DE3418815A1 - Werkzeug mit verschleissschutzschicht zur bearbeitung metallischer und nichtmetallischer werkstoffe - Google Patents
Werkzeug mit verschleissschutzschicht zur bearbeitung metallischer und nichtmetallischer werkstoffeInfo
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Description
Fa. Ernst Winter & Sohn (GmbH & Co.), Osterstraße 58,
2000 Hamburg 19
Werkzeug mit Verschleißschutzschicht zur Bearbeitung metallischer
und nichtmetallischer Werkstoffe
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Bearbeitung metallischer und
nichtmetallischer Werkstoffe, insbesondere Gestein,
mit einer den Werkzeuggrundkörper wenigstens teilweise umgebenden Verschleißschutzschicht.
Werkzeuge zur Bearbeitung,insbesondere nichtmetallischer Werkstoffe
wie Gestein, beispielsweise Bohrer, Trennscheiben und Sägen ,weisen in der Regel einen Werkzeuggrundkörper
auf, der aus einer Legierung, aus Verbundwerkstoffen oder aus Hartmetall bestehen kann, wobei alle diese
den Werkzeuggrundkörper bildenden Werkstoffe eine hohe Verschleißfestigkeit gegen Reibverschleiß zeigen.
Beispielsweise dienen derartige Werkstoffgrundkörper als Matrix für Diamanten oder andere Bearbeitungsmaterialien
mit ähnlichen Bearbeitungseigenschaften.
Eine Reihe dieser matrixbildenden Werkstoffe, die in
EPO GOPY
der Reibpaarung Stein/Matrix sehr gute Verschleißeigenschaften
zeigen, sind gegen Erosions-, Kavitations- und Korrosionsverscirhei-ß- sowie gegen Kombinationen dieser
Verschleißerscheinungen, beispielsweise dem sogenannten
Fretting sehr empfindlich . Derartige Verschleißerscheinungen
führen im wesen ti ichen-durch Verschleiß der Werkzeugflanken
und der Stirnseiten zu einem vorzeitigen Werkzeugausfall, obwohl -d1"e~ä"k~fi"Ven Bearbeitungsflächen des
Werkzeugs noch keineswegs verbraucht sind. Ein derartiger Verschleiß tritt insbesondere dann auf, wenn aufgrund der
Werkzeuggeometrie die Werkzeugflanken nicht in Kontakt
mit dem Werkstück sind, sondern lediglich von Kühlschmiermitteln angestpömt werden.
Wird das Kühlmittel in einem Kreislauf geführt, tritt diese Art Verschleiß durch den im Schmiermittel in Suspension
gehaltenen Werkstückschlamm, das heißt Steinschlamm verstärkt auf. Kühlmittel zusätze, die zu einer erheblichen
Standzeiterhöhung in der Reibfläche beitragen, führen zu einer weiteren Erhöhung des Flanken- und Stirnverschleißes,
wenn sie die Absetzzeiten des Schlammes, zum Beispiel durch die im Mittel enthaltenen Emulgatoren
erhöhen, so daß eine erhöhte Partikel konzentration im Kühlmittel vorliegt.
Zur Vermeidung derartiger Verschleißvorgänge sind bisher
Verschleißschutzschichten in Form einer Panzerung bekannt geworden, deren wesentliche Eigenschaft darin bestand,
daß sie von beträchtlicher Härte sind. Diese bekannten harten Panzerungen wurden durch Auftragsschweißung
oder durch Aufspritzen einer Schicht auf die arbeitspassiven Flächen des Werkzeugs aufgebracht und sind auch als galvanische
Hartstoffdispersionsschichten bekannt geworden.
Der Nachteil dieser bekannten Panzerungen besteht darin,
EPO COPY β' 6 "
daß diese aufgrund ihrer harten Eigenschaften die Auftreffenergie
der Abtragspartikel nicht aufzunehmen imstande sind.und somit der erosions-, kavitations- und
korrosionsbedinge Verschleiß gegenüber verschleißschutzschichtfreien
Werkzeugen zeitlich nur unbeträchtlich verzögert wurde.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verschleißschutzschicht
für Werkzeuge der eingangs genannten Art vorzusehen, mit denen der Werkzeuggrundkörper zur
Erhöhung der Standzeit des Werkzeugs gegen Erosions-, Kavitations-, Korrosionsverschleiß und dergleichen
wirksam geschützt werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Verschleißschutzschicht zur Reflektion oder Absorbtion der Abtragsenergie aus einem weichen Werkstoff besteht. Gegenüber
einer Panzerung aus harten Werkstoffen besteht der Vorteil des Vorsehens einer Verschleißschutzschicht aus einem
weichen Werkstoff darin, daß die Energie der den Abtrag verursachenden Partikel bzw. Prozesse von dieser Verschleißschutzschicht
zerstörungsarm aufgenommen und entsprechend wirkungslos gemacht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das durch
elastische Reflektion der Partikel geschehen, wenn man eine Verschleißschutzschicht vorsieht, die elastische
Eigenschaften hat.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann
die Energie der den Abtrag verursachenden Prozesse dadurch umgewandelt und für das Werkzeug unschädlich gemacht
werden, wenn die Verschleißschutzschicht zur Absorbtion
der Abtragsenergie plastische Eigenschaften hat.
Eine gummielastische Reflektion der Verschleißschutzschicht
tritt vorzugsweise bei Verwendung einer Verschleißschutzschicht aujl»_die aus Kautschuk oder Silikonkautschuk
besteht. Grundsätzlich eignen sich für die Ausbildung
der Verschleißschutzschicht aber alle gummi- oder viscoelastischen Werkstoffe.
Je nach der Art .der Verwendung des Werkzeugs und des
Schmier- bzw. Kühlmittels kann es nötig werden, andere Werkstoffe als Kautschuk oder Silikonkautschuk zur Ausbildung
der Verschleißschutzschicht vorzusehen. Vorzugsweise
kann eine solche dann aus Kunststoffen bestehen, beispielsweise aus Polyuretan oder geeigneten Epoxiden.
Darüber hinaus sind Verschleißschutzschichten vorzugsweise
aus einem Metall geeignet, das eine niedrige Härte und eine niedrige Rekristal1i-sationstemperatur aufweist,
wobei das Metall ebenfalls eine geeignete Legierung sein kann.
Da die den schädlichen Abtrag am Werkzeug verursachenden Energien von beträchtlicher Größe sind, ist eine gute
Haftung der Verschleißschutzschicht am Werkzeug von großer
Wichtigkeit. Es sind deshalb Verschleißschutzschichten besonders geeignet, die auf dem Werkzeuggrundkörper
galvanisch aufgebracht werden können, beispielsweise duktile Metalle, insbesondere Kupfer, die gute Hafteigenschaften
auf dem Werkzeuggrundkörper zeigen. Ebenfalls ist es möglich, derartige Verschleißschutzschichten durch
Lötung auf dem Werkzeugkörper aufzubringen, insbesondere
durch Weichlöten.
Grundsätzlich ist die Ausbildung der hier vorgeschlagenen
Verschleißschutzschicht bei allen Werkzeugen möglich, die zur Bearbeitung von nichtmetallischen Werkstoffen wie
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-•a. -
Gestein eingesetzt werden können. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Verschleißschytzschicht
bei" einem Werkzeug vorgesehen, das diamantbestückte Bearbeitungselemente aufweist oder an einem
Werkzeug, dessen Bearbeitungselemente mit kristallinem
Bo-rnitrid bestückt sind-."'Da"s Ziel, die Standzeiten von
Werkzeugen, insbesondere diamantbestückter Werkzeuge zu verlängern und somit vom tatsächlichen Verschleiß
seiner aktiven Bearbeitungsflächen bzw. Kantenabhängig zu
machen, wird durch Vorsehen der hier vorgeschlagenen
Verschleißschutzschicht aus weichem Werkstoff erreicht.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden schematischen Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles
eingehend beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 Einen Teilausschnitt eines um eine Achse rotierenden
Werkzeuges mit unterschiedlich ausgebildeten Bearbeitungselementen in der Draufsicht
im Schnitt und
Fig. 2 einen Ausschnitt eines um eine Achse rotierenden Werkzeugs in der Seitenansicht.
Das in den Figuren dargestellte Werkzeug 10 stellt ein Sägeblatt dar, das um eine Drehachse 14 rotiert. Das
Werkzeug 10 weist einen scheibenförmigen Werkzeuggrundkörper 11 auf, auf dem an seinem Umfang Bearbeitungselemente
13 angebrachg sind, die im vorliegenden Fall als Matrix für die Bearbeitungsdiamanten dienen.
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Die Bearbeitungseiemente·13 als Teil des Werkzeuggrundkörpers
sind an ihren am eigentlichen BearbeitungsVorgang
nicht beteiligten passiven Seiten 15 mit der aus weichem Werkstoff bestehenden Verschleißschutzschicht
12 ummantelt, während die aktive Seite 16 des Bearbeitungs·
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elements 13 verschleißschutzschichtfrei ist bzw. wird, da das Werkzeug
herstellungsbedingt völlig mit einer wekchen Schutzschicht ummantelt sein kann
Je nach Geometr-ie-der-Bearbeitungselemente 13 oder des
gesamten Werkzeugs 10 können sämtliche am Bearbeitungsvorgang nicht teilnehmende Flächen oder Kanten teilweise
oder völlig mit der aus. wei-chem Werkstoff bestehenden Verschleißschutzschicht 12 umgeben sein, so daß Erosions-,
Kavitations- und-Korros-ionsverschl eiß sowie Kombinationen
dieser Verschleißerscheinungen an allen Stellen des Werkzeugs 10 vermieden werden, die gefährdet sind. Aus
diesem Grunde ist die erfindungsgemäße Verschleißschutzschicht
12 auch geeignet, Abtragserscheinungen an beliebigen Werkzeughaltern, beispielsweise Bohrkronen,
Bohrgestängen, Sägestammblättern usw. zu verhindern,
die sowohl mit diamanthaltigen Bearbeitungselementen
als auch mit nicht diamanthaltigen Bearbeitungselementen bestückt
sein können.
Neben der Aufbringung der Verschleißschutzschicht durch
Spritzen, wenn diese Verschleißschutzschichten beispielsweise
aus Kautschuk oder Silikonkautschuk bestehen, oder aus Kunststoffen.wie Polyuretan oder Epoxyd, können die
Verschleißschutzschichten auch durch galvanisches Aufbringen von Metallen auf den Werkzeuggrundkörpern aufgebracht
werden oder auch durch Lötung von Metallen oder Metallegierungen auf-'den Grundkörper.
Eine andere Möglichkeit des Aufbringens der Verschleißschutzschicht
besteht durch Aufbringung duktiler PVD-, CVD- und Sputterschichten niedriger Härte auf dem
Werkzeuggrundkörper 11,
Der Zeitpunkt des Aufbringens der Verschleißschutzschicht
12 hängt im wesentlichen vom gewählten Beschichtungsverfahren ab. Besonders geeignet, weil vielseitig, sind
- 10 EPO COPY
hier galvanische Schichten und Lötschichten, da sie sowohl auf losen Werkzeugsegmenten bzw. Bearbeitungsei
ementen aufgebrächt werden können, die dann in der Regel auf die Werkzeughalter hart aufgelötet werden,
als auch auf fertig hartgelöteten oder geschweißten Werkzeug/Halter-Einheiten.
Darüber hinaus läl'sen sich die erfindungsgemä'ßen Verschleißschutzschichten
bei Bedarf mehrmals und gegebenen-' falls vor Ort auftragen, wenn ein entsprechender Verschleiß
dies erforderlich machen sollte. Sowohl das Tampongalvanisieren als auch die Verwendung von Lötpasten
sind grundsätzlich zur Ausbildung der erfindungs·
gemäßen Verschleißschutzschicht 12 geeignet. Zum Aufbringen
einer dünnen Verschleißschutzschicht 12 eignet sich auch das Tauchen in bzw. das Aufpinseln von CuSO4- ·
oder AgNO3 - Lösungen.
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Claims (13)
1. Werkzeug zur Bearbeitung metallischer und nichtmetallischer
Werkstoffe, insbesondere Gestein, mit einer den Werkzeuggrundkörper wenigstens teilweise umgebenden
Verschleißschutzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschutzschicht (12) zur Reflektion oder Absorbtion
der Abtragsenergie aus weichem Werkstoff besteht.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschutzschicht (12) elastische Eigenschaften
hat.-;
3. Werkzeug nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschutzschicht
(12) plastische Eigenschaften hat.
4. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschutzschicht
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(Ί2) galvanisch auf dem Werkzeugkörper (11) aufgebracht ist.
5. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschutzschicht
(12) als Lot auf dem Werkzeuggrundkörper (11) auf- _ gebracht ist.
6. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschutzschicht
(.12) aus Kautschuk besteht.
7. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschutzschicht
(12) aus Kunststoff besteht.
8. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschutzschicht
(12) aus einem Metall niedriger Härte und niedriger Rekristal1isationstemperatur
besteht.
9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall eine Legierung ist.
10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet,
daß dieses diamantbestückte Bearbeitungselemente (13) aufweist.
11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet,
daß dieses Bearbeitungselemente (13) aufweist, die mit kristallinem Bohrnitrid bestückt sind.
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12. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschutzschicht
(12) dirrclrtöten" auf dem Werkzeuggrundkörper
(11) aufgebracht ist.
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13. Werkzeug nach einem"oder mehreren der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschutzschicht
(12) durch Kleben auf dem Werkzeuggrundkörper (11) aufgebracht ist.
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Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843418815 DE3418815A1 (de) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | Werkzeug mit verschleissschutzschicht zur bearbeitung metallischer und nichtmetallischer werkstoffe |
| EP85104047A EP0163843A3 (de) | 1984-05-21 | 1985-04-03 | Werkzeug mit Verschleissschutzschicht |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19843418815 DE3418815A1 (de) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | Werkzeug mit verschleissschutzschicht zur bearbeitung metallischer und nichtmetallischer werkstoffe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3418815A1 true DE3418815A1 (de) | 1985-11-21 |
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ID=6236418
Family Applications (1)
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| DE19843418815 Withdrawn DE3418815A1 (de) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | Werkzeug mit verschleissschutzschicht zur bearbeitung metallischer und nichtmetallischer werkstoffe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3418815A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3706867A1 (de) * | 1987-03-04 | 1988-09-15 | Winter & Sohn Ernst | Schneidsegment fuer eine saege zur steinbearbeitung |
-
1984
- 1984-05-21 DE DE19843418815 patent/DE3418815A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3706867A1 (de) * | 1987-03-04 | 1988-09-15 | Winter & Sohn Ernst | Schneidsegment fuer eine saege zur steinbearbeitung |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination |