DE202009008542U1 - Wear-resistant insert for a cutting or breaking tool - Google Patents

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Abstract

Verschleißbeständiger Einsatz für ein Schneid- oder Brechwerkzeug mit einem metallischen Grundkörper und einer auf dem metallischen Grundkörper aufgebrachten Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine durch Heißisostatisches Pressen aufgebrachte pulvermetallurgische Beschichtung mit eingelagerten Hartphasen ist.Wear-resistant insert for a cutting or breaking tool having a metallic base body and a coating applied to the metallic base body, characterized in that the coating is a hot-isostatic pressing applied powder metallurgical coating with embedded hard phases.

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Description

Die Erfindung betrifft einen verschleißbeständigen Einsatz für ein Schneid- oder Brechwerkzeug mit einem metallischen Grundkörper und einer auf dem metallischen Grundkörper aufgebrachten Beschichtung.The The invention relates to a wear-resistant insert for a cutting or crushing tool with a metallic base body and one on the metallic one body applied coating.

Entsprechende Schneid- oder Brechwerkzeuge sind insbesondere für den Tagebau bzw. Abraumbau von Teersand bzw. Ölsand geeignet. Gleichermaßen können entsprechende Einsätze jedoch in verschiedensten anderen Anwendungsbereichen eingesetzt werden, die besonders hohe Anforderungen an die Zähigkeit und Festigkeit der Einsätze haben.Appropriate Cutting or crushing tools are especially for open pit mining or quarrying of tar sands or oil sands suitable. equally can corresponding missions but used in a variety of other applications which are particularly demanding on toughness and strength of the inserts to have.

Bisher wurden verschiedenste Materialien wie Eisenerz, Golderz, Kupfererz, Nickelerz, Zinkerz, Bauxit, Kimberlit, Granit, Kohle, Koks, Grafit, Schlacke, Kalk, Klinker, Kalkstein, Ton, Schiefer, Mergel, Gips, Ölsand, etc. durch Doppelwellenwalzenbrecher (Sizer) etc. zermahlen. Das Zerkleinerungsprinzip wird unter Bezugnahme auf Walzenbrecher kurz umrissen.So far were various materials such as iron ore, gold ore, copper ore, Nickel ore, zinc ore, bauxite, kimberlite, granite, coal, coke, graphite, Slag, lime, clinker, limestone, clay, slate, marl, gypsum, oil sand, etc. by twin-shaft roller crushers (sizer) etc. grind. The crushing principle is outlined briefly with reference to roll crushers.

Zwei lange Wellen sind mit Rotorscheiben einer in Abhängigkeit von der Aufgabenstellung ausgelegten Geometrie bestückt. Dabei sind die Rotorscheiben in Umfangsrichtung mit zahnartigen Greifwerkzeugen (Zähnen) ausgestattet. Ein spezielles Antriebssystem lässt die beiden Wellen bei niedrigeren Umfangsgeschwindigkeiten und hohen Rotormomenten gegensinnig drehen, so dass das großvolumige Aufgabegut von den gegenüberliegenden Rotorzähnen erfasst wird und zwischen die Walzen gezogen wird. Dabei leiten die Zähne punktuell so hohe Kräfte in das mineralische Aufgabegut ein, dass es bricht und somit zerkleinert wird.Two long shafts are with rotor disks one depending on the task equipped geometry. The rotor disks are in the circumferential direction with tooth-like Gripping tools (teeth) fitted. A special drive system allows the two shafts at lower Turn circumferential speeds and high rotor torques in opposite directions, so that the voluminous Feedstock from the opposite rotor teeth is detected and pulled between the rollers. Lead it the teeth occasionally such high forces in the mineral feed material that it breaks and thus crushed becomes.

Die Zähne sind auswechselbare Verschleißteile, die bei der Verarbeitung verschleißintensiver Aufgabegüter in Abhängigkeit von der Verschleißbeständigkeit ihrer Oberfläche in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden müssen. Während die Zähne im Allgemeinen eine gute Festigkeit aufweisen, reicht ihre Zähigkeit oftmals nicht aus, um die mechanische Belastung während der Zerkleinerung schadlos zu ertragen. Als Folge davon können die Zähne abbrechen.The Teeth are exchangeable wear parts, the wear-intensive goods to be processed as a function of from the wear resistance their surface exchanged at regular intervals Need to become. While the teeth Their strength is generally good often not enough to withstand the mechanical stress during the Crushing harmlessly. As a result, teeth can break off.

Ein hoher Verschleißwiderstand und eine hohe mechanische Belastbarkeit sind also die führenden Eigenschaften zur Vermeidung von wartungsbedingten Maschinenstillständen. Durch längere Standzeiten der Zähne erhöht sich die Anlagenverfügbarkeit, während gleichzeitig die erforderliche Ersatzteilmenge und der Wartungsaufwand reduziert werden.One high wear resistance and a high mechanical strength are therefore the leading ones Features to avoid maintenance-related machine downtime. By longer lifetimes the teeth elevated the plant availability, while at the same time the required amount of spare parts and the maintenance be reduced.

Durch eine höhere Lebensdauer der zahnartigen Verschleißteile können also erhebliche Betriebskosten eingespart werden.By a higher one Lifetime of the tooth-like wear parts can therefore considerable operating costs be saved.

Um die Standzeit entsprechender Zähne zu erhöhen, existieren verschiedenste Ansätze, die einerseits das Material, andererseits die Form der Zähne betrifft. Ein materialtechnischer Verbesserungsvorschlag besteht z. B. in der Beschichtung der Zähne. Um so eine verschleißbeständigere Oberfläche zu erhalten ist man dazu übergegangen, vorkonturierte Grundkörper der zahnartigen Einsätze mit einer Beschichtung zu versehen. Als Standardbeschichtungsverfahren für diese Werkzeuge wird zur Zeit das Auftragsschweißen eingesetzt, um so auf dem Grundkörper eine Schicht aufzubringen, die dem Verschleiß verursachenden Mineral bzw. Zerkleinerungsgut besonders günstig widersteht. Obwohl entsprechende Einsätze mit einer Hufpanzerung eine deutlich erhöhte Lebensdauer aufweisen, besteht immer noch Bedarf nach verbesserten Einsätzen, die in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen, über breite Temperaturbereiche gleichmäßig gut eingesetzt werden können, ohne dass sich die Beschichtung von dem Grundkörper löst.Around the life of corresponding teeth to increase, exist various approaches, on the one hand relates to the material, on the other hand, the shape of the teeth. A material technology improvement proposal exists z. In the coating of the teeth. So a more wear resistant Surface too you got over to that, Pre-contoured body the tooth-like inserts to be provided with a coating. As a standard coating method for this The contract welding is currently used to tools on the body so Apply layer, the wear-causing mineral or Crushed material particularly favorable resists. Although appropriate inserts with a hoof armor a significantly increased Lifespan, there is still a need for improved inserts, in a wide variety of applications, over wide temperature ranges equally good can be used without the coating dissolves from the body.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Einsatz für ein Schneid- oder Brechwerkzeug zur Verfügung zu stellen, welcher sich durch eine besonders hohe Lebensdauer auszeichnet, und gleichzeitig in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen, auch bei unterschiedlichsten Temperaturen, eingesetzt werden kann.task It is the object of the present invention to provide an insert for a cutting or crushing tool available to provide, which is characterized by a particularly long service life, and at the same time in a wide variety of applications, too at different temperatures, can be used.

Diese Aufgabe wird durch einen Einsatz für ein Schneid- oder Brechwerkzeug mit einem metallischen Grundkörper und einer auf dem metallischen Grundkörper aufgebrachten Beschichtung dadurch gelöst, dass die Beschichtung eine heißisostatisch aufgebrachte pulvermetallurgische Beschichtung mit eingelagerten Hartphasen ist.These Task is through an insert for a cutting or breaking tool with a metallic base body and a coating applied to the metallic base body solved by that the coating applied a hot isostatic powder metallurgical coating with embedded hard phases is.

Ein entsprechender Einsatz zeichnet sich durch besonders hohe Festigkeit bei besonders hoher Zähigkeit aus, wobei über die eingelagerten Hartphasen in der durch HIP aufgebrachten Beschichtung eine hohe Verschleißbeständigkeit gegen mineralischen Angriff im Einsatz erzielbar ist. Da die Beschichtung durch Heißisostatisches Pressen (HIP) auf den Grundkörper aufgebracht wird, kann die Beschichtung besonders gut an die Kontur des metallischen Grundkörpers angepasst werden, so dass kaum zusätzliche abschließende Verfahrensschritte notwendig sind, um die Vorkontur des Einsatzes zu erzielen. Gleichzeitig entsteht eine besonders gute Verbindung der Beschichtung mit dem Grundkörper.One appropriate use is characterized by particularly high strength with very high toughness out, being over the embedded hard phases in the coating applied by HIP a high wear resistance against mineral attack in use is achievable. Because the coating by hot isostatic Pressing (HIP) on the base body Applied, the coating can be particularly good at the contour of the metallic body be adjusted so that hardly any additional final procedural steps necessary are to achieve the precontour of the insert. At the same time arises a particularly good connection of the coating with the main body.

Vorteilhafterweise kann der Grundkörper nach dem Aufbringen der Beschichtung und einer gegebenenfalls anschließend durchgeführten Wärmebehandlung in einem Arbeitsbereich von +60°C bis –40°C eine Zugfestigkeit von mindestens 700 N/mm2 und eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 15 J (ISO-V) aufweisen. Da es möglich ist, die entsprechenden Festigkeits- und Zähigkeitswerte in dem Grundkörper während des Beschichtungsvorganges oder durch eine Kombination des Beschichtungsverfahrens mit einer zusätzlichen Wärmebehandlung zu erzielen, verringert sich die Herstellungsdauer des Einsatzes erheblich, so dass der Einsatz günstiger gefertigt werden kann. Überraschenderweise hat sich hierbei herausgestellt, dass die Festigkeits- und Zähigkeitswerte für einen sehr breiten Temperaturbereich eingegestellt werden können, so dass der Einsatz für verschiedenste Anwendungen in verschiedensten geografischen Gebieten geeignet ist. Hierbei ist es möglich, die Festigkeit und Zähigkeit des Grundkörpers durch geeignete Wahl der Verfahrensparameter genau auf den geplanten Einsatzfall einzustellen. Weitere bevorzugte Kombinationen aus Festigkeit und Zähigkeit des Grundkörpers in dem gleichen Temperaturbereich sind eine Zugfestigkeit von mindestens 800 N/mm2 und eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 20 J (ISO-V),
eine Zugfestigkeit von mindestens 850 N/mm2 und eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 35 J (ISO-V),
eine Zugfestigkeit von mindestens 900 N/mm2 und eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 40 J (ISO-V), und
eine Zugfestigkeit von mindestens 900 N/mm2 und eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 50 J (ISO-V).Advantageously, the base body after the application of the coating and optionally subsequently performed heat treatment in a working range of + 60 ° C to -40 ° C have a tensile strength of at least 700 N / mm 2 and a notched impact strength of at least 15 J (ISO-V). Since it is possible to achieve the appropriate strength and toughness values in the body during the coating process or by a combination of the coating process with an additional heat treatment, the manufacturing time of the insert is significantly reduced, so that the use can be made cheaper. Surprisingly, it has been found here that the strength and toughness values can be adjusted for a very wide temperature range, so that the insert is suitable for a very wide variety of applications in a wide variety of geographical areas. It is possible to adjust the strength and toughness of the body by a suitable choice of process parameters exactly to the intended application. Further preferred combinations of strength and toughness of the base body in the same temperature range are a tensile strength of at least 800 N / mm 2 and a notched impact strength of at least 20 J (ISO-V),
a tensile strength of at least 850 N / mm 2 and a notched impact strength of at least 35 J (ISO-V),
a tensile strength of at least 900 N / mm 2 and a notched impact strength of at least 40 J (ISO-V), and
a tensile strength of at least 900 N / mm 2 and a notch impact strength of at least 50 J (ISO-V).

Die Einhaltung entsprechender Festigkeits- und Zähigkeitswerte stellt sicher, dass der Einsatz im Betrieb nicht abreißt.The Compliance with appropriate strength and toughness values ensures that use in operation does not stop.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beschichtung wenigstens eine metallische Pulverkomponente und eine keramische Pulverkomponente. Durch die Kombination der beiden unterschiedlichen Materialien lassen sich die Eigenschaften der Schicht besonders vorteilhaft einstellen, wobei zusätzlich eine besonders gute Haftung an dem Grundkörper erzielt werden kann.In a preferred embodiment the coating comprises at least one metallic powder component and a ceramic powder component. By combining the two different materials can be the properties adjust the layer particularly advantageous, with an additional Particularly good adhesion to the body can be achieved.

Hierbei haben sich in Bezug auf die keramische Pulverkomponente vorzugsweise Karbide, Boride, Nitride oder Oxide als besonders geeignet erwiesen. Als besonders geeignet kön nen unter anderem metallische Karbide und Boride der Metalle Chrom, Niob, Titan, Vanadium und Wolfram, sowie Gemische aus diesen Karbiden/Boriden genannt werden. Entsprechende Materialien zeichnen sich durch eine besonders hohe Härte aus. In Frage kommen auch Hartstoffe wie kubisches Bornitrid, Borkarbid, Siliziumkarbid, Titannitrid, Titancarbonitrid, Aluminiumoxid Zirconiumdioxid und Aluminiumzirkonoxid. Diese Materialien zeichnen sich durch eine besonders hohe Härte aus.in this connection have preferred with respect to the ceramic powder component Carbides, borides, nitrides or oxides proved to be particularly suitable. Kings are particularly suitable including metallic carbides and borides of the metals chromium, niobium, Titanium, vanadium and tungsten, and mixtures of these carbides / borides to be named. Corresponding materials are characterized by a especially high hardness out. Also suitable are hard materials such as cubic boron nitride, boron carbide, Silicon carbide, titanium nitride, titanium carbonitride, alumina zirconia and aluminum zirconia. These materials are characterized by a especially high hardness out.

Bezüglich der metallischen Pulverkomponente umfasst diese vorzugsweise eine Eisen-, Nickel- oder Kobaltlegierung. Hierbei werden die keramischen Bestandteile vorzugsweise vollständig von einer metallischen Matrix umgeben, um die Bruchfestigkeit zu erhöhen.Regarding the metallic powder component, this preferably comprises an iron, Nickel or cobalt alloy. Here are the ceramic components preferably completely surrounded by a metallic matrix to increase the breaking strength increase.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die eingelagerten Hartstoffe aus einer reinen keramischen Pulverkomponente oder aus einem Gemisch aus 1 bis 30 Gew.-% metallischer Phase und 70 bis 99 Gew.-% keramischer Phase bestehen. Vorzugsweise können die eingelagerten Hartstoffe aus einer reinen keramischen Pulverkomponente oder aus einem Gemisch aus 1 bis 25 Gew.-% metallischer Phase und 75 bis 99 Gew.-% keramischer Phase bestehen. Hierbei können die bereits zuvor genannten Materialien für die metallische Pulverkomponente sowie die keramische Pulverkomponente eingesetzt werden. Die zuvor genannten Bereiche haben sich in der Praxis als bevorzugt erwiesen.According to one another preferred embodiment can the embedded hard materials from a pure ceramic powder component or from a mixture of 1 to 30 wt .-% metallic phase and 70 to 99 wt .-% ceramic phase exist. Preferably, the embedded hard materials from a pure ceramic powder component or from a mixture of 1 to 25 wt .-% metallic phase and 75 to 99 wt .-% ceramic phase exist. Here, the already mentioned materials for the metallic powder component and the ceramic powder component can be used. The before mentioned areas have proven to be preferred in practice.

Vorteilhafterweise kann die Beschichtung 20 bis 80 Gew.-% der metallischen Pulverkomponente umfassen. Der metallische Anteil sollte hierbei solchermaßen gewählt werden, dass eine Umhüllung der keramischen Partikel im Inneren der Beschichtung gewährleistet ist.advantageously, For example, the coating may comprise 20 to 80% by weight of the metallic powder component. The metallic portion should in this case be chosen such that an envelope of the ensures ceramic particles inside the coating is.

Ferner kann die Beschichtung aus einem Verbund einzelner pulvermetallurgischer Komponenten mit unterschiedlichen Gebrauchseigenschaften bestehen. Auch diese Ausführungsform ermöglicht es, die Eigenschaften der Beschichtung gezielt zu bestimmen. In diesem Fall wird die Beschichtung im Gegensatz zu einer Pulverschüttung aus pulvermetallurgisch hergestellten, bereits festen oder als Pulverpreßling vorliegenden Komponenten zusammengebaut und mit einer Kapsel versehen. Anschließend folgt wie gewohnt das Evakuieren und die HIP-Behandlung. Auf diese Weise ist es möglich die Eigenschaften der Beschichtung besonders genau und homogen einzustellen.Further The coating can be made of a composite of individual powder metallurgical Components with different performance properties exist. Also this embodiment allows, to determine the properties of the coating. In this Case, the coating is unlike a bulk powder powder metallurgically produced, already solid or present as Pulverpreßling Assembled components and provided with a capsule. Then follows as usual the evacuation and the HIP treatment. In this way Is it possible to adjust the properties of the coating particularly accurately and homogeneously.

Vorteilhafterweise kann sich der Anteil der metallischen Komponente über die Dicke der Schicht verändern, wobei sich der Anteil der metallischen Komponente vorzugsweise über die Dicke der Beschichtung in Richtung der Oberfläche der Beschichtung verändert. Eine entsprechende Beschichtung ist folglich mit einer Gradierung ausgebildet, wobei die Anteile der beiden Komponenten gezielt über die Dicke der Schicht verändert werden können und so die Eigenschaften der Beschichtung als Ganzes vorteilhaft beeinflusst werden. Dies kann sich z. B. im Hinblick auf die Verbindung der Beschichtung mit dem Grundkörper oder die Festigkeit und Zähigkeit der Außenseite der Beschichtung vorteilhaft auswirken.Advantageously, the proportion of the metallic component can change over the thickness of the layer, wherein the proportion of the metallic component preferably changes over the thickness of the coating in the direction of the surface of the coating. A corresponding coating is consequently formed with a gradation, wherein the proportions of the two components can be varied in a targeted manner over the thickness of the layer and thus the properties of the coating as a whole are advantageously influenced. This can be z. B. with regard to the connection of the coating with the main body or the strength and toughness of Outside of the coating advantageous effect.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Beschichtung eine Härte von mindestens 45 HRC, vorzugsweise mindestens 55 HRC, besonders bevorzugt mindestens 60 HRC auf. Diese Härte muss hierbei nach der erfolgten Beschichtung erzielt werden, und stellt die Härte beider Pulverkomponenten im kombinierten Zustand dar (Verbundhärte). Eine entsprechende Härte stellt sicher, dass der erfindungsgemäße Einsatz eine ausreichende Festigkeit und Verschleißbeständigkeit aufweist, um auch für die Behandlung stark abrasiver Materialien eingesetzt zu werden.According to one another preferred embodiment the coating has a hardness of at least 45 HRC, preferably at least 55 HRC, especially preferably at least 60 HRC. This hardness must be determined after that Coating can be achieved, and provides the hardness of both powder components in the combined state (composite hardness). A corresponding hardness provides sure that the use of the invention to have sufficient strength and wear resistance, too for the Treatment of highly abrasive materials to be used.

Ferner kann die Schichtdicke der Beschichtung 8 bis 50 mm, vorzugsweise mindestens 10 mm, besonders bevorzugt mindestens 12 mm betragen. Die Schichtdicke kann hierbei der jeweils beabsichtigten Verwendung angepasst werden, wobei eine Schichtdicke von mindestens 10 mm eine ausreichende Verschleißbeständigkeit der Beschichtung sicherstellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können auch Einsätze mit einer dicken Beschichtung bereitgestellt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass sich die Beschichtung von dem Grundkörper löst.Further the layer thickness of the coating 8 to 50 mm, preferably at least 10 mm, more preferably at least 12 mm. The Layer thickness can in this case the intended use be adapted, with a layer thickness of at least 10 mm a sufficient wear resistance ensures the coating. According to the present invention can also inserts be provided with a thick coating without the There is a risk that the coating will come off the base body.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Grundkörper pilzförmig ausgebildet sein. Eine entsprechende Form hat sich in der Praxis für einen auswechselbaren Einsatz bewährt. Die genaue Form kann hierbei jeweils dem Einsatzzweck angepasst werden.According to one another preferred embodiment can the basic body mushroom be educated. An appropriate form has in practice for one proven interchangeable use. The exact form can be adapted to the purpose of use.

Vorteilhafterweise kann der pilzförmige Körper, insbesondere der Arbeitsbereich des pilzförmigen Körpers paraboloid, paraboloid stumpfartig, kegelförmig oder kegelstumpfartig, zylindrisch oder prismatisch, kubisch oder quaderförmig ausgebildet sein. Hierbei kann der pilzförmige Körper als Hohlkörper oder Vollkörper mit oder ohne Schaft ausgebildet werden. Zusätzlich kann der Schaft lösbar ausgebildet sein.advantageously, may be the mushroom-shaped Body, in particular, the working area of the mushroom-shaped body paraboloid, paraboloid dull, conical or truncated cone, cylindrical or prismatic, cubic or cuboid be educated. Here, the mushroom-shaped body as a hollow body or full body be formed with or without shank. In addition, the shaft can be made detachable be.

Ferner kann der Einsatz umfassend die Beschichtung und den Grundkörper einer zusätzlichen Wärmebehandlung unterworfen werden. Durch diese zusätzliche Wärmebehandlung ist es möglich die Härte der pulvermetallurgischen Beschichtung gezielt einzustellen, wobei es jedoch von entscheidender Bedeutung ist die Anforderungen an die Festigkeit und Zähigkeit des Grundkörpers nicht zu verletzen.Further the use can be the coating and the main body of a additional heat treatment be subjected. Through this additional heat treatment, it is possible the hardness of targeted to adjust powder metallurgical coating, where it However, the requirements of the Strength and toughness of the basic body not to hurt.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die pulvermetallurgische Beschichtung rißfrei. Hierbei muss die Rißfreiheit nach der durchgeführten HIP-Behandlung wie auch der gegebenenfalls zusätzlich durchgeführten Wärmebehandlung gegeben sein.According to one another preferred embodiment the powder metallurgical coating is crack-free. Here, the freedom from cracking after the performed HIP treatment as well as possibly additionally performed heat treatment given be.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.A embodiment The present invention will be described with reference to the accompanying drawings explained in more detail.

Es zeigt 1 a bis j verschiedene Formen des fertiggestellten Einsatzes.It shows 1 a to j show various forms of the completed insert.

Bei den in den 1 a bis h dargestellten Formen erfindungsgemäßer Einsätze handelt es sich um pilzförmig ausgebildete Einsätze. Hierbei zeichnet sich jeder Einsatz durch einen Schaftbereich und einen auf dem Schaft angeordneten Kopfbereich aus. Der Schaft dient zur Fixierung des Einsatzes in der Walze, so dass nur der Kopfbereich auf der Oberfläche der Walze angeordnet ist.In the in the 1 A to h illustrated forms of inserts according to the invention are mushroom-shaped inserts. In this case, each insert is characterized by a shaft region and a head region arranged on the shaft. The shaft serves to fix the insert in the roller, so that only the head area is arranged on the surface of the roller.

Der Kopfbereich kann wie in den 1 a bis d, g dargestellt rotationssymmetrisch ausgebildet sein, entweder mit einer abgeflachten Oberfläche (z. B. 1 b, d, g) oder im wesentlichen spitz zulaufend (z. B. 1 a, c). Gleichermaßen kann der Einsatz jedoch auch symmetrisch ausgebildet sein. Hierbei haben sich im Einsatz prismatische, kubische oder quaderförmig ausgebildete Einsätze als geeignet erwiesen.The head area can be like in the 1 a to d, g are rotationally symmetrical, either with a flattened surface (eg. 1 b, d, g) or substantially tapered (e.g. 1 a, c). Equally, however, the insert can also be designed symmetrically. In this case, prismatic, cubic or cuboidal inserts have proven suitable in use.

Die in den 1 i und j dargestellten Einsätze sind als Hohlkörper ausgebildet, d. h. sie werden nicht mit einem Schaftbereich bereitgestellt. In diesem Fall sind die Walzen bereits mit einem entsprechenden Schaftbereich versehen, der sich über die Oberfläche der Walze hinaus erstreckt, und der Einsatz wird auf den Schaftbereich aufgesetzt. Der Schaftbereich kann hierbei mit der Walze fest verbunden sein oder auswechselbar ausgebildet sein.The in the 1 i and j shown are formed as a hollow body, ie they are not provided with a shaft portion. In this case, the rollers are already provided with a corresponding shaft portion which extends beyond the surface of the roller, and the insert is placed on the shaft portion. The shaft region may in this case be fixedly connected to the roller or designed to be exchangeable.

Die vorliegende Erfindung betrifft, wie oben erläutert, einen Einsatz, insbesondere einen Einsatz, welcher in einer Zerkleinerungsmaschine zur Verarbeitung verschiedenster Materialien eingesetzt werden kann. Entsprechende Zerkleinerungsmaschinen kommen unter anderem in der industriellen Verarbeitung von Ölsand zum Einsatz. Gleichermaßen können die Einsätze jedoch auch für Doppelwellenwalzenbrecher (Sizer) oder andere Walzenbrecher verwendet werden, welche unter anderem auf dem Gebiet der Erz- und Gesteinszerkleinerung eingesetzt werden.The The present invention, as explained above, relates to an insert, in particular an insert which is used in a crushing machine for processing various materials can be used. Appropriate Crushers come among others in the industrial Processing of oil sands for use. equally can the inserts but also for Double shaft roller crushers (sizer) or other roll crushers used which, inter alia, in the field of ore and rock crushing be used.

Aufgrund der starken Beanspruchung der Zähne bzw. Einsätze, werden diese als gesondertes Element gefertigt, so dass sie je nach Abnutzungsgrad leicht auswechselbar sind.by virtue of the heavy use of teeth or inserts, These are made as a separate item, so they depending on Wear rate are easily replaceable.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein entsprechender Einsatz aus einem Grundkörper gefertigt, welcher auf bekannte Art und Weise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist. Als Material für den Grundkörper hat sich z. B. hart- und vergütbarer CrNi-Stahl als geeignet erwiesen.According to the present invention, a corresponding insert is made of a base body, which is made in a known manner from a metallic material. As a material for the body has z. As hard and heat treatable stainless steel proved to be suitable.

Der Grundkörper weist hierbei bereits die Form des späteren Einsatzes auf. Verschiedene mögliche Formen des Einsatzes sind in den 1 a bis j dargestellt. Wie deutlich wird, kann der Grundkörper als rotationssymmetrischer oder symmetrischer Körper ausgebildet sein und einen Schaft aufweisen, oder nicht. Der Grundkörper wird durch bekannte fertigungstechnische Verfahren in der gewünschten Form hergestellt.The main body here already has the shape of the later use. Various possible forms of use are in the 1 a to j shown. As it becomes clear, the main body may be formed as a rotationally symmetrical or symmetrical body and may or may not have a shaft. The main body is produced by known manufacturing processes in the desired shape.

Der Grundkörper muss eine an den jeweiligen Einsatzbereich anpassbare Zähigkeit und Festigkeit besitzen. Diese können gegebenenfalls durch eine auf den Werkstoff des Grundkörpers abgestimmte Wärmebehandlung (Härten und vergüten) eingestellt werden. Gleichermaßen ist es möglich die Kontur des Grundkörpers durch eine zusätzliche spanende Bearbeitung zu erzielen.Of the body must have an adaptable to the respective application toughness and have strength. these can optionally by a matched to the material of the body heat treatment (hardening and pay) become. equally Is it possible the contour of the body through an additional to achieve machining.

Nach der Fertigstellung des Grundkörpers wird dieser mit einer verschleißbeständigen pulvermetallurgischen Beschichtung versehen. Diese Beschichtung wird durch heißisostatisches Pressen verdichtet und gleichzeitig mit dem Grundkörper verbunden. Um das heißisostatische Pressen durchzuführen, wird der Grundkörper zuvor mit einer Kapselung verbunden, in welche ein Pulver oder ein zuvor hergestelltes Pulvergemisch eingefüllt wird.To the completion of the body is this one with a wear resistant powder metallurgical Coating provided. This coating is made by hot isostatic Compresses compacted and connected at the same time with the body. To the hot isostatic Perform pressing, becomes the basic body previously connected with an encapsulation, in which a powder or a previously prepared powder mixture is filled.

Das Pulvergemisch der Beschichtung weist hierbei wenigstens zwei wesentliche Bestandteile auf, einen keramischen und einen metallischen Pulverbestandteil, die zuvor miteinander vermischt wurden. Der keramische Bestandteil kann hierbei lediglich eine keramische Phase aufweisen oder aus einer bereits zuvor hergestellten Mischung, umfassend metallische und keramische Partikel, bestehen. Die Korngröße der beiden Pulver, des metallischen sowie des keramischen Pulvers, können geeignet durch bekannte Sieb- und Mahlverfahren eingestellt werden. Bei der Herstellung kann zunächst das Pulver jedes Bestandteils für sich allein vorbehandelt werden, z. B. in Bezug auf die Einstellung der Korngröße, und anschließend werden beide Pulver miteinander vermischt, um eine homogene Verteilung beider Bestandteile innerhalb der Schicht zu erzielen.The Powder mixture of the coating in this case has at least two essential Ingredients, a ceramic and a metallic powder component, which were previously mixed together. The ceramic component This may only have a ceramic phase or off a previously prepared mixture comprising metallic and ceramic particles. The grain size of the two powders, the metallic and the ceramic powder can be suitably adjusted by known sieving and grinding processes. at the production can be first the powder of each ingredient for be pretreated alone, z. B. in terms of attitude the grain size, and subsequently Both powders are mixed together to form a homogeneous distribution of both components within the layer.

Das fertiggestellte Pulver wird in die Kapsel eingefüllt und umgibt hierdurch die Oberfläche des Grundkörpers. Anschließend wird die Kapsel verschlossen und auf bekannte Art und Weise dem HIP-Verfahren unterzogen. Die Kapselung besteht hierbei aus metallischen, gut umformbaren Blechen, die über ein geeignetes Schweißverfahren miteinander und auch mit dem Grundkörper verbunden werden.The finished powder is filled into the capsule and thereby surrounds the surface of the basic body. Subsequently the capsule is sealed and in a known manner the HIP method subjected. The encapsulation here consists of metallic, good formable sheets that over a suitable welding process connected to each other and also to the main body.

Sofern notwendig, kann die Beschichtung auch mit einem Gradienten aufgebaut werden, so dass in der Nähe des Grundkörpers im Wesentlichen ein Bestandteil vorherrscht und dessen Anteil sich bis zur Oberseite der Schicht allmählich verringert.Provided necessary, the coating can also be built up with a gradient be so close of the basic body essentially an ingredient prevails and its share prevails gradually reduced to the top of the layer.

Sofern die Beschichtung mit einem Pulvergradienten ausgebildet werden soll, erfolgt die Einfüllung des Pulvers vorzugsweise schrittweise, sofern notwendig unter Einführen einer Trennschicht, die vor dem Durchführen des HIP-Verfahrens entfernt wird.Provided the coating should be formed with a powder gradient, the filling takes place preferably gradually, if necessary with the introduction of a powder Release layer before performing HIP procedure is removed.

HIP-Parameter, die sich zum Aufbringen der Beschichtung als besonders geeignet erwiesen haben, sind eine Temperatur von 800 bis 1.300°C und ein Druck von 80 bis 200 MPa, bei einer Verfahrensdauer von 1 bis 6 Stunden.HIP parameters which are particularly suitable for applying the coating have proven to have a temperature of 800 to 1,300 ° C and a Pressure of 80 to 200 MPa, with a process duration of 1 to 6 Hours.

Nach dem Durchführen des HIP-Verfahrens, wird die Kapselung entfernt und der Einsatz liegt endformnah vor. Durch den HIP-Vorgang wird die Beschichtung einerseits fest mit dem Grundkörper verbunden und gleichzeitig die Pulvermischung verdichtet. Diese so entstehende Beschichtung ist nach dem heißisostatischen Pressen rissfrei.To performing of the HIP process, the encapsulation is removed and the insert is close to the final form. The HIP process turns the coating on the one hand firmly with the main body connected and simultaneously compacted the powder mixture. These The resulting coating is free of cracks after hot isostatic pressing.

Durch die auf den Grundkörper während des HIP-Verfahrens ausgeübte Temperaturbehandlung ist es möglich, die Zähigkeit und Festigkeit des metallischen Grundkörpers bereits an den gewünschten Einsatzbereich anzupassen, so dass gleichzeitig mit Aufbringen der Beschichtung auch die gewünschte Zähigkeit und Festigkeit des Grundkörpers erzielt werden kann. Gegebenenfalls kann sich, sofern notwendig, an das HIP-Verfahren noch eine zusätzliche Wärmebehandlung anschließen. Die Anforderungen an die Festigkeit und Zähigkeit des Grundkörpers werden dabei nicht verletzt. Durch diese zusätzliche Wärmebehandlung kann die Härte der pulvermetallurgischen Beschichtung auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Hierbei ist die Beschichtung auch nach der zusätzlichen Wärmebehandlung rissfrei.By the on the main body while exercised by the HIP procedure Temperature treatment is it possible the tenacity and strength of the metallic body already to the desired application adapt so that at the same time as applying the coating also the desired toughness and strength of the body can be achieved. If necessary, if necessary, Add an additional heat treatment to the HIP procedure. The Requirements for the strength and toughness of the body are not injured. Through this additional heat treatment, the hardness of the powder metallurgical coating can be adjusted to the desired value. Here, the coating is crack-free even after the additional heat treatment.

Die Außenkontur des Einsatzes nach dem HIP-Verfahren entspricht der Außenkontur des Werkzeuges und ist dem Einsatzzweck angepasst. Hierbei ist die Außenkontur in der Regel kegelförmig mit verrundeter Spitze und verrundeten Kanten ausgebildet.The outer contour the insert according to the HIP method corresponds to the outer contour of the tool and is adapted to the purpose. Here is the outer contour usually cone-shaped formed with rounded tip and rounded edges.

Claims (23)

Verschleißbeständiger Einsatz für ein Schneid- oder Brechwerkzeug mit einem metallischen Grundkörper und einer auf dem metallischen Grundkörper aufgebrachten Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine durch Heißisostatisches Pressen aufgebrachte pulvermetallurgische Beschichtung mit eingelagerten Hartphasen ist.Wear-resistant insert for a cutting or breaking tool having a metallic base body and a coating applied to the metallic base body, characterized in that the coating is a hot-isostatic pressing applied powder metallurgical coating with embedded hard phases. Verschleißbeständiger Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper nach dem Aufbringen der Beschichtung und einer gegebenenfalls anschließend durchgeführten Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich von +60°C bis –40°C eine Zugfestigkeit von mindestens 700 N/mm2 und eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 15 J (ISO-V) aufweist.Wear-resistant insert according to claim 1, characterized in that the base body after application of the coating and an optionally subsequently carried out heat treatment in a temperature range of + 60 ° C to -40 ° C, a tensile strength of at least 700 N / mm 2 and a notched impact strength of at least 15 J (ISO-V). Verschleißbeständiger Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper in einem Temperaturbereich von +60°C bis –40°C eine Zugfestigkeit von mindestens 800 N/mm2 und eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 20 J (ISO-V) aufweist.Wear-resistant insert according to claim 1, characterized in that the base body in a temperature range of + 60 ° C to -40 ° C has a tensile strength of at least 800 N / mm 2 and a notched impact strength of at least 20 J (ISO-V). Verschleißbeständiger Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper in einem Temperaturbereich von +60°C bis –40°C eine Zugfestigkeit von mindestens 850 N/mm2 und eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 35 J (ISO-V) aufweist.Wear-resistant insert according to claim 1, characterized in that the base body in a temperature range of + 60 ° C to -40 ° C has a tensile strength of at least 850 N / mm 2 and a notched impact strength of at least 35 J (ISO-V). Verschleißbeständiger Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper in einem Temperaturbereich von +60°C bis –40°C eine Zugfestigkeit von mindestens 900 N/mm2 und eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 40 J (ISO-V) aufweist.Wear-resistant insert according to claim 1, characterized in that the base body in a temperature range of + 60 ° C to -40 ° C has a tensile strength of at least 900 N / mm 2 and a notched impact strength of at least 40 J (ISO-V). Verschleißbeständiger Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper in einem Temperaturbereich von +60°C bis –40°C eine Zugfestigkeit von mindestens 900 N/mm2 und eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 50 J (ISO-V).Wear-resistant insert according to claim 1, characterized in that the base body in a temperature range of + 60 ° C to -40 ° C, a tensile strength of at least 900 N / mm 2 and a notched impact strength of at least 50 J (ISO-V). Verschleißbeständiger Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine metallische Pulverkomponente oder wenigstens eine metallische Pulverkomponente und wenigstens eine keramische Pulverkomponente umfasst.Wear resistant insert according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the coating is a metallic Powder component or at least one metallic powder component and comprising at least one ceramic powder component. Verschleißbeständiger Einsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Pulverkomponente der Beschichtung gewählt wird aus Karbiden, Boriden, Nitriden oder Oxiden.Wear resistant insert according to claim 7, characterized in that the ceramic powder component the coating chosen is made of carbides, borides, nitrides or oxides. Verschleißbeständiger Einsatz nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Pulverkomponente gewählt wird aus der Gruppe metallischer Hartphasen, insbesondere Karbide oder Boride der Metalle Chrom, Niob, Titan, Vanadium und Wolfram, sowie Gemische aus dieser Gruppe.Wear resistant insert according to claim 7 or 8, characterized in that the ceramic Powder component selected is from the group of metallic hard phases, in particular carbides or Borides of the metals chromium, niobium, titanium, vanadium and tungsten, as well Mixtures from this group. Verschleißbeständiger Einsatz nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Pulverkomponente gewählt wird aus der Gruppe der Hartstoffe, wie kubisches Bornitrid, Borkarbid, Siliziumkarbid, Titannitrid, Titancarbonitrid, Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid und Aluminiumzirkonoxid, sowie Gemische aus dieser Gruppe oder mit der Gruppe nach Anspruch 9.Wear resistant insert according to one of the claims 7 to 9, characterized in that the ceramic powder component chosen is selected from the group of hard materials, such as cubic boron nitride, boron carbide, Silicon carbide, titanium nitride, titanium carbonitride, alumina, zirconia and aluminum zirconium oxide, as well as mixtures of this group or with the group according to claim 9. Verschleißbeständiger Einsatz nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Pulverkomponente vorzugsweise aus einer Eisen-, Nickel- oder Kobaltlegierung besteht.Wear resistant insert according to one of the claims 7 to 10, characterized in that the metallic powder component preferably consists of an iron, nickel or cobalt alloy. Verschleißbeständiger Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die eingelagerten Hartstoffe aus einem Gemisch aus 1 bis 30 Gew.-% metallischer Phase und 70 bis 99 Gew.-% keramischer Phase bestehen.Wear resistant insert according to one of the claims 1 to 11, characterized in that the stored hard materials from a mixture of 1 to 30 wt .-% metallic phase and 70 consist of up to 99 wt .-% ceramic phase. Verschleißbeständiger Einsatz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die eingelagerten Hartstoffe aus einem Gemisch aus 1 bis 23 Gew.-% metallischer Phase und 75 bis 99 Gew.-% keramischer Phase bestehen.Wear resistant insert according to claim 12, characterized in that the stored Hard materials from a mixture of 1 to 23 wt .-% metallic phase and 75 to 99 wt .-% ceramic phase. Verschleißbeständiger Einsatz nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung 20 bis 80 Gew.-% der metallischen Pulverkomponente umfasst.Wear resistant insert according to one of the claims 7 to 13, characterized in that the coating 20 to 80 Wt .-% of the metallic powder component. Verschleißbeständiger Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein Verbund einzelner pulvermetallurgischer Komponenten mit unterschiedlichen Gebrauchseigenschaften ist.Wear resistant insert according to one of the claims 1 to 14, characterized in that the coating is a composite individual powder metallurgical components with different performance characteristics is. Verschleißbeständiger Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Anteil der metallischen Komponente über die Dicke der Schicht verändert, wobei sich der Anteil der metallischen Komponente vorzugsweise über die Dicke in Richtung der Oberfläche der Beschichtung verringert.Wear resistant insert according to one of the claims 1 to 15, characterized in that the proportion of metallic Component over the thickness of the layer changes, wherein the proportion of the metallic component preferably via the Thickness towards the surface the coating is reduced. Verschleißbeständiger Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Härte von mindestens 45 HRC, vorzugsweise mindestens 55 HRC, besonders bevorzugt mindestens 60 HRC aufweist.Wear resistant insert according to one of the claims 1 to 16, characterized in that the coating has a hardness of at least 45 HRC, preferably at least 55 HRC, more preferred has at least 60 HRC. Verschleißbeständiger Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Beschichtung 8 bis 50 mm, vorzugsweise mindestens 10 mm, besonders bevorzugt mindestens 12 mm beträgt.Wear resistant insert according to one of the claims 1 to 17, characterized in that the layer thickness of the coating 8 to 50 mm, preferably at least 10 mm, more preferably at least 12 mm. Verschleißbeständiger Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper pilzförmig ausgebildet ist.Wear resistant insert according to one of the claims 1 to 18, characterized in that the basic body is mushroom-shaped is. Verschleißbeständiger Einsatz nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der pilzförmige Körper, insbesondere der Arbeitsbereich des pilzförmigen Körpers, paraboloid, paraboloid stumpfartig, kegelförmig oder kegelstumpfartig, zylindrisch oder prismatisch, kubisch oder quaderförmig ausgebildet ist.Wear-resistant insert according to claim 19, characterized in that the fungzför Mige body, in particular the working area of the mushroom-shaped body, paraboloidal, paraboloid, truncated, conical or truncated cone-shaped, cylindrical or prismatic, cubic or cuboid. Verschleißbeständiger Einsatz nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der pilzförmige Körper als Hohlkörper oder Vollkörper mit oder ohne Schaft ausgebildet ist.Wear resistant insert according to claim 19 or 20, characterized in that the mushroom-shaped body as hollow body or full body with or without shank is formed. Verschleißbeständiger Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Einsatz umfassend die Beschichtung und den Grundkörper eine zusätzliche Wärmebehandlung durchführbar ist.Wear resistant insert according to one of the claims 1 to 21, characterized in that comprising at the insert the coating and the body an additional heat treatment feasible is. Verschleißbeständiger Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die pulvermetallurgische Beschichtung rissfrei ist.Wear resistant insert according to one of the claims 1 to 22, characterized in that the powder metallurgical Coating is crack-free.
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