DEP0023442DA - Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung für die die Arbeitsschneiden an Werkzeugen bildenden Hartmetalleinsätze - Google Patents

Description

Die Verwendung von Hartmetall zur Bildung der Arbeitsschneiden an Werkzeugen hat weitgehenden Eingang in die Praxis gefunden und hat sich inzwischen zu einer nicht mehr zu entbehrenden Massnahme zur Meisterung der an Werkzeuge dieser Art zu stellenden Anforderungen entwickelt. Dies gilt sowohl für die metallverarbeitende Industrie, wie auch insbesondere für die Gesteinsbohrtechnik.

Der Gebrauchswert dieser Werkzeuge wird einschneidend durch den Charakter der Verbildung des Hartmetall mit dem Werkzeugstahl bestimmt.

Neben den nur selten zur Anwendung kommenden mechanischen oder geschweissten Verbindungen für die beiden Metalle bedient man sich ausschliesslich zur Befestigung der Hartmetallplättchen der An- oder Einlötung derselben in den Werkzeugschaft. Sondermassnahmen bei Vornahme der Lötung und die Wahl des Lötwerkstoffes sind hierbei an sich und auch im Hinblick auf den Verwendungszweck des Werkzeuges ausschlaggebende Bedeutung beizumessen.

Ausser der direkten Anlötung der Hartmetallschneiden an den Werkzeugschaft, wozu auch die Verwendung von Kupferblechzwischenlagen als Lötwerkstoff zu zählen ist, sind Lötverbindungen in Gebrauch, die eine Metallfolie als verbindendes Zwi- schenelement zwischen Werkzeugstahl und Hartmetalleinsatz aufweisen. Hier hat man sich von dem Gedanken leiten lassen, den durch die Wärmebehandlung bei Vornahme der Lötung im Zusammenhang mit der Nachbehandlung entstehenden, in ihren Ausmassen unterschiedlichen Spannungen und Formveränderungsvorgängen eine Ausgleichsmöglichkeit zu bieten, die die Güte der Verbindung nicht oder nur in geringem Masse beeinflusst und dadurch die Bruchsicherheit der Verbindung hochhält.

Als Werkstoff für die vorerwähnte Lötzwischenlage bedient man sich, wie dies auch als bekannt aus der Fach- und Patentliteratur hervorgeht, des Eisens, (Siemens-Martinstahl) unter Benutzung des Kupfers als Lötmaterial. Durch Verwendung von mit Kupfer als Lötmaterial vorbehandelter, beiderseits mit einem Kupferüberzug versehener Eisenblechstreifen, auch Kupfer-Blechstreifen genannt, wird der Lötvorgang vereinfacht, da der durch die Erhitzung zum Schmelzen kommende Kupferbelag sich als Lötmaterial ganzflächig zwischen den miteinander zu verbindenden Seiten des Hartmetalleinsatzes, der Zwischenlage und des Bohrerschaftes, erstreckt und damit die genannten Teile in ihrer gesamten Flächenausdehnung erfasst und metallisch miteinander verbindet.

Wenn auch diese Lötverbindungen befriedigten, so brachten sie jedoch keinen durchschlagenden Erfolg, insbesondere nicht bei der Anwendung derselben für Werkzeuge der Gesteinsbohrtechnik, da hier die ausserordentlich grossen Schlag- und Stossbeanspruchungen Ausbrüche der Schneiden in relativ grossem Ausmass mit sich brachten.

Offensichtlich war der Umstand übersehen oder in seiner Auswirkung nicht bekannt geworden, dass die Zwischenlagen aus weichem Stahl immer noch eine verhältnismässig grosse Festigkeit besitzen und die Verfestigung der Zwischenlage während der Abkühlung nach dem Löten dazu noch einen verhältnismässig ungünstigen Verlauf nimmt.

Von dieser Erkenntnis unter Beachtung der Tatsache, des unkomplizierten Verlaufes der Wärmefestigkeitskurve ausgehend, schlägt die Erfindung vor, bei Vornahme der Lötung vermittels Messing- oder Silberlot als Werkstoff für die Zwischenlage Kupfer zu verwenden. Dem Kupfer wird erfindungsgemäss also seine bisherige Aufgabe genommen und als Lötmaterial ein Werkstoff benutzt, dessen Schmelzpunkt unter dem des Kupfers liegt, um Schmelzungen der Kupferzwischenlage während des Lötvorganges zu vermeiden. Um bei Anwendung der Erfindung die die Lötung sichernde "Benetzbarkeit" des Einsatzwerkstoffes zu gewährleisten, wird dieser einer der Werkstatt bekannten Vorbehandlung unterworfen. - Der Vorteil des neuen Lötverfahrens ist also darin zu sehen, dass durch die Verwendung eines Lötmaterials niedrigen Schmelzpunktes beim Löten das Stahlmaterial weniger hoch erhitzt wird. Dies hat zur Folge, dass die, Bruchgefahren bringende Spannung im Stahl, die hierin nach Erkalten zurückbleibt, kleiner und deshalb ungefährlicher ist.

In der Zeichnung sind zwei Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung in je drei Einzelbildern, den Abbildungen 1 bis 3 und 4 bis 6 veranschaulicht.

Bei der Ausführung nach den Abb. 1 - 3 verläuft die Schneidkante 1 des Werkzeuges 2 in durchgehendem Linienzuge radial über die Bohrerkrone. Es handelt sich um ein Gesteins-Schlagwerkzeug, dessen Hartmetallschneide 4 in den Bohrerkopf eingesetzt ist. Die erfindungsgemäss zur Anwendung kommenden Kupferzwischenlagen haben U-Form und sind in der Zeichnung durch 5 angedeutet. Der Lötvorgang, bei dem die Kupferfolie innenseitig mit dem Hartmetalleinsatz und aussenseitig mit dem Bohrerschaftmaterial verbunden wird, gestaltet sich so, dass das Lötmaterial durch Kapillarwirkung wischen die vorgenannten Teile dringt, sich hier den Flächenausdehnungen entsprechend verbreitet und das Aneinanderhaften der in Frage kommenden Teile herbeiführt.

In gleicher Weise werden die Hartmetallschneiden 6 bei dem Werkzeug nach den Abb. 4 - 6 in den Werkzeugkopf eingelötet. Die eine Flachseite der Hartmetallschneiden 6 liegt bei diese Ausführung 3, so dass die durch 8 angedeutete Zwischenlage einfache Winkelform hat.

Wenn auch erfindungsgemäss in erster Linie Kupfer als Spannungsausgleicher verwendet werden soll, so wird aber auch die Verwendung eines Werkstoffes, bei dem die Festigkeits- und sonstigen Eigenschaftsverhältnisse denen des Kupfers ähnlich sind, (z.B. Silber), als im Rahmen der Erfindung liegend betrachtet, sofern der Werkstoff für die Lötung sich entsprechend verhält, d.h. einen Schmelzpunkt hat, der unter dem des Werkstoffs der Zwischenlage liegt.

Claims (2)

1) Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung für die die Arbeitsschneiden bildenden Hartmetalleinsätze an Werkzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötung mit Messing, Silberlot oder dergl. durchgeführt wird, nachdem die Schneide mit einer aus Kupfer bestehenden Zwischenlage (Lötfolie) in das Werkzeug eingesetzt ist.

2) Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1), beim Einlöten der Schneide in einer Werkzeugnute, dadurch gekennzeichnet, dass dies in der Form erfolgt, dass die Zwischenlage in U-Form den Einsatz umschliesst.