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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einsatzwerkzeug zur Ultraschallbearbeitung eines im Wesentlichen mineralischen Werkstücks, insbesondere aus Stein oder Beton.
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Aus dem Stand der Technik sind Schlagbohrmaschinen und Bohrhämmer mit rotierend angetriebenen Bohrern bekannt. Zum Bohren von Stein oder Beton kommen als Einsatzwerkzeuge Bohrer zum Einsatz, deren freie Enden einen Vollhartmetallkopf oder eine Hartmetallschneidplatte aufweisen. Derartige Vollhartmetallköpfe oder Hartmetallschneidplatten bestehen aus einem Hartstoff, wie zum Beispiel Wolframcarbid mit einer Korngröße von 0,5µm bis 5,0µm. Kobalt oder Nickel fungieren z.B. als Binder bzw. als Matrixmaterial zur Einbettung des Wolframcarbids. Zur weiteren Verbesserung der Eigenschaften des Bohrers, insbesondere der Warmfestigkeit, können weitere Materialien, z.B. Nickel, zugesetzt sein. Eine bekannte Zusammensetzung besteht aus ca. 70% bis 95% Wolframcarbid, etwa 4% bis 10% Binder sowie 0% bis 20% an Zusatzstoffen. Die Zusatzstoffe dienen unter anderem zur Beeinflussung des Kornwachstums bei der Herstellung einer Hartmetallschneidplatte oder eines Vollhartmetallkopfes.
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Die Schlagfrequenz einer Ultraschallbohrmaschine bewegt sich in einem Bereich von bis zu 100kHz und ist damit um ein Vielfaches größer als die Schlagfrequenz einer Schlagbohrmaschine, deren Schlagfrequenz bei weniger als 0,5kHz liegt, bzw. die Schlagfrequenz eines Bohrhammers, die in einem Bereich von weniger als 0,1kHz liegt. Aufgrund der hohen Schlagfrequenz einer Ultraschallbohrmaschine ergibt sich im Vergleich zu einer konventionellen Schlagbohrmaschine oder eines Bohrhammers eine stark erhöhte Bohrkopftemperatur, die 600°C oder mehr erreichen kann. Aufgrund der hohen Bohrkopftemperaturen kann zudem ein Phasenwechsel im Gefüge des zu bearbeitenden Werkstoffs auftreten, der zu einem erhöhten Abrasivverschleiß und damit zu einer Reduzierung der Standzeit des Bohrers führen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Einsatzwerkzeug zur Ultraschallbearbeitung eines im Wesentlichen mineralischen Werkstücks, insbesondere aus Stein oder Beton, bereit. Das Einsatzwerkzeug weist zumindest bereichsweise ein Material auf, das dazu ausgebildet ist, jeweils bei der Ultraschallbearbeitung des Werkstücks entstehenden Belastungen langfristig standzuhalten.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines Einsatzwerkzeugs, das im Vergleich zu herkömmlichen Einsatzwerkzeugen aus einer Wolframcarbid-Kobalt-Verbindung eine signifikant erhöhte Stand- bzw. Einsatzzeit erreicht. Das neuartige Material verfügt im Vergleich zu der konventionellen Wolframcarbid-Kobalt-Verbindung im Einzelnen über eine höhere Temperatur- bzw. Wärmefestigkeit, eine größere Härte sowie eine in etwa vergleichbare Bruchzähigkeit.
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Vorzugsweise ist das Material dazu ausgebildet, bei der Ultraschallbearbeitung einer Temperatur von bis zu 1000°C dauerhaft zu widerstehen.
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Hierdurch kann das Einsatzwerkzeug in der Regel weitgehend unterbrechungsfrei, d.h. ohne längere Einsatzpausen zur Abkühlung, betrieben werden.
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Bevorzugt ist das Material dazu ausgebildet, einen bei der Ultraschallbearbeitung entstehenden Wärmeeintrag in das Werkstück zu reduzieren.
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Infolgedessen werden Phasenänderungen im Gefüge des Materials des zu bearbeitenden Werkstücks vermieden. Der geringere Wärmeintrag kann zum Beispiel durch einen geringeren Reibkoeffizienten des Materials bewirkt werden.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform weist das Material Nanohartstoffpulver, insbesondere Wolframcarbid, mit Nanohartpartikeln auf, die eine mittlere Partikelgröße von etwa 90nm aufweisen.
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Hierdurch ist eine vollkommen binderfreie Ausführung des Materials möglich, so dass eine nachteilige Wirkung durch einen entsprechenden Binder auf die Standzeit vermieden wird.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform weist das Material ein in eine Matrix aus einer Oxidkeramik eingebettetes Nanohartstoffpulver auf.
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Durch die Oxidkeramik wird im Vergleich zum Einsatz eines klassischen Bindermaterials, wie z.B. Kobalt oder Nickel, eine beträchtlich höhere Wärmebeständigkeit und damit einhergehend eine höhere Standzeit des Einsatzwerkzeugs erzielt.
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Bevorzugt weist das Nanohartstoffpulver Wolframcarbid mit Nanohartpartikeln auf, die eine mittlere Partikelgröße von etwa 90nm aufweisen.
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Hierdurch ergeben sich optimale mechanisch-thermische Eigenschaften des Einsatzwerkzeugs.
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Vorzugsweise weist die Oxidkeramik Aluminiumoxid (Al2O3), Zirkonoxid (ZrO2) und/oder Siliziumnitrid (Si3N4) auf.
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Infolgedessen können für die matrixbildende Oxidkeramik bewährte, weit verbreitete und kostengünstige Werkstoffe verwendet werden.
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Gemäß einer dritten Ausführungsform weist das Material eine Oxidkeramik auf und ist frei von einem Nanohartstoffpulver.
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Infolgedessen ist ein Einsatzwerkzeug mit einem vollkeramischen Kopfabschnitt realisierbar, das den kostenintensiven Einsatz eines Nanohartstoffpulvers, wie beispielsweise Wolframcarbid, entbehrlich macht.
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Im Fall einer Weiterbildung weist die Oxidkeramik Aluminiumoxid (Al2O3), Zirkonoxid (ZrO2) und/oder Siliziumnitrid (Si3N4) auf.
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Infolgedessen kann auf bewährte, weit verbreitete und kostengünstige Werkstoffe bei der Realisierung eines vollkeramischen Einsatzwerkzeugs zurückgegriffen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Einsatzwerkzeug nach Art eines Ultraschallbohrers für ein Ultraschallbohrsystem ausgebildet, wobei der Ultraschallbohrer einen zum Eindringen in das Werkstück vorgesehenen und mit dem Material gebildeten Bohrkopfabschnitt aufweist.
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Hierdurch kann unter anderem ein Ultraschallbohrsystem realisiert werden, das einen Ultraschallbohrer mit einer im Vergleich zu gebräuchlichen Ausführungsformen von Bohrern für Stein oder Beton signifikant erhöhten Standzeit aufweist. Das Ultraschallbohrsystem kann ggfls. neben einer ausschließlichen axialen Beaufschlagung des Ultraschallbohrers durch einen im Ultraschallbereich schwingfähigen Aktor zusätzlich zum drehenden Antrieb des Ultraschallbohrers ausgebildet sein. Der Bohrkopfabschnitt kann beispielsweise eine Schneidplatte aus dem Material aufweisen. Alternativ kann der Bohrkopfabschnitt vollständig aus dem Material bestehen (s.g. Vollhartmetallkopf).
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften zeitlichen Temperaturverlaufs eines Einsatzwerkzeugs beim konventionellen Bohren mit einem Bohrhammer sowie beim Ultraschallbohren mit einem Ultraschallbohrsystem, und
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2 eine prinzipielle Darstellung eines Ultraschallbohrsystems mit einem mit dem Material gebildeten Einsatzwerkzeug.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein schematisches Diagramm mit einem zeitlichen Temperaturverlauf eines Einsatzwerkzeugs beim konventionellen Bohren mit einem Bohrhammer sowie beim Ultraschallbohren mit einem Ultraschallbohrsystem gemäß einer Ausführungsform. Ein mit einer durchgezogenen Linie dargestellter, erster Kurvenverlauf 10 veranschaulicht die Temperatur eines gebräuchlichen Einsatzwerkzeugs, insbesondere eine Bohrkopftemperatur eines gebräuchlichen (Stein-)Bohrers, beim konventionellen Bohren mit einem gebräuchlichen Bohrhammer über der Zeit. Eine ungefähre Bohrzeit pro Messpunkt des Kurvenverlaufs beträgt etwa 2s mit einer kurzen Pause von jeweils 1s, in der der Bohrer zur präzisen Ermittlung seiner jeweiligen Bohrkopftemperatur mittels eines Infrarotthermometers aus einem Bohrloch innerhalb eines versuchsweise zu bearbeitenden Werkstücks herausgezogen wurde. Bei dem zur Ermittlung des Kurvenverlaufs 10 eingesetzten Bohrer handelt es sich beispielhaft um einen aus dem Stand der Technik bekannten Bohrer mit einem Vollhartmetallkopf bzw. einer endseitigen Hartmetallschneidplatte aus Wolframcarbid, das in eine Matrixstruktur aus Kobalt unter optionaler Beimischung von Nickel eingebettet ist.
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Die Temperatur des Bohrkopfes steigt, wie aus dem ersten Kurvenverlauf 10 ersichtlich ist, bereits nach etwa 5s ausgehend von der Umgebungstemperatur von etwa 20°C bis auf eine Temperatur von ungefähr 130°C an und verharrt auf diesem Niveau im Wesentlichen unverändert bis zum Ablauf von ca. 7s. Danach steigt die Temperatur des Bohrkopfs weiter an und stabilisiert sich in einem Temperaturintervall zwischen 150°C und 180°C. Darüber hinaus stellt sich nach 17s bis zum Endpunkt der Messreihe 10 bei ca. 24s eine geringfügige Absenkung der Bohrkopftemperatur auf etwa 160°C ein. Im Ergebnis stellt sich ein weitgehend stabiles thermisches Gleichgewicht zwischen dem Bohrer und dem zu bearbeitenden Werkstück ein, wodurch eine jede weitere Erhitzung des Bohrers verhindert wird.
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Wie dem zweiten Kurvenverlauf 20 zu entnehmen ist, übersteigt die Temperatur eines Bohrkopfes beim Ultraschallbohren bereits nach ca. 2s dauerhaft die Temperatur des Bohrkopfes beim konventionellen Schlagbohren mit dem Bohrhammer gemäß Kurvenverlauf 10. Schon nach 5s ergibt sich eine Bohrkopftemperatur eines entsprechenden Ultraschallbohrers, die bei etwa 200°C liegt und die bereits nach Ablauf von 12s auf etwa 300°C ansteigt. Nach 15s geht der anfänglich gekrümmte Kurvenverlauf 20 in einen weitgehend linearen Temperaturanstieg über, wobei der Kopfabschnitt des Ultraschallbohrers nach ca. 24s bereits eine Temperatur von über 600°C mit wohl weiter steigender Tendenz erreicht.
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Infolge der ausweislich des Kurvenverlaufs 20 beim Ultraschallbohren auftretenden, vergleichsweise hohen Temperaturen sinkt die mechanische Belastbarkeit des eingesetzten Binders beträchtlich ab und es können Risse in dem mit Hilfe des Binders und den Wolframcarbid-Partikeln gebildeten Verbundmaterial bzw. der Hartstoffstruktur entstehen. Dies wiederum hat häufig ein vollständiges Herausreißen von Hartstoffkristallen aus der Bindermatrix zur Folge, wodurch insbesondere der Kopfabschnitt eines gebräuchlichen Ultraschallbohrers einem unerwünschten, starken primär reibungsbedingten Verschleiß unterliegt.
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Darüber hinaus reagiert in einem mineralischen Werkstück, wie zum Beispiel einem Beton oder einem Stein, der darin in der Regel stets vorkommende Quarzanteil aufgrund des hohen Wärmeeintrags beim Ultraschallbohren mit einem relevanten Wechsel seiner physikalisch-mechanischen Eigenschaften. Ab einer Temperaturschwelle von etwa 573°C erfolgt in der Regel ein solcher Phasensprung vom s.g. "Tiefquarz" zum s.g. "Hochquarz", was eine beträchtliche Zunahme des Härtegrades und damit einhergehend eine weitere Steigerung des reibungsbedingten Verschleißes am Bohrkopf des gebräuchlichen Ultraschallbohrers zur Folge hat. Darüber hinaus müssen mit gebräuchlichen Hartmaterialien gebildete Einsatzwerkzeuge aufgrund ihrer jeweils begrenzten Standzeit beim Ultraschallbohren unverhältnismäßig oft ausgetauscht werden, was zu unerwünschten Arbeitsunterbrechungen sowie gesteigerten Einsatzwerkzeug- bzw. Materialkosten führt.
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2 zeigt ein exemplarisch von einem Benutzer mit der Hand führbares Ultraschallbohrsystem 100 gemäß einer Ausführungsform. Dieses weist bevorzugt ein nach Art eines Ultraschallbohrers 152 ausgebildetes Einsatzwerkzeug 150 sowie ein Werkzeuggehäuse 180 mit einem vorzugsweise ergonomisch gestalteten Handgriff 185 auf. Das Werkzeuggehäuse 180 bildet einen Innenraum 186 aus, in dem zumindest abschnittsweise eine zum schwingenden Antrieb des Ultraschallbohrers 152 vorgesehene Antriebseinheit 103 sowie ein z.B. mittels eines Fingers des Benutzers betätigbarer Handschalter 170 zum elektrischen Ein- und Ausschalten einer komplexen elektronischen Ansteuereinheit 200 untergebracht sind.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Ultraschallbohrsystem 100 zur netzabhängigen Stromversorgung elektrisch mittels einer Netzzuleitung 190 mit einem hier der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht dargestellten, öffentlichen Wechselspannungsversorgungsnetz verbindbar. Es sei an dieser Stelle jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf netzgespeiste Ultraschallbohrsysteme beschränkt ist, sondern vielmehr bei unterschiedlichsten handgeführten Elektrowerkzeugen Anwendung finden kann, bei denen ein schwingfähiger Anregungsaktor zum schwingenden Antrieb eines zugeordneten Einsatzwerkzeugs verwendet wird, unabhängig davon, ob das Elektrowerkzeug netzabhängig und/oder netzunabhängig mittels eines nicht dargestellten Akkupacks betreibbar ist.
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Die Antriebseinheit
103 weist bevorzugt mindestens einen schwingfähigen Anregungsaktor
105 auf, der mittels eines Koppelelements
110 zur Übertragung von Schwingungen auf eine Werkzeugaufnahme
120 mit dieser gekoppelt ist. Die Werkzeugaufnahme
120 dient ihrerseits zur dauerhaft schwingungsfesten, im Bedarfsfall zur Durchführung eines Wechsels des Einsatzwerkzeugs
150 jedoch leicht benutzerseitig wieder lösbaren Aufnahme des Einsatzwerkzeugs
150. Die von der Antriebseinheit
103 generierten mechanischen Schwingungen können z.B. eine Schwingungsfrequenz von bis 100kHz erreichen. Die Schwingungen werden von dem Anregungsaktor
105 im Betrieb der Antriebseinheit
103 erzeugt, wenn die von der elektronischen Ansteuereinheit
200 generierte Ansteuerspannung U
A an dem Anregungsaktor
105 anliegt. Der Anregungsaktor
105 weist mindestens ein und hier illustrativ zwei, zumindest bereichsweise eben bzw. plan und beispielhaft scheiben- bzw. ringförmig ausgebildete Anregungselemente
132,
134 (s.g. "Piezoringe") auf. Die Anregungselemente
132,
134 sind vorzugsweise zumindest bereichsweise mit einem geeigneten piezoelektrischen Material gebildet. Der Anregungsaktor
105 wird nachfolgend auch als "Piezoaktor" bezeichnet. Ein beispielhafter Piezoaktor sowie exemplarische Piezoringe sind in der
WO 2010/076230 A1 detailliert beschrieben, deren Offenbarung explizit in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird, sodass auf eine eingehende Beschreibung des Piezoaktors
105 bzw. der Piezoringe und deren Funktionalität verzichtet werden kann.
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Der illustrativ linksseitige Piezoring 132 liegt zumindest bereichsweise flächig an einem mechanischen Spannglied 140 sowie am rechtsseitigen Piezoring 134 an, der seinerseits zumindest bereichsweise flächig an dem Koppelelement 110 anliegt. Durch die axiale Verspannung des Spannglieds 140 mit dem Koppelelement 110 sind die Piezoringe 132, 134 mit einer hohen mechanischen Vorspannung miteinander bzw. gegeneinander axial verspannt.
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Durch das Niederdrücken des Handschalters
170 seitens des Benutzers wird die elektronische Ansteuereinheit
200 über die Netzzuleitung
190 mit Wechselstrom beaufschlagt und hierdurch aktiviert. Infolgedessen erzeugt die Ansteuereinheit
200 die Ansteuerspannung U
A mit einer zur optimalen Schwingungsanregung des Piezoaktors
105 geeigneten Wechselfrequenz, so dass dieser – wie in der
WO 2010/076230 A1 ausführlich beschrieben – die gewünschten mechanischen Ultraschallschwingungen abgibt. Die Ultraschallschwingungen werden zunächst auf das Koppelelement
110 und anschließend von diesem verlustarm auf das hier exemplarisch als Ultraschallbohrer
152 ausgebildete Einsatzwerkzeug
150 übertragen. Das als Schnittstelle zum Einsatzwerkzeug
150 ausgebildete Koppelelement
110 ist hierbei vorzugsweise zur weiteren Verstärkung einer vom Piezoaktor
105 erzeugten Schwingungsamplitude der erzeugten Ultraschallschwingungen ausgebildet. Der Ultraschallbohrer
152 weist lediglich beispielhaft einen zylindrischen Schaft
154 zur Befestigung der Werkzeugaufnahme
120 auf, wobei ein von der Werkzeugaufnahme
120 wegweisender und zumindest bereichsweise in ein zu bearbeitendes, nicht dargestelltes Werkstück eindringender Bohrkopfabschnitt
156 hier exemplarisch mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Materials
300 gebildet ist.
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Wie aus der vergrößerten Detailansicht II ersichtlich ist, besteht das Material 300 im Fall einer ersten Ausführungsform bevorzugt zumindest weitgehend aus einem Nanohartstoffpulver 310, das vorzugsweise mit einer Vielzahl von Nanohartpartikeln 320 mit einer mittleren Partikelgröße D von etwa 90nm gebildet ist. Abweichend von der hier lediglich exemplarisch dargestellten geometrischen Form der Nanohartpartikel 320 können diese grundsätzlich jedoch jede von der Kugelform abweichende geometrische Gestalt aufweisen.
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Die bevorzugt eine möglichst große Härte aufweisenden Nanohartpartikel 320 können beispielsweise mit Wolframcarbid oder einem anderen Hartstoff gebildet sein. Durch das vorzugsweise vollkommen binderfreie Material ist die eingangs angesprochene Entstehung von Rissen im Binder bzw. im Matrixbildner der gebräuchlichen Hartstoffmaterialien absolut ausgeschlossen, so dass das Material 300 beispielsweise beim Ultraschallbohren dauerhaft einer (Einsatz-)Temperatur von bis zu 1000°C zu widerstehen vermag.
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Das homogene Nanohartstoffpulver 310 mit den Nanohartpartikeln 320 kann z.B. durch eine entsprechend angepasste Mischmahlung hergestellt werden. Die Mischung kann anschließend mit Hilfe eines herkömmlichen uniaxialen oder kaltisostatischen Pressvorgangs zu dem Einsatzwerkzeug 150, insbesondere einem Kopfabschnitt 158 des Einsatzwerkzeugs 150, gesintert werden. Das Sintern des Nanohartstoffpulvers 310 erfolgt hierbei vorzugsweise jeweils materialabhängig bei einer Temperatur von bis zu 1900°C. Das solchermaßen hergestellte, binderfreie Material weist aufgrund seiner geringen mittleren Partikelgröße von etwa 90nm bevorzugt eine Härte größer als 2800 HV10 (= Härte nach Vickers bei einer Prüfkraft von 10kp = 9,80665N) auf und erreicht zudem im Vergleich zu den klassischen Hartmetallverbünden, wie z.B. einer Wolframcarbid-Kobalt-Verbindung, eine signifikant erhöhte Warmfestigkeit, wobei die Bruchzähigkeit einen Wert von etwa 7MPa/m erreichen kann.
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Bei einer zweiten, nicht dargestellten Ausführungsform des Materials werden Nanohartpartikel eines Nanohartstoffpulvers bevorzugt in eine Matrix aus einer Oxidkeramik anstelle eines klassischen Bindermaterials eingebettet. Die Nanohartpartikel weisen wiederum vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße von 90nm auf und können zum Beispiel erneut aus Wolframcarbid bestehen. Anstelle der klassischen Bindermaterialien, wie z.B. Kobalt mit Nickelanteilen als Zuschlagstoff, findet jedoch eine Oxidkeramik wie z.B. Aluminiumoxid (Al
2O
3), Zirkonoxid (ZrO
2) und/oder Siliziumnitrid (Si
3N
4) Verwendung. Mittels der angeführten Oxidkeramiken lässt sich ausweislich der nachfolgenden Tabelle eine deutlich erhöhte Einsatztemperatur des mit dem Nanohartstoffpulver und der Oxidkeramik im Verbund realisierten Materials und damit des Einsatzwerkzeugs bzw. des Ultraschallbohrers erzielen. Im Einzelnen erreicht Aluminiumoxid (Al
2O
3) die höchste Härte von 1800HV10 und die höchste Einsatztemperatur mit 1650°C, wobei die Bruchzähigkeit mit 5MPa/m jedoch am kleinsten ausfällt. Demgegenüber bietet Zirkonoxid (ZrO
2) die höchste Bruchzähigkeit mit 10MPa/m unter Inkaufnahme des kleinsten Härtewerts von 1300HV10. Eine Zwischenstellung bei den in der Tabelle angeführten Oxdikeramiken nimmt Siliziumnitrid (Si
3N
4) mit einer Härte von 1450–1600HV10 bei einer Bruchzähigkeit von 6 bis 7MPa/m ein, wobei jedoch die kleinste maximale Einsatztemperatur mit 1100°C in Kauf zu nehmen ist.
| | Al2O3 | ZrO2 | Si3N4 |
| Härte [Härte Vickers 10) | 1800 | 1300 | 1450–1600 |
| Bruchzähigkeit [MPa/m] | 5 | 10 | 6–7 |
| max. Einsatztemperatur [°C] | 1650 | 1200 | 1100 |
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Die erreichbare Bruchzähigkeit im Fall der zweiten Ausführungsform des Materials kann bei geeigneter Auswahl einer Oxidkeramik nach Maßgabe der obenstehenden Tabelle in derselben Größenordnung (≈ 7MPa/m) wie bei der ersten Ausführungsform des Materials liegen, wobei eine Härte von bis 2500HV10 erreichbar ist.
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Nach Maßgabe einer dritten, vollkeramischen Ausführung des Materials ist dieses schließlich vollständig aus den vorstehend erwähnten Keramiken aufgebaut. Diese dritte Ausführungsform ist primär vor dem Hintergrund der Temperaturfestigkeit von Interesse, wobei etwaige Einschränkungen auf Grund der dann nochmals reduzierten Bruchzähigkeit des Aluminiumoxids (Al2O3) sowie der verminderten Härte des Zirkonoxid (ZrO2) bzw. des Siliziumnitrids (Si3N4) eine sorgfältige Abwägung erfordern. Beispielsweise kann ein mit der dritten Ausführungsform des Materials gebildetes Einsatzwerkzeug, insbesondere ein Ultraschallbohrer, eine vollkeramische Bohrschneide aus Siliziumnitrid (Si3N4), oder einen vollständig aus Siliziumnitrid (Si3N4) bestehenden Bohrkopfabschnitt aufweisen und im Übrigen aus dem Material gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform und/oder aus einem hochvergüteten Werkzeugstahl (HSS) bestehen.
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Ein mit einem der drei Ausführungsformen des Materials gefertigtes Einsatzwerkzeug, wie beispielsweise ein ganzer Kopfabschnitt eines Ultraschallbohrers, hält den bei einer Ultraschallbearbeitung üblicherweise auftretenden Belastungen dauerhaft stand und widersteht hierbei bevorzugt einer Temperatur von bis zu 1000°C dauerhaft. Dies bedeutet im Kontext der vorliegenden Beschreibung, dass z.B. der mit dem erfindungsgemäßen Material gefertigte Bohrkopfabschnitt 156 des Ultraschallbohrers 152 des Ultraschallbohrsystems 100 vorzugsweise eine bis zu doppelt so hohe Standzeit im Vergleich zu einem gebräuchlichen Ultraschallbohrer aus einem hergebrachten Hartstoffverbund, insbesondere aus einer Kobalt- und/oder Nickelmatrix mit darin eingelagerten Hartstoffpartikeln aus Wolframcarbid oder dergleichen, erreicht, woraus sich ein beträchtliches Kosteneinsparungspotential ergibt. Darüber hinaus trägt das erfindungsgemäße Material aufgrund der reduzierten mechanischen Reibung in mineralischen Werkstücken, wie z.B. in Beton oder Stein, dazu bei, den Wärmeeintrag in das Werkstück aktiv zu vermindern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/076230 A1 [0034, 0036]
