DE1126341B

DE1126341B - Rock drill with sintered carbide cutting insert

Info

Publication number: DE1126341B
Application number: DES51580A
Authority: DE
Inventors: Didrik Wilhelm Haglund
Original assignee: Sandvikens Jernverks AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1955-12-13
Filing date: 1956-12-13
Publication date: 1962-03-22

Description

Gesteinsbohrer mit gesintertem Hartmetall-Schneideinsatz Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer-Schneideinsatz aus gesintertem Hartmetall, der im wesentlichen aus Hartmetallkarbidkömem, etwa Wolframkarbid, und einem Bindemetall, wie Kobalt, besteht. Der Schneideinsatz hat vom eine Schneidkante und auf der anderen Seite eine im wesentlichen flache Bodenfläche und parallele oder im wesentlichen parallele Längsseitenflächen und besteht aus mindestens zwei Schichten unterschiedlicher Verschleißfestigkeit und Zähigkeit. Von zwei benachbarten Schichten hat die der Schneidkante zunächst liegende die größere Verschleißfestigkeit, während die dem Boden zunächst liegende Schicht die größte Zähigkeit aufweist. Die Grenzen zwischen den Schichten, im zur Bohrerlängsachse parallelen Schnitt, sollten im wesentlichen parallel zur Bodenfläche liegen. Der neue Schneideinsatz ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit der Schneldkante eine mittlere Komgröße zwischen 1,5 und 4 Mikron und einen gewichtsmäßigen Bindemetallgehalt zwischen 5 und 10 % hat und die mittlere Korngröße von Schicht zu Schicht in Richtung zum Boden hin abnimmt und der Bindemetallgehalt in gleicher Richtung zunimmt, wobei der Unterschied in der mittleren Komgröße zwischen zwei benachbarten Schichten mindestens 0,25 Mikron beträgt und die Summe aus Bindemetallgehalt, in Gewichtsprozenten ausgedrückt und dem Zweifachen der mittleren Korngröße in Mikron gemessen, zwischen 11 und 14 für die die Schneidkante bildende Schicht und die entsprechende Summe für die Bodenschicht zwischen 13 und 17 liegen und diese Summe von Schicht zu Schicht in Richtung zum Boden hin um 1 bis 3 Einheiten anwächst.Rock drill with sintered hard metal cutting insert The invention relates to a rock drill cutting insert made of sintered hard metal, which consists essentially of hard metal carbide grains, for example tungsten carbide, and a binding metal, such as cobalt. The cutting insert has on the one cutting edge and on the other side a substantially flat bottom surface and parallel or substantially parallel longitudinal side surfaces and consists of at least two layers of different wear resistance and toughness. Of two adjacent layers, the layer closest to the cutting edge has the greater wear resistance, while the layer closest to the bottom has the greatest toughness. The boundaries between the layers, in the section parallel to the longitudinal axis of the drill, should be essentially parallel to the floor surface. The new cutting insert is characterized in that the layer with the cutting edge has an average grain size between 1.5 and 4 microns and a binder metal content by weight between 5 and 10 % and the average grain size decreases from layer to layer towards the bottom and the binder metal content increases in the same direction, with the difference in the mean grain size between two adjacent layers being at least 0.25 microns and the sum of the binder metal content, expressed in percent by weight and twice the mean grain size measured in microns, between 11 and 14 for those forming the cutting edge Layer and the corresponding sum for the soil layer are between 13 and 17 and this sum increases by 1 to 3 units from layer to layer in the direction of the soil.

Die bisher bekannten Gesteinsbohrer-Schneideinsätze aus gesintertem Hartmetall wurden gewöhnlich aus einem homogenen Hartmetall hergestellt, worunter ein Hartmetall mit gleichmäßig durchgehender Korngröße und chemischer Zusammensetzung verstanden wird. Mit Hartmetall ist hier eine gesinterte Legierung gemeint, die im wesentlichen aus einem oder mehreren Karbiden, vorzugsweise Wolframkarbid und Bindemetall, vorzugsweise Kobalt und/oder anderen Metallen aus der Eisengruppe des Periodischen Systems, besteht.The previously known rock drill cutting inserts made of sintered Tungsten carbide were usually made of a homogeneous cemented carbide, including a hard metal with a uniform grain size and chemical composition is understood. With hard metal here is meant a sintered alloy that essentially of one or more carbides, preferably tungsten carbide and Binder metal, preferably cobalt and / or other metals from the iron group of Periodic Table.

Gesteinsbohrer-Schneideinsätze müssen eine hohe Verschleißfestigkeit und ebenso eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Bruch oder Zerbröckeln aufweisen, wenn sie den großen Stoßbeanspruchungen unterworfen werden, die während des Bohrens mit modernen Schlagbohrmaschinen auf sie einwirken.Rock drill cutting inserts must have high wear resistance and also have a high resistance to breakage or crumbling, when subjected to the large impact loads that occur during drilling act on them with modern impact drills.

Es ist jedoch sehr schwierig, diese beiden Eigenschaften in einem Schneideinsatz mit homogener Komgröße und ebensolcher chemischer Zusammensetzung zu vereinigen. Wenn also die Verschleißfestigkeit erhöht wird, wird der Schneideinsatz spröder und neigt rascher zum Bruch oder Zerbröckeln, und umgekehrt, wenn die Zähigkeit und mechanische Festigkeit erhöht wird, wird die Verschleißfestigkeit verringert.However, it is very difficult to combine these two properties into one Cutting insert with a homogeneous grain size and chemical composition to unite. So, when the wear resistance is increased, the cutting insert will more brittle and tends to break or crumble more quickly, and vice versa, if the toughness and mechanical strength is increased, wear resistance is decreased.

Es ist vorgeschlagen worden, Hartmetall-Schneideinsätze mit in bezug auf Verschleißfestigkeit mit unterschiedlichen Zonen auszuführen. Die verschleißfesteren Teile wurden im allgemeinen an den Enden des Schneideinsatzes, an der Peripherie der Bohrkrone in einer oder mehreren relativ dünnen Zonen parallel zu den Seitenflächen des Schneideinsatzes angeordnet. Es ist ferner bekannt, daß verschleißfesteres Material gewöhnlich einen niedrigeren Gehalt an Bindemittel aufweist als das weniger verschleißfeste Material. Es ist auch bekannt, daß ein feinkörniges Hartmetall eine höhere Verschleißfestigkeit als ein grobkörniges aufweist.It has been proposed to use hard metal cutting inserts in relation to be carried out with different zones for wear resistance. The more wear-resistant Parts were generally at the ends of the cutting insert, on the periphery the drill bit in one or more relatively thin zones parallel to the side surfaces of the cutting insert arranged. It is also known that more wear-resistant material usually has a lower content of binder than the less wear-resistant Material. It is also known that a fine-grained cemented carbide has higher wear resistance than a coarse-grained one.

Die Einsatzschneide gemäß der Erfindung bietet verschiedene wesentliche Vorteile im Vergleich mit dem bisher Bekannten. Einige dieser Vorteile werden in der Beschreibung erläutert.The insert cutting edge according to the invention offers several essentials Advantages in comparison with the previously known. Some of these benefits are included in explained in the description.

Die mechanische Festigkeit eines Gesteinsbohrer-Schneideinsatzes nimmt ab in dem Maße, wie sich ihre Höhe durch Abnutzung verringert, bis sie schließlich nicht mehr den Biegespannungen widerstehen kann, denen sie unterworfen wird, und zu Bruch geht. Ein relativ harter Schneideinsatz mit geringemBindemetallgehaltwird langsamer abgenutzt als ein zäherer, jedoch kann er andererseits vor dem Zubruchgehen nicht so weit abgenutzt werden wie der zähere.The mechanical strength of a rock drill cutting insert decreases from as their height decreases through wear and tear, until they in the end can no longer withstand the bending stresses to which it is subjected, and breaks. A relatively hard cutting insert with a low binder metal content becomes Wears out more slowly than a tough one, but on the other hand it may break before breaking down won't wear out as much as the tougher one.

Die Vorteile der obenerwähnten beiden Arten von Schneideinsätzen werden gemäß der Erfindung in ein und demselben Schneideinsatz nutzbar gemacht. Erfindungsgemäß kann dieser auch aus mehr als zwei -Schichten bestehen, die so verschleißfest und zäh sein sollen, daß die Verschleißfestigkeit von Schicht zu Schicht in Richtung des oberen Teiles des Einsatzes mit der Schneidkante zunimmt, zur gleichen Zeit wie die Zähigkeit von Schicht zu Schicht in Richtung des Einsatzbodens zunimmt.The advantages of the two types of cutting inserts mentioned above will be made usable according to the invention in one and the same cutting insert. According to the invention this can also consist of more than two layers that are so wear-resistant and should be tough that the wear resistance from layer to layer in the direction of the upper part of the insert increases with the cutting edge, at the same time how the toughness increases from layer to layer towards the bottom of the insert.

Es hat sich für die in Frage stehende Art Schneideinsätze als sehr wesentlich erwiesen, daß die verschleißfestereHartmetallschicht eine größere mittlere Körnung aufweist als die zähere Hartmetallschicht. Die Untersuchungen ergaben einen Zusammenhang zwischen der Verschleißfestigkeit des Hartmetalls, der Korngröße des Hartmaterials und dem Kobalt-Bindemittelgehalt. Die Verschleißfestigkeit des Hartmetalls kann also gekennzeichnet werden durch einen Wert T = der Summe des Bindemetallgehaltes in Gewichtsprozenten und das Zweifache der mittleren Korngröße des Hartmaterials in Mikron. Je kleiner der Wert, desto verschleißfesteres Hartmetall, und zwei Hartmetalle mit demselben T-Wert sind im wesentlichen gleichwertig und ergeben dasselbe Bohrresultat, vorausgesetzt, daß, wie oben erwähnt, das verschleißfestere Hartnietall eine größere mittlere Korngröße aufweist als das zähere Hartmetall.It has proven to be very essential for the type of cutting inserts in question that the more wear-resistant hard metal layer has a larger average grain size than the tougher hard metal layer. The investigations revealed a connection between the wear resistance of the hard metal, the grain size of the hard material and the cobalt binder content. The wear resistance of the hard metal can thus be characterized by a value T = the sum of the binding metal content in percent by weight and twice the mean grain size of the hard material in microns. The smaller the value, the more wear-resistant hard metal, and two hard metals with the same T-value are essentially equivalent and give the same drilling result, provided that, as mentioned above, the more wear-resistant hard rivet has a larger mean grain size than the tougher hard metal.

Es wurde festgestellt, daß es zur Erzielung der bisher erreichten außerordentlichen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Schneideinsätze von wesentlicher Bedeutung ist, daß der Unterschied in der Verschleißfestigkeit zweier benachbarter Schichten innerhalb bestimmter festgestellter, relativ enger Grenzen zu wählen ist. Für zwei benachbarte Schichten soll also die dem Boden des Einsatzes zunächst gelegene Schicht einen T-Wert haben, d. h., die Summe des Bindemetallgehaltes in Gewichtsprozenten und das Zweifache der mittleren Korngröße in Mikron soll zwischen 1 und 3 Einheiten größer sein als der T-Wert für die Schicht, die der Schneidkante des Einsatzes zunächst liegt.It has been found that, in order to achieve the extraordinary properties of the cutting inserts according to the invention that have been achieved so far, it is of essential importance that the difference in the wear resistance of two adjacent layers be selected within certain established, relatively narrow limits. For two adjacent layers, the layer closest to the bottom of the insert should have a T value, i.e. That is, the sum of the binder metal content in percent by weight and twice the mean grain size in microns should be between 1 and 3 units greater than the T-value for the layer that lies next to the cutting edge of the insert.

Ferner hat sich gezeigt, daß die oberste Schicht des Schneideinsatzes mit der Schneidkante, welche in der Hauptsache für die Verschleißfestigkeit der Einsatzschneide maßgebend ist, aus einem Hartmetall hergestellt werden kann, dessen T-Wert kleiner als 14 und vorzugsweise größer als 11 ist. Gewöhnlich wird für diese Schicht ein T-Wert zwischen 11,5 oder 12 bis 13,5 gewählt. Bei der Bodenschicht des Schneideinsatzes soll der T-Wert mindestens 13 und vorzugsweise zwischen 14 und 17 liegen.It has also been shown that the top layer of the cutting insert with the cutting edge, which is mainly decisive for the wear resistance of the insert cutting edge, can be made of a hard metal whose T value is less than 14 and preferably greater than 11 . Usually a T value between 11.5 or 12 to 13.5 is chosen for this layer. For the bottom layer of the cutting insert, the T value should be at least 13 and preferably between 14 and 17 .

Bei der Sinterung eines Schneideinsatzes aus zwei verschiedenen Hartmetallen findet gewöhnlich ein Diffundieren von Kobalt statt. Diese, Erscheinunstrebt danach, die T-Werte der benachbarten Hartmetallschichten auszugleichen. Die zähere Schicht darf nicht allzu zäh ausgeführt werden, da eine solche Kombination nicht zu besten Ergebnissen beim Bohren führt. Der Unterschied in den T-Werten zwischen der Bodenschicht und der obersten Schicht darf 3 Einheiten nicht übersteigen. Wenn ein größerer Unterschied in der Verschleißfestigkeit zwischen den Schichten erforderlich ist, soll der Einsatz eine oder mehrere Zwischenschichten enthalten.When a cutting insert made of two different cemented carbides is sintered, cobalt usually diffuses. This, apparently, strives to equalize the T-values of the neighboring hard metal layers. The tougher layer must not be made too tough, as such a combination does not lead to the best results when drilling. The difference in T values between the bottom layer and the top layer must not exceed 3 units. If a greater difference in wear resistance between layers is required, the insert should contain one or more intermediate layers.

Gemäß der Erfindung muß die, Bodenschicht feinkörniger sein als die oberste Schicht des Schneideinsatzes mit der Schneidkante. Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß die für den Unterschied in der Verschleißfestigkeit zwischen den Schichten erwähnten Bedingungen erfüllt werden. Es wurde festgestellt, daß für Schneideinsätze der fraglichen Art die mittlere Komgröße für das Hartmetall in der obersten Schicht mit der Schneidkante größer als 1,5 und vorzugsweise 1,8 Mikron, jedoch weniger als 4 Mikron betragen soll. In gewissen Gesteinsarten soll die mittlere Korngröße für diese Schicht zwischen 2,0 und 3,8 Mikron gewählt werden. Bei der Bodenschicht muß die mittlere Korngröße über 1 Mikron hinausgehen und beispielsweise zwischen 1,2 und 3,0 Mikron gewählt werden.According to the invention, the bottom layer must be finer-grained than the top layer of the cutting insert with the cutting edge. It is essential that the conditions mentioned for the difference in wear resistance between the layers are met. It has been found that for cutting inserts of the type in question the mean grain size for the cemented carbide in the top layer with the cutting edge should be greater than 1.5 and preferably 1.8 microns but less than 4 microns. In certain types of rock, the mean grain size for this layer should be between 2.0 and 3.8 microns. In the case of the soil layer, the mean grain size must exceed 1 micron and, for example, be selected between 1.2 and 3.0 microns.

Durch feinkörnige Ausbildung der Bodenschicht kann der Bindemetallgehalt in diesem Teil erhöht werden. Hierdurch wird das Löten erleichtert, und es wird eine kleinere Differenz im Wärineausdehnungskoeffizienten zwischen dem Hartmetall und dem Stahl erreicht, was sich in verminderten Lötspannungen und verbesserter Zähigkeit auswirkt. Bei dieser Art von Schneideinsätzen kann also der Bindemetallgehalt zur gleichen Zeit zunehmen, wie die mittlere Korngröße, von Schicht zu Schicht in Richtung von der Schneidkante des Einsatzes gegen dessen Boden abnimmt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, für die oberste, Schicht des Schneideinsatzes mit der Schneidkante einen Bindemetall-, vorzugsweise Kobaltgehalt zwischen 5 und 1011o, vorzugsweise zwischen 5,5 und 9%, zu verwenden. Für die Bodenschicht können 7 bis 14% und vorzugsweise 8 bis 12% des-Bindemetalls verwendet werden. Ferner kann es vorteilhaft sein, daß das Hartmetallkarbidkorn bzw. das Bindemetall in den verschiedenen Schichten im wesentlichen dieselbe chemische Zusammensetzung aufweist. Es ist natürlich auch möglich, ein Hartmetallkom und ein Bindemetall mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung in verschiedenen Schichten zu verwenden.The fine-grained formation of the soil layer can increase the binding metal content in this part. This makes soldering easier, and a smaller difference in the coefficient of thermal expansion between the hard metal and the steel is achieved, which results in reduced soldering stresses and improved toughness. In this type of cutting insert, the binder metal content can increase at the same time as the mean grain size decreases from layer to layer in the direction from the cutting edge of the insert towards its bottom. It has proven advantageous to use a binder metal, preferably cobalt content of between 5 and 1011 °, preferably between 5.5 and 9%, for the top layer of the cutting insert with the cutting edge. 7 to 14% and preferably 8 to 12% of the binder metal can be used for the bottom layer. Furthermore, it can be advantageous for the hard metal carbide grain or the binding metal in the various layers to have essentially the same chemical composition. It is of course also possible to use a hard metal grain and a binding metal with different chemical compositions in different layers.

Gemäß der Erfindung hat die obere Schicht des Schneideinsatzes mit der Schneidkante verschleißfesteres Hartmetall und ihre Bodenschicht zäheres Hartmetall. Der verschleißfestere Teil des Einsatzes wird also zuerst benutzt, wenn die Höhe des Einsatzes noch relativ groß ist. In dem Maße, wie der Einsatz abgenutzt wird, wird das Verhältnis des feinkömigen zäheren Teils des Einsatzes zum grobkömigeren spröden Teil größer, und es hat sich gezeigt, daß dieses Verhältnis einebessere Ausnutzung des Einsatzes ermöglicht, d. h., die Eigenschaften der hohen Vorschleißfestigkeit werden mit den Zähigkeitseigenschaften kombiniert, so daß der Einsatz eine längere Lebensdauer in bezug auf Verschleiß und Bruch aufweist.According to the invention, the upper layer of the cutting insert with the cutting edge has more wear-resistant hard metal and its bottom layer has tougher hard metal. The more wear-resistant part of the insert is therefore used first when the height of the insert is still relatively large. As the insert wears, the ratio of the fine-grained tougher part of the insert to the coarse-grained brittle part increases, and it has been found that this ratio enables better utilization of the insert, i.e. That is, the properties of high pre-wear resistance are combined with the toughness properties, so that the insert has a longer life in terms of wear and breakage.

Die Schichtgrenze bzw. -grenzen können in der Weise ausgeführt sein, daß sie in einem Schnitt der Einsatzschneide parallel oder im wesentlichen parallel zum Einsatzboden liegen. In gewissen Fällen kann es beispielsweise vorteilhaft sein, daß die Schichtgrenze in ihrem mittleren Teil liegt, um eine Bindung od. dgl. zu bilden, so daß das verschleißfestere bzw. zähere Hartmetall in das andere hineinragt. Der Schneideinsatz kann, wie erwähnt, in zwei oder mehr Schichten aufgebaut sein, deren Grenzflächen im wesentlichen zur Bodenfläche des Einsatzes parallele ebene Flächen darstellen. Wenn der Schneideinsatz beispielsweise aus zwei Schichten besteht, kann die Höhe der Bodenschicht erfindungsgemäß vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,6 der maximalen Höhe des Einsatzes liegen, und wenn der Einsatz beispielsweise dreischichtig ist, können die Bodenschicht und die Mittelschicht erfindungsgemäß je- weils eine Höhe von mindestens 0,2 der maximalen Höhe des Einsatzes aufweisen.The layer boundary or boundaries can be designed in such a way that they lie parallel or essentially parallel to the base of the insert in a section of the insert cutting edge. In certain cases it can be advantageous, for example, that the layer boundary is in its central part in order to form a bond or the like, so that the harder metal, which is more wear-resistant or tougher, protrudes into the other. As mentioned, the cutting insert can be built up in two or more layers, the boundary surfaces of which represent planar surfaces essentially parallel to the bottom surface of the insert. If the cutting insert consists, for example, of two layers, the height of the bottom layer according to the invention can preferably be between 0.3 and 0.6 of the maximum height of the insert, and if the insert is, for example, three-layer, the bottom layer and the middle layer can each be one according to the invention Be at least 0.2 of the maximum bet size.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht.In the drawing are various embodiments of the invention illustrated.

Fig. 1 ist ein Schaubild einer Bohrkrone mit einem Hartmetall-Schneideinsatz, und Fig. 2, 3, 4, 5, 6 und 7 sind Querschnitte von Einsätzen, die verschiedene Anordnungen der grob- und feinkörnigen Teile zeigen.Fig. 1 is a schematic diagram of a drill bit with a cemented carbide cutting insert, and Figs. 2, 3, 4, 5, 6 and 7 are cross sections of inserts showing various arrangements of the coarse and fine grained parts.

Bei der Bohrkrone 10 nach Fig. 1 ist ein Hartmetall-Schneideinsatz 11 in eine Nut im Bohrkronenkörper mittels Hartlöten oder in sonstiger Form eingefügt. Hier soll nur eine typische Anordnung veranschaulicht werden. Im Rahmen der Erfindung kann der Einsatz in der Form variieren, mehr als ein Einsatz kann in der Schneidfläche der Bohrerspitze vorgesehen sein, und verschiedene Anordnungen der Einsätze in der Bohrkronenoberseite können verwendet werden. Zum Beispiel können vier Einsätze in der Form eines Kreuzes angeordnet sein, und/oder der oder die Einsätze können aus zwei oder mehr Stücken gebildet sein, oder der Einsatz kann konvergierende Seitenflächen in Bohrrichtung aufweisen.In the case of the drill bit 10 according to FIG. 1 , a hard metal cutting insert 11 is inserted into a groove in the drill bit body by means of brazing or in some other form. Only a typical arrangement is to be illustrated here. Within the scope of the invention, the insert can vary in shape, more than one insert can be provided in the cutting surface of the drill bit, and different arrangements of the inserts in the drill bit top can be used. For example, four inserts can be arranged in the shape of a cross and / or the insert or inserts can be formed from two or more pieces, or the insert can have converging side surfaces in the direction of drilling.

Fig. 2 bis 4, die zur Längsachse jedes Schneideinsatzes senkrechte Schnitte zeigen, sind Beispiele von verschiedenen Anordnungen der verschiedenen Hartmetallschichten. In Fig. 4, welche die einfachste Ausführung darstellt, bezeichnet 12 die grobkörnige, verschleißfestere Schicht, und 13 ist die feinkörnige, zähere Schicht. Die Ausführungsform nach Fig. 2 hat eine dritte Schicht 14 von mittlerer Zähigkeit, und nach Fig. 3 werden Schichten 15, 16 und 17 von fortschreitend abnehmbarer Komgröße zwischen die verschleißfestere Schicht 12 und die zähere Schicht 13 eingeschoben. Es ist möglich, die Zahl der Schichten weiter zu erhöhen.Figures 2 to 4, which show sections perpendicular to the longitudinal axis of each cutting insert, are examples of various arrangements of the various hard metal layers. In Fig. 4, which represents the simplest embodiment, 12 denotes the coarse-grained, more wear-resistant layer, and 13 is the fine-grained, tougher layer. The embodiment according to FIG. 2 has a third layer 14 of medium toughness, and according to FIG. 3 layers 15, 16 and 17 of progressively removable grain size are inserted between the more wear-resistant layer 12 and the tougher layer 13 . It is possible to further increase the number of layers.

Durch Wahl einer geeigneten Komgröße und des Bindemetallgehaltes für die verschiedenen Schichten werden die gewünschten Eigenschaften für den Schneideinsatz, große Verschleißfestigkeit im oberen Teil und einwandfreie Zähigkeit im Bodenteil erzielt. Die chemische Analyse für das Hartmetallkom bzw. das Bindemetall kann im wesentlichen für den ganzen Einsatz dieselbe sein oder für die verschiedenen Schichten variieren.By choosing a suitable grain size and the binding metal content for the different layers will have the desired properties for the cutting insert, great wear resistance in the upper part and perfect toughness in the bottom part achieved. The chemical analysis for the hard metal or the binding metal can be carried out in essential for the whole application or for the different layers vary.

Der Schneideinsatz besteht aus einer gesinterten Einheit, und die Grenzen zwischen den Schichten können mindestens in bezug auf die Komgrößen für die verschiedenen Schichten relativ scharf sein. Die Grenzen zwischen den Schichten können in einem Querschnitt des Einsatzes im wesentlichen parallel zum Boden desselben liegen. Auch in Längsrichtung des Einsatzes können nach Fig. 5 die Grenzen im wesentlichen parallel zum Einsatzboden liegen. Alternativ können sie in Längsrichtung entsprechend Fig. 6 eine Bogen- oder dergleichen Form aufweisen. Das verschleißfeste Hartmetall kann auch in zwei oder mehr Zonen in Längsrichtung des Einsatzes getrennt sein, zwischen welchen zäheres Hartmetall eingelagert ist, wie in Fig. 7 gezeigt wird.The cutting insert consists of a sintered unit and the boundaries between the layers can be relatively sharp, at least with regard to the grain sizes for the various layers. The boundaries between the layers may be substantially parallel to the bottom of the insert in a cross section of the insert. According to FIG. 5, the boundaries in the longitudinal direction of the insert can also lie essentially parallel to the insert base. Alternatively, they can have an arc or the like shape in the longitudinal direction according to FIG. 6. The wear-resistant hard metal can also be separated into two or more zones in the longitudinal direction of the insert, between which tougher hard metal is embedded, as shown in FIG. 7 .

In nachstehenden Tabellen werden einige Beispiele für Gesteinsbohrerschneideinsätze aufgeführt, wie sie gemäß der Erfindung hergestellt werden. Die Grenzen zwischen benachbarten Schichten sind bei den in den Tabellen aufgezählten Einsätzen im wesentlichen parallel zur Bodenfläche des Schneideinsatzes, und diese Einsätze weisen eine maximale Höhe von etwa 16 mm auf. Mit der Bezeichnung T in der Tabelle wird die Summe des Bindegehaltes in Gewichtsprozenten und das Zweifache der mittleren Korngröße in Mikron verstanden.In the tables below, some examples of rock drill cutting inserts as made in accordance with the invention are given. The boundaries between adjacent layers for the inserts listed in the tables are essentially parallel to the bottom surface of the cutting insert, and these inserts have a maximum height of about 16 mm. The designation T in the table means the sum of the binding content in percent by weight and twice the mean grain size in microns.

Tabelle 1 zeigt zweischichtige Einsätze, von denen die zähere Bodenschicht eine Höhe von etwa 5 mm aufweist, wie aus der Tabelle hervorgeht.Table 1 shows two-layer inserts, of which the tougher bottom layer has a height of about 5 mm, as can be seen from the table.

Tabelle 11 zeigt einen dreischichtigen Einsatz, wobei die mittlere Schicht eine Höhe von etwa 4 mm und die Bodenschicht eine solche von etwa 5 mm aufweist. Tabelle 1 Obere Schicht Bodenschich, Unterschied Nr. Co dn dm Höhe 0/0 #t T Co 11 T mm in T 1 8 2,7 13,4 10 2,3 14,6 5 1,2 2 8 2,1 12,2 11 1,7 14,4 5 2,2 3 6 3A 12,8 10 2,3 14,6 5 1,8 4 7 2,9 12,8 11 1,7 14,4 5 1,6 Tabelle II Obere Schicht Mittelschicht Bodenschicht Unterschied Nr. Co d. T Co dm T Höhe Co d.. T Höhe 1 0/0 #t !t mm #t mm in T 5 6 3,0 12,0 1 9 2,3 13,6 4 13 1,7 # 16,4 5 1,6+2,8 Gewöhnlich enthält das Hartmetall in den verschiedenen Schichten Wolframkarbid zusammen mit anderen Karbiden in kleinen Mengen und als BindemetallKobalt, möglicherweisezusammen mit anderen Metallen der Eisengruppe im Periodischen System. Der Unterschied in der mittleren Komgröße zwischen benachbarten Schichten liegt vorzugsweise zwischen C,1 und 1,7Mikron und beträgt oft etwa 0,4 bis 0,7 Mikron.Table 11 shows a three-layer insert, the middle layer having a height of about 4 mm and the bottom layer having a height of about 5 mm. Table 1 Upper layer of soil, difference No. Co dn dm height 0/0 #t T Co 11 T mm in T 1 8 2.7 13.4 10 2.3 14.6 5 1.2 2 8 2.1 12.2 11 1.7 14.4 5 2.2 3 6 3A 12.8 10 2.3 14.6 5 1.8 4 7 2.9 12.8 11 1.7 14.4 5 1.6 Table II Top layer middle layer bottom layer difference No. Co d. T Co dm T height Co d .. T height 1 0/0 #t! T mm #t mm in T 5 6 3.0 12.0 1 9 2.3 13.6 4 13 1.7 # 16.4 5 1.6 + 2.8 Usually the cemented carbide in the different layers contains tungsten carbide together with other carbides in small amounts and as a binding metal cobalt, possibly together with other metals of the iron group in the periodic table. The difference in mean grain size between adjacent layers is preferably between 1.1 and 1.7 microns, and is often about 0.4 to 0.7 microns.

Die obenerwähnte mittlere Korngröße 'wird als Durchmesser eines kugeligen Koms definiert, welches denselben Querschnitt wie der mittlere Querschnitt des eigentlichen Koms aufweist. Die mittlere Korngröße d wird erhalten durch Errechnen der Kornzahl in einem bestimmten Flächenmaß einer Mikroaufnahme und durch Anwendung der folgenden Formel: In dieser Formel wird die Tatsache berücksichtigt, daß das Korn gewöhnlich nicht zentral längs einer der Komgröße entsprechenden Fläche, sondern längs eines kleineren Querschnittes geschnitten wird.The above-mentioned mean grain size is defined as the diameter of a spherical grain which has the same cross section as the mean cross section of the actual grain. The mean grain size d is obtained by calculating the number of grains in a certain area of a photomicrograph and using the following formula: This formula takes into account the fact that the grain is usually not cut centrally along an area corresponding to the grain size, but along a smaller cross-section.

Im Vergleich zu den früher verwendeten Gesteinsbohrer-Hartmetall-Schneideinsätzen kann der Einsatz gemäß der Erfindung beträchtlich dünner abgenutzt werden, was zusammen mit seinem verschleißfesteren Oberteil eine beträchtlich. größere Zahl gebohrter Meter ergibt, ehe der Schneideinsatz abgenutzt ist.Compared to the previously used rock drill carbide cutting inserts the insert according to the invention can be worn considerably thinner, which together with its more wear-resistant upper part a considerable. larger number of drilled Meters before the cutting insert is worn out.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Rock drill with sintered hard metal cutting insert, which has a flat bottom surface and essentially parallel side surfaces and consists of at least two layers of granular hard metal carbide and binder metal on top of one another, the layer closer to the cutting edge being harder and less tough than one closer to the ground Layer, characterized in that the layer with the cutting edge has an average grain size between 1.5 and 4 microns and a binder metal content by weight between 5 and 101% and the average grain size decreases from layer to layer towards the bottom and the binder metal content in the same way Direction increases, with the difference in the mean grain size between two adjacent layers being at least 0.25 microns and the sum of the binder metal content, expressed in percent by weight and twice the mean grain size measured in microns, between 11 and 1.4 for that forming the cutting edge Layer u nd the corresponding sum increases by 1 to 3 units from layer to layer in the direction of the ground.

2. Rock drill according to claim 1, characterized in that the cutting insert consists of only two layers, of which the bottom layer is 0.3 to 0.6 times the height of the insert. 3. Rock drill according to claim 1, characterized in that the insert consists of three layers, of which the bottom and middle layers each have a height of at least 0.2 times the height of the insert.

Considered publications: German Patent Nos. 615 262, 630 138, 881110, 899 481; British Patent No. 659,765; "Bergbaurundschau", March 1954, p. 114; "Archives for Metallurgy", 1938, p. 550.