DEP0003083BA

DEP0003083BA - Tool with a steel shaft and a soldered-on hard metal working part

Info

Publication number: DEP0003083BA
Authority: DE
Inventors: Adolf Meutsch
Original assignee: Meutsch, Adolf, Essen-Bredeney
Publication date: 1950-11-30

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.Soldering a working part made of hard metal on the steel shaft of tools causes considerable difficulty, as both the above-mentioned two materials and the copper used for soldering have different coefficients of thermal expansion and when cooling down from the relatively very high melting temperature of the copper, to which they are when Soldering must be heated, shrink to different degrees, so that strong internal tension and very often cracks in the carbide arise. Therefore, various obstructive regulations had to be observed in the manufacture of such tools. So you couldn't use very thin hard metal plates, but only somewhat cubic pieces, the cooling had to be carried out taking special precautionary measures, the grinding required ample water cooling and the entire shape was adversely affected. If tools were to be manufactured that had to be subjected to high pressure or impact, it was necessary to use an alloy with a higher cobalt content of up to 8% instead of the usual hard metal with a cobalt content of around 4 to 6%, but with greater toughness has lower edge retention.

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.In order to reduce these disadvantages, it has already been proposed to insert a tough, solid or perforated sheet metal, wire mesh or metal band mesh into the solder seam or to use a second steel insert body as an intermediate layer, the copper layer itself being made as thin as possible. However, none of these proposals could eliminate the disadvantages mentioned, especially since the inserts as well as the shaft body shrank to a different extent than the hard metal and copper.

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.The aim of the present invention is to create a soldered seam which has the flexibility required to fully absorb and compensate for the stresses that occur and thereby eliminate the disadvantages outlined at the outset. For this purpose, the soldered seam is reinforced beyond what is required for a firm connection between the tool body and the working part and is made with a thickness of at least 0.6 mm and more. Due to its flexibility, this strong copper layer is able to absorb or compensate for the stresses arising from the various expansion coefficients when the parts to be connected cool, which was not the case with the very thin solder layers used earlier.

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 gelochtenPreferably, the gap receiving the solder is filled with a flexible filler, e.g. thin wire gauze, very thin perforated metal sheets or steel wool, into which the liquid solder penetrates. As a result, a cohesive, metallic framework is formed, the individual parts of which can shift within themselves, as the sum of the copper layers between the individual layers of the perforated

Bleche bzw. der Drahtgaze wiederum mindestens 0,6 mm betragen muss.The sheet metal or the wire gauze must again be at least 0.6 mm.

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.It is already known in hammer drills with a hard metal insert to solder this into a groove directed transversely to the drill head and to reinforce the solder layers on the side walls of this groove, but to keep the solder layer very thin at the bottom of the groove. This device is advantageous for hammer drills in order to reduce the destruction of the hard metal by the strong impacts that occur, on the other hand the stresses and their consequences caused by the soldering are not eliminated because a Tension equalization does not occur. Such a design is of certain importance only for hammer drills, but not for tools of any other kind.

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.In the execution of tools according to the invention, in which there is a soldering layer of at least 0.6 mm thickness on all sides, i.e. also on the base, tests have shown that cracks in the hard metal do not arise either during manufacture or during use if there is a heavy load or the hard metal part consists only of a thin plate, so that it is also not necessary to increase the binder (cobalt) content of the hard metal for such tools above 6%, which, as tests have shown, get a longer service life. A considerable increase in the service life has also resulted from the tests carried out when using the invention compared to the tools soldered according to the previous methods, even if the same hard metal alloys are used.

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.According to the invention, the tools are manufactured in such a way that a gap is left between the steel body and the hard metal working part, which is filled with a flexible filler, e.g. steel wool or wire gauze, before soldering, whereby a cohesive metallic framework is formed. If necessary, full or perforated thin metal foils of about 0.08 mm thickness can be inserted as filler, in which case the sum of the individual copper layers must be at least 0.6 mm, but it is not advisable to increase this sum to over 1 mm. If the hard metal part is soldered to the steel body on several sides, as is the case, for example, with rock drills, then of course all soldered seams will be carried out according to the invention.

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.The strength of the soldering seam depends on the size of the soldering surface. With a soldering area of around 20 by 20 mm, a thickness of 0.6 mm has proven itself, which can be increased by up to 1 mm if the soldering area grows to 50 by 50 mm. In the case of particularly thin hard metal plates, a stronger soldered seam is recommended than with thicker plates of the same size.

Claims

1. Tool with a steel shaft on a soldered-on hard metal working part, characterized in that the entire soldered seam is reinforced to at least 0.6 mm and more beyond what is required for the fixed connection of the tool body and working part.

2. Tool according to claim 1, characterized in that the gap receiving the solder is filled with a flexible filler, for example thin wire gauze, perforated metal foils or steel wool, into which the solder penetrates, so that a coherent metallic framework is present, but with the The sum of the solder layers between the individual gauze layers or metal foils must again be at least 0.6 mm.

3. Tool for high stress on impact and pressure with a soldered seam according to claim 1 or 2, characterized in that the working part consists of a cast tungsten carbide or a sintered hard metal made of a metal carbide that has less than 6% binder (cobalt).