DE1053447B - Hartmetallkoerper fuer Gesteinsbohrer mit einer Zone aus haerterem und einer Zone aus weniger hartem, aber zaeherem Hartmetall - Google Patents

Description

Es sind bereits Gesteinsbohrer-Einsatzschneiden aus Hartmetall mit Zonen verschiedener Beschaffenheit bekanntgeworden, bei denen die Schneide aus mindestens einer Zone mit gegen Verschleiß größerem Widerstand, d. h. härterem Hartmetall, und mindestens einer Zone von größerer Zähigkeit, d. h. weniger hartem Hartmetall, besteht. Bei diesen Bohrerschneiden sind die härteren Teile in bezug auf die Längsrichtung der Schneide wesentlich kürzer als die Länge der Schneide und in weniger hartem Material so angebracht, daß sie nirgends bis zu den Breitseiten der Schneide reichen (deutsche Patentschrift 899 481).

Es ist auch bereits bekannt, daß Härte und Verschleißfestigkeit der Sintermetalle von der Feinkörnigkeit der Gefüges stark beeinflußt werden, und zwar in dem Sinne, daß mit zunehmender Größe der Kristallite die Verschleißfestigkeit fällt und die Zähigkeit zunimmt. Insbesondere gilt für die bekannten Wolframkarbid-Kobalt-Sinterlegierungen, daß mit zunehmender Kornverfeinerung die Festigkeitseigenschaften stark abfallen, (deutsche Patentschrift 881 110), insofern als die Sprödigkeit stark zunimmt und damit die Zähigkeit nachläßt.

Schließlich ist auch ein Bohrkopf für Gesteinsbohrer mit mindestens einem in einer Nut des Bohrkopfkörpers angebrachten, eine Schneide aufweisenden Einsatz aus Hartmetall bekanntgeworden, bei dem die zentral gelegenen Teile des Bodens jeder Nut sich in bezug auf die Arbeitsrichtung des Bohrkopfes vor den peripherischen Teilen des Nutenbodens befinden, wobei der Basisteil eines jeden Einsatzes eine dem Nutenboden angepaßte Form hat (Schweizer Patent 284 747).

Demgegenüber ist gemäß der Erfindung die Einrichtung so getroffen, daß die zähere Zone des Hartmetalls, im Querschnitt betrachtet, in Richtung von der Schneide bis zu der unteren Begrenzungsfläche zunimmt.

Die einzelnen Zonen haben hierbei im Querschnitt betrachtet eine Keilform, wobei die nach unten gerichtete Spitze des härteren Hartmetallkeiles τοη dem zäheren und die nach oben gerichtete Spitze des zäheren Hartmetalls von dem härteren Hartmetall teilweise umgeben ist.

Bei der vorzugsweise zur Anwendung gelangenden Ausführungsform der Erfindung hat die keilförmig ausgebildete Zone oder Zonen im Querschnitt der Schneide eine Spitze oder ist abgerundet bzw. abgeplattet. Hierbei bildet die härtere Zone einen größeren Teil der Schneide.

Vorzugsweise besteht der Bodenteil des Einsatzkörpers nur aus dem zäheren Hartmetall.

Vorzugsweise ist der Hartmetalleinsatzkörper durch mindestens drei Zonen mit von der Schneide aus auf-Hartmetallkörper für Gesteinsbohrer

mit einer Zone aus härterem

und einer Zone aus weniger hartem,

aber zäherem Hartmetall

Anmelder:

Sandvikens Jernverks Aktiebolag,
Sandviken (Schweden)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 4

Beansprudite Priorität:
Schweden vom 28. Juni 1954

Didrik Wilhelm Haglund, Sandviken (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

einanderfolgend größer werdender Zähigkeit gekennzeichnet, und die härtere Zone erstreckt sich ununterbrochen über die ganze Länge des Einsatzkörpers.

In der Zeichnung ist eine Anzahl von Ausführungen von Einsatzschneiden beispielsweise dargestellt, und zwar ist ■ -

Fig. 1 eine schaubiidliehe Ansicht einer Bohrerkrone mit einer Einsatzschneide aus Hartmetall;

Fig. 2 und 3 zeigen eine Einsatzschneide von der breiten Seite bzw. vom Ende aus gesehen, und

Fig. 4 bis 14 zeigen verschiedene Abänderungen im Querschnitt nach der Linie A-A der Fig. 2;

Fig. 15 bis 17 und die Fig. 18 bis 20 zeigen verschiedene Ausführungen im Längsschnitt nach der Linie B-B der Fig. 2 bzw. nach der Linie C-C der Fig. 8.

Die in Fig. 1 dargestellte Bohrkrone 10 ist mit einem Hartmetall-Einsatz 11 versehen, der durch Löten oder in anderer geeigneter Weise in einer Nut der Krone befestigt ist. Die Bohrkrone kann natürlich, auch mit mehreren Einsätzschneiden, beispielsweise mit vier Einsätzen, versehen sein, die in bekannter Weise in Kreuzform angeordnet sind, und jede Einsatzschneide kann, wie bekannt, in zwei oder mehrere getrennte Teile unterteilt sein. Die Erfindung ist nicht auf die plattenartige Gestalt der Einsatzschneiden, die in den Figuren dargestellt ist, beschränkt. Auch kann

80i 787/11

Claims (1)

1. 3 4

   die Einsatzschneide in der Bohrrichtung mit konver- den, welcher für das gegen Verschleiß mehr widergierenden Seitenflächen versehen sein, so daß der Fuß- standsfähige, härtere Material beispielsweise zwischen teil der breiteste Teil wird. 5 und 9 Vo und für das zähere zwischen 10 und 15 Vo

   In den Figuren ist das gegen Verschleiß mehr wider- gewählt werden kann, oder durch gleichzeitige Ände-

   standsfähige und gleichzeitig das härtere Hartmetall 5 rung in der Zusammensetzung und in der Korngröße

   mit 12 und das zähere mit 13 bezeichnet. In den Fig. 4 durchgeführt werden,

   bis 10 hat das gegen Verschleiß mehr Widerstands- Die Fig. 15 bis 17 zeigen einen Schnitt in der Längsfähige Hartmetall eine Keilform, wobei die Spitze auf richtung der Einsatzschneide parallel zur Bodenfläche; dem Fuß des Einsatzes zu nach unten gerichtet ist, dieser Schnitt ist in Fig. 2 durch die Linie B-B angeso daß dieser keilförmig gestaltete Teil vollständig io geben. Wie aus diesen Figuren hervorgeht, reicht die und teilweise von dem zäheren Hartmetall umgeben gegen Verschleiß mehr widerstandsfähige, härtere ist. Im Gegensatz hierzu zeigen die Fig. 11 bis 14, wie Zone oder Zonen 12 bis zu der Endflächen der Einder zähere Teil zu einer Keilform ausgebildet ist, wo- satzschneide und kann entweder längs der ganzen bei die Spitze des Keiles aufwärts gerichtet und in Länge der Einsatzschneide (Fig. 15) verlaufen oder, dem gegen Verschleiß mehr widerstandsfähigen Teil 15 wie es bereits bekannt ist, in zwei oder mehrere Zonen eingebettet ist. Wie aus diesen Figuren hervorgeht, in der Längsrichtung der Schneide unterteilt sein, wird die eigentliche Schneide des Einsatzes minde- zwischen denen das zähere Hartmetall 13 angeordnet stens zum größten Teil von der gegen Verschleiß mehr ist. Dies sind im besonderen die Eckenteile der Einwiderstandsfähigen, der härteren Zone oder Zonen satzschneide, die am meisten und zuerst auf den sogegebildet, die sich in den Fig. 11 bis 13 nach unten bis 20 nannten Verschleißdurchmesser abgenutzt werden, und bzw. fast bis zum Boden der Einsatzschneide erstrek- es ist ratsam (Fig. 16 und 17), diese Teile mit dem ken, der Boden aber aus zäherem Material (s. auch gegen Verschleiß mehr widerstandsfähigen Hartmetall Fig. 4 bis 7, 9) besteht. Die gegen Verschleiß mehr _zu versehen, während das zähere Hartmetall die Bowiderstandsfähige härtere, bzw. die zäheren Zonen denschicht und den mittleren Teil der Einsatzschneide können, im Querschnitt der Schneide betrachtet, eine 25 bildet. Schließlich zeigen Fig. 18 bis 20 einige abge-Spitze (Fig. 5, 6 und 12) haben oder können mehr änderte Ausführungen der erfindungsgemäßen Einsatzoder weniger stumpf sein und beispielsweise eine ab- schneide in einem Längsschnitt nach der Linie C-C gerundete oder abgeplattete Form haben (Fig. 4, 7 bis der Fig. 8. Der untere Teil der gegen Verschleiß mehr 10, 11, 13 und 14). Ferner kann es vorteilhaft sein, widerstandsfähigen Zone kann bei diesem Schnitt beimindestens drei Zonen 12, 13 und 14 mit von der 30 spielsweise parallel zum Boden des Einsatzes (Fig. 18) Schneidkante aus aufeinanderfolgend zunehmender verlaufen oder bogenförmig gebildet sein, wie dies Zähigkeit (Fig. 10 und 14) anzuordnen oder das gegen beispielsweise in Fig. 19 gezeigt ist, oder winklig (Fig. Verschleiß mehr widerstandsfähige Material im we- 20) oder polygonal.

   sentlichen fortlaufend in das zähere übergehen zu las- Im Vergleich zu den bisher benutzten Einsatzsen, damit im wesentlichen die Zähigkeit der Einsatz- 35 schneiden hat der Einsatz gemäß der Erfindung inschneide in einem Querschnitt in der Richtung von folge der Verschiebung der verschiedenen Zonen einen der eigentlichen Schneide auf deren Boden zu zu- sehr hohen Widerstand gegen Verschleiß während der nimmt. Wenn die gegen Verschleiß mehr Widerstands- ganzen Benutzungszeit und gleichzeitig einen sehr zufähige bzw. die zähere Zone oder Zonen eine voll ent- friedenstellenden Ausnutzungsgrad, so daß die Einwickelte Keilform haben, werden ihre Grenzflächen 40 satzschneide sich auf eine beträchtlich dünnere Dicke zu dem zäheren Material zusammen einen Winkel abnutzt, als dies bisher möglich war. Das Ergebnis von mehr als 20°, vorzugsweise von mindestens 30° ist eine beträchtlich größere Anzahl von Bohrmetern, bilden. bevor die Bohrkrone auszuwechseln ist.

   Durch Auswahl einer geeigneten Korngröße und/ I_n den Fig. 2 und 6 zeigen die gestrichelten Linien

   oder der stofflichen Zusammensetzung für die verschie- 45 a-a, b-b, c-c verschiedene Stufen bei der Abnutzung

   denen Zonen werden für die Einsatzschneide die ge- der Schneide. Durch die zuletzt genannten Linien ist

   wünschten Eigenschaften, nämlich ein gegen Ver- _zu erkennen, wie die Beziehung zwischen der zäheren

   schleiß großer Widerstand in dem oberen Teil der und der gegen Verschleiß mehr widerstandsfähigen

   Einsatzschneide und eine gute Zähigkeit in dem un- Zone zunimmt, wenn die Einsatzschneide abgenutzt

   teren Teil erhalten. Gewöhnlich besteht die Einsatz- 50 wird, und daß die eigentliche Schneide während der

   schneide aus einer zusammengesinterten Einheit, und ganzen Abnutzungsdauer aus dem gegen Verschleiß

   die Grenzen zwischen den Zonen können scharf sein _mehr widerstandsfähigen Hartmetall besteht. Wenn

   oder eine mehr oder weniger fortlaufende Verschmel- die Schneidhöhe sich so weit verringert hat, daß in-

   zung zeigen. Es ist auch möglich, die verschiedenen folge der mechanischen Spannungen die Gefahr eines

   Zonen jede für sich herzustellen und sie dann in geeig- 55 Bruches vorhanden ist, besteht der verbleibende Teil

   neter Weise, wie beispielsweise durch Löten, miteinan- der Schneide im wesentlichen aus dem zäheren, mehr

   der zu befestigen. widerstandsfähigen Material.

   Als ein Beispiel der Korngröße in den verschiedenen Im Vergleich zu den früheren abgenutzten Einsatz-Zonen einer Einsatzschneide mit derselben oder im schneiden wird bei der erfindungsgemäßen Einsatzwesentlichen derselben stofflichen Zusammensetzung 60 schneide eine beträchtlich niedrigere Plattenhöhe erbeispielsweise innerhalb der Grenzen von 91 bis 94Vo zielt, bevor die Schneide wegzuwerfen ist.
   mögen beispielsweise etwa 93 Vo WC und 6 bis 9 Vo,

   vorzugsweise etwa 7 Vo Co als Bindemittel für die ge- Patentansprüche:
   gen Verschleiß mehr widerstandsfähige, härtere Zone 1. Hartmetalleinsatzkörper für Gesteinsbohrer oder Zonen in der Korngröße zwischen 1 und 2 bis 65 mit einer Zone aus härterem, gegen Verschleiß 2,5 μ und für die zähere zwischen 3 und 6 μ oder 4 bis widerstandsfähigem Hartmetall und einer Zone aus 5 μ erwähnt werden. Der Unterschied in dem Wider- weniger hartem, aber zäherem Hartmetall, bedingt stand gegen Verschleiß und der Zähigkeit kann durch durch verschiedene Korngröße bzw. stoffliche ZuÄnderung in der stofflichen Zusammensetzung, wie sammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß die beispielsweise des Kobaltgehaltes, durchgeführt wer- 70 zähere Zone (13) des Hartmetalls', im Querschnitt