DE4120774A1 - Schneidsegment - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidsegment für eine Säge mit eingebetteten Diamanten.

Bisher werden derartige Schneidsegmente meist aus gesin­ tertem Material gefertigt, wobei die Diamantkörner vor dem Sintern in das Metallpulver eingemischt werden. Bei solchen Materialien fallen die Diamantkörner jedoch ent­ weder relativ schnell heraus, oder die Matrix ist so hart, daß sie selbst dann nicht genug abnutzt, wenn nicht mehr genügend Diamanten an der Oberfläche verblie­ ben sind. Ein Optimum ist nur sehr schwer realisierbar.

Bei der Herstellung solcher Segmente nach dem Stand der Technik wird z. B. nach dem Mischen der Bestandteile un­ ter hohem Druck kalt verpreßt. Nach dieser Verpressung wird das Material in Graphitformen eingebracht und in ihnen gesintert. Dabei nutzen die Graphitformen jedoch ab, so daß sich bei jedem Sintern leicht geänderte Volu­ mina ergeben. Diese Volumina verändern die Geometrie, so daß es nicht möglich ist, Schneidsegment unter Einhal­ tung hoher Genauigkeit zu produzieren, will man nicht jedesmal eine neue Graphitform verwenden, was jedoch aus Kostengründen nicht in Frage kommt.

Weiter spielen jedoch das Volumen und die Geometrie der Graphitform eine wichtige Rolle beim Verlauf des Sinter­ prozesses, was zur Folge hat, daß auch die Legierungs­ härte durch die Abnutzung bedingt schwankt. Dies kann erhebliche Schwankungen in der Härte des gesinterten Ma­ terials bei gleichen Druck- und Temperaturverhältnissen ausmachen.

Ein weiterer Nachteil der gesinterten Legierungen ist es, daß sie sich nur schwer oder gar nicht mit dem eigentlichen Bohrer oder der Säge verschweißen lassen. Oft wird der Umweg über eine weitere angesinterte Legie­ rung gegangen, aber dies führt zu neuen Problemen (Haar­ rissbildung).

Gesinterte Legierungen haben auch einen Kostennachteil, weil sie aus oft teueren Bestandteilen bestehen. Diese Bestandteile sind zudem noch wenig umweltfreundlich (Kobalt).

Es stellt sich somit die Aufgabe, die oben geschilderten Probleme bei der Einlagerung von Diamantkörnern in Schneidsegmente zu vermeiden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Vorsehung einer Mehrzahl von im wesentlichen quer zur Schneidrichtung verlaufenden Kerben, in die die Diamantkörner dicht an­ einander anliegend in einem Matrixmaterial eingebettet sind.

Eine derartige Anordnung der Diamantkörner hat den Vor­ teil, daß die Diamanten nicht mehr wie bisher schnell aus dem gesinterten Grundmaterial herausbrechen, sobald dieses durch den Abrieb um den Diamanten herum entfernt ist, sondern daß sich die Diamanten gegenseitig stützen, und insbesondere gegenseitig verhindern, daß das sie tragende Material um sie herum abgetragen wird.

Durch die Konzentration der Diamantkörner an einigen Stellen des Segmentes im Gegensatz zur homogenen Vertei­ lung wird es sogar möglich, nicht nur mit der gleichen, sondern auch mit einem etwas verringerten Diamantanteil bessere Schneidergebnisse zu erhalten.

Auch ist es möglich, alle Nachteile des Sinterns zu ver­ meiden und das Grundmaterial für die Schneidsegmente mit hoher Formgenauigkeit vorgefertigt in Legierungen mit genau den gewünschten Eigenschaften zu beziehen. Dadurch können die Segmente leicht auf dem sie tragenden Schneidträger befestigt werden. Diese Legierungen sind kostengünstiger und es kann auf die umweltbelastenden Beimengungen von z. B. Kobalt verzichtet werden.

Ein weiterer Vorteil ist die durch den Wegfall des Sin­ terns geringere thermische Belastung des Diamantmate­ rials.

Die Kerben können alternativ rechtwinklig zur Oberfläche oder falls nur eine Schneidrichtung existiert, in Schneidrichtung vorwärtsgeneigt verlaufend ausgebildet werden. Letztere Ausbildung hätte des Vorteil, daß die Diamantkörner, die in Schneidrichtung jeweils die letz­ ten in einer Kerbe sind, sich auch noch an unter ihnen gelagerten Diamantkörnern abstützen können, bzw. daß deren Packung verdichtet wird.

Weiter wird vorgeschlagen, daß die Diamantkörner aus­ schließlich in den Kerben angeordnet werden, und ein im Vergleich zu dem die Diamantkörner einbettenden Matrix­ material weicheres Grundmaterial für die Schneidsegmente gewählt wird.

Dieses Grundmaterial kann auch ein Hartmetall sein, da das Matrixmaterial extrem hart sein kann. Durch ein der­ artiges weiches Material ergibt sich eine bessere Reiß­ festigkeit, und eine bessere Abstützfähigkeit des Grund­ materials für die Kerben, in denen sich die Diamanten befinden. Die gleichzeitig verringerte Abriebfestigkeit spielt keine Rolle mehr, da die Kerben mit den Diamanten sozusagen als Stege stehenbleiben und einen weiteren Ab­ rieb verhindern.

In einer bevorzugten Ausbildung besitzen die Kerben eine Breite von der zwei- bis dreifachen Korngröße der ver­ wendeten Diamantkörner.

Eine derartige Breite ist ausreichend, um durch versetzt hintereinander stehende Diamanten einen Abrieb des Mate­ rials, das die Diamänten hält, wirksam zu verhindern. breitere Kerben sind schwierig mit Diamantkörnern zu füllen und erzeugen Probleme beim Abtransport zerspanten Materials.

Weiter wird vorgeschlagen, Aussparungen zwischen den Kerben vorzunehmen, die breiter als die Kerben sind und zu einem verbesserten Spanabtransport sowie zu besseren elastischen Eigenschaften der Schneidsegmente beitragen.

Bezüglich der Herstellung der Schneidsegmente wird vorgeschlagen, daß die Diamantkörner zusammen mit einer Paste aus Bindemittel, in die die Diamantkörner in opti­ malem Verhältnis eingemischt sind, eingebracht werden. Besonders vorteilhaft ist dabei die Verwendung einer Lötpaste, die bei Erhitzen aushärtet. Eine derartige Aushärtung sollte dabei in einem Vakuumlötofen stattfin­ den, damit keine Luftblasen entstehen und weniger Fluß­ mittel verbraucht wird.

Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, erst die Diamant­ körner in die Kerben einzubringen, die dann geeignet gekapselt sein müssen, damit die Diamantkörner nicht herausfallen, und dann ein Bindemittel zuzufügen. Dies kann ein fließfreudiger Kunststoff sein, oder es kann in einem elektrolytischen Bad ein die Diamantkörner um­ schließendes Material, z. B. Nickel, aufgebracht werden.

Insbesondere wird vorgeschlagen, die Schneidsegmente mit einem elektrisch nicht leitendem Lack zu überziehen, Kerben in den Schneidsegmenten zu erzeugen, wobei die Lackschicht an den Stellen der Kerben verletzt wird, die Diamantkörner in die Kerben einzubringen, und elektroly­ tisch ein die Diamantkörner umschließendes Material in einem Bad aufzubringen, wobei die Schneidsegmente mit einem Pol der Spannugsquelle in elektrischem Kontakt stehen. Dabei werden geeigneterweise eine Mehrzahl von Schneidsegmenten vor dem Einbringen der Diamantkörner in die Kerben nebeneinander aufgereiht werden und im we­ sentlichen plane Scheiben, vorzugsweise aus Kunststoff, zwischen ihnen vorgesehen werden, so daß eine seitliche Begrenzung der Kerben erzeugt wird, die verhindert, daß die Diamantkörner aus den Kerben seitlich herausfallen.

In der folgenden Bescheibung sind weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung im Zusammenhang mit der beglei­ tenden Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein gerades Schneidsegment, wie es z. B. auf einer Trennscheibe mit vergleichsweise großem Durchmesser am Umfang angeordnet werden kann, und

Fig. 2 ein rundes Schneidsegment, wie es auf einem Sägeseil angeordnet sein kann.

Ein Schneidsegment, wie es beispielsweise in Fig. 1 dar­ gestellt ist, besteht aus einem Grundkörper 10, in den eine Mehrzahl von Kerben 12 (in der Fig. 1: drei) ein­ gebracht sind, in denen Diamantkörner 14 befestigt sind. Zwischen den Kerben 12 sind Aussparungen 16 vorgesehen, die dazu dienen, den Schneidsegmenten eine gewiße Elast­ izität zu geben, so daß keine Risse bei starker Bela­ stung entstehen.

Diese Schneidsegmente können rechtwinklig zur Er­ streckung des Segmentes um eine vertikale Achse gebogen ausgeführt werden, um sie beispielsweise am Kopf eines Bohrers auf dem Rand eines Bohrzylinders aufzubringen, oder können auch um eine horizontale Achse gebogen aus­ gebildet sein, um sie auf dem Rand eine Trennscheibe an­ zubringen.

Die eingebrachten Diamantkörner 14 können in den Kerben 12 mittels elektrolytischer Aufbringung von z. B. Nickel befestigt werden, das sich in diesem Fall in allen Hohl­ räumen ablagern würde, oder es kann ein Bindemittel wie z. B. Kunststoff zwischen die Diamantkörner gebracht werden das die Körner fest zusammenhält. Im letzteren Fall ist es auch denkbar, eine Paste zu verwenden, die aus Diamantkörner und dem Bindemittel in genau dem richtigen Mischungsverhältnis zusammengesetzt ist, und diese Paste in die Kerben 12 einzubringen, wo sie dann ausgehärtet wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schneidesegmentes nach der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, in der der Grundkörper 18 rund ist, eine zentrale Bohrung 20 be­ sitzt, durch die ein Sägeseil verlaufen kann, und Kerben 22 besitzt, die um seinen Umfang herum verlaufen. Dabei sind die Kerben rechtwinklig zur Schneidrichtung, die in Richtung des Seiles liegt, angeordnet. Eine Vielzahl derartige Schneidsegmente auf einem Seil ergibt eine Seilsäge.

Claims (11)

1. Schneidsegment für eine Säge oder einen Bohrer mit eingebetteten Diamantkörnern (14), gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von im wesentlichen quer zur Schneid­ richtung verlaufenden Kerben (12), in die die Diamant­ körner (14) dicht aneinander anliegend in einem Matrix­ material eingebettet sind.

2. Schneidsegment nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kerben (12) rechtwinklig zur Oberflä­ che des Schneidsegmentes verlaufend vorgesehen werden.

3. Schneidsegment nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kerben (12) zur Oberfläche des Schneidsegmentes in Schneidrichtung vorwärtsgeneigt ausgebildet werden.

4. Schneidsegment nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Diamantkörner (14) ausschließlich in den Kerben (12) vorgesehen werden, und das Grundmaterial des Schneidsegmentes, in dem die Kerben (12) vorgesehen sind, ein weicheres Material als ein die Diamantkörner (14) einbettendes Matrixmaterial ist.

5. Schneidsegment nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerben (12) mit einer Breite von vorzugsweise der zwei- bis dreifachen mittleren Korngröße der verwendeten Diamantkörner (14) ausgebildet sind.

6. Schneidsegment nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch Aussparungen (16) zwischen den Kerben (12), die breiter als die Kerben (12) sind.

7. Verfahren zur Herstellung eines Schneidsegmentes nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einbringen der Diamantkörner (14) in eine Paste aus Bindemittel und anschließendes Einbringen der Paste in die Kerben (12).

8. Verfahren zur Herstellung eines Schneidsegmentes nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Löt­ paste als Bindemittel verwendet wird und nach dem Ein­ bringen der Paste in die Kerben (12) das Schneidsegment erhitzt wird, so daß die Lötpaste aushärtet.

9. Verfahren zur Herstellung eines Schneidsegmentes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kerben (12) gekapselt werden, die Diamant­ körner (14) in die Kerben (12) eingebracht werden, ein Bindemittel zugefügt wird und ausgehärtet wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Schneidsegmentes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schneidsegmente mit einem elektrisch nicht leitendem Lack überzogen werden, Kerben (12) in den Schneidsegmenten erzeugt werden, wobei die Lackschicht an den Stellen der Kerben (12) verletzt wird, die Dia­ mantkörner (14) in die Kerben (12) eingebracht werden, und elektrolytisch ein die Diamantkörner (14) umschlie­ ßendes Material in einem Bad aufgebracht wird, wobei die Schneidsegmente mit einem Pol der Spannungsquelle in elektrischem Kontakt stehen.

11. Verfahren zur Herstellung eines Schneidsegmentes nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Schneidsegmenten vor dem Einbringen der Diamantkörner (14) in die Kerben (12) nebeneinander aufgereiht werden und im wesentlichen plane Scheiben, vorzugsweise aus Kunststoff, zwischen ihnen vorgesehen werden, so daß eine seitliche Begrenzung der Kerben er­ zeugt wird, die verhindert, daß die Diamantkörner aus den Kerben seitlich herausfallen.