DEP0003083BA - Werkzeug mit einem stählernen Schaft und aufgelötetem Arbeitsteil aus Hartmetall - Google Patents

Description

Das Auflöten eines Arbeitsteiles aus Hartmetall auf den stählernen Schaft von Werkzeugen verursacht erhebliche Schwierigkeit, das sowohl die genannten beiden Werkstoffe als auch das zum Löten verwendete Kupfer verschiedene Wärmeausdehnungszahlen haben und sich bei der Abkühlung von der verhältnismässig sehr hohen Schmelztemperatur des Kupfers, auf die sie beim Löten erhitzt werden müssen, verschieden stark schrumpfen, so das starke innere Spannungen und sehr oft auch Risse im Hartmetall entstehen. Es mussten daher bei der Herstellung solcher Werkzeuge verschiedene hindernde Vorschriften inne gehalten werden. So konnte man keine sehr dünnen Hartmetallplätchen verwenden, sondern nur etwas kubische Stücke, das Abkühlen musste unter Beachtung besonderer Vorsichtsmassnahmen erfolgen, das Schleifen erforderte reichliche Wasserkühlung und die gesamte Formgebung war nachteilig beeinflusst. Sollten Werkzeuge hergestellt werden, die auf hohen Druck oder Schlag beansprucht werden müssen, so war man gezwungen, anstelle des üblichen Hartmetalls mit etwa 4 bis 6% Kobaltgehalt eine Legierung von höherem, bis etwa zu 8% Kobaltgehalt zu verwenden, die zwar grössere Zähigkeit aber geringere Schneidhaltigkeit aufweist.

Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, um diese Nachteile zu mindern, in die Lötnaht ein zähhartes, volles oder gelochtes Blech, ein Drahtgewebe oder auch ein Metallbandgewebe einzulegen oder einen zweiten stählernen Einsatzkörper als Zwischenlage zu benutzen, die Kupferschicht selbst wurde dabei möglichst dünn ausgeführt. Alle diese Vorschläge konnten aber die erwähnten Nachteile nicht beseitigen, zumal die Einlagen ebenso wie der Schaftkörper in anderem Masse schrumpften als das Hartmetall und das Kupfer.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, eine Lötnaht zu schaffen, die die erforderliche Nachgiebigkeit besitzt, um die auftretenden Spannungen in vollem Umfange aufzunehmen und auszugleichen und dadurch die eingangs geschilderten Nachteile zu beseitigen. Zu diesem Zweck wird die Lötnaht über das zur festen Verbindung von Werkzeugkörper und Arbeitsteil erforderliche Mass hinaus verstärkt und in einer Dicke von mindestens 0,6 mm und mehr ausgeführt. Diese starke Kupferschicht ist infolge ihrer Nachgiebigkeit inder Lage, die durch die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten bei der Abkühlung der zu verbindenden Teile entstehenden Spannungen aufzunehmen bzw. auszugleichen, was durch die früher verwendeten sehr dünnen Lötschichten nicht der Fall war.

Vorzugsweise wird der das Lötmittel aufnehmende Spalt mit einem nachgiebigen Füllstoff, z.B. dünner Drahtgaze, sehr dünnen gelochten Blechen oder Stahlwolle ausgefüllt, in den das flüssige Lötmetall eindringt. Es bildet sich dadurch ein zusammenhängendes, metallisches Gerüst, dessen einzelne Teile sich aber in sich verschieben können, da die Summe der Kupferschichten zwischen den einzelnen Lagen der gelochten

Bleche bzw. der Drahtgaze wiederum mindestens 0,6 mm betragen muss.

Es ist zwar bereits bekannt, bei Schlagbohrern mit einem Hartmetalleinsatz diesen in eine quer zum Bohrerkopf gerichtete Nute einzulöten, und die Lötschichten an den Seitenwänden dieser Nute zu verstärke, dagegen am Boden der Nute die Lötschicht sehr dünn zu halten. Diese Einrichtung ist zwar für Schlagbohrer vorteilhaft, um Zerstörungen des Hartmetalls durch die auftretenden starken Schläge zu verringern, dagegen werden die durch das Auflöten entstehenden Spannungen und ihre Folgen dadurch nicht beseitigt, weil gerade an der Grundfläche der Nute, die die grösste Lötfläche aufweist, eine Spannungsausgleich nicht eintritt. Eine derartige Ausführung hat als nur für Schlagbohrer eine gewisse Bedeutung, nicht dagegen für Werkzeuge anderer Art.

Bei der Ausführung von Werkzeugen gemäss der Erfindung, bei denen allseitig, also auch an der Grundfläche, eine Lötschicht von mindestens 0,6 mm Stärke vorhanden ist, haben Versuche ergeben, dass weder bei der Herstellung noch bei der Benutzung Risse im Hartmetall entstehen, selbst wenn eine starke Beanspruchung erfolgt oder der Hartmetallteil nur aus einem dünnen Plättchen besteht, so dass es auch nicht erforderlich ist, für solche Werkzeuge den Bindemittel-(Kobalt-)Gehalt des Hartmetalls über 6% zu erhöhen, wodurch diese, wie Versuche gezeigt haben, eine längere Standzeit erhalten. Eine erhebliche Verlängerung der Standzeit hat sich nach den angestellten Versuchen bei Anwendung der Erfindung gegenüber den nach den bisherigen Verfahren gelöteten Werkzeugen auch dann ergeben, wenn die gleichen Hartmetallegierungen benutzt werden.

Die Herstellung der Werkzeuge erfolgt gemäss der Erfindung in der Weise, dass zwischen dem Stahlkörper und dem Arbeitsteil aus Hartmetall ein Spalt gelassen wird, den man vor dem Löten mit einem nachgiebigen Füllmittel, z.B. Stahlwolle oder Drahtgaze ausfüllt, wodurch sich ein zusammenhängendes metallisches Gerüst bildet. Gegebenenfalls kann man als Füllmittel auch volle oder gelochte dünne Metallfolien von etwa 0,08 mm Stärke einlegen, wobei dann die Summe der einzelnen entstehenden Kupferschichten mindestens 0,6 mm betragen muss, jedoch ist es nicht zweckmässig, diese Summe über 1 mm zu erhöhen. Wird der Hartmetallteil an mehreren Seiten mit dem Stahlkörper verlötet, wie dies z.B. bei Gesteinsbohrern der Fall ist, dann wird man natürlich alle Lötnähte gemäss der Erfindung ausführen.

Die Stärke der Lötnaht richtet sich nach der Grösse der Lötfläche. Bei einer Lötfläche von etwa 20 mal 20 mm hat sich eine Stärke von 0,6 mm bewährt, die bei einem Anwachsen der Lötfläche auf 50 mal 50 mm bis zu 1 mm erhöht werden kann. Bei besonders dünnen Hartmetallplättchen empfiehlt sich eine stärkere Lötnaht als bei stärkeren Plättchen derselben Grösse.

Claims (3)

1. Werkzeug mit einem stählernen Schaft auf aufgelötetem Arbeitsteil aus Hartmetall, dadurch gekennzeichnet, dass die ganze Lötnaht über das zur festen Verbindung von Werkzeugkörper und Arbeitsteil erforderliche Mass hinaus auf mindestens 0,6 mm und mehr verstärkt ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der das Lötmittel aufnehmende Spalt mit einem nachgiebigen Füllstoff, z.B. dünner Drahtgaze, gelochten Metallfolien oder Stahlwolle ausgefüllt ist, in den das Lötmittel eindringt, so dass ein zusammenhängendes metallisches Gerüst vorhanden ist, wobei aber die Summe der Lötmittelschichten zwischen den einzelnen Gazeschichten oder Metallfolien wiederum mindestens 0,6 mm betragen muss.

3. Werkzeug für hohe Beanspruchung auf Schlag und Druck mit einer Lötnaht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsteil aus einem gegossenen Wolframkarbid oder einem gesinterten Hartmetall aus einem Metallkarbid besteht, das weniger als 6% Bindemittel (Kobalt) besitzt.