DE102019200302A1 - Tooth for attachment to an excavator bucket - Google Patents

Tooth for attachment to an excavator bucket Download PDF

Info

Publication number
DE102019200302A1
DE102019200302A1 DE102019200302.8A DE102019200302A DE102019200302A1 DE 102019200302 A1 DE102019200302 A1 DE 102019200302A1 DE 102019200302 A DE102019200302 A DE 102019200302A DE 102019200302 A1 DE102019200302 A1 DE 102019200302A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tooth
insert
metal matrix
excavator
bucket
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019200302.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Baris Irmak
Ingo Neitemeier
Marc Tigges
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KOCH SOLUTIONS GMBH, DE
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Industrial Solutions AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Priority to DE102019200302.8A priority Critical patent/DE102019200302A1/en
Priority to PCT/EP2019/086311 priority patent/WO2020144040A1/en
Priority to CN201980088622.5A priority patent/CN113272502A/en
Priority to EP19832361.0A priority patent/EP3908704A1/en
Publication of DE102019200302A1 publication Critical patent/DE102019200302A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/28Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2883Wear elements for buckets or implements in general
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/06Casting in, on, or around objects which form part of the product for manufacturing or repairing tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/14Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/28Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2808Teeth
    • E02F9/285Teeth characterised by the material used
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/28Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2866Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits for rotating digging elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zahn (20) zum Anbringen an einer Baggerschaufel (12) eines Schaufelradbaggers, wobei der Zahn (20) aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff ausgebildet ist und der Metallmatrix-Verbundwerkstoff eine in ein Metallmatrixmaterial (42) eingegossene Einlage (44) aus einem Hartstoff aufweist.Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Zahns (20) zum Anbringen an eine Baggerschaufel (12) eines Schaufelradbaggers, aufweisend- Positionieren einer Einlage (44) aus einem Hartstoff oder Wolfram, Chrom, Niob und/oder Vanadium, Bor, Titan Silizium und/oder Tantal und ihren Reaktionspartner wie beispielsweise Kohlenstoff und/oder Stickstoff in einer Gussform zum Gießen des Zahns (20) und- Gießen des Zahns (20) aus einem Metallmatrixmaterial (42), sodass die Einlage (44) zumindest teilweise von dem Metallmatrixmaterial (42) des Zahns (20) umschlossen wird.The present invention relates to a tooth (20) for attachment to an excavator bucket (12) of a bucket wheel excavator, the tooth (20) being formed from a metal matrix composite and the metal matrix composite being an insert (44) cast into a metal matrix material (42). The invention also relates to a method for producing a tooth (20) for attachment to an excavator bucket (12) of a bucket wheel excavator, comprising - positioning an insert (44) made of a hard material or tungsten, chromium, niobium and / or vanadium , Boron, titanium silicon and / or tantalum and their reactants such as carbon and / or nitrogen in a mold for casting the tooth (20) and - casting the tooth (20) from a metal matrix material (42), so that the insert (44) is at least partially enclosed by the metal matrix material (42) of the tooth (20).

Description

Die Erfindung betrifft einen Zahn zum Anbringen an eine Baggerschaufel eines Schaufelradbaggers, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Zahns.The invention relates to a tooth for attachment to an excavator bucket of a bucket wheel excavator, and a method for producing such a tooth.

Zur Lösung von harten Materialien, wie beispielsweise Gestein in einem Tagebau, werden Grabmaschinen, wie Bagger, insbesondere Schaufelradbagger eingesetzt. Solche Schaufelradbagger weisen Zähne, insbesondere Grab- oder Schneidzähne auf, die an der Baggerschaufel angebracht sind. Das Bearbeiten harter Materialien verursacht häufig einen erheblichen Verschleiß der Zähne der Baggerschaufel, insbesondere der Zahnspitzen. Es besteht daher die Notwendigkeit, solche Zähne häufig auszutauschen, was zu hohen Ausfallzeiten und Wartungskosten führt.Digging machines such as excavators, in particular bucket wheel excavators, are used to solve hard materials, such as rock in an open-cast mine. Such bucket wheel excavators have teeth, in particular digging or cutting teeth, which are attached to the excavator bucket. Machining hard materials often causes significant wear to the teeth of the excavator bucket, especially the tooth tips. There is therefore a need to replace such teeth frequently, which leads to high downtimes and maintenance costs.

Aus der DE 20 2015 006 273 U1 ist ein Zahn zum Anbringen an eine Baggerschaufel eines Schaufelradbaggers bekannt. Üblicherweise sind die Zähne eines Schaufelradbaggers aus einem Stahl gegossen und mit einem Verschleißschutz, versehen. Dieser Verschleißschutz ist häufig sehr spröde und hält den hohen Belastungen eines Baggerprozesses nicht stand. Ein schneller Verschleiß bis hin zur Zerstörung des Baggerzahns ist die Folge.From the DE 20 2015 006 273 U1 a tooth for attachment to an excavator bucket of a bucket wheel excavator is known. The teeth of a bucket wheel excavator are usually cast from a steel and provided with wear protection. This wear protection is often very brittle and does not withstand the high loads of an excavator process. The result is rapid wear and tear and even destruction of the excavator tooth.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zahn für einen Schaufelradbagger bereitzustellen, der einfach herstellbar ist und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist.Based on this, it is an object of the present invention to provide a tooth for a bucket wheel excavator that is simple to manufacture and has a high wear resistance.

Diese Aufgabe wird durch einen Zahn mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und dem unabhängigen Verfahrensanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a tooth with the features of independent device claim 1 and independent method claim 12. Advantageous further developments result from the dependent claims.

Ein Zahn zum Anbringen an eine Baggerschaufel eines Schaufelradbaggers ist nach einem ersten Aspekt aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff ausgebildet, wobei der Metallmatrix-Verbundwerkstoff eine in ein Metallmatrixmaterial eingegossene Einlage aus einem Hartstoff aufweist. Bei der Einlage handelt es sich um ein Verschleißschutzelement. Unter dem Begriff „eingegossen“ ist zu verstehen, dass die Einlage zumindest teilweise mit dem Gusswerkstoff, nämlich dem Metallmatrixmaterial, umschlossen ist.According to a first aspect, a tooth for attachment to an excavator bucket of a bucket wheel excavator is formed from a metal matrix composite material, the metal matrix composite material having an insert made of a hard material cast into a metal matrix material. The insert is a wear protection element. The term “cast in” is to be understood to mean that the insert is at least partially enclosed with the cast material, namely the metal matrix material.

Hartstoffe umfassen beispielsweise Keramik, Diamant, Karbide oder Nitride. Hartstoffe weisen insbesondere eine Härte von 950HV30 bis 2200 HV30, vorzugsweise 1500HV30 bis 2200HV30 auf.Hard materials include, for example, ceramics, diamonds, carbides or nitrides. Hard materials in particular have a hardness of 950HV30 to 2200 HV30, preferably 1500HV30 to 2200HV30.

Vorzugsweise besteht der Metallmatrix-Verbundwerkstoff ausschließlich aus einer oder mehreren Einlagen und einem Metallmatrixmaterial. Insbesondere ist der gesamte Zahn vollständig aus dem Metallmatrix-Verbundwerkstoff ausgebildet. Der Zahn weist vorzugsweise einen Zahnkopf und einen sich daran anschließenden Zahnschaft auf. Der Zahnschaft ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er mit einer Baggerschaufel verbindbar ist. Insbesondere ist ausschließlich der Zahnkopf aus dem Metallmatrix-Verbundwerkstoff ausgebildet, wobei der Zahnschaft beispielsweise geschmiedet ist. Insbesondere ist der Zahnkopf mit dem Zahnschaft mittels Schweißen verbunden. Ein geschmiedeter Zahnschaft weist bessere mechanische Eigenschaften als ein gegossener Zahnschaft auf, wodurch beispielsweise Brüche im Schaftbereich vermieden werden.The metal matrix composite material preferably consists exclusively of one or more inlays and a metal matrix material. In particular, the entire tooth is made entirely of the metal matrix composite material. The tooth preferably has a tooth head and an adjoining tooth shaft. The toothed shaft is preferably designed such that it can be connected to an excavator shovel. In particular, only the tooth tip is formed from the metal matrix composite material, the tooth shaft being forged, for example. In particular, the tooth head is connected to the tooth shaft by means of welding. A forged tooth shaft has better mechanical properties than a cast tooth shaft, which prevents breakages in the shaft area, for example.

Bei dem mit dem Schaufelradbagger abzubauenden Material handelt es sich beispielweise um Hartgestein, wie mineralisches Material, Erze, Kohle, Ölsand, Kalkstein, Mergel, Ton, Kreide, Gips und ähnliche Rohstoffe.The material to be mined with the bucket wheel excavator is, for example, hard rock, such as mineral material, ores, coal, oil sand, limestone, marl, clay, chalk, plaster and similar raw materials.

Die Einlage umfasst beispielsweise einen Hartstoff aus der Liste Diamant, Wolframcarbid, Titancarbid, Borcarbid, Niobcarbid, Chromcarbid Vanadiumcarbid, Siliziumcarbid, Zirkoniumcarbid, Tantalcarbid, Bornitrid, Siliziumnitrid, Titannitrid, und/oder Keramik, wie beispielsweise Aluminium- und/ oder Zirconiumoxid, oder eine Mischung aus diesen Werkstoffen. Beispielsweise umfasst die Einlage einen Hartstoff aus der Liste Diamant, Wolframcarbid, Titancarbid, Borcarbid, Niobcarbid, Chromcarbid Vanadiumcarbid, Siliziumcarbid, Zirkoniumcarbid, Tantalcarbid, Bornitrid, Siliziumnitrid, Titannitrid, oder Keramik, wie beispielsweise Aluminium- und/ oder Zirconiumoxid, oder eine Mischung aus diesen Werkstoffen.The insert comprises, for example, a hard material from the list diamond, tungsten carbide, titanium carbide, boron carbide, niobium carbide, chromium carbide, vanadium carbide, silicon carbide, zirconium carbide, tantalum carbide, boron nitride, silicon nitride, titanium nitride, and / or ceramic, such as aluminum and / or zirconium oxide, or one Mixture of these materials. For example, the insert comprises a hard material from the list diamond, tungsten carbide, titanium carbide, boron carbide, niobium carbide, chromium carbide, vanadium carbide, silicon carbide, zirconium carbide, tantalum carbide, boron nitride, silicon nitride, titanium nitride, or ceramic, such as aluminum and / or zirconium oxide, or a mixture of these materials.

Vorzugsweise umfasst die Einlage etwa 20% bis 80%, vorzugsweise 30% bis 75%, höchstvorzugsweise 45% - 55% Wolframcarbid, wobei der restliche Bestandteil der Einlage hauptsächlich Kohlenstoff mit einem Rest ist.The insert preferably comprises about 20% to 80%, preferably 30% to 75%, most preferably 45% -55% tungsten carbide, the remaining component of the insert being mainly carbon with a remainder.

Es ist ebenfalls denkbar, dass die Einlage etwa 20% bis 80%, vorzugsweise 30% bis 75%, höchstvorzugsweise 45% - 55% Titancarbid umfasst, wobei der restliche Bestandteil der Einlage hauptsächlich Kohlenstoff mit einem Rest ist. Bei den vorangehenden Angaben handelt es sich um Volumenprozent.It is also conceivable that the insert comprises approximately 20% to 80%, preferably 30% to 75%, most preferably 45% to 55% titanium carbide, the remaining component of the insert being mainly carbon with a remainder. The preceding information is volume percent.

Die Einlage weist insbesondere eine poröse Struktur auf, wobei die Einlage vorzugweise eine Mehrzahl von Poren aufweist, die beispielsweise gleichmäßig verteilt und/oder ausgebildet sind. Beispielsweise sind die Poren wabenförmig ausgebildet. Die Einlage ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Der Zahn ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und durch ein Gießverfahren hergestellt.The insert has, in particular, a porous structure, the insert preferably having a plurality of pores which are, for example, evenly distributed and / or formed. For example, the pores are honeycomb-shaped. The insert is preferably formed in one piece. The tooth is preferably formed in one piece and produced by a casting process.

Unter einen Metallmatrix-Verbundwerkstoff ist ein Werkstoff aus einem Metallmatrixmaterial wie beispielsweise Stahl zu verstehen, in den die Einlage aus einem Hartstoff eingegossen ist. Bei dem Metallmatrixmaterial handelt es sich beispielsweise um einen Stahl mit einer Härte von etwa 200-600 HB, insbesondere 350-500 HB, vorzugsweise 450 HB (Brinell) und beispielsweise einer Bruchdehnung von größer oder gleich 1-15 %, insbesondere 2-8 %. A metal matrix composite material is to be understood as a material made of a metal matrix material, such as steel, into which the insert is cast from a hard material. The metal matrix material is, for example, a steel with a hardness of approximately 200-600 HB, in particular 350-500 HB, preferably 450 HB (Brinell) and, for example, an elongation at break of greater than or equal to 1-15%, in particular 2-8% .

Die Ausbildung des Zahns aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff bietet den Vorteil einer einfachen Herstellbarkeit und einem hohen Verschleißschutz, der aus der aus einem Hartstoff ausgebildeten Einlage resultiert.The formation of the tooth from a metal matrix composite material offers the advantage of simple manufacture and high wear protection, which results from the insert formed from a hard material.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Einlage aus einem pulverförmigen und/ oder körnigem Gemisch aus beispielsweise einem Hartstoff oder Wolfram, Chrom, Niob Vanadium, Bor, Titan, Silizium Tantal oder aus einer Mischung aus diesen Elemente mittels Erhitzen hergestellt. Beispielsweise wird die Einlage aus einem pulverförmigen Gemisch aus Wolfram, Chrom, Niob Vanadium, Bor, Titan, Silizium Tantal oder aus einer Mischung aus diesen Elementen mittels Erhitzen hergestellt. Es ist ebenfalls denkbar die Einlage aus einem körnigen Gemisch aus Wolfram, Chrom, Niob Vanadium, Bor, Titan, Silizium Tantal oder aus einer Mischung aus diesen Elementen mittels Erhitzen hergestellt.According to a first embodiment, the insert is made from a powdery and / or granular mixture of, for example, a hard material or tungsten, chromium, niobium vanadium, boron, titanium, silicon tantalum or from a mixture of these elements by heating. For example, the insert is produced from a powdery mixture of tungsten, chromium, niobium vanadium, boron, titanium, silicon tantalum or from a mixture of these elements by heating. It is also conceivable for the insert to be made from a granular mixture of tungsten, chromium, niobium vanadium, boron, titanium, silicon tantalum or from a mixture of these elements by heating.

Das Gemisch aus Wolfram, Chrom, Niob Vanadium, Bor, Titan, Silizium oder Tantal oder aus einer Mischung aus diesen Elementen wird vorzugsweise mit einem Zuschlagsstoff/Reaktionspartner wie beispielsweise mit Kohlenstoff und/oder Stickstoff vermischt und zu der Einlage, vorzugsweise einer Vorstufe der Einlage gepresst, geklebt oder gesintert wird. Die Einlage wird anschließend in einer Gussform, die der Negativform des Zahns entspricht, platziert und mit dem insbesondere heißen Metallmatrixmaterial übergossen, sodass die Einlage von dem Metallmatrixmaterial umschlossen wird und das Metallmatrixmaterial zumindest teilweise in die Einlage infiltriert, sodass das Metallmatrixmaterial in die Poren der porösen Einlage gelangt und diese ausfüllt. Die bei dem Gussprozess auf die gepressten, geklebten oder gesinterten Materialien wirkende Wärme sorgt für eine Reaktion zwischen den verschiedenen Elementen und ihren Reaktionspartnern, sodass beispielsweise verschleißbeständige Karbide und Nitride, wie Wolframcarbid, Titancarbid, Borcarbid, Niobcarbid, Chromcarbid, Vanadiumcarbid, Siliziumcarbid, Tantalcarbid, Bornitrid, Titannitrid, Siliciumnitrid und/oder eine Mischung aus diesen entstehen. Die Karbide und Nitride bilden in dieser Ausführungsform die Einlage innerhalb des Metallmatrixmaterials.The mixture of tungsten, chromium, niobium vanadium, boron, titanium, silicon or tantalum or a mixture of these elements is preferably mixed with an additive / reactant such as, for example, with carbon and / or nitrogen and to the insert, preferably a precursor of the insert pressed, glued or sintered. The insert is then placed in a casting mold that corresponds to the negative shape of the tooth and poured with the hot metal matrix material, so that the insert is enclosed by the metal matrix material and the metal matrix material at least partially infiltrates into the insert, so that the metal matrix material penetrates into the pores of the porous ones Insert and fills it out. The heat acting on the pressed, glued or sintered materials in the casting process ensures a reaction between the various elements and their reaction partners, so that, for example, wear-resistant carbides and nitrides, such as tungsten carbide, titanium carbide, boron carbide, niobium carbide, chromium carbide, vanadium carbide, silicon carbide, tantalum carbide, Boron nitride, titanium nitride, silicon nitride and / or a mixture of these arise. In this embodiment, the carbides and nitrides form the insert within the metal matrix material.

Es ist ebenfalls denkbar, dass die Einlage beispielsweise aus einem pulverförmigen und/ oder körnigem Gemisch aus Partikeln (Körnern), insbesondere Hartstoffen umfassend Keramik, wie Aluminium- und Zirconiumoxid oder Hartmetall, vorzugsweise Karbide und Nitride wie Wolframcarbid, Titancarbid, Borcarbid, Niobcarbid, Chromcarbid Vanadiumcarbid, Siliziumcarbid, Zirkoniumcarbid, Tantalcarbid, Bornitrid, Siliziumnitrid und/oder Titannitrid, oder eine Mischung aus diesen Verbindungen hergestellt ist, wobei das Gemisch beispielsweise mit einem Bindemittel gemischt, erhitzt, insbesondere begast, und gebacken, wird. Das Gemisch wird vorzugsweise in einer beispielsweise flexible Form erhitzt, die der Negativform der Einlage entspricht. Insbesondere wird die Einlage mittels Pressen, Kleben oder Sintern des voran genannten pulverförmigen Materials hergestellt und in die Gussform, die der Negativform des Zahns entspricht, eingelegt. Vorzugsweise wird körniges Wolframcarbid, Titancarbid oder Niobcarbid mit einem Bindemittel gemischt, erhitzt, insbesondere begast, und gebacken. In der Gussform wird die Einlage anschließend von dem Metallmatrixmaterial umschlossen und zumindest teilweise infliltriert.It is also conceivable for the insert to consist, for example, of a powdery and / or granular mixture of particles (grains), in particular hard materials comprising ceramic, such as aluminum and zirconium oxide or hard metal, preferably carbides and nitrides such as tungsten carbide, titanium carbide, boron carbide, niobium carbide, chromium carbide Vanadium carbide, silicon carbide, zirconium carbide, tantalum carbide, boron nitride, silicon nitride and / or titanium nitride, or a mixture of these compounds is produced, the mixture being mixed, for example, with a binder, heated, in particular gassed, and baked. The mixture is preferably heated in a flexible form, for example, which corresponds to the negative form of the insert. In particular, the insert is produced by pressing, gluing or sintering the aforementioned powdery material and inserted into the casting mold, which corresponds to the negative shape of the tooth. Granular tungsten carbide, titanium carbide or niobium carbide is preferably mixed with a binder, heated, in particular gassed, and baked. The insert is then enclosed in the casting mold by the metal matrix material and at least partially inflated.

Anschließend kühlt das Gemisch ab und härtet zu einer sehr verschleißbeständigen Einlage mit einer porösen Struktur aus. Dies bietet eine Möglichkeit der einfachen Herstellung unterschiedlicher Formen der Einlage. Unter einer porösen Struktur der Einlage ist nicht zu verstehen, dass diese zwangsläufig mit Luft gefüllte Poren aufweist, vielmehr sind die Poren idealerweise alle, realistisch zum größten Teil, mit dem Metallmatrixmetrial ausgefüllt.The mixture then cools down and hardens to a very wear-resistant insert with a porous structure. This offers a possibility of easily producing different forms of the insert. A porous structure of the insert is not to be understood to mean that it inevitably has pores filled with air, rather the pores are ideally all, realistically for the most part, filled with the metal matrix.

Die Einlage bildet gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest teilweise oder vollständig die Oberfläche des Zahns aus. Insbesondere ist die Einlage an der Oberfläche des Zahns zumindest teilweise mit dem Metallmatrixmaterial bedeckt. Das Metallmatrixmaterial ist vorzugsweise ein duktilerer, weicherer Werkstoff als der Werkstoff der Einlage, weshalb das Metallmatrixmaterial schneller verschleißt als die Einlage und beispielsweise aus den an der Oberfläche des Zahns angeordneten Poren ausgewaschen wird.According to a further embodiment, the insert forms the surface of the tooth at least partially or completely. In particular, the insert on the surface of the tooth is at least partially covered with the metal matrix material. The metal matrix material is preferably a ductile, softer material than the material of the insert, which is why the metal matrix material wears out faster than the insert and is washed out, for example, from the pores arranged on the surface of the tooth.

Der Zahn ist gemäß einer weiteren Ausführungsform teilweise oder vollständig durch ein Gießverfahren hergestellt. Vorzugsweise ist ausschließlich der Zahnkopf durch ein Gießverfahren hergestellt. Bei dem Gießverfahren wird die Einlage in einer Gussform positioniert, die die Negativform des Zahns aufweist. Anschließend wird das Metallmatrixmaterial in die Gussform gegossen, sodass dieses in die Poren der Einlage infiltriert und die Einlage mit dem Metallmatrixmaterial zumindest teilweise oder vollständig umschließt. Das Gießverfahren stellt eine besonders einfache Weise der Herstellung des Zahns dar, wobei die Einlage an einer beliebigen Stelle innerhalb der Gussform auf einfache Weise platziert werden kann und somit ein Verschleißschutz an beliebigen Stellen des Zahns erreicht werden kann.According to a further embodiment, the tooth is partially or completely produced by a casting process. Preferably, only the tooth head is made by a casting process. In the casting process, the insert is positioned in a mold that has the negative shape of the tooth. The metal matrix material is then poured into the casting mold so that it infiltrates into the pores of the insert and at least partially or completely encloses the insert with the metal matrix material. The casting process represents a particularly simple way of producing the tooth, the insert being placed in a simple manner at any point within the casting mold can be achieved and thus wear protection can be achieved at any point on the tooth.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Zahn eine Mehrzahl von Einlagen auf. Beispielsweise umfasst die Mehrzahl von Einlagen eine Mehrzahl von Partikeln, insbesondere Hartstoffpartikel. Eine Einlage, die aus einem Partikel ausgebildet ist, weist vorzugsweise eine Größe von 0,2 Mikrometer bis 6 Mikrometer auf, wobei die Partikel beispielsweise mittels Aufkohlung von Wolfram mit Kohlenstoff hergestellt sind. Vorzugsweise besteht jede Einlage aus genau einem Partikel, wobei die Einlagen ungeordnet in dem Matrixmaterial angeordnet sind. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Zahn genau eine Einlage aufweist. Beispielsweise sind drei Einlagen innerhalb des Zahns angeordnet, die sich vorzugsweise entlang der Oberfläche des Zahns erstrecken. Eine Mehrzahl von Einlagen bietet die Möglichkeit, diese dort anzuordnen, wo der Verschleiß am größten ist. Die übrigen Bereiche des Zahns können mit dem günstigeren Metallmatrixmaterial gegossen werden. Insbesondere weist die Einlage eine Dicke von etwa 5 mm bis 50 mm, vorzugsweise 5mm bis 25 mm auf. Vorzugsweise erstreckt sich die Einlage über die gesamte Breite des Zahnkopfs.According to a further embodiment, the tooth has a plurality of deposits. For example, the plurality of deposits comprises a plurality of particles, in particular hard material particles. An insert formed from a particle preferably has a size of 0.2 microns to 6 microns, the particles being produced, for example, by carburizing tungsten with carbon. Each insert preferably consists of exactly one particle, the deposits being arranged in a disordered manner in the matrix material. It is also conceivable that the tooth has exactly one insert. For example, three inlays are arranged within the tooth, which preferably extend along the surface of the tooth. A large number of inserts offers the possibility of arranging them where the wear is greatest. The remaining areas of the tooth can be cast with the cheaper metal matrix material. In particular, the insert has a thickness of approximately 5 mm to 50 mm, preferably 5 mm to 25 mm. The insert preferably extends over the entire width of the tooth head.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die Einlage zumindest teilweise oder vollständig in Längsrichtung des Zahns entlang der Oberfläche. Insbesondere erstreckt sich die Einlage vollständig über die gesamte Erstreckung des Zahnkopfs. Vorzugsweise weist der Zahn nur genau eine Einlage auf, was die einfachste und kostengünstigste Ausführungsform des Zahns darstellt.According to a further embodiment, the insert extends at least partially or completely in the longitudinal direction of the tooth along the surface. In particular, the insert extends completely over the entire extent of the tooth head. The tooth preferably has only one insert, which is the simplest and most cost-effective embodiment of the tooth.

Der Zahn weist gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Zahnkopf auf, wobei die Einlage in dem Zahnkopf angeordnet ist. Der Zahnkopf weist vorzugsweise eine Schneidfläche auf, die für ein verbessertes Abtragen des Materials sorgt. Der Zahnkopf weist vorzugsweise in Rotationsrichtung der Baggerschaufel des Schaufelradbaggers und kommt beim Baggerprozess mit dem Material in Berührung. Vorzugsweise weist der Zahn an seinem einen Ende einen Zahnschaft mit einem Befestigungsbereich und an seinem gegenüberliegenden Ende den Zahnkopf auf. Der Zahnschaft weist vorzugsweise Mittel zum Befestigen des Zahns an einer Baggerschaufel auf. Insbesondere weist ausschließlich der Zahnkopf eine Einlage auf, wobei der Zahnschaft ausschließlich aus dem Matrixmaterial ausgebildet ist. Insbesondere sind der Zahnkopf und der Zahnschaft einteilig ausgebildet, vorzugsweise gegossen. Auch eine zweiteilige Ausbildung ist denkbar. Vorzugsweise bildet die Einlage zumindest teilweise die Oberfläche des Zahnkopfes aus und erstreckt sich insbesondere entlang der gesamten Oberfläche des Zahnkopfes. In dem Zahnkopf sind vorzugsweise eine oder mehrere Einlagen angeordnet.According to a further embodiment, the tooth has a tooth head, the insert being arranged in the tooth head. The tooth head preferably has a cutting surface which ensures improved removal of the material. The tooth head preferably points in the direction of rotation of the excavator bucket of the bucket wheel excavator and comes into contact with the material during the excavation process. The tooth preferably has a tooth shaft with a fastening region at one end and the tooth head at its opposite end. The toothed shaft preferably has means for attaching the tooth to an excavator bucket. In particular, only the tooth head has an insert, the tooth shaft being formed exclusively from the matrix material. In particular, the tooth head and the tooth shaft are formed in one piece, preferably cast. A two-part training is also conceivable. The insert preferably forms at least partially the surface of the tooth head and extends in particular along the entire surface of the tooth head. One or more deposits are preferably arranged in the tooth head.

Der Zahnkopf weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Schneidfläche auf, die beim Abtragen des Materials mit dem Material in Berührung kommt und dieses insbesondere schneidet. Die Einlage bildet zumindest teilweise die Schneidfläche aus. Vorzugsweise weist der Zahnkopf eine Vielzahl von Schneidflächen, beispielsweise drei Schneidflächen, auf. Die Einlage erstreckt sich vorzugsweise vollständig entlang der gesamten Schneidfläche des Zahnkopfes. Insbesondere weist die Einlage einen v-förmigen Querschnitt auf und ist beispielsweise schalenförmig ausgebildet. Vorzugsweise sind alle äußeren Flächen des Zahnkopfes Schneidfläche und die Einlage ist beispielsweise hüllenförmig ausgebildet, sodass sie sich entlang der äußeren Flächen des Zahnkopfes erstreckt. Vorzugsweise ist die Einlage einstückig ausgebildet und der Zahn weist insbesondere genau eine Einlage auf. Vorzugsweise ist der Kern des Zahns ausschließlich aus dem Metallmatrixmaterial ausgebildet, wobei die Einlage lediglich an den Bereichen der Oberfläche des Zahns angeordnet ist.According to a further embodiment, the tooth head has a cutting surface which comes into contact with the material when the material is removed and in particular cuts it. The insert at least partially forms the cutting surface. The tooth head preferably has a multiplicity of cutting surfaces, for example three cutting surfaces. The insert preferably extends completely along the entire cutting surface of the tooth head. In particular, the insert has a V-shaped cross section and is, for example, of a bowl-shaped design. Preferably, all of the outer surfaces of the tooth head are cutting surfaces and the insert is, for example, designed in the form of a shell so that it extends along the outer surfaces of the tooth head. The insert is preferably formed in one piece and the tooth in particular has exactly one insert. The core of the tooth is preferably formed exclusively from the metal matrix material, the insert being arranged only on the regions of the surface of the tooth.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Einlagen an jeder Schneidfläche des Zahns angeordnet. Vorzugsweise sind die Einlagen plattenförmig ausgebildet und insbesondere nebeneinander angeordnet.According to a further embodiment, a plurality of inlays are arranged on each cutting surface of the tooth. The inserts are preferably plate-shaped and in particular are arranged next to one another.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Zahnkopf eine Mehrzahl von Schneidflächen auf, wobei zumindest eine Schneidfläche zu einem Großteil aus dem Metallmatrixmaterial ausgebildet ist. Unter einem Großteil ist beispielsweise mehr als 60% bis 95%, vorzugsweise 70% bis 90%, insbesondere 80%. Insbesondere ist zusätzlich zumindest eine Schneidfläche oder aller übrigen Schneidflächen mit einer Einlage versehen, die sich insbesondere vollständig entlang der Schneidflächen erstreckt. Dadurch wird eine Schneidfläche des Zahnkopfes im Betrieb des Zahns stärker verschleißen als die übrigen mit der Einlage ausgestatteten Schneidflächen, wodurch eine Schärfung des Zahns, vorzugsweise der Schneidform des Zahns erfolgt.According to a further embodiment, the tooth head has a plurality of cutting surfaces, at least one cutting surface being largely made of the metal matrix material. A large part is, for example, more than 60% to 95%, preferably 70% to 90%, in particular 80%. In particular, at least one cutting surface or all other cutting surfaces are additionally provided with an insert which in particular extends completely along the cutting surfaces. As a result, a cutting surface of the tooth head will wear out more during operation of the tooth than the other cutting surfaces equipped with the insert, thereby sharpening the tooth, preferably the cutting shape of the tooth.

Die Erfindung umfasst auch eine Baggerschaufel zum Anbringen an ein Schaufelrad eines Schaufelradbaggers mit einem Zahn wie vorangehend beschrieben. Vorzugsweise sind an jeder Baggerschaufel eine Mehrzahl von vorangehend beschriebenen Zähnen angebracht. Insbesondere weist zumindest ein Zahn oder jeder Zahn einer Baggerschaufel eine in Matrixmaterial eingebettete Einlage auf.The invention also includes an excavator bucket for attachment to a bucket wheel of a bucket wheel excavator with a tooth as described above. Preferably, a plurality of teeth described above are attached to each bucket. In particular, at least one tooth or each tooth of an excavator bucket has an insert embedded in matrix material.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen eines Zahns zum Anbringen an eine Baggerschaufel eines Schaufelradbaggers, aufweisend die Schritte:

  • - Positionieren einer Einlage aus einem Hartstoff oder Wolfram, Chrom, Niob und/oder Vanadium, Bor, Titan Silizium und/oder Tantal und vorzugsweise einem Reaktionspartner wie beispielsweise Kohlenstoff und/oder Stickstoff in einer Gussform zum Gießen des Zahns und
  • - Gießen des Zahns aus einem Metallmatrixmaterial, sodass die Einlage zumindest teilweise von dem Metallmatrixmaterial des Zahns umschlossen wird.
The invention also includes a method for producing a tooth for attachment to an excavator bucket of a bucket wheel excavator, comprising the steps:
  • - Positioning an insert made of a hard material or tungsten, chromium, niobium and / or vanadium, boron, titanium silicon and / or tantalum and preferably a reactant such as carbon and / or nitrogen in a mold for casting the tooth and
  • Casting the tooth from a metal matrix material so that the insert is at least partially enclosed by the metal matrix material of the tooth.

Die mit Bezug auf den Zahn beschriebenen Vorteile und Erläuterungen, treffen in verfahrensmäßiger Entsprechung auch auf das Verfahren zur Herstellung des Zahns zu.The advantages and explanations described with regard to the tooth also apply to the method for producing the tooth in a procedural correspondence.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Einlage vor dem Positionieren aus einem pulverförmigen und/ oder körnigem Gemisch aus einem Hartstoff mittels kleben, pressen, sintern hergestellt.According to one embodiment, the insert is produced from a powdery and / or granular mixture of a hard material by means of gluing, pressing, sintering before positioning.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Zahn einen Zahnkopf und einen Zahnschaft auf, wobei der Zahnkopf durch Gießen hergestellt wird und der Zahnschaft geschmiedet wird, wobei der Zahnkopf anschließend mit dem Zahnschaft verbunden, vorzugsweise verschweißt, wird.According to one embodiment, the tooth has a tooth head and a tooth shaft, the tooth head being produced by casting and the tooth shaft being forged, the tooth head subsequently being connected, preferably welded, to the tooth shaft.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaufelrades eines Schaufelradbaggers mit einer Mehrzahl von Baggerschaufeln in einer Frontansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Zahns zum Anbringen an eine Baggerschaufel eines Schaufelradbaggers in einer isometrischen Ansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Zahns zum Anbringen an eine Baggerschaufel eines Schaufelradbaggers in einer isometrischen Schnittansicht gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2.
The invention is explained in more detail below using several exemplary embodiments with reference to the accompanying figures.
  • 1 shows a schematic representation of a bucket wheel of a bucket wheel excavator with a plurality of excavator buckets in a front view according to an embodiment.
  • 2nd shows a schematic representation of a tooth for attachment to an excavator bucket of a bucket wheel excavator in an isometric view according to an embodiment.
  • 3rd shows a schematic representation of a tooth for attachment to an excavator bucket of a bucket wheel excavator in an isometric sectional view according to the embodiment of FIG 2nd .

1 zeigt ein Schaufelrad 10 beispielsweise eines Schaufelradbaggers zum Abbau von Schüttgut oder eines Brückenschaufelradgerätes zum Rückladen von Schüttgut, insbesondere in einem Tagebau oder einem Lagerplatz. Vorzugsweise werden solche Schaufelräder zum Abbau oder Rückladen von Mineralen, Erzen, Sand, Ton, Kies, Ölsand, Kohle oder weiteren körnigen Materialien eingesetzt. Das Schaufelrad 10 der 1 weist einen Schaufelradrahmen 18 auf, der im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und beispielhaft mehrere teilkreisringförmige Segmente aufweist. An dem Schaufelradrahmen 18 sind eine Mehrzahl von Baggerschaufeln 12 angebracht. Beispielhaft weist das in 1 dargestellte Schaufelrad 10 acht Schaufeln 12 auf, die gleichmäßig zueinander beabstandet an dem äußeren Umfang des Schaufelradrahmens 18 angebracht sind. Jede Schaufel 12 ist um eine Schwenkachse rotierbar an dem Schaufelradrahmen 18 angebracht. 1 shows a paddle wheel 10th for example, a bucket wheel excavator for mining bulk goods or a bridge bucket wheel device for reloading bulk goods, especially in an open pit or storage area. Such paddle wheels are preferably used for mining or reloading minerals, ores, sand, clay, gravel, oil sand, coal or other granular materials. The paddle wheel 10th of the 1 has a paddle wheel frame 18th which is essentially ring-shaped and has, for example, a plurality of segments in the form of part circular rings. On the paddle wheel frame 18th are a plurality of excavator buckets 12th appropriate. This is exemplified in 1 shown paddle wheel 10th eight scoops 12th on, which are evenly spaced from each other on the outer periphery of the impeller frame 18th are attached. Every scoop 12th is rotatable about a swivel axis on the paddle wheel frame 18th appropriate.

Das Schaufelrad 10 rotiert im Betrieb um die Mittelachse des Schaufelradrahmens. In dem Beispiel der 1 ist die Rotationsrichtung beispielhaft entgegen des Uhrzeigersinns angegeben. Vorzugsweise weist jede Baggerschaufel 12 zwei gegenüberliegende Schnittkanten 14, 16 auf, sodass der Betrieb des Schaufelrades 10 in beiden Rotationsrichtungen möglich ist, sodass die in Rotationsrichtung des Schaufelrades weisende Schnittkante 14, 16 der Schaufel 12 in das abzutragende Material eingreifen kann. An jeder der Baggerschaufeln 12 sind jeweils eine Mehrzahl von Zähnen 20 angebracht, wie mit Bezug auf die 2 bis 5 beschrieben. Die Zähne sind vorzugsweise an der jeweiligen Schnittkante 12, 14 der Baggerschaufel 12 angebracht.The paddle wheel 10th rotates around the central axis of the bucket wheel frame during operation. In the example of 1 the direction of rotation is given, for example, counterclockwise. Each excavator bucket preferably has 12th two opposite cutting edges 14 , 16 on so that the operation of the paddle wheel 10th is possible in both directions of rotation, so that the cutting edge pointing in the direction of rotation of the impeller 14 , 16 the shovel 12th can intervene in the material to be removed. On each of the excavator buckets 12th are a plurality of teeth each 20 attached as with respect to the 2nd to 5 described. The teeth are preferably on the respective cutting edge 12th , 14 the excavator shovel 12th appropriate.

2 zeigt einen Zahn 20 zum Anbringen an eine nicht dargestellte Baggerschaufel. Der Zahn 20 umfasst einen Zahnkopf 22 und einen Zahnschaft 24, wobei der Zahnkopf 22 mit dem Zahnschaft 24 beispielhaft einstückig ausgebildet ist. Es ist ebenfalls denkbar, den Zahnschaft 24 und den Zahnkopf 22 als separate Bauteile auszubilden und anschließend miteinander zu verbinden, beispielsweise zu verschweißen. Vorzugsweise schließt sich der Zahnschaft 24 direkt an den Zahnkopf 22 an und dient insbesondere der Befestigung des Zahns 20 an einer Baggerschaufel 12 eines Schaufelradbaggers. Der Zahnkopf 22 bildet das vordere Ende des Zahns 20 aus, das im Betrieb des Zahns 20 in Rotationsrichtung des Schaufelrades 10 weist. Der Zahnkopf 22 ist zahnförmig und in Richtung der Spitze des Zahns 10 zulaufend ausgebildet. Der Zahnkopf 22 weist beispielhaft eine dreieckige oder viereckige Querschnittsfläche auf. Vorzugsweise weist der Zahnkopf 22 vier Außenflächen auf, nämlich zwei jeweils gegenüberliegende, seitliche Schneidflächen 26, eine obere Fläche 28 und eine untere Schneidfläche 30. 2nd shows a tooth 20 for attachment to an excavator bucket, not shown. The tooth 20 includes a tooth head 22 and a tooth shaft 24th , with the tooth head 22 with the tooth shaft 24th is designed in one piece as an example. It is also conceivable to use the tooth shaft 24th and the tooth head 22 Form as separate components and then connect them together, for example to weld. The tooth shaft preferably closes 24th directly to the tooth head 22 and serves in particular to secure the tooth 20 on an excavator shovel 12th a bucket wheel excavator. The tooth head 22 forms the front end of the tooth 20 from that in the operation of the tooth 20 in the direction of rotation of the paddle wheel 10th points. The tooth head 22 is tooth-shaped and towards the tip of the tooth 10th tapered. The tooth head 22 has, for example, a triangular or quadrangular cross-sectional area. The tooth head preferably has 22 four outer surfaces, namely two opposite, lateral cutting surfaces 26 , an upper surface 28 and a lower cutting surface 30th .

Der Zahnschaft 24 weist beispielhaft zwei Schenkel 30, 32 auf, die sich parallel zueinander erstrecken. Jeder der Schenkel 32, 34 weist Bohrungen 36, 38, die jeweiligen Bohrungen 36, 38 des anderen Schenkels 32, 34 insbesondere fluchtend gegenüberliegen. Die Bohrungen 36, 38 dienen der Aufnahme von nicht dargestellten Befestigungsmitteln zur Befestigung des Zahns 22 an einer Baggerschaufel 12. Vorzugsweise weist der Zahn 20 an dem Endbereich des Zahnschafts 24 einen Anschlag 40 auf, der zur Positionierung des Zahns 20 an der Baggerschaufel 12 dient und bei einem an einer Baggerschaufel 12 montierten Zahn 20 an dieser, insbesondere der Schnittkante 14, 16 der Baggerschaufel 12 anliegt. Vorzugsweise wird der Zahnschaft an der Schnittkante 14, 16 der Baggerschaufel 12 befestigt.The tooth shaft 24th has two legs as an example 30th , 32 that extend parallel to each other. Each of the thighs 32 , 34 has holes 36 , 38 , the respective holes 36 , 38 of the other leg 32 , 34 in particular face to face. The holes 36 , 38 are used to hold fasteners, not shown, for fastening the tooth 22 on an excavator shovel 12th . The tooth preferably has 20 at the end of the tooth shaft 24th a stop 40 on, the one for positioning the tooth 20 on the excavator bucket 12th serves and one on an excavator bucket 12th assembled tooth 20 at this, especially the cut edge 14 , 16 the excavator shovel 12th is present. The tooth shaft is preferably at the cutting edge 14 , 16 the excavator shovel 12th attached.

Der Zahn 20 ist aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff ausgebildet, wobei der Metallmatrix-Verbundwerkstoff eine in ein Metallmatrixmaterial 42 eingegossene Einlage 44 aus einem Hartstoff aufweist. Die Einlage ist vorzugsweise aus einem Hartstoff ausgebildet und weist eine poröse Struktur auf. Der Hartstoff umfasst beispielsweise Wolframcarbid, Keramik, wie beispielsweise Aluminium- und Zirconiumoxid, Titancarbid, Borcarbid, Niobcarbid oder Chromcarbid oder eine Mischung aus diesen Werkstoffen. Das Metallmatrixmaterial 28 umfasst einen duktileren Werkstoff als die Einlage 44, wie beispielsweise Stahl und ist in die Einlage 44 eingegossen. Das Metallmatrixmaterial 42 ist insbesondere in die Einlage 44 infiltriert, wobei eine stoffschlüssige, feste Verbindung zwischen den Einlagen 44 aus einem Hartstoff und dem Metallmatrixmaterial 28 hergestellt wird.The tooth 20 is formed from a metal matrix composite, the metal matrix composite being a metal matrix material 42 cast insert 44 has a hard material. The insert is preferably made of a hard material and has a porous structure. The hard material includes, for example, tungsten carbide, ceramic, such as, for example, aluminum and zirconium oxide, titanium carbide, boron carbide, niobium carbide or chromium carbide, or a mixture of these materials. The metal matrix material 28 comprises a more ductile material than the insert 44 , such as steel and is in the insert 44 poured. The metal matrix material 42 is particularly in the deposit 44 infiltrated, whereby a cohesive, firm connection between the deposits 44 made of a hard material and the metal matrix material 28 will be produced.

Der Zahn 20 ist vorzugsweise durch ein Gießverfahren hergestellt und insbesondere einstückig ausgebildet. Beispielsweise wird die zumindest eine Einlage 44 aus einem pulverförmigen und/ oder körnigem Gemisch aus Partikel (Körnern) umfassend Wolframcarbid, Keramik, wie beispielsweise Aluminium- und Zirkonoxid, Titancarbid, Borcarbid, Niobcarbid oder Chromcarbid oder aus einer Mischung aus diesen Werkstoffen hergestellt, wobei das Gemisch beispielsweise mit einem Bindemittel gemischt, erhitzt, insbesondere begast, und gebacken, wird. Insbesondere wird das Gemisch in einer beispielsweise flexiblen Form erhitzt, die der Negativform der Einlage 44 entspricht. Anschließend kühlt das Gemisch ab und härtet zu einem sehr verschleißbeständigen Körper mit einer porösen Struktur aus. Die Einlage 44 wird zur Herstellung des Zahns 20 in einer Gussform platziert, die der Negativform des Zahns 20 entspricht. Anschließend wird das Metallmatrixmaterial in die Gussform gegossen, sodass dieses in die Einlage 44 filtriert und diese zumindest teilweise oder vollständig umschließt.The tooth 20 is preferably produced by a casting process and in particular is formed in one piece. For example, the at least one insert 44 made from a powdery and / or granular mixture of particles (grains) comprising tungsten carbide, ceramic, such as aluminum and zirconium oxide, titanium carbide, boron carbide, niobium carbide or chromium carbide, or from a mixture of these materials, the mixture being mixed, for example, with a binder, heated, in particular fumigated, and baked. In particular, the mixture is heated in a flexible form, for example, that of the negative form of the insert 44 corresponds. The mixture then cools down and hardens to a very wear-resistant body with a porous structure. The deposit 44 is used to make the tooth 20 placed in a mold that matches the negative shape of the tooth 20 corresponds. The metal matrix material is then poured into the mold so that it is inserted into the insert 44 filtered and at least partially or completely encloses it.

Die Einlage 44 ist in dem Ausführungsbeispiel der 1 derart ausgebildet, dass sie sich über die gesamte Schneidfläche des Zahn 20 erstreckt. Vorzugsweise bildet die Einlage 44 zumindest teilweise die seitlichen Schneidflächen 26 und die untere Schneidfläche 30 aus und ist einstückig ausgebildet. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Einlage aus mehreren Segmenten ausgebildet ist, die nebeneinander angeordnet sind. Die Einlage 44 ist in das Metallmatrixmaterial 28 eingegossen, sodass dieses in die Einlage vorzugsweise infiltriert. Beispielhaft ist der gesamte Zahn 20 aus dem Metallmatrix-Verbundwerkstoff ausgebildet. Die obere Fläche 28 des Zahnkopfes 22 weist beispielhaft keine Einlage 44 auf, wobei lediglich die oberen Enden der Einlagen 44 der Schneidflächen 26 einen Teil der oberen Fläche 28 des Zahnkopfes 22 ausbilden. Die obere Fläche 28 ist zu einem Großteil oder vollständig aus dem Metallmatrixmaterial ausgebildet. Im Betrieb des Zahns 20 verschleißt diese daher schneller als die Einlage 44, sodass sich die Zahnform des Zahns 20 verschärft.The deposit 44 is in the embodiment of 1 formed such that they cover the entire cutting surface of the tooth 20 extends. The insert preferably forms 44 at least partially the side cutting surfaces 26 and the lower cutting surface 30th and is formed in one piece. It is also conceivable for the insert to be formed from a plurality of segments which are arranged next to one another. The deposit 44 is in the metal matrix material 28 poured so that this preferably infiltrates into the insert. The entire tooth is exemplary 20 formed from the metal matrix composite. The top surface 28 of the tooth head 22 has no deposit as an example 44 with only the top ends of the inlays 44 the cutting surfaces 26 part of the top surface 28 of the tooth head 22 form. The top surface 28 is largely or completely formed from the metal matrix material. In the operation of the tooth 20 therefore it wears out faster than the insert 44 so that the tooth shape of the tooth 20 tightened.

3 zeigt den Zahn 20 gemäß 2 in einer Schnittansicht, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Die Einlage 44 erstreckt sich über die gesamte Fläche der Schneidflächen 26 und der unteren Schneidfläche 30 und ist vorzugsweise schalenförmig und einstückig ausgebildet. 3rd shows the tooth 20 according to 2nd in a sectional view, wherein the same elements are identified with the same reference numerals. The deposit 44 extends over the entire area of the cutting surfaces 26 and the lower cutting surface 30th and is preferably cup-shaped and in one piece.

BezugszeichenlisteReference list

1010th
SchaufelradPaddle wheel
1212th
BaggerschaufelExcavator bucket
1414
SchnittkanteCutting edge
1616
SchnittkanteCutting edge
1818th
SchaufelradrahmenPaddle wheel frame
2020
Zahntooth
2222
ZahnkopfTooth head
2424th
ZahnschaftTooth shaft
2626
SchneidflächeCutting surface
2828
obere Flächetop surface
3030th
untere Schneidflächelower cutting surface
3232
Schenkelleg
3434
Schenkelleg
3636
Bohrungdrilling
3838
Bohrungdrilling
4040
Anschlagattack
4242
MetallmatrixmaterialMetal matrix material
4444
Einlageinlay

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 202015006273 U1 [0003]DE 202015006273 U1 [0003]

Claims (14)

Zahn (20) zum Anbringen an eine Baggerschaufel (12) eines Schaufelradbaggers dadurch gekennzeichnet, dass der Zahn (20) aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff ausgebildet ist und der Metallmatrix-Verbundwerkstoff eine in ein Metallmatrixmaterial (42) eingegossene Einlage (44) aus einem Hartstoff aufweist.Tooth (20) for attachment to an excavator bucket (12) of a bucket wheel excavator, characterized in that the tooth (20) is formed from a metal matrix composite material and the metal matrix composite material is an insert (44) cast from a hard material into a metal matrix material (42) having. Zahn (20) nach Anspruch 1, wobei die Einlage (44) aus einem pulverförmigen und/ oder körnigem Gemisch aus einem Hartstoff oder Wolfram, Chrom, Niob, Vanadium, Bor, Titan Silizium und/oder Tantal mittels Erhitzen hergestellt ist.Tooth (20) after Claim 1 , wherein the insert (44) is made from a powdery and / or granular mixture of a hard material or tungsten, chromium, niobium, vanadium, boron, titanium silicon and / or tantalum by heating. Zahn (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einlage (44) zumindest teilweise die Oberfläche des Zahns (20) ausbildet.Tooth (20) according to one of the preceding claims, wherein the insert (44) at least partially forms the surface of the tooth (20). Zahn (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Zahn (20) durch ein Gießverfahren hergestellt ist.Tooth (20) according to one of the preceding claims, wherein the tooth (20) is produced by a casting process. Zahn (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Zahn (20) eine Mehrzahl von Einlagen (44) aufweist.Tooth (20) according to any one of the preceding claims, wherein the tooth (20) has a plurality of deposits (44). Zahn (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die Einlage (44) zumindest teilweise in Längsrichtung entlang der Oberfläche des Zahns (20) erstreckt.Tooth (20) according to any one of the preceding claims, wherein the insert (44) extends at least partially in the longitudinal direction along the surface of the tooth (20). Zahn (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Zahn (20) einen Zahnkopf (22) umfasst und die Einlage (44) in dem Zahnkopf (22) angeordnet ist.Tooth (20) according to one of the preceding claims, wherein the tooth (20) comprises a tooth head (22) and the insert (44) is arranged in the tooth head (22). Zahn (20) nach Anspruch 7, wobei der Zahnkopf (22) zumindest eine Schneidfläche (26, 28, 30) aufweist und sich die Einlage zumindest teilweise die Schneidfläche (26, 28, 30) ausbildet.Tooth (20) after Claim 7 , wherein the tooth head (22) has at least one cutting surface (26, 28, 30) and the insert at least partially forms the cutting surface (26, 28, 30). Zahn (20) nach Anspruch 7 oder 8, wobei eine Mehrzahl von Einlagen (44) an jeder Schneidfläche (26, 28, 30) des Zahns (20) angeordnet ist.Tooth (20) after Claim 7 or 8th wherein a plurality of inserts (44) are arranged on each cutting surface (26, 28, 30) of the tooth (20). Zahn (20) nach Anspruch 7, wobei der Zahnkopf (22) eine Mehrzahl von Schneidflächen (26, 28, 30) aufweist und zumindest eine Schneidfläche (26, 28, 30) zu einem Großteil aus dem Metallmatrixmaterial (42) ausgebildet ist.Tooth (20) after Claim 7 , wherein the tooth head (22) has a plurality of cutting surfaces (26, 28, 30) and at least one cutting surface (26, 28, 30) is largely made of the metal matrix material (42). Baggerschaufel (12) zum Anbringen an einen Schaufelradrahmen (18) eines Schaufelradbaggers aufweisend einen Zahn (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche.Excavator bucket (12) for attachment to a bucket wheel frame (18) of a bucket wheel excavator comprising a tooth (20) according to one of the preceding claims. Verfahren zum Herstellen eines Zahns (20) zum Anbringen an eine Baggerschaufel (12) eines Schaufelradbaggers, aufweisend - Positionieren einer Einlage (44) aus einem Hartstoff oder Wolfram, Chrom, Niob und/oder Vanadium, Bor, Titan Silizium und/oder Tantal in einer Gussform zum Gießen des Zahns (20) und - Gießen des Zahns (20) aus einem Metallmatrixmaterial (42), sodass die Einlage (44) zumindest teilweise von dem Metallmatrixmaterial (42) des Zahns (20) umschlossen wird.DB = EPODOC & ... PN = EP0867611 A method for producing a tooth (20) for attachment to an excavator bucket (12) of a bucket wheel excavator, comprising - Positioning an insert (44) made of a hard material or tungsten, chromium, niobium and / or vanadium, boron, titanium silicon and / or tantalum in a mold for casting the tooth (20) and - Casting the tooth (20) from a metal matrix material (42) so that the insert (44) is at least partially enclosed by the metal matrix material (42) of the tooth (20). Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Einlage (44) vor dem Positionieren aus einem pulverförmigen und/ oder körnigem Gemisch aus einem Hartstoff mittels Erhitzen hergestellt wird.Procedure according to Claim 12 , wherein the insert (44) is made by heating from a powdery and / or granular mixture of a hard material prior to positioning. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei der Zahn (20) einen Zahnkopf (22) und einen Zahnschaft (24) aufweist und wobei der Zahnkopf (22) durch Gießen hergestellt wird und der Zahnschaft (24) geschmiedet wird, wobei der Zahnkopf anschließend mit dem Zahnschaft (24) verbunden wird.Procedure according to one of the Claims 12 or 13 , wherein the tooth (20) has a tooth head (22) and a tooth shaft (24) and wherein the tooth head (22) is produced by casting and the tooth shaft (24) is forged, the tooth head subsequently being connected to the tooth shaft (24) becomes.
DE102019200302.8A 2019-01-11 2019-01-11 Tooth for attachment to an excavator bucket Pending DE102019200302A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019200302.8A DE102019200302A1 (en) 2019-01-11 2019-01-11 Tooth for attachment to an excavator bucket
PCT/EP2019/086311 WO2020144040A1 (en) 2019-01-11 2019-12-19 Tooth for attaching to an excavator bucket
CN201980088622.5A CN113272502A (en) 2019-01-11 2019-12-19 Tooth for attachment to an excavator bucket
EP19832361.0A EP3908704A1 (en) 2019-01-11 2019-12-19 Tooth for attaching to an excavator bucket

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019200302.8A DE102019200302A1 (en) 2019-01-11 2019-01-11 Tooth for attachment to an excavator bucket

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019200302A1 true DE102019200302A1 (en) 2020-07-16

Family

ID=69137872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019200302.8A Pending DE102019200302A1 (en) 2019-01-11 2019-01-11 Tooth for attachment to an excavator bucket

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3908704A1 (en)
CN (1) CN113272502A (en)
DE (1) DE102019200302A1 (en)
WO (1) WO2020144040A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE672257C (en) * 1936-11-11 1939-02-27 Meutsch Voigtlaender & Co Vorm Process for the production of workpieces which are provided with hard metal supports or inlays
DE2754999C2 (en) * 1976-12-10 1987-02-19 Erwin Dr. Beaverton Oreg. Us Rudy
DE2723353C2 (en) * 1977-05-24 1989-08-03 Permanence Corp., Detroit, Mich., Us
DE69013901T2 (en) * 1989-03-23 1995-05-18 Kennametal Inc Wear-resistant steel castings.
DE202015006273U1 (en) 2015-09-10 2015-10-08 Thyssenkrupp Ag Tooth arrangement for attachment to an excavator bucket or a crushing roller

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2608111A (en) * 1947-06-17 1952-08-26 American Brake Shoe Co Repointer bar and method of repointing teeth
KR100783100B1 (en) * 2006-11-17 2007-12-07 주식회사 티엠시 Tip for a buchket of an excavator and method for manufacturing the same
BE1018127A3 (en) * 2008-09-19 2010-05-04 Magotteaux Int COMPOSITE TOOTH FOR WORKING SOIL OR ROCKS.
CN102182223B (en) * 2011-03-29 2013-05-01 中国地质大学(北京) Composite dipper tooth of excavator and manufacturing method thereof
KR20140145699A (en) * 2013-06-14 2014-12-24 주식회사 티엠시 Tooth for an rock excavator used in a mine and method for manufacturing the same
US20170233986A1 (en) * 2016-02-15 2017-08-17 Caterpillar Inc. Ground engaging component and method for manufacturing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE672257C (en) * 1936-11-11 1939-02-27 Meutsch Voigtlaender & Co Vorm Process for the production of workpieces which are provided with hard metal supports or inlays
DE2754999C2 (en) * 1976-12-10 1987-02-19 Erwin Dr. Beaverton Oreg. Us Rudy
DE2723353C2 (en) * 1977-05-24 1989-08-03 Permanence Corp., Detroit, Mich., Us
DE69013901T2 (en) * 1989-03-23 1995-05-18 Kennametal Inc Wear-resistant steel castings.
DE202015006273U1 (en) 2015-09-10 2015-10-08 Thyssenkrupp Ag Tooth arrangement for attachment to an excavator bucket or a crushing roller

Also Published As

Publication number Publication date
CN113272502A (en) 2021-08-17
WO2020144040A1 (en) 2020-07-16
EP3908704A1 (en) 2021-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2643617A1 (en) SAW WIRE
DE3315125C1 (en) Wear-resistant composite body and method for its production
DE10130477B4 (en) Grinding wheel with segments to prevent unilateral wear
DE102012203088A1 (en) drill bit
DE3123857C2 (en)
DE102017210780B3 (en) Breaking tool and method for producing a breaking tool
DE19924683A1 (en) Chisel or single-point cutter for an excavating, road drilling or mining machine is hard tipped by introducing bulk hard material into a tip recess and filling the interstices with a binder
DE2423963A1 (en) EARTH WORKING TOOL
EP3700675B1 (en) Crushing roll of a roll crusher and method for producing a crushing roll
DE102019207962B4 (en) Tooth for attaching to an excavator bucket
EP3562611B1 (en) Tool
DE4243480A1 (en) Dry rock-sawing blade
DE2335588B2 (en) PROCESS FOR MANUFACTURING METALLIC COMPOSITE CASTINGS
DE102017212938A1 (en) Crushing roller with a crushing tool
DE102019200302A1 (en) Tooth for attachment to an excavator bucket
EP3658286B1 (en) Crusher with a wear element and a method for producing a wear element of a crusher
EP3908703B1 (en) Tooth for attaching to an excavator bucket
DE112012000963T5 (en) Insert and Abtraganordnung
DE2438601A1 (en) Rotating cut-off tools such as slitting wheels - where hard outer layer covers diamond or boron nitride grains in binder matrix
EP3322551A1 (en) Tool
EP0232468B1 (en) Cutter head tooth
DE3515382A1 (en) Drilling and excavating tools with embedded hard-material grains
AT336818B (en) MACHINE COMPONENTS DEMANDED FOR WEAR
DE10049605A1 (en) Stone working tool for working of
CH433900A (en) Reinforced metallic, in particular iron, object subject to wear and tear, in particular steel saw tooth

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: MICHALSKI HUETTERMANN & PARTNER PATENTANWAELTE, DE

Representative=s name: PATENTANWAELTE BERNHARDT/WOLFF PARTNERSCHAFT M, DE

R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: FLSMIDTH A/S, DK

Free format text: FORMER OWNERS: THYSSENKRUPP AG, 45143 ESSEN, DE; THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG, 45143 ESSEN, DE

Owner name: KOCH SOLUTIONS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: THYSSENKRUPP AG, 45143 ESSEN, DE; THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG, 45143 ESSEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE BERNHARDT/WOLFF PARTNERSCHAFT M, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: KOCH SOLUTIONS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: FLSMIDTH A/S, VALBY, DK