DE3005684A1

DE3005684A1 - Werkzeug zum abtragen von gesteinen und mineralien

Info

Publication number: DE3005684A1
Application number: DE19803005684
Authority: DE
Inventors: Hartwig 4330 Mülheim Pietsch; Ing.(grad.) Heinz 4300 Essen Regelmann
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1980-02-15
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1981-08-20

Description

Werkzeug zum Abtragen von Gesteinen und Mineralien
Die Anmeldung betrifft ein Werkzeug zum Abtragen von Gesteinen und Mineralien, insbesondere von Kohle, Erzen, Salzen und weichen bis mittelharten Gesteinen, dessen Schaft einen kreisrunden Querschnitt und einen sich zur Spitze hin verjüngenden Teil sowie einen zylindrischen Teil hat und dessen kegelförmige, aus Hartmetall bestehende Spitze im sich verjüngenden Teil in eine stirnseitige Bohrung eingelötet, eingeschrumpft, eingepreßt oder eingeklebt ist. Werkzeuge dieser Art werden beispielsweise als Rundschaftmeißel in Streckenvortriebsmaschinen verwendet.
Aus der DE-OS 24 42 146 ist bekannt, den verjüngten Teil des stählernen Schaftes, der die kegelförmige Hartmetallspitze aufnimmt, mit einer Schicht aus gekörntem Hartmetall zu versehen. Diese Schicht verhindert einen schnellen Verschleiß des Schaftteils, so daß eine merkliche Verlängerung der Lebensdauer gegenüber der von normalen Werkzeugen erzielt wird. Ist jedoch die etwa 2 mm starke Hatr'e-:lkornschicht verschlissen, tritt der normale Verschleiß im verjüngten Teil des Werkzeuges wieder ein.
Weiterhin ist in der DE-OS 27 41 894 ein Werkzeug der eingangs genannten Art beschrieben, dessen verjüngter Teil des stählernen Schaftes an seiner dem zylindrischen Teil des Schaftes zugewandten Seite einen gartmetallring aufweist. Auch die Hartmetallringe führen zu einer Ver- schleißhemmung, besitzen jedoch den Nachteil, bei starken Schlagbeanspruchungen leicht abzuplatzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Abtragen von Gesteinen und Mineralien zu schaffen, das die Nachteile der bisher bekannten Werkzeuge vermeidet und statt dessen eine verbesserte Standzeit aufweist, wobei jedoch aus Kostengründen möglichst geringe Hartmetallmengen zur Werkzeugherstellung aufgewendet werden sollen.
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 beschriebene Maßnahme gelöst. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch diese Maßnahme insbesondere in abrasiven Gesteinen die Lebensdauer gegenüber den bisher bekannten Werkzeugen um bis zu 50% verlängert werden kann. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug das Schaftmaterial im verjüngten Teil und der Hartmetallstift gleichmäßig verschleißen, so daß das Werkzeug unter Ausnutzung des gesamten Hartmetallvolumens vollständig "abgearbetet werden kann. Im Gegensatz dazu verschliß bei den bisher bekannten Werkzeugen das Stahlschaftmaterial insbesondere beim Einsatz in abrasiven Gesteinen wesentlich schneller als der Hartmetallstift, so daß dieser vorzeitig ausbrach.
Der Verbundwerkstoff besteht vorzugsweise aus einer Metallmatrix aus Sintereisen, Sinterstahl, Gußeisen oder Gußstahl, in die Hartstoffe und/oder Hartmetalle eingelagert sind. Das Gewichtsverhältnis von Hartstoffen und/oder Hartmetallen zur Metallmatrix beträgt 1:1 bis 1:0,1. Es ist weiterhin vorteilhaft, einen Verbundwerkstoff der in den Ansprüchen 3 , 4 oder 5beschriebenen Art zu verwenden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der Hartmetallstift aus einem Mantel und einem Kern, deren Legierungen sich unterscheiden, wobei der bereits gesinterte Hartmetallstift-Kernkörper in einen vorgepreßten Hartmetallstift-Mantelkörper eingesetzt und durch Sintern auf den Kernkörper aufgeschrumpft wird.
Der Hartmetallstift-Mantelkörper besteht vorteilhafterweise aus 12-15% Co, Rest WC und der Kernkörper aus 6-10% Co, Rest WC. Es wird damit erreicht, daß der Schneidwinkel der Hartmetallspitze über die gesamte Lebensdauer nahezu gleich bleibt und nicht, wie bei den bisher bekannten Werkzeugen üblich, stark abstumpft.
Dieses wiederum läßt die Arbeitswerte der Maschine, in der das erfindungsgemäße Werkzeug eingesetzt ist, über die gesamte Lebensdauer des eingesetzten Werkzeuges konstant halten.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, die einen Längsquerschnitt durch Rundmeißel zeigen.
Das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug besteht aus einem kreisrunden, stählernen Werkzeugschaft 1, der in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Werkzeughalter befestigt wird. Der Werkzeugschaft 1 wiederum setzt sich aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil 1a und einem zur Spitze hin verjüngten Teil ib mit rotationssymmetrischer Form zusammen. Am oberen Ende des Werkzeugschaftes 1 ist in axialer Richtung eine zentrische Bohrung 2 angebracht, in die der Hartmetallstift 3 eingelötet ist. Die Spitze 3a des Hartmetallstiftes 3 ragt aus dem Werkzeugschaft 1 heraus. Die Mantelfläche des dargestellten Werkzeugschaftteils ib ist um ca. 300 gegen die Längsachse des Werkzeugs geneigt, die Mantelfläche der Hartmetallstiftspitze um ca. 37,5 Der verjüngte Teil 1b besteht nach der vorliegenden Erfindung aus einem gegossenen Verbundmaterial, das sich aus einem Sinterstahl der Zusammensetzung 0.06 Gew.-% Si, 0.1 Gew.-% Mn, 3.25 Gew.-% Cr, 0.33 Gew.-% Mo, 0.32 Gew.-% V, 0.5 Gew.-% C, Rest Fe und einem Hartmetall der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC, 6 Gew.-t Co zusammensetzt. Das Gewichtsverhältnis des Hartmetalls zu dem Sinterstahl beträgt 2:1. Der Hartmetallstift besteht aus einer Legierung mit 85-88* WC und 12-15% Co.
Im Unterschied dazu besitzt das in Fig. 2 dargestellte Werkzeug 1 einen Hartmetallstift 3, der aus einem Kern 3b und einem Mantel 3c besteht. Der Stift 3 ist durch Aufschrumpfen des Mantels 3c auf den Kern 3b hergestellt worden. Der Mantelkörper besteht aus 85-88% WC und 12-158 Co, während der Kern eine Zusammensetzung aus 90-94% WC und 6-10% Co aufweist.

Claims

Ansprüche: 1. Werkzeug zum Abtragen von Gesteinen und Mineralien, insbesondere von Kohle, Erzen, Salzen und weichen bis mittelharten Gesteinen, dessen Schåft einen kreisrunden Querschnitt und einen sich zur Spitze hin verjüngenden Teil sowie einen zylindrischen Teil hat und dessen kegelförmige, aus Hartmetall bestehende Spitze im sich verjüngenden Teil in eine stirnseitige Bohrung eingelötet, eingeschrumpft, eingepreßt oder eingeklebt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende Teil (lb) aus einem Verbundmaterial besteht, das mit Wolframkarbid angereichert ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verbundmaterial das Gewichtsverhältnis von Hartstoffen und/oder Hartmetallen zur Metallmatrix, die vorzugsweise aus Sintereisen, Sinterstahl, Gußeisen oder Gußstahl besteht, 1:1 bis 1:0.1 beträgt.
3. Werkzeug nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff aus Hartmetall der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC, 6 Gew.-% Co sowie einer Sinterstahlmatrix der Zusammensetzung 0,06 Gew.-% Si, 0.1 Gew.-t Mn, 3.25 Gew.-% Cr, 0.33 Gew.-% Mo, 0.32 Gew.-%, 0.5 Gew.-% C, Rest Fe besteht, wobei das Gewichtsverhältnis von Hartmetall zu Sinterstahl 1:0.5 beträgt.
4. Werkzeug nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff aus dem Hartstoff W2C sowie einer Sinterstahlmatrix der Zusammensetzung 2.05 Gew.-% Ni, 0.53 Gew.-% Mo, 0.55 Gew.-% C, Rest Fe besteht, wobei das Gewichtsverhältnis von Hartstoff zu Sinterstahl 1:0.66 beträgt.
5. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff aus dem Hartstoff W2C und einer Gußstahlmatrix der Zusammensetzung 0.57 bis 0.64 Gew.-% C, 0.10 Gew.-% Si, 0.40 Gew.-% Mn, 0.03 Gew.-t P, 0.03 Gew.-% S, Rest Fe besteht, wobei das Gewichtsverhältnis von Hartstoff zu Gußstahl 1:0,5 beträgt.
6. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem Mantel und einem Kern aus unterschiedlichen Legierungen bestehende Hartmetallstift (3) durch Aufschrumpfen des Mantelkörpers auf den Kernkörper hergestellt ist.
7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelkörper aus 85-88 Gew.-% WC und 12-15% Co besteht.
8. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernkörper aus 90-94% WC und 6-10% Co besteht.