DE751241C - Bohrwerkzeug - Google Patents

Description

• Bohrwerkzeug Vor dein Aufkommen. der Hartmetallegie rungen wurden für Tiefbohrungen bestimmte Hohlbohrkronen mit verhältnismäßig großen und damit wertvollen Diamanten besetzt. Diese Werkzeuge zeigten zwar eine sehr große Leistungsfähigkeit, sie litten aber unter dem Nachteil, daß die beispielsweise aus Eisen oder Kupfer bestehende Grundmasse, in die die Diamanten eingebettet wurden, verhältnismäßig rasch abgenutzt wurde, so daß die, Diamantstücke freigelegt wurden und leicht verlorengehen konnten.
• Es sind auch bereits Bohrwerkzeuge bekannt, die aus einem Hartmetallgrundkörper und in diesen teilweise eingebetteten Diamantenbestehen; die Herstellungsweise derartiger Bohrwerkzeuge ist technisch umständlich und teuer, ohne eine sichere Einbettung der Diamanten zu gewährleisten.
• Als die Hartmetalle auf dem Markt erschienen, verwendete man an Stelle der Diamants.tücke viel billigere Bohrspitzen. aus gegossenem oder gesintertem Hartmetall einer homogenen Zusammensetzung, die in den Bohrwerkzeugkörper eingelötet wurden. Wenngleich diese Hartmetallspitzen zufriedenstellend arbeiten und die Diamantstücke weitgehend verdrängt haben, so, bleibt doch die Tatsache bestehen, daß sie, wenn sie äußerste Härte aufweisen, verhältnismäßig spröde sind und oft schon beim Einlöten und Schleifen zum Reißen neigen oder aber beim Bohren mehr oder weniger rasch ausbrechen. Verwendet man Hartmetalle größerer Zähigkeit, also geringerer Härte und damit geringerer Verschleißfestigkeit, so fallen diese Schwierigkeiten des Reißens durch Löt- oder Schleifspannungen weg; es ergibt sich aber dann der Nachteil, daß die Bohrspitzen von dem zu durchbohrenden Gestein stumpf geschliffen oder gar poliert werden, so daß mit zunehmender Bohrzeit wegen desAbstumpfens der Spitzen die Schneidleistung stark nachläßt. Es ist dann erforderlich, die Bohrung zu unterbrechen und die Bohrspitzen nachzuschleifen.
• Es ist schließlich noch bekannt, Bohrwerkzeuge in der Weise herzustellen, daß man eine Hartmetallmasse durch Schmelzschweißung auf den Werkzeugschaft aufbringt, die gesinterte Hartmetallstückchen umschließt. Bei diesem Herstellungsverfahren handelt es sich weder um die Herstellung von Hartmetallformkörpern, noch liegt eine gesinterte Hartmetallgrundmasse vor; dieses Verfahren hat daher mit der nachstehend erläuterten Erfindung nichts gemeinsam und läßt sich im übrigen nicht anwenden, wenn es gilt, Hartmetallformkörper herzustellen, von. denen. eine bestimmte Form verlangt wird.
• Die vorliegende Erfindung macht es sich nun zur Aufgabe, Bohrwerkzeuge mit an der Krone in einen Trägerwerkstoff eingesetzten Hartmetallfßrmkörpern zu schaffen, die technisch ebenso leicht hergestellt werden können wie die vorbekannten Hartmetallformkörper, aber wesentlich leistungsfähiger sind als diese. Sie weisen nämlich neben einer ausreichenden Zähigkeit den Vorteil auf, lange griffig zu bleiben und damit einen schnelleren Bohrfortschritt und eine längere Lebensdauer zu gewährleisten. Dieser Zweck wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, da,B die Hartmetallformkörper aus einer gesinterten, hilfsmetallhaltigen Hartmetallmasse hergestellt werden, in welcher Körner einer Hartmetallmasse größerer Härte und höherer Sintertemperatur verteilt sind.
• Die Wahl des hilfsmetallhaltigen Hartmetalls hängt weitgehend von den jeweils vorliegenden Arbeitsbedingungen, der Größe der Körner des härteren Hartmetalls und den Abmessungen des Formkörpers ab. Es besteht im allgemeinen aus mindestens einem Karbid von Wolfram, Molybdän oder Chrom, gegebenenfalls Karbiden von Titan, Zirkon, Vanadium, Niob oder Tantal und bis zu 25 0/0 Kobalt, Nickel oder Eisen. Wenn weiche Formationen zu durchbohren sind, ist es zweckmäßig, dafür zu sorgen, daß das hilfsmetallhaltige Hartmetall sich genügend schnell abnutzt, damit die eingesinterten, griffigen Körner des härteren Hartmetalls hervortreten und damit wirksam werden können. In einem solchen Fall kann beispielsweise für das hilfsmetallhaltige Hartmetall eine Wolframkarbid-Kobalt-Legierung mit 15 % Kobalt gewählt werden. Handelt es sich dagegen um das Durchbohren einer sehr harten Gesteinsformation, so muß auch das hilfsmetallhaltige Hartmetall sehr verschleißfest sein, damit eine günstige Lebensdauer erzielt wird.
• Die einzusinternden Körner des härteren Hartmetalls können in der Weise gewonnen werden, daß man geschmolzenes oder gesintertes Hartmetall, das aus mindestens einem Karbid von Wolfram, Molybdän, Chrom. Tantal, Niob, Vanadium oder Titan, gegebenenfalls unter Beimischung von zweckmäßig nicht mehr als 5 % Kobalt, Nickel oder Eisen, besteht, auf die gewünschte Korngröße zerkleinert. Wie bereits oben erwähnt wurde, ist es erforderlich, daß die einzusinternden Körner eine größere Härte und eine höhere Sintertemperaturaufweisen als das das Grundmaterial bildende hilfsmetallhaltige Hartmetall. Diese Bedingungen werden beispielsweise dadurch erfüllt, daß die Legierung der einzusinternden Körner entweder einen niedrigeren Gehalt an Metall der Eisengruppe oder einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt als die Grundlegierung oder beides aufweist. Das Merkmal der höheren Sintertemperatur für die Körrer ist aus dem Grunde für die Erfindung wesentlich, um zu verhindern, daß das, das. Grundmaterial bildende weichere Hartmetall und die härteren Körner zu einem homogenen Körper zusammenfritten.
• Die Menge der Körner bewegt sich vorteilhafterweise in den Grenzen von etwa 5 bis 70%, die Korngröße zweckmäßig in den Grenzen von etwa o, i bis 4. mm. Die Wahl der Korngröße hängt von den Abmessungen des Fertigstücks, dem jeweiligen Verwendungszweck und den jeweiligen Arbeitsbedingungen ab.
• Der mögliche Unterschied in der Zusammensetzung und der Unterschied in den Sintertemperaturen zwischen dem weicheren Grundmaterial und den härteren Körnern hat zur Folge, daß zur Erzielung genügender Festigkeit die Sinterung unter Druck am günstigsten ist.
• Bei dem Grundmaterial ist es zweckmäßig, den Gehalt an Metall der Eisengruppe bei grober Körnung der Körner höher zu wählen als bei kleinen oder sehr feinkörnigen Körnern.
• Zur Herstellung der Hartmetallformkörper gemäß der Erfindung kann man beispielsweise von einer Mischung aus Wolframkarbid und ia% Kobalt ausgehen, zu dieser 30% einer geschmolzenen Hartmetallegierung aus Wolframkarbid mit i °/o Molybdänkarbid zumengen, die auf eine Korngröße von etwa o,6 mm zerkleinert worden ist. Dieses Gemenge wird in eine Graphitform eingefüllt und unter Anwendung von Druck auf etwa i 300°C erhitzt.
• In der Zeichnung ist die Erfindung näher erläutert.
• Abb. i zeigt eine Bohrkrone, in die gemäß der Erfindung zusammengesetzte Hartmetallformkörper i eingesetzt sind.
• In Abb. 2 ist ein Längsschnitt und in Abb.3 ein Querschnitt durch einen Hartmetallformkörper i dargestellt. In. der gesinterten, hilfsmetallhaltigen. Hartmetallmasse 2 sind Hartmetallkörner 3 einer größeren Härte und höheren Sintertemperatur verteilt.

Claims (3)

1. PATEN TANSPIiuCHE: i. Bohrwerkzeug mit an der Krone in einen Trägerwerkstoff eingesetzten Hartmetallformkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallformkörper aus einer gesinterten, hilfsmetallhaltigen Hartmeta,llmasse bestehen,, in welcher Körner einer Hartmetallmasse größerer Härte und höherer Sintertemperatur verteilt sind.
2. 2. Hartmetallformkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Einbettung der Körner benutzte hilfsmetallhaltige Hartmetallmasse aus mindestens einem Karbid von Wolfram, Molybdän oder Chrom, gegebenenfalls Karbiden von Titan, Zirkon, Vanadium, Niob@ oder Tantal und bis zu 25'/0. Kobalt, Nickel oder Eisen, die Körner aus mindestens einem Karbid von Wolfram, Molybdän, Chrom, Tantal, Niob" Vanadium oder Titan, gegebenenfalls unter Beimischung von zweckmäßig nicht mehr als 5 % Kobalt, Nickel oder Eisen bestehen.
3. 3. Hartmetallformkörper nach den Ansprüchen. i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körneranteil etwa 5 bis. 70'10 beträgt. .. Hartmetallforrnkörper nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Körner etwa o,1 bis q. mm beträgt. 5" Hartmetallformkörper nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Körner aus einem erschmolzenen Hartmetall bestehen. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. 59o 7o7; Zeitschrift Pumpen- und Brunnenbau, Bohrtechnik, Berlin, 1930, S. 525 bis 531; Becker, »Hochschmelzende Hartmetalle«, Berlin 1937, S. 212.