid,
Aluminiumnitrid und Wolframkarbid.
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Für
die Herstellung der Schneidsegmente werden die entsprechenden keramischen
Partikel und die Diamantkörner in Pulverform vorgesehen und
anschließend durch Sinterung verfestigt, wodurch die Diamantkörner
in der keramischen Bindungsstruktur fixiert werden. Die so verfestigten,
fertiggestellten Schneidsegmente 4 werden anschließend
auf den zuvor fertiggestellten Trägerkörper, der eine
metallische Struktur oder ebenfalls eine keramische Struktur besitzt,
aufgebracht und stoffschlüssig mit diesem verbunden. Vorzugsweise
werden die Schneidsegmente 4 mit den Trägerkörpern 3 verklebt oder
durch Vakuumlöten auf diesen befestigt.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es
vorgesehen, sowohl die durch die Schneidkörner und die
Bindungsstruktur gebildete Matrix jedes Schneidsegmentes als auch
den zugehörigen Trägerkörper jeweils
in Pulverform vorzuhalten und in einer gemeinsamen Werkzeugform
durch Sinterung sowohl die Matrix als auch das Pulver des Trägerkörpers
zu verfestigen. Damit werden sowohl Trägerkörper
als auch Schneidsegmente in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt
und durch den Sintervorgang bereits miteinander verbunden. Die einstufige
Herstellung einer derartigen Schneidperle aus Schneidsegment und
Trägerkörper ist sowohl für einen Trägerkörper
mit metallischer Struktur als auch mit keramischer Struktur vorgesehen.
Sowohl bei der metallischen Struktur als auch bei der keramischen Struktur
des Trägerkörpers sind die Materialien so auszuwählen,
dass eine Struktur- oder Phasenumwandlung der chemischen Elemente
oder Verbindungen bei etwa gleichen Temperaturen und Drücken
erfolgt. Dadurch ist gewährleistet, dass ein etwa zeitgleiches
Verfestigen der in Pulverform vorliegenden Rohstoffstruktur des
Trägerkörpers und der keramischen Pulverform des
Schneidsegmentes mit gleichzeitiger Fixierung und Einbettung der
Schneidkörner erfolgt. Als Schneidkörner sind
Diamantkörner oder Körner aus dem Schneidstoff
CBN (kubisches Bornitrid oder Borazon) oder dem Schneidstoff Borkarbid (B4C) vorgesehen. Je nach Einsatzzweck ist
es auch möglich, Schneidkörner aus dem keramischen
Rohstoff Korund herzustellen.
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Die
Härte der die Schneidkörner 6 einbettenden
und fixierenden Bindungsstruktur 4 ist wesentlich geringer
als die Härte der Schneidkörner selbst. Beim Einsatz
des Diamantperlen-Sägeseiles in einer entsprechenden Sägevorrichtung
verschleißt die keramische Bindungsstruktur aufgrund der
stark abrasiven Eigenschaft des geschnittenen Stahls oder armierten
Betons, wodurch die jeweils an der Oberfläche befindlichen
Schneidkörner allmählich freigelegt werden und
herausfallen. Gleichzeitig werden aber immer neue Schneidkörner
an die abgeriebene Oberfläche gelangen. Da die Schneidkörner über
die gesamte Dicke der Bindungsstruktur 4 verteilt in dieser
eingebettet sind, ergibt sich somit ein selbstschärfender
Effekt, bis die Bindungsstruktur vollkommen abgetragen ist. Das
erfindungsgemäße Diamantperlen-Sägeseil
ist demzufolge in besonders guter Weise in der Bauindustrie für
das Zersägen von stark armierten Betonwandungen, für
das Zersägen von Stahlwandungen und Stahlprofilen und ähnlichem
vorgesehen. Damit ist die erfindungsgemäße Lösung
insbesondere für den Abriss von Kernkraftwerken, von veralteten Ölplattformen,
von Stahlrümpfen großer Schiffe und von Panzern
geeignet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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