DE7607860U1

DE7607860U1 - TOOL EQUIPPED WITH CUTTING PINS AND DRIVE PINS FOR REMOVING ROCKS AND MINERALS

Info

Publication number: DE7607860U1
Application number: DE7607860U
Authority: DE
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1976-03-13
Filing date: 1976-03-13
Publication date: 1976-09-02

Description

PRIED. KRUPP Giß SE LL S CH Λ PT MXT BESCHRÄNKTER HAPTUNG in EssenPRIED. KRUPP Giß SE LL S CH Λ PT MXT RESTRICTED HAPTUNG in Essen

Mit Schneid« und Schlagstiften bestücktes Werkzeug zum Abtragen von Gesteinen und MineralienTool equipped with cutting and punching pins for Removal of rocks and minerals

Die Erfindung betrifft ein mit Schneid« und Schlagstiften be« stücktes Werkzeug zum Abtragen von Gesteinen und Mineralien, das insbesondere zur schlagenden, geradlinig schneidenden (hobeln, schrämen), drehend schneidenden, mahlend verdrängen« den oder glättenden Gesteinsbearbextung geeignet ist. Das Werkzeug kann als Schlagbohrer, Drehbohrer, Schrämmeißel, Hobelmesser, Rollenbohrkopf, Schneidrolle für Streckenvortriebmaschinen oder dergleichen ausgebildet sein.The invention relates to a tool equipped with cutting and striking pins for removing rocks and minerals, that in particular for hitting, cutting in a straight line (planing, cutting), rotating cutting, grinding " or smoothing stone texturing is suitable. The tool can be used as a hammer drill, rotary drill, chisel, Planing knives, roller boring heads, cutting rollers for road tunneling machines or the like can be designed.

Es sind Werkzeuge der genannten Art zur Gesteinsbearbeitung bekannt, bei denen der Bohrerkopf mit Stiften aus Hartmetall bestückt ist, wobei die Stifte entsprechend den gewünscnten Schnittbahnen angeordnet sind. Bei den bekannten Werkzeugen weisen die Stifte aus Hartmetall eine Stirnfläche auf, welche unter anderem die Form einer Ebene, eines Kegels oder eines Kugelschnittes haben kann. Die bekannten Werkzeuge haben den Nachteil, daß die in ihnen angeordneten Stifte beim Einsatz im abrasivem Gestein stumpf werden beziehungsweise abflachen und entweder überhaupt nicht oder nur mit großen Schwierigkeiten nachgeschliffen werden können. Außerdem hat sich gezeigt, daß die Kaliberstifte bei den bekannten Werkzeugen bereits nach kurzem Einsatz einen sogenannten Gegenkegel aufweisen, der seitliche Druckkräfte er'-seujrt und das verbrechen der Kaliber~ stifte bewirkt. Durch den verhältnismäßig schnellen Verscnleiß der Hartmeta11stifto werden die bekannten Werkzeuge unbrauchbar.There are known tools of the type mentioned for working stone, in which the drill head with pins made of hard metal is equipped, the pins are arranged according to the desired cutting paths. With the known tools the pins made of hard metal have an end face which, among other things, has the shape of a plane, a cone or a Can have spherical section. The known tools have the disadvantage that the pins arranged in them when used in abrasive rock become blunt or flatten and either not at all or only with great difficulty can be reground. It has also been shown that the caliber pins in the known tools have a so-called counter-cone for a short period of use, which er'-seujrt lateral compressive forces and the crime of the caliber ~ pins causes. Due to the relatively quick wear the hard metal pen, the familiar tools become unusable.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Werkzeuge der genannten Art zu schaffen, die eine lange Lebensdauer haben, deren Schneid- und Schlagstifte einem geringen Verscnleiß unterliegen und bei denen die bildung der nachteilig wirkenden Gegenkegel vermieden wird.The invention is based on the object of creating tools of the type mentioned that have a long service life, their cutting and striking pins show little wear subject and in which the formation of the adverse counter-cones is avoided.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Stifte einen Kern aus einem Hart stoff oder hartmetall und eine oder mehrere um den Kern angeordnete Schichten aus einem Hartstoff oder Hartmetall aufweisen und daß die Härte der Hartstoffe und Hartmetalle vom Kern zur äußeren Schicht hin abnimmt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist alternativ vorgesehen, daß der Kern und die einzelnen Schichten aus Harti_toffen un'j/oder Hartmetallen mit unterschiedlicher Zusammensetzung, unterschiedlicher Körnung und unterschiedlicher Härte bestehen, daß der Kern und die einzelnen Schichten aus Hartstcjffen und/oder Hartmetallen mit unterschiedlicher Zusammensetzung, gleicher Körnung und unterscniedlicher Härte bestehen oder daß der Kern und die einzelnen Schichten aus Hartstoffen und/oder Hartmetallen mit gleicher Zusammensetzung, unterschiedlicher Körnung und unterschiedlicher Härte bestehen.The object underlying the invention is achieved in that the pins have a core made of a hard material or hard metal and one or more layers of hard material or hard metal arranged around the core and that the hardness of hard materials and hard metals decreases from the core to the outer layer. In a further embodiment of the In the invention it is alternatively provided that the core and the individual layers of hard materials and / or hard metals with different composition, different grain size and different hardness exist that the core and the individual layers of hard and / or hard metals with different compositions, the same grain size and different hardness or that the core and the individual layers of hard materials and / or hard metals with consist of the same composition, different grain size and different hardness.

Als llartstoffe werden harte Boride, Nitride, Silicide, Carbide, Oxide sowie in einer Metall-Matrix suspendierter Diamant und als Hartmetalle werden Legierungen aus einem Bindemetall (Eisen, Kobalt, Nickel, Molybdän oder Legierungen aus diesen Metallen) sowie einem oder mehreren Carbiden der Elemente der Gruppen 4a, 5a und 6a des Periodensystems, insbesondere den Carbiden des Wolframs, Titans, Tantals, Niobs und Molybdäns, verwendet. Die entsprechend der Erfindung gestalteten Stifte können unterschiedliche geometrische Formen haben,Hard borides, nitrides, silicides, carbides, oxides and diamond suspended in a metal matrix are used as substances and as hard metals, alloys are made from a binder metal (iron, cobalt, nickel, molybdenum or alloys these metals) and one or more carbides of the elements of groups 4a, 5a and 6a of the periodic table, in particular the carbides of tungsten, titanium, tantalum, niobium and molybdenum are used. Those designed according to the invention Pins can have different geometric shapes,

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und die Stirnflächender Stifte können als Kugelabschnitt—, Kegel-, Kegelstumpf-, Pyramidenoberfläche oder dergleichen ausgebildet sein.and the end faces of the pins can be designed as spherical sections -, Conical, truncated cone, pyramid surface or the like can be formed.

Das entsprechend der Erfindung gestaltete Werkzeug hat gegenüber bekannten Werkzeugen der gleichen Art den Vorteil, daß die Stifte eine erheblich höhere Verschleißfestigkeit aufweisen und somit die Lebensdauer des Werkzeugs wesentlich erhöht ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Stifte wird weiterhin ein optimales Vcrschleißbild erreicht, da der Materialabtrag durch Verscnleiß vom Kern zur äußeren Schicht hin zunimmt und somit - z.B. bei kegeliger Ausbildung der Stirnfläche - in etwa die ursprünglich vorhandene Stirnfläche - also der Kegel - beibehalten wird. Hierdurch bleibt auch die Bohrgeschwindigkeit während der Lebensdauer des Werkzeugs nahezu konstant. Durch die Schichten wird der Kern in vorteilhafter Weise gestützt, was zu einer Erhöhung der Bruchfestigkeit der Stifte führt. Die erfindungsgemäßen Stifte können in vorteilhafter Weise an die für das Werkzeug geforderten Arbeitsbedingungen durch die Auswahl der Kern- und Schichtwerkstoffe und durch eine Optimierung des Kerndurchmesser-Schichtdicken-Verhältnisses angepaßt werden. Ebenso ist die Anpassung des Schichtmaterials zum Schaftwerkstoff des Werkzeugs möglich, so daß auch eine feste Relation des Verschleißabtrages der Schicht zum Verschleißabtrag des Schaftwerkstoffes einstellbar ist. Durch die Anpassung von Kern-, Schicht- und Schaftwerkstoff an die Arbeitsbedingungen des Werkzeugs wird ein Selbstschärfeffekt erzielt, der den bisher notwendigen hohen Aufwand für das Schärfen durch Nachschleifen vermeidet. Die aus einem Kern und einer oder mehreren Schichten bestehenden Stifte haben gegenüber bekannten Hartmetallstiften auch den Vorzug, daß imThe tool designed according to the invention has the advantage over known tools of the same type that the pins have a significantly higher wear resistance and thus the service life of the tool is significantly increased. The design of the pins according to the invention also results in an optimal wear pattern achieved, as the material removal increases due to wear from the core to the outer layer and thus - e.g. at conical design of the end face - approximately the originally existing end face - that is, the cone - retained will. As a result, the drilling speed remains almost constant over the life of the tool. Through the layers are supported by the core in an advantageous manner, which leads to an increase in the breaking strength of the pins. The pens according to the invention can advantageously to the working conditions required for the tool through the selection of the core and layer materials and through a Optimization of the core diameter-layer thickness ratio can be adapted. The same applies to the adaptation of the layer material possible to the shaft material of the tool, so that also a Fixed relationship between the wear and tear of the layer and the wear and tear the shaft material is adjustable. By adapting the core, layer and shaft material to the Working conditions of the tool becomes a self-sharpening effect achieved, which avoids the previously necessary high effort for sharpening by regrinding. The one from a core and pins consisting of one or more layers also have the advantage over known hard metal pins that im

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eingelöteten bzw. eingeschrumpften Stift eine verbesserte Spannungsverteilung erreicht wird, d.h. Spannungsspitzen werden von dem zäheren Schichtmaterial abgebaut, so daß der spröde Kern von den Lot- bzw. Schrumpfspannungen fast gänzlich entlastet wird.soldered or shrunk-in pin, an improved stress distribution is achieved, i.e. stress peaks are broken down by the tougher layer material, so that the brittle core is almost affected by the solder or shrinkage stresses is completely relieved.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:The invention is described in more detail below with reference to several exemplary embodiments and illustrated in the drawing. Show it:

Fig. 1 Aufsicht auf den Bohrerkopf eines Schlag— bohrersFig. 1 Top view of the drill head of an impact drill

Fig. 2 Längsschnitt durch den Bohrerkopf eines SchlagbohrorsFig. 2 longitudinal section through the drill head of a percussion drill

Fig. 3 Längsschnitt durch einen SchrämmeißelFig. 3 longitudinal section through a cutting bit

Fig. k Längsschnitt durch einen Stift mit riurchgehendem Kern und einer mantelartigenFig. K Longitudinal section through a pin with a continuous core and a jacket-like one

Schicht sowie kegelstumpfförmiger StirnflächeLayer and frustoconical face

Fig. 5 Längsschnitt durch einen Stift mit nicht durchgehendem Kern und einer sackartigen Schicht sowie kugeliger Stirnfläche5 shows a longitudinal section through a pin with a discontinuous core and a sack-like one Layer and spherical face

Fig. 6 Längsschnitt durch einen Stift mit durchgehenFig. 6 go through a longitudinal section through a pin

dem Kern und zwei mantelartigen Schichten sowie kegeliger Stirnflächethe core and two jacket-like layers as well as a conical face

Fig. 7 Längsschnitt durch einen Schrämmeißelstift7 shows a longitudinal section through a cutting chisel pin

Die Figuren 1 und 2 zeigen den Bohrerkopf 1 eines Schlagbohrers, der mit mehreren Stiften 2 bestückt ist, wobei die äußeren Stifte 2a als Kaliberstifte bezeichnet werden. Die Stifte 2 werden in den Bohrerkopf· 1 durch Einlöten, Ein-Figures 1 and 2 show the drill head 1 of a hammer drill, which is equipped with several pins 2, the outer pins 2a are referred to as caliber pins. The pins 2 are inserted into the drill head 1 by soldering,

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pressen odor Einschrumpfen eingebracht. Die Stifte 2 bestehen aus einem Kern 31 um den eine oder mehrere Schichten Ί, 5 angeordnet sind. Der Kern 3 besteht aus dempressing or shrinking introduced. The pins 2 are made of a core 31 around the one or more layers Ί, 5 are arranged. The core 3 consists of the

ji härteste!¹ Material, während die Härte der einzelnen um denji hardest! ¹ material while the hardness of each around the

γ 5 Kern 3 angeordneten Schichten 4, 5 von der inneren Schichtk γ 5 core 3 arranged layers 4, 5 from the inner layer k

\ zur äußeren Schicht 5 hin abnimmt. Die Stirnfläche 6 der \ decreases towards the outer layer 5. The end face 6 of the

' Stifte 2 kann unterschiedlich geformt sein, wie die Fi-'Pins 2 can be shaped differently, like the fi

• ^: guren 4, 1, 6 und 7 zeigen. Die Stifte 2 können so be-• ^: show gures 4, 1, 6 and 7. The pins 2 can be

schaffen sein, daß der Kern 3 von den Schichten 4, 5 sackartig (Fig. 4 ) oder mantelartig (Fig. "}) umschlossen wird.be able to ensure that the core 3 is enclosed by the layers 4, 5 like a sack (Fig. 4) or like a jacket (Fig. "}).

* I Außerdem können die Schichten 4, 5 die stirnseitige Ober- : I fläche des Kerns teilweise überdecken. Die Figur 3 zeigt* I In addition, layers 4, 5 can cover the frontal top : I partially cover the core area. Figure 3 shows

den Längsschnitt eines Schrämmeißels, bei dem der als Werkzeugkörper ausgebildete Bohrerkopf 1 lediglich einen Stift 15 trägt, dessen Form in der Fig. 7 dargestellt ist.the longitudinal section of a cutting chisel, in which the as a tool body trained drill head 1 only carries a pin 15, the shape of which is shown in FIG.

Die Herstellung der Stifte erfolgt nach den bekannten Verfahren der Hartmetalltechnologie.The pins are manufactured using the well-known methods of hard metal technology.

Nachfolgend werden Eigenschaften und Zusammensetzungen von entsprechend der Erfindung gestalteten Stiften anhand mehrerer Beispiele angegeben, wobei die genannten 1-rozentzahlen als Gewichtsprozente gelten,The following are the properties and compositions of pens designed in accordance with the invention with reference to several Examples given, with the stated 1 percent numbers apply as percentages by weight,

Example A.

Der Kern 3 besteht aus 6 % Co und 94 % WC und hat die Form eines Zylinders mit einem Durchmesser von 3 mm. Die Härte des für den Kern 3 verwendeten Hartmetalls beträgt HV 30 = l600 kp/mm². Der Schichtwerkstoff besteht aus 8 % Co und 92 % WC und hat eine Härte HV 30 a 1250 kp/mm², die Wanddicke der Schicht k beträgt 3 mm. The core 3 consists of 6% Co and 94% WC and has the shape of a cylinder with a diameter of 3 mm. The hardness of the hard metal used for the core 3 is HV 30 = 1,600 kp / mm ² . The layer material consists of 8 % Co and 92 % WC and has a hardness HV 30 a 1250 kp / mm ² , the wall thickness of layer k is 3 mm.

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Dia Korngröße des Kern-Workstoffs liegt unter 3 M, und die Korngröße dos Mnntel«Werkstoffs liegt !zwischen 3 IO /i, . Der Stift 2 hat die in Figur 3 gezeigte Form.The grain size of the core material is less than 3M , and the grain size of the material is between 3 IO / 1,. The pin 2 has the shape shown in FIG.

Example B.

Der Kern 3 besteht aus 3 % Co und 97 % WC. Der Kern-Werkstoff hat eine Härte HV 30 = 17OO kp/mm⁴' und eine Korn« größe unter 3/4, . Die Schicht 4 besteht aus 12 % Co, 15 % TiC/Ta (Nb) c'und 73 % WC. Der Schicht-Werkstoff hat eine Härte HV 30 = 1350 kp/mm und eine Korngröße von k bis 10lL·. Die Schicht 4 ist sackartig ausgebildet, und der Stift 2 hat die in Fig. 4 gezeigte Form.The core 3 consists of 3% Co and 97% WC. The core material has a hardness HV 30 = 17OO kp / mm ⁴ 'and a grain size below 3/4. Layer 4 consists of 12% Co, 15% TiC / Ta (Nb) c 'and 73 % WC. The layer material has a hardness HV 30 = 1350 kp / mm and a grain size of k to 10 lL ·. The layer 4 is sack-like, and the pin 2 has the shape shown in FIG.

Example C

Auf den gemäß Beispiel B beschaffenen Körper wird eine äußere Schicht 5 aufgebracht, die aus einem Hartmetall der Zusammensetzung 15 % Co und 85 % WC und einer Korngröße vonOn the body provided according to Example B, an outer layer 5 is applied, which consists of a hard metal with the composition 15 % Co and 85 % WC and a grain size of

ο 3 bis 10 U besteht sowie eine Härte HV 30 =» 1000 kp/mm aufweist. ο 3 to 10 U and a hardness HV 30 = »1000 kp / mm.

Example D

Der Kern 3 besteht aus Hartmetall der Zusammensetzung 6 % Co und 94 % WC. Die Korngröße des Kern-Werkstoffs liegt unter 3 μ. und die Härte beträgt HV 30 = I6OO kp/mm . Die innere, mantelartige Schicht k besteht aus Hartmetall der Zusammensetzung 12 % Co, 50 % TiC, 38 % WC, der Korngr^P.a von 3 bis 10 U und der Härte HV 30 = l400 kp/mm . Die äußere, mantelartige Schicht 5 besteht aus einem Hartmetall mit der /Zusammensetzung 15 % Co, 50 % TiC, 35 % WC, der Korngröße 3 bis lOyU und der Härte HV 30 = 13ΟΟ kp/mm². Der Stift hatThe core 3 consists of hard metal with the composition 6 % Co and 94 % WC. The grain size of the core material is less than 3 μ. and the hardness is HV 30 = 160 kg / mm. The inner, jacket-like layer k consists of hard metal with the composition 12% Co, 50 % TiC, 38% WC, a grain size of 3 to 10 U and a hardness of HV 30 = 1400 kp / mm. The outer, jacket-like layer 5 consists of a hard metal with the / composition 15 % Co, 50 % TiC, 35 % WC, the grain size 3 to 10 yU and the hardness HV 30 = 13ΟΟ kp / mm ² . The pen has

die in Figur 5 gezeigte Form.the shape shown in FIG.

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Example E.

Kern und Mantel bestehen aus einem Hartmetall mit der Zusammensetzung 10 % Co und 90 % WC. Der Kern-Werkstoff hat eine Korngröße von weniger als 1 u und eine Härte HV 30 = 1700 kp/mm . Der Mantel«Werkstoff hat eine Korngröße von bis 10 u und eine Härte HV 30 = 1250 kp/mm². Der Stift hat die in Figur 3 gezeigte Form,The core and jacket consist of a hard metal with a composition of 10 % Co and 90 % WC. The core material has a grain size of less than 1 u and a hardness HV 30 = 1700 kp / mm. The shell material has a grain size of up to 10 u and a hardness HV 30 = 1250 kp / mm ² . The pen has the shape shown in Figure 3,

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Claims

η — t | * j η sprii cho!

1. Tool equipped with cutting and hitting pins for removing rocks and minerals, thereby drawn that the pins (2) have a core (3) made of a hard material or hard metal and one or have a plurality of layers C1, 5) arranged around the core (3) and made of a hard material or hard metal and that the hardness of the hard materials and hard metals decreases from the core (3) to the outer layer (5).

2. Tool according to claim 1, characterized in that the core (3) and the individual layers Ci, 5) made of hard materials and / or hard metals with different Composition, different grain size and different hardness exist.

3. Tool according to claim I _1, characterized in that 'the core (3) and the individual layers Cl ₁ 5) consist of hard materials and / or hard metals with different compositions, the same grain size and different hardness.

4. Tool according to claim 1, characterized in that the core (3) and the individual layers C1, 5) made of hard materials and / or hard metals with the same composition, different grain size and different hardness exist.

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