DE69525954T2

DE69525954T2 - Gesteinbohrer sowie schneideinsätze

Info

Publication number: DE69525954T2
Application number: DE69525954T
Authority: DE
Inventors: Udo Fischer; Torbjoern Hartzell; Kauko Kaerki
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1994-10-12
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2015-10-05
Also published as: US5881828A; SE9403452D0; FI971526A0; AU688981B2; WO1996012085A1; NO971671L; ZA957945B; CA2200726C; CN1052774C; CA2200726A1; JP3450334B2; AU3712595A; SE507098C2; EP0784734B1; NO971671D0; NO309783B1; SE9403452L; ATE214781T1; JPH10507238A; EP0784734A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Einsätze aus Sinterkarbidkörpern und von Gesteinsbohrern, vorzugsweise zum Schlagbohren von Gestein.
In der US-A-4,598,779 ist ein Gesteinsbohrer gezeigt, der mit einer Vielzahl von meißelförmigen Schneideinsätzen versehen ist. Jeder Einsatz zeigt eine Führungsfläche, die relativ scharf mit Schneidkanten verbunden ist. Eine relativ scharfe Verbindung ist nachteilig, wenn man Sinterkarbid verwendet, welches extra hart ist. D. h., während eines schweren Gesteinsbohrens tritt wegen der Spannung in den Verbindungen ein Abblättern auf, derart, daß gerade Löcher in der langen Bahn nicht erhalten werden können. Auch ist die Gestalt des bekannten Einsatzes für maximales Abriebvolumen nicht optimiert. US-A-4,607,712 beschreibt einen Gesteinsbohrer, der eine Vielzahl von Schneideinsätzen hat. Der Arbeitsteil jedes Einsatzes hat eine halbkugelförmige Grundgestalt, zu welcher ein Extravolumen an Sinterkarbid hinzugegeben worden ist. Der bekannte Einsatz stützt jedoch nicht ausreichend gegen die Wand der Bohrung ab, derart, daß gerade Löcher nicht erhalten werden können. Außerdem sind die Verbindungen zwischen den Bestandteilen des Arbeitsteils relativ scharf, wodurch die oben erwähnten Spannungen erzeugt werden, die für hartes Sinterkarbid schädlich sind. Zusätzlich hält die kugelige Grundgestalt ein relativ kleines Volumen an Sinterkarbid.
Sinterkarbid zu Zwecken des Gesteinsbohrens enthält im allgemeinen WC, oft als Alfa-Phase bezeichnet, und eine Bindephase, die aus Kobalt mit kleinen Mengen an WC in fester Lösung enthält, als Beta-Phase bezeichnet. Freier Kohlenstoff oder Eta-Phasen und kohlenstoffarme Phasen mit den allgemeinen Formeln M&sub6;C (Co&sub3;W&sub3;C), M&sub1;&sub2;C (Co&sub6;W&sub6;C) oder Kappa-Phase M&sub4;C sind im allgemeinen nicht zugegen. Jedoch sind in der EP-B2-0.182.759 Sinterkarbidkörper mit einem Kern von feiner und gleichmäßig verteilter Eta-Phase beschrieben, die in dem normalen Alpha + Beta- Phasenaufbau eingebettet ist, und einer umgebenden Oberflächenzone mit nur Alpha + Beta-Phase. Eine zusätzliche Bedingung ist die, daß in dem inneren Teil der Oberflächenzone, welche dicht an dem Kern angeordnet ist, der Bindephasengehalt höher ist als der nominelle Gehalt an Bindephase. Zusätzlich ist der Bindephasengehalt des äußersten Teils der Oberflächenzone kleiner als die nominelle und steigt in Richtung zum Kern hin bis zu einem Maximum, welches in der von Eta-Phase freien Zone angeordnet ist. Mit nominellem Bindephasengehalt ist hier und nachfolgend eingewogene Menge an Bindephase gemeint.
In der US-A-5,286,549 sind Sinterkarbidkörper beschrieben mit WC (Alpha-Phase) und einer Bindephase, die auf mindestens einem, ausgewählt aus Co, Fe und Ni, basiert ist, und mit einem Kern aus Eta-Phasen enthaltendem Sinterkarbid, welches von einer Oberflächenzone umgeben ist, deren äußerer Teil einen niedrigeren Bindephasengehalt hat als der nominelle, wobei der Bindephasengehalt in dem äußeren Teil der Oberflächenzone im wesentlichen konstant ist. Sinterkarbidkörper, die gemäß dieser Erfindung hergestellt sind, haben einen hohen Abriebwiderstand wegen einer höheren Durchschnittshärte in der äußeren Zone. Andere Dokumente, auf die Bezug genommen wird, sind US-A-5,279,901 und EP-A-92 850 260.8. Sinterkarbidkörper mit einem Aufbau ähnlich der EP-B2- 0.182.759 sind auch nützlich als Stanz- oder Nippelwerkzeugmaterial bzw. solches für Knabberschneiden, wie in der US-A-5,235,879 beschrieben ist, oder als Rollenmaterial nach der EP-A-93 850 023.8. Ferner könnte auch das in der US-A-5,074,623 beschriebene Material verwendet werden.
Aufgabe der letzteren sieben Erfindungen (auf die in der Beschreibung Bezug genommen wird) ist es, an der äußeren Zone einen hohen Abriebwiderstand zu erreichen, erzeugt durch die hohe Härte in Kombination mit Vorbeanspruchungen durch Druck, welche durch die unterschiedlichen Bindegehalte in den unterschiedlichen Zonen hervorgerufen sind. Wenn die Abrieb- bzw. Verschleißabflachung, die sich während des Abriebs entwickelt, diejenige Zone erreicht, die einen höheren Bindegehalt hat als der nominelle, fällt der Abriebwiderstand wegen der geringeren Härte rapide ab. Dies ist ein Nachteil gewesen, insbesondere beim Gesteinsbohren mit Bohrspitzen, die mit Einsätzen ausgerüstet sind.

Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme des Standes der Technik zu vermeiden oder zu verringern. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, den Abriebwiderstand der Sinterkarbidkörper vorzugsweise für die Verwendung in Werkzeugen zum Gesteinsbohren und Mineralbohren zu erhöhen durch Anpassen der Gestaltung des Sinterkarbidkörpers an die speziellen Bedürfnisse des Sinterkarbids, der nach dem Stand der Technik hergestellt wird. Der Abriebwiderstand des Sinterkarbidkörpers kann dadurch erhöht werden, daß das Körpervolumen in dem dem Abrieb ausgesetzten Bereich vergrößert wird. Um einen deutlichen Anstieg des Abriebwiderstandes zu erreichen, muß das Volumen der äußeren Zone, welche dem Abrieb ausgesetzt ist, wesentlich erhöht werden. Nun hat sich überraschend ergeben, daß es möglich ist, den Abriebwiderstand von Sinterkarbidkörpern zu erhöhen, die eine äußere Zone mit einem niedrigen Bindegehalt (hohe Härte/hoher Abriebwiderstand), eine Zone zwischen der äußeren Zone und dem Kern mit hohen Bindegehalt (niedrige Härteniedriger Abriebwiderstand) und einen Kern haben, der Eta-Phase enthält, durch Erhöhen des Volumens des äußeren Zonenbereiches, wo der Abrieb auftritt. Eine deutliche Zunahme des Abriebwiderstandes kann erhalten werden, wenn das Volumen der äußeren Zone erhöht wird, welche dem Abrieb ausgesetzt ist, wenn sich das Werkzeug im Betrieb befindet, um mindestens 50%, wahrscheinlich 100% oder mehr. Einsätze in Schlagbohrerspitzen verschleißen am meisten in dem Bereich, der mit einer Lochwand in Berührung kommt, und im Oberteil des Einsatzes, wo das Gestein gebrochen werden muß. Um den Abriebwiderstand eines Einsatzes mit einer äußeren Zone zu erhöhen, die niedrigeren Bindegehalt hat als der nominelle Bindegehalt, muß das Volumen der äußeren Zone in dem Bereich, der mit der Wand und im oberen Teil in Berührung kommt, erhöht werden. Bekannte Werkzeuge haben normalerweise Einsätze mit einer axialsymmetrischen Gestaltung oben (linker Teil der Fig. 12). Eine Vergrößerung der äußeren Zone, welche dem Abrieb ausgesetzt ist, führt oft zu einem nicht axialen, symmetrischen Oberteil. Infolge der Natur des Abriebs, der von den Gesteinseigenschaften und den Bohrbedingungen abhängt, dürfte der Abrieb in dem Bereich betont sein, der mit der Wand in Berührung kommt, oder in dem oberen Bereich, wo das Gestein gebrochen wird. Es ist wichtig, diese Tatsache zu respektieren und das Volumen der äußeren Zone dort am meisten zu vergrößern, wo die Einsätze am meisten verschleißen.
Sowohl eine längere Lebensdauer als auch eine höhere Eindringgeschwindigkeit können erreicht werden, denn der optimale Aufbau wird nicht so schnell zerstört. Ein bedeutender Vorteil der Erfindung ist eine höhere Präzision, wenn das Material bei Bohrerspitzen benutzt wird. Der hohe Abriebwiderstand der äußeren Zone und das vergrößerte Volumen des gegen Abrieb widerstandsfähigen Materials in dem Bereich, welcher dem Verschleiß ausgesetzt ist, gibt viel bessere Durchmessertoleranzen des gebohrten Loches.
Die Aufgaben bzw. Gegenstände der vorliegenden Erfindung werden durch einen Einsatz und einen Gesteinsbohrer gelöst bzw. realisiert, welche die Eigenschaften der anliegenden Ansprüche haben.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die Fig. 1-5 zeigen einen Einsatz, der zum Bohren unter Bedingungen geeignet ist, wo der Abrieb des Einsatzes in dem Bereich dicht an der Wand konzentriert ist. Fig. 1 zeigt einen Einsatz gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Seitenansicht. Fig. 2 zeigt den Einsatz in einer anderen Sicht. Fig. 3 zeigt den Einsatz in einer Draufsicht. Fig. 4 zeigt den Einsatz in einer Ansicht entsprechend dem Pfeil B in Fig. 2. Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des Einsatzes, wie man ihn an der Linie C sieht.
Die Fig. 6-10 zeigen einen Einsatz, der für das Bohren unter Bedingungen geeignet ist, wo der Abrieb des Einsatzes im Bereich dicht an der Wand und im oberen Bereich verteilt ist. Fig. 6 zeigt einen Einsatz gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Seitenansicht. Fig. 7 zeigt den Einsatz in einer anderen Seitenansicht. Fig. 8 zeigt den Einsatz in einer Draufsicht. Fig. 9 zeigt den Einsatz in einer Ansicht entsprechend dem Pfeil B in Fig. 7. Fig. 10 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des Einsatzes, wie man ihn an Linie C' sieht.
Fig. 11 zeigt einen Bohrkopf gemäß der vorliegenden Erfindung in Perspektive.
Fig. 12 zeigt eine teilweise im Schnitt genommene Seitenansicht eines schematisch veranschaulichten Bohrkopfes mit einem ballistischen Einsatz und einem Einsatz gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Bohrloch.
Die Fig. 13-18 zeigen Querschnittsansichten durch die Mittelachsen der zwei Schneideinsätze.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Einsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Einsatz hat einen im allgemeinen zylindrischen Schaftabschnitt oder Befestigungsabschnitt 20 mit einem Durchmesser D im Bereich 4-20 mm, vorzugsweise 7-18 mm. Das Befestigungsende 21 des Einsatzes 14 hat vorzugsweise eine kegelstumpfförmige Gestaltung, die geeignet angepaßt ist, um in ein Loch in der Bohrkopfvorderfläche, siehe Fig. 11, einzutreten. Vorzugsweise kommt das Loch sowohl in der Vorderfläche als auch in der Mantelfläche heraus. In den Figuren sind die Längsmittelachse A des Einsatzes und zwei rechtwinklige Normale N1 und N2 gezeigt. Eine Linie Y ist als die Basis des äußeren Teils oder Arbeitsteils 22 bestimmt. Die Linie kann scharf oder glatt sein.
Der Arbeitsteil 22 des Einsatzes 14 ist in sieben glatt bzw. weich verbindende, im wesentlichen am Umfang und axial konvexe Abschnitte geteilt. Durch den Ausdruck "glatt" oder "weich" wird nachfolgend verstanden, daß zwei Tangenten, die jeweils in Seitenansicht senkrecht zu der Mittelachse A auf getrennten Seiten in unmittelbarer Nachbarschaft der Verbindung angeordnet sind, einen Winkel T bilden, der im Bereich von 135º bis 180º liegt, vorzugsweise von 160º bis 175º (Fig. 5). Ein gerundeter Abschnitt, eine ballistische Oberfläche oder ein erster Abschnitt 23 beschreibt eine im allgemeinen ballistische Gestaltung und erstreckt sich im allgemeinen auf beiden Seiten der Normalen N1 symmetrisch. Der erste Abschnitt endet am Umfang an symmetrisch angeordneten Radiuszonenlinien 24 bzw. 25. Der Radius des ersten Abschnitts ist in einem gewissen axialen Querschnitt C mit R1 bezeichnet. Die mathematische Konstruktion der ballistischen Gestaltung ist wie folgt:
Die Bezugsebene X des ersten Abschnitts 23 liegt unter der Basislinie Y in Fig. 2. Die konvexe Krümmung des ersten Abschnitts 23 wird durch Schlagen des Radius R um die Mitte Z in der Nachbarschaft der Hülloberfläche des Schaftteils 20 erreicht. Das Zentrum Z ist vorzugsweise außerhalb der Hülloberfläche um einen Abstand I und unter dem axial vordersten Punkt um einen Abstand h angeordnet. Der Abstand h beträgt 4 bis 8 mal den Abstand I aber kleiner als der Radius R. Die Bezugsebene X und die Radien R schließen einen Winkel &epsi; zwischen 10º und 75º ein.
Jede Radiuszonenlinie 24 bzw. 25 und die Normale N1, in Draufsicht gesehen, schließen einen Winkel α im Bereich von 45º bis 85º ein. Es versteht sich, daß die ballistische konvexe Krümmung radial ganz außen mit der Umhüllungsoberfläche des Schaftabschnitts 20 verbunden ist.
Die Radiuszonenlinie 24 oder 25 veranschaulicht einen weichen oder glatten Übergang zwischen dem ersten Abschnitt 23 und einem zweiten Abschnitt 26 oder 27. Der zweite Abschnitt 26 oder 27 ist außer der unmittelbaren Verbindung mit dem ersten Abschnitt im allgemeinen außerhalb der ballistischen Basisgestalt angeordnet (in den Fig. 1, 2 und 4 mit gestrichelten Linien gezeigt). Der Radius R2 des zweiten Abschnitts im Querschnitt C ist größer als der Radius R1 des ersten Abschnitts. Der zweite Abschnitt verjüngt sich im wesentlichen in Vorwärtsrichtung der Mittelachse A. Die zweiten Abschnitte 26, 27 verjüngen sich zu dem ersten Abschnitt 23 hin und bilden einen spitzen Winkel β.
Die zweiten Abschnitte 26 oder 27 verbinden sich weiter mit einem dritten Abschnitt oder Schneidkanten 28 oder 29. Die dritten Abschnitte fließen an dem Vorderteil des Einsatzes radial versetzt zur Achse A zusammen. Die dritten Abschnitte sind kopfartig starke Schneidkanten, welche das Gestein hauptsächlich in der Umfangsrichtung bearbeiten. Eine Tangente des dritten Abschnitts befindet sich am Schnittpunkt des Querschnittes C unter einem größeren inneren Winkel Φ1 bezüglich der Hülloberfläche des Schaftabschnitts als entsprechende Tangenten der ersten und zweiten Abschnitte. Die Größe des Winkels Φ1 ruft eine Materialvergrößerung für den Abrieb im Vergleich zu einer ganz ballistischen Konfiguration hervor und erhöht somit den Abriebwiderstand des Einsatzes. Der dritte Abschnitt wird durch einen Radius R3 bestimmt, der kleiner ist als sowohl der Radius R1 des ersten Abschnitts als auch der Radius R2 des zweiten Abschnitts im Querschnitt C (siehe Fig. 5). Die Breite des dritten Abschnitts ist im wesentlichen konstant.
Der dritte Abschnitt steht glatt bzw. weich in Verbindung mit einer relativ flachen Oberfläche oder einem vierten Abschnitt 30, der geeignet ausgestaltet ist, um hauptsächlich mit der Wand des gebohrten Loches zusammenzufallen und hauptsächlich bündig mit dieser zu liegen. Der vierte Abschnitt bestimmt eine Führungsfläche, die für das Gleiten auf der Wand der Bohrung vorgesehen ist. Der vierte Abschnitt hat einen Radius R4 im Querschnitt C, der viel größer ist als jeder der vorgenannten Radien R1 und R3. Eine zentrale Tangente des Abschnitts 30 im Querschnitt C-C bildet einen Innenwinkel Φ relativ zu der Hülloberfläche des Schaftes 20. Der Winkel Φ ist kleiner als entsprechende Winkel jeder der anderen Abschnitte 23, 24, 25, 26 und 27.
Ein erster Teil der Basislinie Y, die mit dem ersten Abschnitt 23 verbunden ist, erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse A. Ein zweiter Teil der Basislinie Y, der mit dem zweiten Abschnitt 24 oder 25 verbunden ist, ist mindestens teilweise nach vorne unter einem spitzen Winkel δ relativ zu dem ersten Teil erhaben. Ein dritter Teil der Basislinie Y, der mit dem dritten Abschnitt 28 oder 29 verbunden ist, zeigt den axial vordersten Punkt der gesamten Basislinie und wird im allgemeinen durch einen Radius R6 bestimmt. Der dritte Teil ist konvex. Ein vierter Teil der Basislinie Y, der mit dem vierten Abschnitt 30 verbunden ist, wird im allgemeinen durch einen Radius R5 bestimmt, der größer ist als der Radius R6. Der vierte Teil ist konkav und liegt an seiner am weitesten hinten gelegenen Stelle axial vor dem ersten Teil.
Der fünfte Abschnitt 31 ist ein gerundeter Scheitel, in welchem die Abschnitte 23, 24, 25, 26 und 27 zusammenfließen. Der vierte Abschnitt 30 endet axial rückwärtig des Scheitels 31. Der axial vorderste Teil des dritten Abschnitts 28 oder 29 ist hauptsächlich nicht Teil des Scheitels, obwohl er mit diesem verbunden ist.
Es sei bemerkt, daß an der Basislinie Y die oben erwähnten Radien R1, R2, R3 und R4 in einer Draufsichtprojektion gleich sind, d. h. gleich D/2.
Unter gewissen Abbaubedingungen können Bohreinsätze auf einer Seite mehr abgerieben werden als auf der anderen Seite, und deshalb ist ein Einsatz entwickelt worden für die Benutzung unter solchen Bedingungen, d. h. ein Einsatz mit einer bezüglich der Normalen N1 asymmetrisch angeordneten Materialmasse. D. h., die Masse ist auf der Luvseite, und eine vergrößerte Freifläche befindet auf der Leeseite der Normalen N1. Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Einsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Einsatz hat einen im allgemeinen zylindrischen Schaftabschnitt oder Befestigungsabschnitt 20' mit einem Durchmesser D innerhalb des Bereiches 4 bis 20 mm, vorzugsweise 7 bis 18 mm. Das Befestigungsende 21' des Einsatzes 14' hat vorzugsweise eine kegelstumpfförmige Gestalt mit einer Anpassung, um in ein (nicht gezeigtes) Loch in der Bohrkopfvorderseite einzutreten. Vorzugsweise kommt das Loch sowohl in der Vorderfläche als auch in der Mantelfläche heraus. In den Figuren sind die Längsmittelachse A des Einsatzes und zwei rechtwinklige Normalen N1 und N2 gezeigt. Eine Linie Y' ist als die Basis des äußeren Abschnitts oder Arbeitsteils 22' bestimmt.
Der Arbeitsteil 22' des Einsatzes 14' ist in einer Anzahl von im wesentlichen am Umfang weich verbundenen und axial konvexen Teile aufgeteilt. Ein gerundeter Abschnitt, eine ballistische Oberfläche oder ein erster Abschnitt 23' beschreibt eine im allgemeinen ballistische Gestalt und erstreckt sich auf beiden Seiten der Normalen N1 asymmetrisch. Der erste Abschnitt endet am Umfang an asymmetrisch angeordneten Radiuszonenlinien 24' bzw. 25'. Der Radius des ersten Abschnitts in einem gewissen axialen Querschnitt C' ist mit R1 bezeichnet. Der mathematische Aufbau der ballistischen Gestalt ist oben diskutiert worden.
Die Radiuszonenlinie 24' oder 25' stellt einen weichen Übergang dar zwischen dem ersten Abschnitt 23' und den zweiten Abschnitten 26' und 27'. Der zweite Abschnitt 26' besteht aus drei weich verbundenen Teilen. Ein erster Teil 26'A des zweiten Abschnitts 26' und der zweite Abschnitt 2T sind außer der Zwischenverbindung mit dem ersten Abschnitt im allgemeinen außerhalb der ballistischen Grundgestaltung angeordnet (in den Fig. 6, 7 und 10 mit gestrichelten Linien gezeigt) und im allgemeinen senkrecht zueinander im Querschnitt C'. Der Radius des ersten Abschnitts 26'A und des zweiten Abschnitts 27' im Schnitt C' ist größer als der Radius R'1 des ersten Abschnitts und hat dieselbe Größe wie der oben erwähnte Radius R2. Der erste Abschnitt 26'A und der zweite Abschnitt 2T laufen im wesentlichen in der axialen Vorwärtsrichtung der Mittelachse A zusammen und bilden im wesentlichen senkrecht im Querschnitt einen Winkel β'.
Ein zweiter Teil 26'B des zweiten Abschnitts 26' ist radial außerhalb der ballistischen Grundgestaltung angeordnet. Der Radius R'2B des zweiten Teils in dem Querschnitt C ist größer als der Radius R'1 des ersten Abschnitts aber kleiner als der Radius R2. Der zweite Teil verjüngt sich im wesentlichen in der Vorwärtsrichtung der Mittellinie A.
Ein dritter Teil 26ºC des zweiten Abschnitts 26' ist auch radial außerhalb der ballistischen Grundgestaltung auf der Luvseite W der Normalen N1 des Einsatzes angeordnet. Der Radius R'2C des dritten Teils im Querschnitt C' ist größer als der Radius R'1 des ersten Abschnitts. Der dritte Teil verjüngt sich im wesentlichen in der Vorwärtsrichtung der Mittelachse A. Die Luvseite W ist derjenige Teil des Einsatzes, der sich während der Bearbeitung des Gesteinsmaterials am meisten abreibt.
Der dritte Teil 26'C und der zweite Abschnitt 27' verbinden sich ferner mit dritten Abschnitten oder Schneidkanten 28' bzw. 29'. Die dritten Abschnitte laufen radial exzentrisch zur Achse A an dem Vorderteil des Einsatzes 14' zusammen. Der dritte Abschnitt 29' ist viel größer, mindestens zweimal größer als der Abschnitt 28'. Eine Tangente des dritten Abschnitts 28' am Schnittpunkt des Querschnittes C' läuft unter einem größeren Innenwinkel Φ'1 bezüglich der Hülloberfläche des Schaftabschnitts als entsprechende Tangenten des ersten Abschnitts 23' und des dritten Abschnitts 29'. Der Winkel Φ'1 gibt Anlaß zu einer weiteren Materialerhöhung für den Abrieb im Verhältnis zu dem gesamten ballistischen Aufbau und erhöht somit den Abriebwiderstand des Einsatzes. Der dritte Abschnitt 29' wird auf der Leeseite L der Normalen N1 gebildet und durch einen Radius R'3 bestimmt, der kleiner ist sowohl als der Radius R'1 des ersten Abschnitts als auch des Radius R'2 des zweiten Abschnitts im Querschnitt C' (siehe Fig. 10). Die Breite des dritten Abschnitts 28' ist im wesentlichen konstant, während der Abschnitt 29' sich erheblich axial nach vorn verjüngt. Die dritten Abschnitte 28', 29' bestimmen starke, kopfartige Schneidkanten.
Die dritten Abschnitte 28' und 29' verbinden sich weich mit einer relativ flachen Oberfläche oder einem vierten Abschnitt 30', der geeignet ausgestaltet ist, um in der Hauptsache mit der Wand des gebohrten Loches zusammenzufallen und hauptsächlich bündig zu dieser zu liegen. Der vierte Abschnitt bestimmt eine Führungsfläche, die vorgesehen ist, um auf der Wand zu gleiten. Der vierte Abschnitt hat im Querschnitt C einen Radius R'4, der viel größer ist als jeder der vorerwähnten Radien R'1 und R'3. Eine zentrale Tangente des Abschnitts 30' bildet bezüglich der Hülloberfläche des Schaftes 20' im Querschnitt C' einen Innenwinkel Φ'. Der Winkel Φ' ist kleiner als entsprechende Winkel jeder der anderen Abschnitte 23', 24', 25', 26' und 27'.
Ein erster Teil der Basislinie Y', der mit dem ersten Abschnitt 23' verbunden ist, erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse A. Ein zweiter Teil der Basislinie Y', der mit den Abschnitten 26'A und 2T verbunden ist, ist mindestens teilweise nach vorne unter einem spitzen Winkel δ' relativ zu dem ersten Teil erhaben. Dritte Teile der Basislinie Y', die mit dem dritten Teil 26ºC und dem dritten Abschnitt 29' verbunden sind, zeigen den axial vordersten Punkt der gesamten Basislinie. Einer der dritten Teile der Basislinie in Verbindung mit dem dritten Abschnitt 29' ist in einer Seitenansicht konvex, während der andere dritte Teil, der mit dem dritten Abschnitt 26ºC verbunden ist, hauptsächlich gerade ist. Ein vierter Teil der Basislinie Y', der mit dem vierten Abschnitt 30' verbunden ist, ist im allgemeinen durch einen Radius R'5 (in einer Seitenansicht) bestimmt, der etwa gleich dem Radius R'1 ist. Der vierte Teil ist konkav, und sein am weitesten hinten gelegener Punkt liegt axial vor dem ersten Teil.
Der fünfte Abschnitt 31' ist ein gerundeter Scheitel, in welchem die Abschnitte 23', 26'A, 26'B, 26'C und 2T zusammenlaufen. Der vierte Abschnitt 30' endet axial rückwärtig von dem Scheitel 31'. Der axial vorderste Teil des dritten Abschnitts 28 oder 29 ist hauptsächlich nicht Teil des Scheitels, obwohl er mit diesem verbunden ist.
Es seit bemerkt, daß an der Basislinie Y' die oben erwähnten Radien R'1, R'2B, R'2C, R'3 und R'4 in Draufsichtprojektion gleich sind, d. h. gleich D/2.
Bei der perspektivisch in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform ist die verbesserte Gesteinsbohrspitze vom Schlagtyp im allgemeinen mit 10 bezeichnet und hat einen Bohrkopf 11, einen Schaft 12, ein Vorderende mit einer Vorderfläche 13, die mit einer Vielzahl von festen Karbideinsätzen 14 oder 14' versehen ist. Die Mantelfläche 16 der Gesteinsbohrerspitze 10 hat eine zylindrische oder kegelstumpfförmige Gestaltung und ist in Fig. 11 am Bohrkopf bestimmt. Die Mantelfläche ist am größten Durchmesser des Stahlteils des Bohrerspitzenkörpers bestimmt. Die Einsätze 14, 14' sind in Löcher in dem Bohrerspitzenkörper so eingeführt, daß ihre radial äußersten Oberflächen 30, 30' im wesentlichen mit der Manteloberfläche der Bohrerspitze zusammenfallen. Es versteht sich, daß das Wort "im wesentlichen" in diesem Zusammenhang einen radialen Versatz von -2 bis +2 mm relativ zu der Mantelfläche 16 der Bohrerspitze einschließt, vorzugsweise + 0,2 bis +0,5 mm. Die Einsätze 14, 14' sind derart angeordnet, daß der Stahlkörper nicht übermäßig abgerieben wird, und deswegen bleibt der Durchmesser der Bohrung 15 während des ganzen Bohrbetriebes im wesentlichen konstant. Die Vorderfläche 13 kann eine Anzahl von mehr zentral angeordneten Einsätzen (nicht gezeigt) geeigneter Gestaltung haben, zum Beispiel halbkugelförmiger Gestalt, wobei die letztgenannten Einsätze Gesteinsmaterial, welches sich dichter an der Mittellinie CL der Bohrerspitze befindet, absprengen. In Fig. 12 sind links eine Lösung nach dem Stand der Technik und rechts ein Einsatz gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, teilweise im Schnitt. Ein Einsatz mit einem ballistischen Arbeitsteil hat ein Volumen, welches 50% größer ist als das entsprechende halbkugelförmige Arbeitsteil. Das Volumen des Einsatzes 14 oder 14' ist mindestens 50% größer als die ballistische Gestalt und hat eine Lebensdauer, die etwa gleich ist. In Fig. 12 ist eine imaginäre Verlängerung der Mantelfläche 16 mit gestrichelten Linien gezeichnet, um Volumenunterschiede der zwei Einsätze zu veranschaulichen.
Um die hohen Zugbeanspruchungen während des Gesteinsbohrens zu handhaben, ist es bevorzugt, einen bestimmten Typ von Sinterkarbid zu verwenden, wie in den oben diskutierten sieben Patentdokumenten beschrieben ist. Deshalb werden diese Veröffentlichungen in dieser Beschreibung einbezogen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 13-18 weist das Sinterkarbid des Schneideinsatzes 14 oder 14' eine Anzahl von Zonen H, I und K auf. Grenzen 50, 51 bzw. 50', 51' benachbarter Zonen beschreiben Pfade, die nicht symmetrisch sind, mindestens in einer Querschnittsseitenansicht bezüglich der Mittelachse A. In einer Querschnittsdraufsicht ist der Pfad bezüglich mindestens einer Achse N2 senkrecht zu der Mittelachse nicht symmetrisch. Der Einsatz hat einen Kern H aus Sinterkarbid, welches Eta-Phase enthält. Der Kern H ist von einer Zwischenschicht I aus Sinterkarbid umgeben, die frei an Eta-Phase ist und einen hohen Gehalt an Kobalt hat. Die Oberflächenschicht K besteht aus Sinterkarbid, welches an Eta-Phase frei ist und einen niedrigen Gehalt an Kobalt hat. Die Dicke der Oberflächenschicht beträgt 0,8 bis 4, vorzugsweise 1 bis 3 der Dicke der Zwischenschicht. Die Grenzen 50, 50' bzw. 51, 51' sind vorzugsweise äquidistant.
Der Kern und die kobaltreiche Zwischenschicht haben im Vergleich zu der Oberflächenschicht eine hohe thermische Ausdehnung. Dies bedeutet, daß die Oberflächenschicht hohen Druckbeanspruchungen ausgesetzt wird. Je größer der Unterschied in der Wärmeausdehnungsfähigkeit ist, d. h. je größer der Unterschied an Kobaltgehalt zwischen der Oberflächenschicht und dem Rest des Schneideinsatzes ist, um so höher sind die Druckbeanspruchungen in der Oberflächenschicht. Der Gehalt an Bindephase in der Oberflächenschicht ist 0,1 bis 0,9, vorzugsweise 0,2 bis 0,7 des Nenngehaltes an Bindephase für den Schneideinsatz 14 oder 14'. Der Gehalt an Bindephase in der Zwischenschicht 16 beträgt 1, 2 bis 1,3, vorzugsweise 1,4 bis 2,5 des Nenngehaltes an Bindephase für den Schneideinsatz 14 oder 14'.
Der Einsatz 14 oder 14' kann aus Sinterkarbid hergestellt sein, wie in der EP-A-0.182.759 beschrieben ist, wo Sinterkarbidkörper offenbart sind mit einem Kern H fein und gleichmäßig verteilter Eta- Phase, eingebettet in dem normalen Alpha + Beta-Phasenaufbau I, und einer umgebenden Oberflächenzone K mit nur Alpha + Beta-Phase. Eine zusätzliche Bedingung besteht darin, daß in dem inneren Teil der Oberflächenzone, der dicht an dem Kern angeordnet ist, der Bindephasengehalt höher ist als der nominelle und in Richtung zu dem Kern hin zunimmt bis zu einem Maximum, welches in der an Eta-Phase freien Zone angeordnet ist.
Alternativ kann der Einsatz 14 oder 14' aus Sinterkarbid hergestellt sein, wie in der US-A-5,286,549 beschrieben ist, in welcher Sinterkarbidkörper beschrieben sind mit WC (Alpha-Phase) und einer Bindephase, die auf mindestens einem, ausgewählt aus Co, Fe und Ni, basiert, und mit einem Kern aus Eta-Phase enthaltendem Sinterkarbid, welches von einer Oberflächenzone umgeben ist, wobei ein äußerer Teil der Oberflächenzone einen niedrigeren Bindephasengehalt hat als der nominelle und der Bindephasengehalt im äußeren Teil der Oberflächenzone im wesentlichen konstant ist.
Aus den vorstehenden Erläuterungen kann man verstehen, daß ein hoher nomineller Kobaltgehalt des Schneideinsatzes höhere Druckbeanspruchungen in der Oberflächenschicht ergibt.

Beispiel 1

Ein Versuch mit 45 mm Gesteinsbohrerspitzen wurde in Norwegen (Tunnelbau) durchgeführt. Die Spitzen hatten fünf Umfangseinsätze mit einem Durchmesser von 11 mm und zwei Vordereinsätze mit einem Durchmesser von 8 mm. Die Vordereinsätze aller Varianten waren aus herkömmlichem Sinterkarbid hergestellt und hatten dieselbe Gestaltung mit einer halbkugeligen Oberseite.
Variante 1 war eine herkömmliche Spitze mit Einsätzen mit kugeliger Oberseite. Die Einsätze waren aus herkömmlichem Sinterkarbid hergestellt (60 Gew.-% Co, Härte 1460 HV3).
Variante 2 war eine herkömmliche Spitze mit Einsätzen mit einer kugelförmigen Oberseite. Die Einsätze waren mit einer äußeren Zone mit niedrigem Co-Gehalt hergestellt (3 Gew.-% Co, Härte 1620 HV3), wobei eine Zwischenzone einen hohen Co-Gehalt hatte (11 Gew.-% Co, Härte 1240 HV3) und einen Kern, der 6 Gew.-% Co und eine gewisse Eta-Phase enthielt, Härte 1550 HV3).
Variante 3 war eine Spitze mit Einsätzen gemäß der vorliegenden Erfindung (Fig. 1-4) und derselben Verteilung an Co sowie Eigenschaften wie in Variante 2.

Testdaten:

Bohrausrüstung: Atlas Copco Promec TH 506S
Zuführdruck: 110 bar
Schlagdruck: 215 bar
Drehung: 120 Upm
Lochtiefe: 4,3 m
Wasserspülung: 11 bar
Gestein: Gneis
Anzahl der Spitzen: 6 pro Variante

Testergebnisse:

Alle Spitzen wurden ohne Nachschärfen und unter Bezugnahme auf die Bedürfnisse der Benutzer gebohrt.
* Index für gebohrte m.
Außer der hervorragenden Lebensdauer für Variante 3 ist wegen des hohen Durchmesserabriebwiderstandes eine viel kleinere Lochdurchmesserabweichung gezeigt. Die hohe Eindringgeschwindigkeit der Variante 3 ist für Bohrwirtschaftlichkeit wichtig.

Beispiel 2

Zweck des Versuchs war, in der Lage zu sein, ein Loch, 60 m tief ohne Nachschärfen fertigzustellen. Die Standardspitzen heute müssen nach nur 24 Stunden wegen der geringen Eindringgeschwindigkeit und des Risikos des Kronen- und Spitzenbruchs geschärft werden. Die Stillstandszeit für das Herausziehen der Stangen, Wechseln der Spitzen und Fortsetzens des Bohrens beträgt etwa eine Stunde. Da die wirksame Arbeitszeit in dieser Grube für jede Schicht nur 6 Stunden beträgt, ist der Bedarf nach besseren Spitzen sehr hoch.

Testdaten:

Bohrausrüstung: XL 5,5 Hammer, Luftdruck 25 bar, Grubenluft und Boosterkompressor 280 bar
Gestein: sehr hart und abrasiv, etwa 80% Siliziumoxid, etwa 8% Pyrit
Bohrlochmaß: Durchmesser 115 mm, Bohrtiefe 65 m
Drehzahl: 40 Upm
Anzahl der Spitzen: 4 pro Variante
Spitze: Durchmesser 115 mm, zwei Spüllöcher, acht Einsätze (16 mm Durchmesser) auf dem Umfang, sechs Einsätze (14 mm) auf der Vorderseite

Varianten:

A: Einsätze mit kugeliger Oberseite. Alle Einsätze aus herkömmlichem Sinterkarbid hergestellt.
B: Ballistische Einsätze. Alle Einsätze hergestellt mit einer äußeren Zone mit niedrigem Co-Gehalt (3 Gew.-% Co, Härte 1650 HV3), einer mittleren Zone mit hohem Co-Gehalt (10,5 Gew.-% Co, Härte 1260 HV3) und einem Kern mit 6 Gew.-% Co (Härte 1570 HV3). Alle anderen Einsätze hergestellt aus herkömmlichem Sinterkarbid (6 Gew.-% Co, Härte 1450 HV3).
C: Vorn ballistische Einsätze, am Umfang Einsätze gemäß der vorliegenden Erfindung (Fig. 6-9). Alle Einsätze aus Sinterkarbid hergestellt, wie unter Variante B beschrieben.

Testergebnisse:

Alle Spitzen sind ohne Nachschärfen getestet worden.
* Länge des Loches
Durchführung der Variante B viel besser als A aber nicht genug. Nur mit Variante C war es möglich, ein vollständiges Loch zu bohren.
Es sei bemerkt, daß der Kern aus Sinterkarbid, welches Eta-Phase enthält, steif, hart und abriebwiderstandsfähig ist. Der Kern H, in Kombination mit einer Zwischenschicht, frei an Eta-Phase und mit einem hohen Gehalt an Kobalt und einer Oberflächenschicht, frei an Eta-Phase und hohen Druckbeanspruchungen unterworfen, bietet einen Schneideinsatz 14 oder 14', welcher die oben für das Bohren von Hartgestein diskutierten Erfordernisse erfüllt, d. h. einen Einsatz mit einem hohen Abriebwiderstand, besonders in Verbindung mit Schneideinsätzen gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Kern H hat einen Bindephasengehalt im Bereich von 4-9%, vorzugsweise etwa 6%; die Zwischenschicht I hat einen Bindephasengehalt von 9,5-20%, vorzugsweise etwa 10-11%, und die Oberflächenzone K hat einen Bindephasengehalt von 0,5-3,9%, vorzugsweise etwa 3%.
In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die oben beschriebene Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern frei im Rahmen der anliegenden Ansprüche variiert werden kann. Wenn zum Beispiel das Gestein, welches gebohrt werden soll, extrem hart ist (zum Beispiel abgesprengter und lamellenförmiges Magnetit + Quarzit-Gestein), wird es notwendig, die Höhe zwischen dem Scheitel und der Basislinie Y, Y' zu reduzieren, dadurch die durchschnittliche Dicke des Arbeitsteils 22, 22' zu erhöhen und somit den Abriebwiderstand zu erhöhen. Eine solche Modifikation würde die ballistischen Oberflächen 23, 23' so ausgestalten, daß sie eine im allgemeinen kugelförmige Gestalt annehmen.

Claims

1. Schneideinsatz aus Sinterkarbid, vorzugsweise für das Schlagbohren, mit einem im allgemeinen zylindrischen Befestigungsabschnitt (20; 20') und einem äußeren Abschnitt (22; 22'), welcher an einer Vorderfläche (13) einer Gesteinsbohrerspitze (10) angeordnet werden soll, wobei der äußere Abschnitt eine relativ flache Oberfläche (30; 30') aufweist, die sich von dem Befestigungsabschnitt in Richtung gegen ein Vorderende des Einsatzes erstreckt, der Befestigungsabschnitt eine Mittelachse (A) hat und der Befestigungsabschnitt einen Radius (D/2) hat,

dadurch gekennzeichnet, daß ein gerundetes Teilstück (23; 23') des äußeren Abschnitts (22; 22') mit einem imaginären Kreis (O, O') in einem Querschnitt (C) zusammenfällt, außerhalb dem ein Hauptteil des äußeren Abschnitts herausragt, und daß das Sinterkarbid eine Anzahl von Zonen (H, I, K) aufweist, deren eine eine Oberflächenzone (K) ist, die vollständig einen Kern (H) des Schneideinsatzes umgibt, und daß eine Grenze (50, 51; 50', 51') zweier benachbarter Zonen einen Pfad beschreibt, der in mindestens einer Querschnittsansicht bezüglich der Mittenachse (A) nicht symmetrisch ist und in einer Querschnittsdraufsicht bezüglich mindestens einer Achse (N2) senkrecht zur Mittelachse nicht symmetrisch ist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gerundete Teilstück (23; 23') des äußeren Abschnitts (22; 22') im allgemeinen die Form einer konvex gekrümmten ballistischen Gestalt hat und daß die relativ flache Oberfläche weiche Übergänge in benachbarte Bereiche des äußeren Abschnitts hat.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gerundete Teilstück (23; 23') des äußeren Abschnitts (22; 22') eine ballistische Grundgestalt hat und daß ein Radius (R4; R') der relativ flachen Oberfläche (30; 30'), in einem Querschnitt senkrecht zur Mittelachse (A) genommen, größer ist als der Radius (D/2) des Befestigungsabschnitts (20; 20') und daß die relativ flache Oberfläche (30; 30') am Umfang die Verbindung zu mindestens einer kopfartigen Schneidkante (28, 29; 28', 29') schafft.

4. Schneideinsatz nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung des Befestigungsabschnitts (20; 20') und des äußeren Abschnitts (22; 22') eine Basislinie (Y; Y') bildet, die in Seitenansicht an der relativ flachen Oberfläche (30; 30') konkav ist, und daß die Basislinie (Y; Y') einen axial hintersten Punkt bestimmt und daß dieser hinterste Punkt axial vor der Basislinie an der konvex gekrümmten ballistischen Gestalt aber axial rückwärts eines axial vordersten Teils der Basislinie angeordnet ist.

5. Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (H) aus feiner und gleichmäßig verteilter Eta-Phase besteht, die in einem normalen Alpha + Beta-Phasenaufbau eingebettet ist, und daß die umgebende Oberflächenzone (K) nur Alpha + Beta-Phase hat und daß an einem inneren Teil (I) der Oberflächenzone, der dicht an dem Kern angeordnet ist, der Bindephasengehalt höher ist als der nominelle Gehalt an Bindephase und daß der Bindephasengehalt eines äußersten Teils der Oberflächenzone kleiner ist als die nominelle und in Richtung zum Kern hin bis zu einem Maximum ansteigt, welches in der an Eta-Phase freien Zone angeordnet ist.

6. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz WC (Alpha-Phase) aufweist und eine Bindephase, die auf mindestens einem, ausgewählt aus Co, Fe und Ni, basiert ist und den Kern (H) aus Eta-Phase enthaltendem Sinterkarbid aufweist, welches von der Oberflächenzone (I) umgeben ist, wobei ein äußerer Teil einer Oberflächenzone (K) einen niedrigeren Bindephasengehalt hat als den nominellen, wobei der Bindephasengehalt in einem äußeren Teil der Oberflächenzone im wesentlichen konstant ist.

7. Gesteinsbohrspitze vom Schlagtyp mit einem Schaft (12), einem Bohrkopf (11), der am vorderen Ende des Schaftes angeordnet ist und eine erste längliche Achse (CL) bestimmt, wobei der Bohrkopf ein im allgemeinen nach vorn gewendetes Frontende hat mit einer Frontoberfläche (13), einer Manteloberfläche (16), die sich im allgemeinen längs erstreckt und den äußeren Umfang des Bohrkopfes bestimmt, und eine Vielzahl von Löchern, die in der Frontoberfläche gebildet sind, wobei jedes Loch eine im allgemeinen zylindrische Grundgestalt hat und einen Sinterkarbidschneideinsatz (14; 14') aufnimmt, deren jeder einen im allgemeinen zylindrischen Befestigungsabschnitt (20; 20') aufweist mit einer Mittenachse (A) und einem äußeren Abschnitt (22; 22'), welcher sich aus dem Loch erstreckt,

dadurch gekennzeichnet, daß ein gerundetes Teilstück (23; 23') des äußeren Abschnitts (22; 22') mit einem imaginären Kreis (O, O') in einem Querschnitt (C) zusammenfällt, radial außerhalb dessen ein Hauptteil des äußeren Abschnitts herausragt, und daß das Sinterkarbid eine Anzahl von Zonen (H, I, K) aufweist, deren eine eine Oberflächenzone (K) ist, die vollständig einen Kern (H) des Einsatzes umgibt, und daß eine Grenze (50, 51; 50', 51') zweier benachbarter Zonen einen Pfad beschreibt, der in einer Querschnittsseitenansicht bezüglich der Mittenachse (A) nicht symmetrisch ist, und daß der Pfad in einer Querschnittsdraufsicht bezüglich mindestens einer Achse (N2) senkrecht zu der Mittenachse nicht symmetrisch ist.

8. Gesteinsbohrerspitze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gerundete Teilstück (23; 23') des äußeren Abschnitts (22; 22') im allgemeinen die Form einer konvex gekrümmten ballistischen Gestalt hat und daß die relativ flache Oberfläche weiche Übergänge in benachbarte Bereiche des äußeren Abschnitts hat.

9. Gesteinsbohrerspitze nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das gerundete Teilstück (23; 23') des äußeren Abschnitts (22; 22') eine ballistische Grundgestalt hat und daß ein Radius (R4; R'4) der relativ flachen Oberfläche (30; 30'), in einem Querschnitt senkrecht zur Mittelachse (A) genommen, größer ist als der Radius (D/2) des Befestigungsabschnitts (20; 20") und daß die relativ flache Oberfläche (30; 30') am Umfang die Verbindung zu mindestens einer kopfartigen Schneidkante (28, 29; 28', 29') schafft.

10. Gesteinsbohrerspitze nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (H) aus feiner und gleichmäßig verteilter Beta-Phase besteht, die in einen normalen Alpha + Beta-Phasenaufbau eingebettet ist, und daß die umgebende Oberflächenzone (K) nur Alpha + Beta-Phase hat und daß an einem inneren Teil (I) der Oberflächenzone, der dicht am Kern angeordnet ist, der Bindephasengehalt höher ist als der nominelle Gehalt an Bindephase und daß der Bindephasengehalt eines äußersten Teils der Oberflächenzone kleiner ist als der nominelle und in Richtung zu dem Kern hin bis zu einem Maximum zunimmt, welches in der an Eta-Phase freien Zone angeordnet ist.

11. Gesteinsbohrerspitze nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz WC (Alpha-Phase) aufweist und eine Bindephase, die auf mindestens einem der Co, Fe und Ni basiert ist, und den Kern (H) aus Eta-Phase enthaltendem Sinterkarbid aufweist, welches von der Oberflächenzone (I) umgeben ist, wobei ein äußerer Teil (H) einer Oberflächenzone einen niedrigeren Bindephasengehalt hat als den nominellen, wobei der Bindephasengehalt in einem äußeren Teil der Oberflächenzone im wesentlichen konstant ist.