DE19757271A1

DE19757271A1 - Werkzeug

Info

Publication number: DE19757271A1
Application number: DE19757271A
Authority: DE
Inventors: Udo Hauptmann; Rainer Batliner; Manfred Buchacher; Erwin Waldmann; Vilmos Halasi
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-06-24
Also published as: HU221837B1; JPH11245222A; HUP9802993A2; CN1220935A; EP0925881A1; HUP9802993A3; EP0925881B1; DE59802425D1; CN1124918C; HU9802993D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, insbesondere Meißelwerkzeug zur Bearbeitung von harten Untergründen, insbesondere von Gestein, Beton oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Bearbeitung von harten Untergründen, insbesondere von Gestein, Beton oder dergleichen werden Werkzeuge, insbesondere Meißelwerkzeuge verwendet, die in Werkzeugaufnahmen eines Bohr- und/oder Meißelgerätes einsetzbar sind. Während des Bearbeitungsvorganges dominieren in der Schaftzone des Werkzeuges vor allem Biegemomente und Zugkräfte, die im Zusammenhang mit einer hohen Lastwechselzahl eine hohe Bruchzähigkeit erfordern. Zudem erfordert diese Zone eine hohe Ver schleißfestigkeit gegen Oberflächenverletzungen. Bei der Einsteckzone des Werkzeuges ist neben einer hohen Bruchzähigkeit auch eine hohe Verschleißfestigkeit der mit der Werkzeugaufnahme des Bohr- und/oder Meißelgerätes in Reibkontakt stehenden Flächen notwendig.

Aus der WO 97/15421 ist ein Meißelwerkzeug bekannt, das in ein Bohr- und/oder Meißelgerät einsetzbar ist. Dieses bekannte Werkzeug setzt sich zusammen aus einer Bearbeitungszone, einer Schaftzone, einer Einsteckzone und einer Aufschlagzone. Die Schaftzone und die Einsteckzone weisen sehr harte Kernbereiche auf, die von einem weicheren Randbereich umgeben sind. Diese harten Kernbereiche verleihen dem Werk zeug spröde Eigenschaften, so daß die bei der Bearbeitung eines Untergrundes auf tretenden hohen Beanspruchungen in Form von Biegemomenten und Zugkräften zu einem schnellen Bruch des Werkzeuges in der Schaft- oder der Einsteckzone führen können. Durch die geringere Härte des Randbereiches ist das bekannte Werkzeug zudem anfällig auf Oberflächenverletzungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftlich herstellbares Werkzeug, insbesondere Meißelwerkzeug zu schaffen, das insgesamt, insbesondere auch in der Schaftzone und der Einsteckzone eine hohe Bruchzähigkeit und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Werkzeug, welches die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.

Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug wird die geforderte hohe Bruchzähigkeit in der Schaftzone und der Einsteckzone erreicht, da in der Einsteckzone des Werkzeugs vor allem hohe Oberflächenbeanspruchungen sowie Zugkräfte und in der Schaftzone zusätzlich noch hohe Biegemomente auftreten. Zudem ist auch die notwendige hohe Verschleißfestigkeit in der Schaftzone und der Einsteckzone sichergestellt.

Eine den Anforderungen gerecht werdende Bruchzähigkeit und Verschleißfestigkeit in der Schaftzone und der Einsteckzone wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß die Härte des Kernbereiches der Schaftzone und/oder die Härte des Kernbereiches der Einsteckzone höchstens 35 HRc und die Härte des Randbereiches der Schaftzone und/oder die Härte des Randbereiches der Einsteckzone mindestens 50 HRc beträgt.

Ein optimales Verhältnis zwischen Bruchzähigkeit und Verschleißfestigkeit wird zweck mäßigerweise dadurch erreicht, daß die Tiefe des Randbereiches der Schaftzone und/oder die Tiefe des Randbereiches der Einsteckzone dem 0,10 bis 0,15fachen Durchmesser der Schaftzone entsprechen.

Da die Bearbeitungszone und die Aufschlagzone sehr hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, beträgt vorzugsweise die Härte der Bearbeitungszone und/oder die Härte der Aufschlagzone mindestens 50 HRc.

Aus anwendungsspezifischen Gründen ist vorteilhafterweise die Bearbeitungszone aus einem gegenüber der Aufschlagzone, der Einsteckzone sowie der Schaftzone unterschiedlichen Material gebildet und durch Reibschweißen mit der Schaftzone verbunden. Die Bearbeitungszone wird beispielsweise von einem lufthärtenden Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,45% gebildet. Die Aufschlagzone, die Einsteckzone und die Schaftzone sind beispielsweise aus einem Vergütungsstahl gebildet, dessen Kohlenstoffgehalt mindestens 0,40% beträgt.

Um über die Werkzeuglänge definiert verschiedene Härtezustände erreichen zu können, die individuell auf unterschiedliche beanspruchte Bereiche des Werkzeugs ausgelegt sind, können verschiedene Verfahren Anwendung finden.

Beispielsweise kann das Härten des Werkzeugs durch Induktionshärten mit unterschied lichen Vorschubgeschwindigkeiten bei konstanter Wechselstromfrequenz mit beispiels weise 10 KHz erfolgen. Die Vorschubgeschwindigkeit beim Härten der Randbereiche der Schaftzone und der Einsteckzone beträgt beispielsweise 15-30 mm/sec. In der Bearbeitungszone und der Aufschlagzone wird die Vorschubgeschwindigkeit sehr stark verringert oder das Werkzeug für eine bestimmte Zeit angehalten, damit in diesen Zonen eine Durchhärtung erfolgt.

Die Werkzeuge werden beim Induktionshärten beispielsweise mittels eines Kühlmediums abgeschreckt, das sich aus einem polymeren Abschreckmittel und Wasser zusammen setzt. Mit Hilfe des polymeren Abschreckmittels kann die Abschreckgeschwindigkeit des Wassers reduziert werden. Das Aufbringen des Kühlmediums auf das Werkzeug erfolgt beispielsweise mittels einer Brause, die zu einer Induktionsspule parallel angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Werkzeug unmittelbar nach dem Verlassen der Induktionsspule abgeschreckt.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Meißelwerkzeug in Form eines Spitzmeißels; teilweise geschnitten;

Fig. 2 ein weiteres erfindungsgemäßes Meißelwerkzeug in Form eines breiten Flachmeißels; teilweise geschnitten.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Werkzeuge 1, 10 setzen sich zusammen aus einer Bearbeitungszone B, einer sich an die Bearbeitungszone B anschließenden Schaftzone S, einer sich an die Schaftzone S anschließenden Einsteckzone E und einer sich an die Einsteckzone E anschließende Aufschlagzone A. Die Bearbeitungszone B sowie das Aufschlagende A sind durchgehärtet und bei der Schaftzone S sowie der Einsteckzone E sind nur die Randbereiche gehärtet. Der Kernbereich der Schaftzone S und der Ein steckzone E weist eine Härte auf, die höchstens 35 HRc beträgt. Die Härte des Rand bereiches der Schaftzone S und der Einsteckzone E beträgt 57 ± 3 HRc und die Härte der Bearbeitungszone B sowie die Härte der Aufschlagzone A betragen 57 ± 3 HRc. Die Tiefe D2 der gehärteten Randbereiche der Schaftzone S und der Einsteckzone E entspricht dem 0,10 bis 0,15fachen Durchmesser D1 der Schaftzone S. Der Durchmesser D1 entspricht dem Eckmaß bei polygonförmigen Querschnitten. Der polygonförmige Querschnitt in der Schaftzone S und der Einsteckzone E der in den Fig. 1 und 2 darge stellten Werkzeuge weist sechs Ecken auf.

Die Bearbeitungszone B des in Fig. 1 dargestellten Werkzeugs in Form eines Spitz meißels 1 verjüngt sich in Bearbeitungsrichtung zu einer Spitze. Die Schaftzone S und die Einsteckzone E weisen einen senkrecht zur Längsachse des Werkzeugs verlaufenden Querschnitt mit einer sechseckigen Außenkontur auf. Die Einsteckzone E ist in einem der Schaftzone S naheliegenden Bereich mit einer umlaufend ausgebildeten Vertiefung 2 versehen, die der Aufnahme von Verriegelungselementen einer Werkzeugaufnahme dienen, in der das erfindungsgemäße Werkzeug einsetzbar ist. Der Übergangsbereich von der Einsteckzone E zur Aufschlagzone A und die gesamte Aufschlagzone A sind zylindrisch ausgebildet. Dieser zylindrische Bereich 3 und die umlaufend ausgebildete Vertiefung 2 weisen beispielsweise einen Durchmesser auf, der höchstens dem Abstand zweier parallel zueinander verlaufenden Flächen der Schaftzone S entspricht.

Die Bearbeitungszone B des in Fig. 2 dargestellten Werkzeugs 10 in Form eines Flachmeißels 10, erweitert sich zum freien Ende hin spatenförmig auf eine Breite L. Die Schaftzone S und die Einsteckzone E weisen einen senkrecht zur Längsachse des Werkzeugs verlaufenden Querschnitt mit einer sechseckigen Außenkontur auf. Die Einsteckzone E ist mit mehreren gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten lang lochartigen Ausnehmungen 11 versehen, die der Aufnahme von Verriegelungselementen einer Werkzeugaufnahme dienen, in der das erfindungsgemäße Werkzeug einsetzbar ist.

Claims

1. Werkzeug, insbesondere Meißelwerkzeug zur Bearbeitung von harten Unter gründen, insbesondere Gestein, Beton oder dergleichen mit einer Bearbeitungs zone (B) an einem ersten Endbereich, einer sich an die Bearbeitungszone (B) anschließenden Schaftzone (S), einer sich an die Schaftzone (S) anschließenden Einsteckzone (E) und einer sich an die Einsteckzone (E) anschließenden Aufschlagzone (A), wobei die Bearbeitungszone (B) und die Aufschlagzone (A) durchgehärtet sind und ein Kernbereich sowie ein Randbereich von Schaftzone (S) und Einsteckzone (E) unterschiedliche Härten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernbereich der Schaftzone (S) und/oder der Kernbereich der Einsteckzone (E) weicher ist als die jeweiligen Randbereiche.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des Kern bereiches der Schaftzone (S) und/oder die Härte des Kernbereiches der Ein steckzone (E) höchstens 35 HRc beträgt.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des Randbereiches der Schaftzone (S) und/oder die Härte des Randbereiches der Einsteckzone (E) mindestens 50 HRc beträgt.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (D1) des Randbereiches der Schaftzone S und/oder die Tiefe (D2) des Randbereiches der Einsteckzone (E) dem 0,10 bis 0,15fachen Durchmesser (D1) der Schaftzone (S) entsprechen.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte der Bearbeitungszone (B) und/oder die Härte der Aufschlagzone (A) mindestens 50 HRc beträgt.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungszone (B) aus einem gegenüber der Aufschlagzone (A), der Ein steckzone (E) sowie der Schaftzone (S) unterschiedlichen Material gebildet ist und durch Reibschweißen mit der Schaftzone (S) verbunden ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Werkzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Härten des Werkzeugs durch Induktionshärten mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten bei konstanter Wechselstromfrequenz erfolgt.