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Hartmetallauflagenzusammensetzung und Maßteilbewehrung für k:eißelrollen
von Gesteinsbohrern, Zusatz zu Patent . ... ... (Patent-Anm. Y 15 58 979.4) Die
vorliegende Erfindung betrifft verschiedene abriebfaste Werkzeuge und Behneidwerkzeuge,
insbesondere eine ä.eißelrolle für einen Gesteinsbohrer und insbesondere abriebfeste
Auftragsschweißungen oder Hartmetallauflagen im Bereich der £aßfläche der keißelrollen
solcher Gesteinsbohrer. Die Erfindung betrifft in noch speziellerem Rahmen solche
Hartmetallauflagen aus Wolframkarbid zusammen mit verschiedenen Arten von Metallbindemittel
einschließlich einer Matrix aus einer zähen, äußerst harten Stahllegierung. Gemäß
der
vorliegenden Erfindung werden im weitesten Sinne die bisher
bekannten gegossenen Splitter aus Wolframkarbid durch gesinterte Wolframkarbid-Körnchen
ersetzt, während die anderen Bestandteile und Verfahrensschritte im wesentlichen
dieselben bleiben. Gemäß der Erfindung wird gleichfalls die Art des metallischen
Bindemittels geändert, das dazu verwandt wird, die Wolframc,arbid-Kärner zu einem
zähen Bchleifmittelkorn zu verarbeiten, wobei nicht nur das gewöhnlich verwandte
Kobalt, sondern auch andere Bindemittel, wie z.8. irgend ein anderes Metall der
Eisengruppe (Eisen und Nickel), die verschiedenen Zweistoff- und Dreistofflegierungen
der Metalle der Eisengruppe! und metallische Bindemittel verwandt werden, bei. denen
ein oder mehrere Metalle der Eisengruppe den Hauptteil des Bindemittels bilden,
während der Rest aus verschiedenen anderen Metalle besteht. Der Anteil des Bindemittels
in den Körnern liegt in einem verwendbaren Bereich von 3 bis 13 G«.-%, wobei der
Anteil vorzugsweise 6 Gew.-% beträgt. Die Körner haben vorzugsweise eine abgerundete
und in grobe Zügen kugelförmige Gestalt, wobei scharfe Kurten und
Splitterformen
vermieden werden, da diese leicht der Schweißmatrix in Löenng gehen. Die
Gröi:e der Körner ist nicht kritisch, jedoch liegen bei der vorliegend
Erfindung
die ;;iuerscbnittsabmessungen gewöhnlich in einem Bereich von 0,23 mm bis zu m&cimal
2,36 mm. Die Verwendung von Zusammensetzungen, bei denen 'V'V«olframkarbid mit anderen
Bindemitteln als Bobalt verwandt wird, ist für alle Bchneidneißel und Oberflächen,
die eine hohe Abriebfestigkeit erfordern, neu.
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Ein weiteres wichtiges kerkmal der vorliegenden Erfindung besteht
in der Ausbildung der klatriz, durch die die gesinterten Karbid Körner an der Laßfläche
des Meißels befestigt werden. Diese katrix besteht aus einem zähen und ziemlich
harten Legierungsstahl, dessen Härte im Bereich von ungefähr 44 bis ungefähr 63
Rockwell "G" und vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 58 bis 62 Rockwell "C"
liegt. Es wurde gefunden, daß Matrizes bzw. Gefüge aus gewöhnlichen Stählen, Hartlötstoffen
und sehr harten Stählen entweder zu weich oder zu brüchig sind, um der Im
Betrieb auftretenden konstanten Scherbeanspruchung zu widerstehen. Der legierungsstatll
der Matrix stammt teilweise aus dem Legierungsstahl des Leißels, der gewöhnlich
aus einem Nickel-Bolybdän-Stahl besteht, und teilweise aus dem Schweißstab
oder der
Schweißröhre bzw. -rohr, oder manchmal beinahe vollständig aus dem
Teil der keißelfläche, die während des Schweißprozesses geschmolzen wird, während
durch die
Röhre lediglich Stahl wit niedrigem Kohlenstoffgehalt
zugeführt wird. Es können verschiedene Schweißverfahren verwandt werden, so zoBo
das Schweißen mit atomarem byasserstoff oder mit Acetylen-Sauerstoff, und die Hartmetallkörner
können vor dem Schweißvorgang aufgebracht werden, indem sie zoBo an der Lr:aßfläche
mit einem Klebemittel, vie etwa Natriumsilikat, festGeklebt werden, oder sie können
vorzugsweise mittels eines Stahlschvreißrohrs zugeführt werden, Grobei die Körner
eine Füllung dieses Rohrs bilden Die Rohmaterialmischung einer solchen Röhre besteht
vorzugsweise aus 30 oder 40 Gewichts-;; Matrix, während der Rest aus den eingesetzten
bzwo gebundenen Karbidkörnern besteht.
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Den zu den Körnern hinzugegebenen Fulvern kommt gleichfalls eine gewisse
Bedeutung zu, da sie bis zu einem gewissen Grade sowohl die Endhärte der Matrix
mitbestimmen als auch die Menge des Wolframkarbids begrenzen, das in Lösung geht.
Eine vorzugsweise angewandte Technik besteht darin, daß man Ferromolybden- und Ferromangan-lulver
hinzugibt, so daß man eine vor der Anwendung vorliegende Matrixzusammensetzung,
einschließlich der gewöhnlich aus einem Xitahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt bestehenden
'band der Röhre, von ungefähr
| 1,0 o Mangan und 0525 &) 1.#olybdän erhält, während der |
| Rest aus im wesentlichen G@ahl mit niedrigem Kohlen- |
| stoffgehalt besteh t. Auch geringere prozentuale An-. |
| teile an Langan und ääol@ybdän bis herab zu einem Gehalt |
| 0 für jedes dieser Letalle,, ;sind ausreichend, obgleich |
| sic nicht ganz :.c gut sind, während sich durch pro- |
| zentuale Anteile Isis hinauf zu 2,0 ;@`o Mangan und 0,!') ;;; |
| Lsolyodän, wie sie bei dem bisher bekannten gegossenen |
Karbid verwand:; wurden, eine Hartmetallauflage ergibt, die zu hart und brüchig
ist, i;ihre Härte liegt bei ungefähr 65 Rockwell "C"), Ein letztes wichti-es Merkmal
der Erfindung besteht darin, daß festgestellt wurde, daß ein erheblicher Teil des
Wolframkarbids, urd vielleicht sogar das ganze folframkarbid, aus Diwolframl:arbid
1"J2C bestehen kaxn, obgleich bisher in der Fachwelt die Ansicht vertreten v,urde,
daß lediglich das Monowolframkarbid 7C gesintert und geschweißt werden kann. Die
besten Ergebnisse wurden mit WC - W20 - Lischungen unter Verwendung eines Lisen-Bindemittels
erzielt, obgleich auch andere Bindemittel anwendbar sein dt.rften. Diese Feststellung
ist fÜ.r alle Arten von Hbrtmetallauflagen, gleichgültig ob für "chneidmeißel in
Gesteinsbohrern und anderen whnei.dwerkzeu#;en oder für i.eißelverbinvt@zngen @@rr.:
andere
Werkzeuge, die einen hoben Abriebwiderstar@d erfordern, neu.
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Die .Erfindung soll im folgenden näher anhand von in der Zeichnung
dargestellten vorzugsweisen Ausführungsformen erläutert merden.
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Es zeigt bzw o zeigen Fig o 1 eile Seitenansicht eines neuen, mit
crei konischen keißelrollen versehenen lollenmeißels mit einer bevorzugten, den
Durchmesse.- der Bohrung bestimmenden Hartmetallauflage, wobei der Rollenmeißel
am untersten Teil eines Bohrstranges auf dem Grunde einer vertikal verlaufenden
Bohrung gezeigt ist und sein oberes Ende ein wenig vom Beobachter weg geneigt ist;
Fig. 2 eine Teilansicht der Oberfläche des Maßteils eines Bohrwerkzeuges des in
Fig. 1 gezeigten Gesteinsbohrers, in der die Oberfläche des Maßteils poliert und
geätzt ist, um die Einzelheiten der Hartmetallsuflage sichtbar zu machen; Fig. 3
eine Schnittansicht nach der in Fig. 2 gezeigten Linie 3-3; Fig. 4 die in Fig. 3
#;ezeigte - .Anordnung vor dem Auftragen der üartmetallauflage; Fig.. 5 eine perspektivische
Ansicht eines abgenutzten Gesteinsbohrers, der ebenso wie der in Fige 1 gezeigte
Gesteinsbohrer gemäß der Erfindung mit einer Hartmetallauflage arm h@aßteil versehen
war und dann solange zum Gesteinsbohnen verwendet wurde, bis sein Grundkörper vollkommen
stumpf wurde, während das Maßteil seinen richtigen Durchmesser beibehielt und weiterhin
arbeitsfähig blieb;
Fig. 6 einen anderen Gesteinsbohrer, der dem
in Pig. 1 gezeigten im wesentlichen entspricht, abgesehen davon, daß die Fläche
des Liaßteils mit einer Hartmetallauflage aus bekanntem, gegossenen Wolframkarbis
versehen war und für etwa die gleiche Bohrlänge und im wesentlichen die gleiche
Gesteinsformation wie der in FiG. 5 gezeigte Gesteinsbohrer verwendet wurde, bis
er nicht mehr brauchbar war, wobei das Maßteil so abgerundet und verkleinert wurde,
daß es nicht mehr benutzt werden konnte; Nig o 7 und Zig. 8 perspektivische Teilansichten
anderer Hartmetallauflagen für das Maßteil und andere Zahnformen; Fig. 9 und Fig.
10 Schnitte durch die in den Fig. 7 und 8 gezeigten Kartmetallauflagen nach den
Pfeilen 9 bzw. 1p; Fig. 11 eine perspektivische Teilansicht einer anderen Bartmetallauflage
für das Maßteil mit einer Zbhnanordnung; und Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie
12-12 der Fig. 11.
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Zig. 1 zeigt einen typischen, mit drei Ideißelrollen versehenen Gesteinsbohrer
1 mit einem Außendurchmesser von 200 mm. Der Gesteinsbohrer ist an einem Bund 2
des Bohrgestänges befestigt und darin mittels eines üblichen konischen, nicht gezeigten,
aus dem Meißelkörper 3 nach oben vorstehenden Schaftes eingeschraubt. Drei Schenkel
4 sind gleichmäßig am Umfang des keißelkÖrpers 3 verteilt und erstrecken sich von
diesem Körper
aus nach unten. Von jedem Sachenkel 4 geht ein in
den Zeichnungen nicht sichtbarer Lagerstift aus, der nach uzten und in Richtung
auf die Achse des Gesteinsbohrers gerichtet ist. Zwischen zwei benachbarten Schenkeln
ist je ein Ansatz 6 vorgesehen., in den eine Durchflußdüäe 7 eingeschraubt ist.
Ferner ist in den Zeichnungen eine be.ü.@tete Kompensatorkappe $ und ein mit einem
Stopfen versehener Durchlas Q zu sehen, der zur Schmiermittelversorgung des Gesteinsbohrers
dient. Der Boden und die c-e-i trnwände der .Bodenformation, in die die Bohrung
eingebracht wird, sind mit "D" und "S" bezeichnet.
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Auf jedem Lagerstift ist eine konische Leißelrolle 11 drehbar gelagert.
Die einzelnen Meißelrollen weisen gefräste, mit Kopfflächen 13 versehene
Stahlzähne 12 und Fußzähne 14 auf, von denen jeweils zwei über an ihren hinteren
Enden angeordnete stefe 15 miteinander verbunden sind. Die hinteren Faden dei Fußzähne
und die Stege 15 werden von Nuten 16 unterbrocken und bilden die Oberfläche
des Maßteils oder die Maßfläche des Gesteinsbohrers.
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Diel-aßfläche ist in den Fig. 2, 3 und 4 in verc@erter Form teilweise
dargestellt. Aus diesen Zeiehnungex erkennt
man, d.aß in den Stegen
15 eine Anzahl von mit Hartmetall ausgefüllten Aussparungen 1? und 18 vorgesehen
sind g die durch in Umfangsrichtung verlaufende Rippen 19 voneinander getrennt werden.
Jede Aussparung hat einen Bodenabschnitt 21 und wenigstens eine Sei tenwand 22"
Die Aussparung 18 hat an ihrer Maßfläche t.ei 23 keine Rippe. Beim Vergleich der
fiL-. 3 mit der die Aussparungen 1? vor dem Auftragen der Hartmetallaufläge zeigenden
Fig. 4 erkennt man, daß die Umrisse der Aussparung geändert und abgerundet werden,
wenn die Lartmetallauflage 20 durch Gcha:eißen in die Aussparungen eingebracht wird.
Ein Teil des Metalls des Gesteinsbohrers aus Legierungsstahl wird geschmolzen und
verbindet sich mit der zugefügten lietallmatrix und bildet ein die Körner 25 des
gesinterten wolframka31bids umgebendes Netzwerk aus Matrixmetall 240 Die Unterschiede
der Anordnung des Hartmetalls zwischen der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungen
und den in den Figo ? bis 12 gezeigten Ausführungen liegen allein in der Verbindung
der Fußzähne 14. In den Fig. 1 bis 4 sind die Fußzähne 14 durch von einer Spitze
13 zur nächsten verlaufende Stege 15 und durch zwischen jedem zweiten Zahn und dem
in Umfangsrichjrung folgenden Zahn vorgesehene fluten 16 miteinander verbunden,
während
sich bei der in den Fig. 7 bis 9 gezeigter. Ausführungsform nur eine Rippe 27 an
der RLckseite der Fußzähne 14 etwa parallel zur Spitze 13 nach außen erstreckt und
der Rest der hinteren Seite des Zahnes mit Aussparungen zur Aufnahme von Hartmetallauflagen
28 versehen ist. Zechen benachbarten Zähnen besteht keine Vsrsteifung oder Verbindung,
und die benachbarten Flanken 30 und 31 benachbarter Zähne werden durch eine Lücke
32 voneinander getrennt, wobei eine schmale Hartmetallauflage 29 in eine Aussparung
unterhalb dieser Zücke eingeschweißt wird. Die schmalen Hartmetallauflagen 29 werden
von den größeren, mit Hartmetallauflagen 28 versebenen Bereichen mittels Nuten getrennt.
Jede Hartmetallauflage einer beliebigen Anordnung weist ein die mit Abstand voneinander
angeordneten Körner 25 des gesinterten Wolframkarbide umgebendes Matrixmetall 24
auf.
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Bei der in den Fig. 8 und 10 dargestellten Ausführungsform wird ein
an die Rückseite jedes Fußzahnes 14 ungeformter Steg aus Legierungastahl 36 verwendet,
der sich in beiden Richtungen von der Spitze 13 aus erstreckt und dem Zahn eine
T-Form gibt. Eine
einzelne
Rippe
37 steht nach außen bin von der einen
Kante des
TI-Balkens hin vor und bildet eine rechtwinklig begrenzte
Aussparurs 389 die mit einer Hartmetallau::-lage 39 gefüllt wird. Zwischen zwei
benachbarten HGrtnetallauflagen 39 ist ein großer Zwischenraum 40 vorgeserena Die
Hartmetallauflage besteht, wie in allen anderen Ausführungsformen, aus in einer
Lietallmatrix 24 verteilten gesinterten Wolframkarbidköniern 250 Die in den Feig.
11 und 12 gezeigte üartmetallauflage verbindet iuerkmale von mehreren Anordnungen
miteinander. Jeder Fußzahn 14 ist mit einem der Zahnspitze eine T-Form gebenden
Steg 43 versehen, und die Rückseiten von benachbarten Zähnen sind durch große Zwischenräume
46 voneinander getrennt. Die Rückseiten dieser Zähne vierden zunächst so bearbeitet,
daßs in Umfangsrichtung verlaufende Aussparungen 44 und Rippen 45 entstehen und
danach werden sie mit quer dazu verlaufenden Nute3 47 versehen, die vom obersten
Funkt des Steges 43 bis zur untersten Kante der untersten Rippe 45 durchlaufen.
Diese Aussparungen und Nuten werden mit liartmetallauflagen 50 gefüllt, so daß keine
voneinander getrennten Hartmetallauflagen entstehen. Zwischen nebeneinanderliegendenZähnen
sind keine Nuten vorgesehen und der Bereich der Hartmetallauflage in der der radialen
F1Kcbe 26 am nächsten gelegenen
Aussparung 44 erstreckt sich als
geschlossener Ring rund um die Meißelrolle. Die Körner aus gesintertem Monowolframkarbid,
deren Bindemittel die in Tabelle I unten angegebenen Zusammensetzungen hatte, wurden
nach dem Whangerverfahren hergestellt, das unten unter dem Abschnitt "Ersatz durch
W20"
beschrie-
ben ist, wobei der Bindehittelanteil in den Körnern in jedem
Falle ungefähr 6 Gew.4 betrug. Diese Körner wurden
auf den Laßtlächen
der "kaßmeißelrollen" nach
dem Röhrenverfahren unter Verwendung
eines Autogenschweißbrenners aufgeschweißt, wobei vor der Durabführung
des Verfahrens
ein Verhältnis von 60 Gew.-%
.WC Körner zu 40
Gew.-% Matrix vorlag
und eine Röhre aus einem_Stahl
mit niedrigem
Koblenstoffgehalt verwandt wurde. Die
ausreichend Ferroaangan- und Perromolybd'ein-Pulver; so
daß vor
der
Durchftibrung
des Verfahrens
eine Matrix
mit einer Zusammensetzung
von annähernd 1,0 Gew.-% Mangan, 0,25 Gew.-% Rolybdän und
einem Rest vorlag,
der im wesentlichen aus einem Stahl mit niedriges
Kohlen-
stoffgehalt
bestand.
| Tabelle 1 |
| Zusammenset zu3gün des BInc? @rii tfel s, das bei der Bit- |
| dang des zu e =cV.r Masse ":olfram-- |
| karhids ts envandt wurde |
| L.ischung Nra zusaMmenset@ in Gewichtsprozent |
| 176 100 Nickel. |
| 177, G47, 226 1(.@O Eisen |
| 178, 230 50 reisen., 50 Nickel |
| 179 1k Eisen 7 ?d,3 Nickel, 17 Chrom, |
| 1i@ 3.e8 Bor, 0,9 Kohlen- |
| atof f, |
| 180 3 i,.IV@v.Lil@ 83 Nickel, ? Chrom, |
| 4 Silizium, 3,0 Bot, 0,5 maximal |
| K0IRLw@nstoff, |
| 208 92197 Nickel, 4,5 Silizium, 2,8 Bor |
| ?0 Nickel, 30 Kupfer |
| G48 53,5 -Eisen, 46,5 Kobalt |
| 227 96 Eisen, 4 Nickel |
| 228 85 Eisen, 15 Nickel |
| 229 72 Eisen, 28 Nickel |
| 231 85 Eisen, 15 Kobalt |
| 232 15 Eisen, 85 Kobalt |
| 233 50 Nickel, 50 Kobalt |
| 234 ?5 Nickel, 25 Kobalt |
| 235 25 Nickel, 75 Kobalt |
Die auf diese .eise mit einer liartmetallauflage versehenen Maßmeißelschneiden
sind doppelkegelige Schneiden, die die allgemeine Form von koniseben Roilenzeißeln,
jedoch mit der Ausnahme, maß sie lediglich den Maßteil u=3 den sich daran. anschließenden
geil der Fußzähne eines vollständigen Rollenmeißels besitzen. Sie wurden besonders
zur labormäßigen Untersuchung an einem "Bohrwerk" hergestellt, bei dem ein großer
Gesteinsblock gedreht wird und bei der die Meßmeißelrolle in einen Preßatempel befestigt
ist, der die Maßfläche gegen das Gestein preßt, so daB in dieses ringförmige Ruten
eingeschnitten werden. Es hat sich aufgrund vieler derartiger Versuche mit
derselben Gesteinsart und unter gleichförmigen Untersucbungsbedingen herausgestellt,
daB eine solche Untersuchungsmethode ein verläBlichea
Mittel darstellt, um
die Leistungsfähigkeit
neuerer Arten von UaBhartmetallauflagen bei
der praktischen Anpendung vorauszusagen, insbesondere,
da
über Jahre angesammelte
Versuchsdaten $n älteren, in der Praxis erprobten Hartmetallauflagen sur vorfügung
stehen, die somit
einen Vergleichwaftab
bil-
den, um
die Versuchsergebnisse
an neueren Baräsetellauflagen beurteilen zu
können.
Die Untersuchungsdaten bestehen aus Angaben über 1. das Gewicht
den Rartaetall-
auflage,
die bei einer genormten Zahl
von Bohrungen
an dem sich
drehenden Gesteinsblock abgerieben worden
ist,
2. die prozentuale Länge bzw. Dicke
der LaBhartnetallauflage,
gemessen in Einheiten ihrer ursprünglichen
Dicke, die nach dem Versuch
noch vorhanden ist
und 3.
eine "Messung des Abriebs",
durch die man eine
Angabe über
das Volumen der Härtnetallauflage
erhält,
das während des Versuchs abgerieben wurde.
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Die unter diesen Bedingungen durchgeführten Versuche
ergaben,
daß alle die mit dem Bindemittelzusammensetzungen, wie sie in der Tabelle
I aufgeführt sind, erhal-
tenen Eaßhartmetallauflagen im
Vergleich zu aufge-
stellten Standardwerten für Hartmetallauflagen,
in
denen ein C % Kobalt enthaltendes Bindemittel verwandt wurde,
wenigstens annehmbar waren, und viele der gemessenen
Werte dieser Hartmetallauflagen enteprachen den gewöhnlichen Produktionswerten
oder lagen darüber. Die Metalle der Eisengruppe, Eisen und
Nickel, scheinen
ebenso gut wie Kobalt zu sein und
das gleiche gilt
für die verschiedenen Zweistofflegierungen dieser
Gruppe. Es besteht heute ein Grund zu der Abnahme,
daß die
Dreistofflesierungen der Eisengruppe gleichfalle,gute Ersatzprodukte
darstellen würden.
Ersatz durch, W 2C Es wurde zusätzlich
zu den obigen Feststellungen in bezug auf die Bindemittel weiterhin gefunden, daf
ein Teil des Wolframkarbids in Form von Diwolframkarbid W2C vorliegen kann. Da diese
Form härter und abriebfester als die Form WC ist, so konnte an sich erwartet werden,
daß durch seine Verwendung eine bessere Bartmetallauflage erzielt würde, vorausgesetzt
daß eine
köglichkeit gefunden wurde, diese Bartmetallauflage auf den keißel
zu befestigen, ohne daß dadurch die gesamte Kartmetallauflage zu brüchig würde.
Durch den Stand der Technik wurde im wesentlichen die Lehre gegeben, daß
eine gesinterte gartmetallauflage aus Wolframkarbid aus 100 96 lionowolframkarbid
bestehen nuß. Es wurde nun jedoch festgestellt, daß bei Verwendung
des geeigneten Bindemittels ein großer Anteil den Wolframkarbidg in der Diwolframkarbid
Form vorliegen kann.
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Die Karbide wurden dadurch gebildet, da8 Pulver aus Wolfram
und Kohlenstoff solange gemischt wurden, bis
eine innige kischung
erhalten wurde, und sodann wurde! die 1ulver in einem Wasserztottofen auf ungefähr
1518uC aufgeheizt. Jede Pulvermischung wurde sodann mit 6 Crsrr.#%
Dindemittel
(94 Gew. r;@ #: o? f:@amkarbidpulirer) gemischt und 48 Stunden lang mit kleinen
Karbidkügelchen in Hexan einem Kugelmühlverfahren unterzogen. Nach der -elmÜhlbebandlung
wurde 1 1/4 ;ö weiches Paraffin in 1 Ku.
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mehr Hexan hinzugegeben. Die T2ischung wurde sodann gerührt und Bindemittel
wurde in einem Vakuumofen bel niedriger Temperatur entfernt. Das gewachste und ei,rockno
te Yiat erial wurde sodann unter einem Druck von 632,7 kg/cm 2 ( 4 1/2 Tonnen/inch2)
zu unabgebundenen Stücken bzw. Scbeiben geformt und die Stücke wurden zerbrochen
und von Hand auf eine Korngröße von 0,84 mm lichter Maschenweite (S-20 Korngröße)
(von --1,68 bis a0,84 mm) ausgesiebt. Die Körner wurden sodann in einem Vakuumofen
vom Wachs befreit und in einem Wasserstoff-.Brennofen bei 1488oC bis 141990 C gesintert
o Die gesinterten Körner wurden chemisch analysiert, unter einem Mikroskop untersucht
und mit Hilfe eines mit atomarem Wasserstoff arbeitenden Brenners auf die Maßmeißelschneiden
nach den bereits oben beschriebenen Röhrenverfahren aufgeschweißt, wobei ein Verhältnis
der Matrix zu den Körnern von 40 zu 60 Gew.-% verwandt wurde und die Matrix vor
der Duichführung des Verfahrens
aus einer Zusammensetzung von ungefähr
1,0 Genaa o Mangan,
0925 Gew.-% Irolybdän und einem Rest aus im ` wesentlichen
Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt bestand. Diese haßmeiP,elschneiden wurden
sodann nach dem bereits oben beschriebenen Standardtest in dem laboratoriumsmäßigen
Bohrvrerk untersucht. Das allgemeine Untersuchungsergebnis ist.zusammen mit den
Kornzusammensetzungen in Tabelle II angegeben.
| Tabelle II |
| Bohrwerkuntersuchungen an b:aßhartmetallauflügen aus |
| verschiedenen Kornzusammensetzungen |
| Kornzvsawmensetzungen Untersuchungsergebnisse |
| 0 @ e |
| 6.Gew.-go@ Kobaltbinüemittel Schlechter als eine Zu- |
| 94 Geva.-% Karbid - sammensetzung mit |
| Der Karbid bestand aus 6 Gew. -9165 Kobaltbinde- |
| 68,3 Gew.-% WCmittel, bei der das gesam- |
| 31,? Gew.-%o W20 te Karbid aus WC besteht. |
| Mischung G-52 Besser als die bisher be- |
| kannten Hartmetallauflagen, |
| die gegossenes Wolfram- |
| karbid (Kombination aus |
| WO-W20) verwenden. |
| 2. 2. |
| 6 Gew.. % Eisenbindemittel Besser als sowohl die bis- |
| 94 Gew.-;Karbid. her bekannten gegossenen |
| Das Karbid bestand aus olframkarbidhartmet.all- |
| 68, 3 Gew. -=% WC, auflagen als auch ei se |
| 31,7 Gew.--d IU2C. . gewöhnliche Zusammen3etzung |
| Mischung G-53 aas .6 Gewo-;'2 Kobalt ind |
| . 94 Gew. -go reines WC'. |
| 30 3#- |
| 6 Gew.-% Eisenbindemitzel, Etwa dasselbe Ergebnis Wie |
| - 94 Gew.-6 Karbid. unter '2T'. Besser als so- |
| Das Karbid bestand aus wohl die bisher beksznten |
| 81,1 Gew.-% WC, gegossenen Woliramkarbid- |
| 18,9 Gew--% W20. hartmeta11auflagen als |
| Mischung G-55 such eine gewöhnliche |
| Zusammensetzung aus |
| - 6 Gew.-% Kobalt und |
| 94 Gew.-9b reinem WC. |
| 4. 4. |
| f Gew.-% Eisenbindemittel Besser als die Ergeb risse |
| 94 Gew.-9o Karbid. - unter "2" und "3". Die |
| Das Karbid bestand aus versuohsergebnissee lagen |
| 89,9 Gew.-% WC, in der Nähe der beet= Er- |
| 10,1 Gew..% W2C. $ebnisse, die mit ei.oer |
| Mischung G 56 Zusammensetzung aus |
| 6 Gew.-% Kobalt und |
| 94 Gep.-% reinen WC er- |
| 0 |
| zielt wurden. |
| u J V |
| G,;,wp@@ Lisenbindemittely Die Erlebnisse waren nicht |
| 94 Gew.-v# Karbid. so gut wie für eine Zusam- |
| Das Karbid bestand aus mensetzung aus, 6 Gew.-% |
| 13 Gew. -I WO, Kotalt und 94 Gehr o -9ö |
| 83 Gew.-"UJ2C; und 4 Gew.-ö reinem WG. Sie waren jedoch |
| reinemoz@:@e°@f:'@ ungefähr vergleichbar mit |
| iwtis chung 'f-57 der E'rgebni s sen 9 die mit |
| bisher bekannten gegossenen |
| ' l'Jol..frarrkarbidhartmetall- |
| auflagc-n erzielt wurden. |
Aus diesen Ergebnissen geht.. hervor, daß es möglich ist, bessere Hartmetallauflagen
au erhalten, wenn wenigstens ein Teil des volframkarbids aus Diwolframkarbd besteht
und ein Ei senbindemittel verwandt wird. Durch die Verwendung- eines Eisenbindemittels
wird zusätzlich der Vorteil erre--chfi 5 dal: man nicht mehr auf die Verwendung
des menchmal schwierig zu erhaltenden Kobalts angewiesen ist.
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D.e oben angegebenen Beispiele ::ollen die Erfindung in keiner :;`Eise
beschränken, da ebenso hiervon verschiedene gesinterte iolframkarb@dzusammensetzungen
für die Hartmetalleuflagen von Rollenmeißeln verwandt werden können, ohne dadurch
den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
E';; könnena:@@hycz.r@?=.:er
mit ",rerschiedenei formen verwandt ''`erd-;n a Es jedoch basser Seins mit scharfen
Eickcn und i n Fo= ,ran Spli @ terxi wa vermeiden. Der Geba'.t rin Birdem-ittel
aus Kobalt oder einem anderen Glied der Eisengruppe kann zwiseben 3 und
10 Gew, vgriieren. Neben dem Sch;@selßen mit Acety ler-Sauerstoff können
andere Schweißteohnzken, wie %o ß. das Schweißen mit atomarem r.aoserstoff ang--wandt
werden. für die #.Jatrix gilt, daß Harimetailauflagen, bei denen kein F es romangan
und Ferromolybdän verwandt wird, zwar zufriedenstellend sInd e jedoch nicht ebenso
gute Ergebnisse l °i.:.ern, w- -;,e solche Herimetallauflagen 9 bei denen eine 1!Iiatrixzusarumens
e-tzung entspTecbend dem angegebenen Beispiel verwandt urird. Verwendet man größere
Lengen -von diesen Fulvernz.Bo ?,0 f Mangan und 0,5 f Lolybdän, so erhält man eins>
v@@a r:.:4@ die zu bare und brüchig ist:, wodurch si.e dazu neigt, zu zerbröckeln
und schnell auseinanderzufa'; len. Anstelle des Mangans -und des iäolybdäns können
verschiedene andere Matrixzusätze treten, falls die sich daraus ergebende katrix
eine vergleichbare Härte und Mhigkeit aufacist und unter der- Voraussetzung, daß
durch den Ersatzzusatzstoff gleichfalls.
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eine Lösung des Wolframkarbids 3n der Matrix wirksam -verhindert wird.
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Man sollte die Zusatzstoffe möglichst als Füllmeb 1,
das
die WOlfrankarbidkÖrner umgibt, in das Schweißrohr einfüllen, da Versuche, bei denen
man dieselben; Elemente in die Rohrwand selbst einbaute, zu Hartmetallauflagen führten,
die nicht so zufriedenstellend ausfielen, wie .solche, bei deren Herstellung die
Elemente als Fülleinlage hinzugegeben wurden. Das jedes Korn umgebende Pulver kann
als eine zeitweilige Wärmebarriere wirken, während es selbst sodann in Lösung mit
der Matrix gebt. Durch diesen Vorgang werden aber de Körner erst mit einer gewissen
Zeitverzögerung von denn geschmolzenen Metall umgeben. Falls der Schweißer während
dieser Zeit seinen Schweißbrenner bereits auf ein anderes Gebiet gerichtet hat,
kann diese Zeit jedoch Hehr entscheidend sein.
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Die Hartmetallauflagen mit einer Zusammensetzung au® einer Mischung
von WG und W20, die mit einem Bindenitte1 der Eisengruppe, vorzugsweise Eisen
selbst, gezintert sind, kann in vielen zusätzlichen Aäwenaungsbereicben Verwendung
finden. Ganz allgemein ist eine solche Hartmetallautlage immer dann verwendbar,
wenn eine , hohe Sehneidwirkung, Abriebfestigkeit oder beide Ei-
genschaften
gleichzeitig erforderlich sind.