DE102015222020A1 - Werkzeug zur Bearbeitung von abrasiven Materialien - Google Patents

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Eduardo Rossiter
Christian Neyer
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ThyssenKrupp AG
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug 10 zur Bearbeitung von abrasiven Materialien, insbesondere Gesteine, Sand oder Erze, aufweisend einen Werkzeugrundkörper 18 und zumindest eine an dem Werkzeugrundkörper 18 angeordnete Hartmetallplatte 12, wobei an der Oberfläche der Hartmetallplatte 12 und an dem Werkzeuggrundkörper 18 eine Auftragsschweißung 16 aufgebracht ist, durch welche die Hartmetallplatte 12 mit dem Werkzeuggrundkörper 18 verbunden ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung oder Aufbereitung eines Werkzeugs 10 zur Bearbeitung von abrasiven Materialien, insbesondere Gesteine, Sand oder Erze, wobei das Werkzeug 10 einen Werkzeuggrundkörper 18 aufweist wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Anordnen zumindest einer Hartmetallplatte 12 an dem Werkzeuggrundkörper 18, Aufbringen einer Auftragsschweißung 16 auf die Hartmetallplatte 12 und den Werkzeuggrundkörper 18, sodass die zumindest eine Hartmetallplatte 12 an dem Werkzeuggrundkörper befestigt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Bearbeitung von abrasiven Materialien, insbesondere Gesteine, Sand, Ölsand oder Erze.
  • Bei bekannten Bearbeitungseinrichtungen von Gestein, Sand, Ölsand oder Erzen, wie beispielsweise Brechern, wie Walzenbrecher oder Sizer, oder Baggern werden Werkzeuge zur Bearbeitung von abrasiven Materialien eingesetzt. Die Werkzeuge, wie beispielsweise Brecherzähne oder Baggerzähne, sind einem hohen Verschleiß ausgesetzt und müssen daher regelmäßig ausgetauscht werden. Der Verschleiß der Werkzeuge ist insbesondere bei an unterschiedlichen Positionen an der Bearbeitungseinrichtung angebrachten Werkzeugen, sehr unterschiedlich. Beispielsweise verschleißen Brechwerkzeuge, die innerhalb des Materialflusses durch die Zerkleinerungseinrichtung angeordnet sind erheblich schneller als die Brechwerkzeuge am Rand des Materialflusses. Bedingt durch diesen unregelmäßigen Verschleiß, ist es bekannt beispielsweise lediglich einzelne Brechwerkzeuge auszutauschen oder zu reparieren.
  • Bei einer Reparatur von Brechwerkzeugen wird die ursprüngliche Geometrie des Brechwerkzeuges vor dem Eintritt des Verschleißes wiederhergestellt. Es ist beispielsweise aus der EP 2891522 A1 bekannt, auf die verschlissene Fläche eine Auftragsschweißung aufzubringen, um zum Einen die Geometrie des Brechwerkzeugs wieder herzustellen und zum Anderen eine zusätzliche Verschleißschutzschicht auf das Brechwerkzeug aufzubringen. Solche Auftragsschweißungen weisen allerdings bedingt durch die geringe Karbidkonzentration des für die Auftragsschweißung verwendeten Zusatzwerkstoffes von maximal etwa 61% eine geringe Härte auf.
  • Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug, das eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist, sowie eine Verfahren zu Herstellung oder Aufbereitung eines solchen Werkzeugs bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 sowie mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Ein Werkzeug zur Bearbeitung von abrasiven Materialien, insbesondere Gesteine, Sand oder Erze, umfasst nach einem ersten Aspekt einen Werkzeugrundkörper und zumindest eine an dem Werkzeugrundkörper angeordnete Hartmetallplatte, wobei an der Oberfläche der Hartmetallplatte und an dem Werkzeuggrundkörper eine Auftragsschweißung aufgebracht ist, durch welche die Hartmetallplatte mit dem Werkzeuggrundkörper verbunden ist.
  • Unter abrasiven Materialien sind insbesondere Mineralien, wie beispielsweise Gestein, Erze, Kohle, Sand und Ölsand zu verstehen.
  • Das Werkzeug umfasst insbesondere ein Brechwerkzeug zur Zerkleinerung von Gesteinen, Ölsand, Erzen oder anderen Verschleiß verursachenden Materialien, wie beispielsweise ein Brechzahn oder eine Schlagleiste eines Walzenbrechers, ein Brechhammer eines Hammerbrechers oder Prallbleche oder Prismen einer modular aufgebauten Brechbacke. Das Werkzeug umfasst außerdem beispielsweise einen Baggerzahn. Vorzugsweise weist das Werkzeug einen lokal abgrenzbaren Verschleißbereich auf, der an den im Wesentlichen in Kraftrichtung, insbesondere in Brechrichtung weisenden Seitenflächen des Brechwerkzeuges angeordnet ist und im Betrieb des Werkzeugs verschleißt. Der verschlissene Bereich des Brechwerkzeugs ist beispielsweise eine Aussparung an der Oberfläche des Werkzeugs.
  • Der Werkzeuggrundkörper umfasst zumindest den Bereich des Werkzeugs, der bei der Bearbeitung von abrasiven Materialien Verschleiß ausgesetzt ist. Beispielsweise ist der Werkzeuggrundkörper aus einem Stahl ausgebildet.
  • Unter einer Hartmetallplatte ist im Wesentlichen eine Platte aus einem Hartmetall, wie beispielsweise gesinterte Karbidhartmetalle, aus insbesondere 90–94% Wolframcarbid und 6–10% Kobalt zu verstehen. Eine an dem Werkzeuggrundkörper angeordnete Hartmetallplatte bietet einen hohen Verschleißschutz der Oberfläche des Werkzeuggrundkörpers. Insbesondere umfasst der Verschleißschutz lediglich den Bereich des Werkzeuggrundkörpers, an dem im Betrieb des Werkzeugs der größte Verschleiß auftritt.
  • Unter Auftragsschweißen ist ein thermisches Beschichtungsverfahren zur Oberflächenbehandlung zu verstehen. Eine Auftragsschweißung bietet eine verschleiß- und korrosionsbeständige Schicht auf einem Grundmaterial. Mittels einer Wärmequelle, beispielsweise einem Laserstrahl, wird die Oberfläche des mit der Auftragsschweißung zu versehenen Bereichs erwärmt und ein Füllmaterial, in Pulverform oder als Draht, zugeführt und ebenfalls durch die Wärmequelle erhitzt und auf die Oberfläche des Werkzeuggrundkörpers aufgetragen. Das Füllmaterial schmilzt dabei nahezu vollständig. Bei dem Füllmaterial handelt es sich beispielsweise um ein hartes Metall, wie beispielsweise hochnickelhaltige Materialien, Wolframcarbid oder Titancarbid. Das Auftragsschweißen umfasst beispielsweise Laserauftragsschweißen oder Plasma-Pulver-Auftragsschweißen (PTA). Die Auftragsschweißung ist an der Oberfläche der Hartmetallplatte und an der Oberfläche des Werkzeuggrundkörpers aufgebracht. Dies ermöglicht eine zuverlässige Befestigung der Hartmetallplatte an dem Werkzeuggrundkörper, wobei die Befestigung einer hohen auf das Werkzeug wirkenden mechanischen Belastung, insbesondere einer Brechkraft, standhält. Eine Auftragsschweißung bietet im Unterschied zu anderen Befestigungen, wie beispielsweise Löten oder Schweißen der Hartmetallplatte an die Oberfläche des Werkzeuggrundkörpers, den Vorteil, dass sie eine hohe Festigkeit aufweist und eine geringe Temperaturerhöhung des Hartmetalls und des Material des Werkzeuggrundkörpers bedingt. Der Werkzeuggrundkörper des Werkzeugs ist beispielsweise aus einem vergüteten Stahl ausgebildet, wobei eine Schweißung oder ein Löten, insbesondere bei hohen Temperaturen über etwa 600°C, das Gefüge des Materials des Werkzeugs zerstört, sodass die Härte und die Festigkeit des Materials des Werkzeugs verringert werden. Eine Auftragsschweißung bietet den Vorteil, dass diese über einen metallurgischen Verbund mit dem Hartmetall und dem Material des Werkzeuggrundkörpers verbunden ist, sodass die Auftragsschweißung fest mit der Oberfläche des Werkzeuggrundkörpers sowie mit der Hartmetallplatte verbunden ist und hohen mechanischen Belastungen standhält. Die Auftragsschweißung wird insbesondere unter einer geringen Aufmischung des Hartmetalls der Hartmetallplatte und des Materials des Werkzeuggrundkörpers auf diese aufgebracht.
  • Laserauftragsschweißen oder Plasma-Pulver-Auftragschweißen (PTA) ermöglichen insbesondere eine geringe Aufmischung des Materials des Werkzeuggrundkörpers und des Hartmetalls.
  • Unter der Aufmischung ist insbesondere das Verhältnis zwischen der gesamten Masse eines Bauteils und der Masse, die durch das Auftragsschweißen geschmolzen und verbunden wird zu verstehen. Üblicherweise wird beim Schmelzen und anschließendem erstarren das Gefüge des Materials verändert, beispielsweise zerstört. Bei einer geringen Aufmischung bleibt ein Großteil des Gefüges erhalten, sodass die Härte und die Festigkeit des Materials gar nicht oder sehr gering beeinflusst werden. Die geringe Aufmischung des Materials des Brechwerkzeugs und der Hartmetallplatte beim Auftragsschweißen verringert daher eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Hartmetallplatte und des Werkzeuggrundkörpers. Insbesondere wird die Hartmetallplatte zumindest teilweise von der Auftragsschweißung ummantelt.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform sind an dem Werkzeuggrundkörper eine Mehrzahl von Hartmetallplatten angebracht, die jeweils mit dem Werkzeuggrundkörper über eine Auftragsschweißung verbunden sind. Die Hartmetallplatten weisen beispielsweise unterschiedliche Geometrien auf.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Hartmetallplatten parallel zueinander angeordnet. Eine parallele Anordnung der Hartmetallplatten zueinander ermöglicht eine optimale Aufnahme auf das Werkzeug einwirkender Kräfte, wie beispielsweise Kräfte, die beim Bearbeiten von Gesteinen, Erze oder Sand auftreten, wie Brechkräfte einer Brecheinrichtung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist jede Hartmetallplatte mit jeweils einer benachbarten Hartmetallplatte über eine Auftragsschweißung verbunden. Die Hartmetallplatten sind insbesondere gleichmäßig zueinander beabstandet an dem Werkzeuggrundkörper angeordnet, wobei der Abstand zweier benachbarter Hartmetallplatten vorzugweise derart ausgebildet ist, dass die Auftragsschweißung zwischen den Hartmetallplatten mittels Laserauftragsschweißung aufbringbar ist. Insbesondere weist der Abstand zweier Hartmetallplatten einen Wert von 5–15 mm auf.
  • Die zumindest eine Hartmetallplatte ist gemäß einer weiteren Ausführungsform derart an dem Werkzeuggrundkörper angeordnet, dass sie sich in Wirkrichtung einer auf das Werkzeug wirkenden Kraft erstreckt. Insbesondere erstrecken sich die parallelen Hartmetallplatten parallel zu einer Brechkraft eines Brechers. Im Betrieb des Werkzeugs zur Bearbeitung von abrasivem Material verschleißt die an den Hartmetallplatten aufgebrachte Auftragsschweißung schneller als die Hartmetallplatten, da die Auftragsschweißung eine geringere Verschleißfestigkeit als die Hartmetallplatte aufweist. Im Betrieb des Werkzeugs bildet sich daher bei fortschreitendem Verschleiß der Auftragsschweißung zwischen den Hartmetallplatten eine Ausnehmung aus, sodass die Hartmetallplatten als Schneidkanten wirken und die Bearbeitung, beispielsweise die Zerkleinerung des zu bearbeitenden Materials erleichtern. Ferner lagert sich im Betrieb des Werkzeugs zwischen benachbarten Hartmetallplatten, an denen die Auftragsschweißung verschlissen ist, Material an, wodurch ein weiterer Verschleiß der Auftragsschweißung vermindert wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eine Hartmetallplatte in einer in der Oberfläche des Werkzeugkörpers angebrachten Nut angeordnet. Dies vereinfacht die Positionierung der zumindest einen Hartmetallplatte in der Aussparung sowie insbesondere das Aufbringen der Auftragsschweißung auf der Hartmetallplatte.
  • Der Werkzeuggrundkörper weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Mehrzahl von Nuten auf, wobei jede Hartmetallplatte in jeweils einer Nut angeordnet ist.
  • Der Werkzeuggrundkörper weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Aussparung, insbesondere einen verschlissenen Bereich, auf, wobei die zumindest eine Hartmetallplatte in der Aussparung angeordnet ist. Bei der Aussparung handelt es sich beispielsweise um einen im Betrieb des Werkzeugs verschlissenen Bereich in der Oberfläche des Werkzeuggrundkörpers.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine Hartmetallplatte derart ausgebildet und in der Aussparung angeordnet, dass sie den Querschnitt der Aussparung ausfüllt. Insbesondere ist die zumindest eine Hartmetallplatte derart angeordnet, dass sie die ursprüngliche Geometrie des Werkzeugs wiederherstellt. Unter der ursprünglichen Geometrie des Werkzeugs wird die Geometrie vor dem Eintreten eines Verschleißes der Oberfläche des Werkzeuggrundkörpers im bei der Bearbeitung von abrasiven Materialien verstanden. Insbesondere entspricht die Geometrie der Hartmetallplatte dem Querschnitt der Aussparung, sodass die in der Aussparung angeordnete Hartmetallplatte die ursprüngliche Querschnittsgeometrie des Werkzeugs im Wesentlichen wiederherstellt. Die Hartmetallplatten weisen beispielsweise unterschiedliche Geometrien auf und sind mit den an den Hartmetallplatten angebrachten Auftragsschweißungen in der Aussparung derart angeordnet, dass sie die Aussparung ausfüllen. Vorzugsweise sind in der Aussparung eine Mehrzahl von Nuten zur Aufnahme von jeweils einer Hartmetallplatte aufgebracht.
  • Die Auftragsschweißungen umfasst vorzugsweise ein Füllmaterial aus insbesondere Wolframcarbin oder Titancarbid. Insbesondere weist das Füllmaterial eine Karbidkonzentration von etwa 50–61% auf, wobei eine hohe Verschleißfestigkeit der Auftragsschweißung erreicht wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Dicke der Auftragsschweißungen größer als die Dicke der zumindest einen Hartmetallplatte ausgebildet. Dies ermöglicht eine Materialersparnis der kostenintensiveren Hartmetallplatten.
  • Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Bearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten von abrasiven Materialien, aufweisend zumindest ein Werkzeug, wie voran beschrieben. Eine Bearbeitungseinrichtung umfasst beispielsweise eine Brecheinrichtung wie einen Walzenbrecher oder einen Hammerbrecher, wobei vorzugweise eine Mehrzahl von Werkzeugen umfangsmäßig an einer Brechwalze des Walzenbrechers angeordnet sind.
  • Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung oder Aufbereitung eines Werkzeugs zur Bearbeitung von abrasiven Materialien, insbesondere Gesteine, Sand oder Erze, wobei das Werkzeug einen Werkzeuggrundkörper aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
    Anordnen zumindest einer Hartmetallplatte an dem Werkzeuggrundkörper, Aufbringen einer Auftragsschweißung auf die Hartmetallplatte und den Werkzeuggrundkörper, sodass die zumindest eine Hartmetallplatte an dem Werkzeuggrundkörper befestigt ist.
  • Die mit Bezug auf das Werkzeug beschriebenen Ausführungen und Vorteile treffen in verfahrensmäßiger Entsprechung auch auf das Verfahren zur Herstellung oder Aufbereitung eines Werkzeugs zu. Durch das Verfahren zur Herstellung oder Aufbereitung eines Werkzeugs wird ein wie voran beschriebenes Werkzeug hergestellt. Insbesondere wird die Auftragsschweißung mittels Laserschweißen oder Plasma-Pulver-Auftragschweißen (PTA) aufgebracht.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird eine Mehrzahl von Hartmetallplatten parallel zueinander an dem Werkzeuggrundkörper angeordnet. Jede Hartmetallplatte wird gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest mit einer benachbarten Hartmetallplatte und dem Werkzeuggrundkörper durch eine Auftragsschweißung verbunden.
  • Vor dem Anordnen der zumindest einen Hartmetallplatte an dem Werkzeuggrundkörper wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Werkzeuggrundkörper spanabhebend bearbeite. Dadurch wird eine gleichmäßige, einfache Geometrie des Werkzeuggrundkörpers erreicht, wodurch die Ausbildung der Hartmetallplatten zum Anordnen an dem Werkzeuggrundkörper vereinfacht wird. Beispielsweise wird der Werkzeuggrundkörper ausgefräst
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Hartmetallplatten derart an dem Werkzeuggrundkörper angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen in Richtung der Wirkrichtung einer auf das Werkzeug wirkenden Kraft erstrecken. Insbesondere erstreckt sich die Ebene der zumindest einen Hartmetallplatte in Wirkrichtung der Kraft, insbesondere einer Brechkraft einer Brecheinrichtung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Schritt des Anordnens der zumindest einen Hartmetallplatte an dem Werkzeuggrundkörper zumindest eine Nut in der Oberfläche des Werkzeuggrundkörpers eingebracht, wobei die zumindest eine Hartmetallplatte in einer Nut angeordnet wird. Dies vereinfacht die Positionierung der Hartmetallplatte an dem Werkzeuggrundkörper wobei ferner der Schritt des Aufbringens der Auftragsschweißung auf der zumindest einen Hartmetallplatte erheblich vereinfacht wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden vor dem Schritt des Anordnens der zumindest einen Hartmetallplatte an dem Werkzeuggrundkörper eine Mehrzahl von parallelen Nuten in der Oberfläche des Werkzeuggrundkörpers eingebracht, wobei jeweils eine Hartmetallplatte in jeweils einer Nut angeordnet wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Werkzeugrundkörper eine Aussparung, insbesondere einen verschlissenen Bereich auf, wobei die zumindest eine Hartmetallplatte in der Aussparung angeordnet wird. Insbesondere werden die Nuten in der Aussparung des Werkzeuggrundkörpers aufgebracht.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Werkzeugs in einer Seitenansicht mit einer Hartmetallplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Werkzeugs in einer Frontansicht mit einer Mehrzahl von Hartmetallplatten gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Werkzeugs in einer Frontansicht mit einer Mehrzahl von Hartmetallplatten gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Brecheinrichtung in einer Seitenansicht mit einem Werkzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • 1 zeigt ein Werkzeug 10 einer nicht dargestellten Einrichtung zum Bearbeiten von abrasiven Materialien, wie beispielsweise Gestein, Sand oder Erz. Bei dem schematisch dargestellten Werkzeug 10 handelt es sich insbesondere um einen Brechzahn zum Anbringen an eine Brechwalze oder eine Baggerschaufel. Das Werkzeug weist beispielhaft einen Grundkörper 18 auf, der im Querschnitt im Wesentlichen die Form eines Parallelogramms aufweist, wobei die Seitenflächen des Werkzeugs 10 in Bearbeitungsrichtung, insbesondere in Brechrichtung eines Brechwerkzeugs geneigt sind. Die Bearbeitungsrichtung ist insbesondere die Richtung, in die sich das Werkzeug 10 im Betrieb der Brecheinrichtung zum Bearbeiten des Materials bewegt. Die in 1 links dargestellte Seitenfläche des Werkzeugs 10 weist im Betrieb der Bearbeitungseinrichtung in Bearbeitungsrichtung. Das Werkzeug 10 ist beispielsweise an einer Walze eines Walzenbrechers angebracht, wobei im Betrieb des Werkzeugs 10, die in 1 links dargestellte, im Wesentlichen zahnförmig geneigte Seitenfläche sowie die obere Fläche des Werkezeugs 10 dem größten Verschleiß ausgesetzt sind. Bei dem Werkzeug 10 kann es sich ferner um weitere Werkzeuge insbesondere mit einer lokal abgrenzbaren Verschleißfläche, wie einen Brechzahn jeglicher Zahnform oder einen Hammerkopf eines Hammerbrechers handeln.
  • Das Werkzeug 10 weist einen Werkzeuggrundkörper 18 mit einer Aussparung 14 auf, die beispielsweise einen im Betrieb der Bearbeitungseinrichtung verschlissenen Bereich an der Oberfläche des Werkzeug Werkzeuggrundkörpers 18 umfasst. Beispielhaft erstreckt sich die Aussparung 14 von der in Bearbeitungsrichtung weisenden Seitenfläche zu der oberen Fläche des Werkzeugs 10.
  • In der Aussparung 14 ist eine Hartmetallplatte 12 angeordnet. Die Hartmetallplatte 12 weist im Wesentlichen die Gestalt des Querschnitts der Aussparung 14 auf und ist derart in der Aussparung 14 angeordnet, dass sie den Querschnitt der Aussparung ausfüllt. Bei einem verschlissenen Werkzeug 10 stellt die in der Aussparung 14 angeordneten Hartmetallplatte 12 den ursprüngliche Querschnitt des Werkzeugs vor der Ausbildung der verschleißbedingten Aussparung 14 in der Oberfläche wieder her. Die Hartmetallplatte 12 ist mit der dem Grundkörper 18 des Werkzeugs 10 über eine Auftragsschweißung 16 verbunden.
  • 2 zeigt einen Querschnitt einer Frontansicht eines Werkzeugs 10, das dem Werkzeug der 1 entspricht. Die Aussparung 14 erstreckt sich beispielhaft über die gesamte Breite der in Bearbeitungsrichtung weisenden Seitenfläche. In der Aussparung 14 sind eine Mehrzahl von Hartmetallplatten 12 parallel und gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Die Hartmetallplatten weisen alle im Wesentlichen die gleiche Gestalt auf und sind derart in der Aussparung 14 angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen in Bearbeitungsrichtung erstrecken. Zwischen benachbarten Hartmetallplatten 12 sind jeweils Auftragsschweißungen 16 angeordnet, die benachbarte Hartmetallplatten 12 miteinander sowie die Hartmetallplatten 12 mit dem Werkzeuggrundkörper 18 des Werkzeugs 10 verbinden. Die Auftragsschweißungen 16 erstrecken sich zwischen den Hartmetallplatten 12 über die gesamte Höhe der Hartmetallplatten 12. Die Hartmetallplatten 12 und die Auftragsschweißungen 16 sind derart in der Aussparung 14 des Werkzeuggrundkörpers 18 angeordnet, dass bei einem verschlissenen Werkzeuggrundkörper 18 die ursprüngliche Gestalt des Werkzeuggrundkörpers 18 vor der Ausbildung der verschleißbedingten Aussparung 14 wiederhergestellt wird.
  • Bei dem Hartmetall handelt es sich insbesondere um gesinterte Karbidhartmetalle, die vorzugsweise aus 90–94% Wolframcarbid in 6–10% Kobalt, insbesondere einer Kobaldmatrix, eingebettet sind. Die Auftragsschweißungen weisen beispielsweise einen Zusatzstoff aus hartem Metall, insbesondere Wolframcarbide oder Titancarbide, auf. Die Auftragsschweißungen werden vorzugsweise über einen metallurgischen Verbund mit dem Hartmetall der Hartmetallplatten verbunden. Beispielsweise wird die Auftragsschweißung mittels Laserschweißen auf die Hartmetallplatten und den Werkzeuggrundkörper 18 des Werkzeuges 10 aufgebracht. Insbesondere wird die Auftragsschweißung derart auf der Hartmetallplatte aufgebracht, dass eine geringe Aufmischung zwischen dem Hartmetall und der Auftragsschweißung erzeugt wird.
  • Der Abstand der Hartmetallplatten 12 ist derart ausgebildet, dass das Aufbringen einer Auftragsschweißung 16, beispielsweise mittels Laserschweißen, zwischen zwei benachbarten Hartmetallplatten 12 möglich ist.
  • 3 zeigt ein Werkzeug 10, das im Wesentlichen dem Werkzeug 10 der 2 entspricht, wobei im Unterschied zu dem Werkzeug der 2 in der Aussparung 14 eine Mehrzahl von Nuten 20 aufgebracht sind. Die Nuten 20 erstrecken sind im Wesentlichen parallel zueinander und weisen eine Breite auf, die der Breite der Hartmetallplatten entspricht. Die Nuten 20 bilden eine Aufnahme für die Hartmetallplatten 12 und erstrecken sich insbesondere über die gesamte Länge der Aussparung. In jeder Nut 20 ist jeweils eine Hartmetallplatte 12 angeordnet. Die Auftragsschweißung 16 ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich zwischen benachbarten Hartmetallplatten 12 und der Oberfläche der Aussparung 14 aufgebracht. Innerhalb der Nuten 20 ist keine Auftragsschweißung 16 aufgebracht.
  • Die Nuten 20 ermöglichen eine genaue Positionierung der Hartmetallplatten 12 in der Aussparung 14 des Werkzeugs 10, wobei ferner das Aufbringen der Auftragsschweißung 16 auf die Hartmetallplatten 12 und die Oberfläche der Aussparung 14 erleichtert wird.
  • 4 zeigt eine Bearbeitungseinrichtung 22, insbesondere eine Brecheinrichtung mit einem Walzenbrecher und einem Werkzeug 10 mit einer Hartmetallplatte 12, die in einer Aussparung 14, insbesondere einem verschlissenen Bereich, angeordnet ist, wie mit Bezug auf 1, 2 oder 3 beschrieben. Die Brecheinrichtung 22 weist zwei Brechwalzen 24 auf, die in Pfeilrichtung entgegengesetzt zueinander rotieren, wobei es sich bei der Rotationsrichtung der Brechwalzen 24 um die Brechrichtung handelt. An dem äußeren Umfang der Brechwalzen 24 sind eine Mehrzahl von Werkzeugen 10 gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Zwischen den Brechwalzen 24 ist ein Brechspalt 26 ausgebildet, in den das zu zerkleinernde Brechgut aufgegeben wird. Die Werkzeuge 10 sind derart an dem äußeren Umfang der Brechwalzen 24 angeordnet, dass die Aussparungen 14, insbesondere der verschlissene Bereich, in Rotationsrichtung der Brechwalzen 24 weisen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Werkzeug
    12
    Hartmetallplatte
    14
    Aussparung
    16
    Auftragsschweißung
    18
    Werkzeuggrundkörper
    20
    Nut
    22
    Bearbeitungseinrichtung
    24
    Brechwalzen
    26
    Brechspalt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2891522 A1 [0003]

Claims (19)

  1. Werkzeug (10) zur Bearbeitung von abrasiven Materialien, insbesondere Gesteine, Sand oder Erze, aufweisend einen Werkzeugrundkörper (18) und zumindest eine an dem Werkzeugrundkörper (18) angeordnete Hartmetallplatte (12), dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche der Hartmetallplatte (12) und an dem Werkzeuggrundkörper (18) eine Auftragsschweißung (16) aufgebracht ist, durch welche die Hartmetallplatte (12) mit dem Werkzeuggrundkörper (18) verbunden ist.
  2. Werkzeug (10) nach Anspruch 1, wobei an dem Werkzeuggrundkörper (18) eine Mehrzahl von Hartmetallplatten (12) angebracht sind, die jeweils mit dem Werkzeuggrundkörper (18) über eine Auftragsschweißung (16) verbunden sind.
  3. Werkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hartmetallplatten (12) parallel zueinander angeordnet sind.
  4. Werkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Hartmetallplatte (12) mit jeweils einer benachbarten Hartmetallplatte (12) über eine Auftragsschweißung (16) verbunden ist.
  5. Werkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Hartmetallplatte (12) derart an dem Werkzeuggrundkörper (18) angeordnet ist, dass sie sich in Wirkrichtung einer auf das Werkzeug (10) wirkenden Kraft erstreckt.
  6. Werkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Hartmetallplatte (12) in einer in der Oberfläche des Werkzeugkörpers (18) angebrachten Nut (20) angeordnet ist.
  7. Werkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Werkzeuggrundkörper (18) eine Mehrzahl von Nuten (20) aufweist und wobei jede Hartmetallplatte (12) in jeweils einer Nut (20) angeordnet ist.
  8. Werkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Werkzeuggrundkörper (18) eine Aussparung (14), insbesondere einen verschlissenen Bereich, aufweist und wobei die zumindest eine Hartmetallplatte (12) in der Aussparung (14) angeordnet ist.
  9. Werkzeug (10) nach Anspruch 8, wobei die zumindest eine Hartmetallplatte (12) derart ausgebildet und in der Aussparung (14) angeordnet ist, dass sie den Querschnitt der Aussparung (14) ausfüllt.
  10. Werkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dicke der Auftragsschweißung (16) größer als die Dicke der zumindest einen Hartmetallplatte (12) ausgebildet ist.
  11. Bearbeitungseinrichtung (22) zum Bearbeiten von abrasiven Materialien aufweisend zumindest ein Werkzeug (10) gemäß einem der voran genannten Ansprüche.
  12. Verfahren zur Herstellung oder Aufbereitung eines Werkzeugs (10) zur Bearbeitung von abrasiven Materialien, insbesondere Gesteine, Sand oder Erze, wobei das Werkzeug (10) einen Werkzeuggrundkörper (18) aufweist wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Anordnen zumindest einer Hartmetallplatte (12) an dem Werkzeuggrundkörper (18), Aufbringen einer Auftragsschweißung (16) auf die Hartmetallplatte (12) und den Werkzeuggrundkörper (18), sodass die zumindest eine Hartmetallplatte (12) an dem Werkzeuggrundkörper (18) befestigt wird.
  13. Verfahren zur Herstellung oder Aufbereitung eines Werkzeugs (10) gemäß Anspruch 12, wobei eine Mehrzahl von Hartmetallplatten (12) parallel zueinander an dem Werkzeuggrundkörper (18) angebracht wird.
  14. Verfahren zur Herstellung oder Aufbereitung eines Werkzeugs (10) gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei jede Hartmetallplatte (12) zumindest mit einer benachbarten Hartmetallplatte (12) und dem Werkzeuggrundkörper (18) durch eine Auftragsschweißung (16) verbunden wird.
  15. Verfahren zur Herstellung oder Aufbereitung eines Werkzeugs (10) gemäß einem der Ansprüche 12–14, wobei vor dem Anordnen der zumindest einen Hartmetallplatte (12) an dem Werkzeuggrundkörper (18) die Oberfläche des Werkzeuggrundkörpers (18) spanabhebend bearbeitet wird.
  16. Verfahren zur Herstellung oder Aufbereitung eines Werkzeugs (10) gemäß einem der Ansprüche 12–15, wobei die zumindest eine Hartmetallplatte (12) derart an dem Werkzeuggrundkörper (18) angeordnet wird, dass sie sich im Wesentlichen in Richtung der Wirkrichtung einer auf das Werkzeug (10) wirkenden Kraft erstreckt.
  17. Verfahren zur Herstellung oder Aufbereitung eines Werkzeugs (10) gemäß einem der Ansprüche 12–16, wobei vor dem Schritt des Anordnens der zumindest einen Hartmetallplatte (12) an dem Werkzeuggrundkörper (18) zumindest eine Nut (20) in der Oberfläche des Werkzeuggrundkörpers (18) eingebracht wird und wobei die zumindest eine Hartmetallplatte (12) in einer Nut (20) angeordnet wird.
  18. Verfahren zur Herstellung oder Aufbereitung eines Werkzeugs (10) gemäß einem der Ansprüche 12–17, wobei vor dem Schritt des Anordnens der zumindest einen Hartmetallplatte (12) an dem Werkzeuggrundkörper (18) eine Mehrzahl von parallelen Nuten (20) in der Oberfläche des Werkzeuggrundkörpers (18) eingebracht werden und wobei jeweils eine Hartmetallplatte (12) in jeweils einer Nut (20) angeordnet wird.
  19. Verfahren zur Herstellung oder Aufbereitung eines Werkzeugs (10) gemäß einem der Ansprüche 12–18, wobei der Werkzeugrundkörper (18) eine Aussparung (14), insbesondere einen verschlissenen Bereich, aufweist und wobei die zumindest eine Hartmetallplatte in der Aussparung (14) angeordnet wird.
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