EP0259297A1

EP0259297A1 - Digging tooth

Info

Publication number: EP0259297A1
Application number: EP87890198A
Authority: EP
Inventors: Bernward Dipl.-Ing. Bruns; Peter Purgstaller
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1986-09-02
Filing date: 1987-08-28
Publication date: 1988-03-09
Also published as: CN87105878A; ATA236986A; AU7777787A

Abstract

A digger tooth (2) for digger shovels has on the face (3) a hard- material coating (5), whereas the flank (4) is made of the base material of the digger tooth (2) and is kept free from hard-material coatings. (Fig. 2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Baggerzahn für Baggerschaufeln, insbesondere Schaufelradbagger.The invention relates to an excavator tooth for excavator buckets, in particular bucket wheel excavators.

Baggerschaufeln und Schaufelräder greifen mit ihren Zähnen in das abzubauende bzw. abzufördernde Material ein, wobei die Anordnung und Ausbildung der Baggerzähne jeweils dahingehend angepaßt ist, daß die Schaufel bzw. das Schaufelrad freigeschnitten wird. Bei der Anordnung und Ausbildung der Baggerzähne werden Orientierungen bevorzugt, bei welchen sich ein möglichst geringer Verschleiß ergibt. Nach entsprechendem Verschleiß von Baggerzähnen werden diese ausgetauscht, wofür bereits vorgeschlagen wurde, die Baggerzähne lösbar mit den Schaufeln zu verbinden, um die Montagezeiten sowie Wartungszeiten zu verkürzen.Excavator buckets and bucket wheels engage with their teeth in the material to be mined or removed, the arrangement and design of the digger teeth being adapted in such a way that the bucket or the bucket wheel is cut free. When arranging and forming the excavator teeth, orientations are preferred in which the wear is as low as possible. After appropriate excavator teeth wear, they are replaced, for which it has already been proposed to releasably connect the excavator teeth to the buckets in order to shorten the assembly times and maintenance times.

Baggerzähne weisen eine spanseitige Flanke bzw. Fläche, auf welcher das abzubauende bzw. abzufördernde Material aufläuft, und an der der spanseitigen Fläche gegenüberliegenden Seite eine Freifläche auf, welche beim Eintritt in das abzubauende Material besonders hohem Verschleiß unterliegt. Die Baggerzähne werden üblicherweise aus vergütetem Schmiedestahl, beispielsweise einem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,3 %, ausgebildet und derartiger vergüteter Schmiedestahl führt bei einem Verschleiß des Baggerzahnes, welcher in erster Linie die Freifläche betrifft, bei homogener Ausbildung des Baggerzahnes aus einem derartigen Material zu einem Selbstschärfen der Baggerzahnspitze bei entsprechender Wahl von Freischneidwinkel und Anstellwinkel des Zahnes. Nach Erreichen eines zulässigen Höchstausmaßes der Verschleißes muß aber auch ein derartiger Baggerzahn getauscht werden, wobei allerdings aufgrund des Selbstschärfeffektes die Kraft für das Eintreiben des Baggerzahnes in das abzubauende oder zu räumende Material während der Standzeit des Baggerzahnes keinen allzu großen Schwankungen unterliegt. Baggerzähne, die während des Betriebes stumpf werden, würden dazu führen, daß die Kraft für das Eintreiben des Zahnes mit zunehmender Abstumpfung größer wird und daß ein wirtschaftliches Fördern bzw. Abbauen nach Erreichen einer maximal zulässigen Spitzenverbreiterung nicht mehr gewährleistet ist.Excavator teeth have a flank or surface on the chip side, on which the material to be mined or removed runs up, and on the side opposite the chip-side surface a free area which is subject to particularly high wear when entering the material to be mined. The excavator teeth are usually made of tempered forged steel, for example a steel with a carbon content of about 0.3%, and such tempered forged steel leads to wear of the excavator tooth, which primarily affects the open area, with a homogeneous formation of the excavator tooth from such a material for a self-sharpening of the excavator tooth tip with the appropriate choice of free cutting angle and angle of attack of the tooth. After reaching a permissible maximum level of wear, such an excavator tooth must also be replaced, although due to the self-sharpening effect, the force for driving the excavator tooth into the material to be removed or to be cleared does not fluctuate too much during the service life of the excavator tooth subject to. Excavator teeth, which become blunt during operation, would lead to the fact that the force for driving in the tooth increases with increasing blunting and that an economical conveying or dismantling is no longer guaranteed after reaching a maximum permissible tip broadening.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, die Standzeit derartiger Baggerzähne zu erhöhen, und schlägt zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß ausschließlich die spanseitige Fläche des Baggerzahnes eine Hartmaterialaufpanzerung, insbesondere eine Hartmetallaufpanzerung, aufweist und daß die Freifläche aus dem Grundmaterial des Baggerzahnes ausgebildet ist. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß, wenn ausschließlich die spanseitige Fläche des Baggerzahnes eine Hartmaterialaufpanzerung erhält, der Selbstschärfeffekt aufrechterhalten werden kann und dadurch bei zunehmendem Verschleiß die aufzuwendenden Kräfte nicht wesentlich vergrößert werden. Versuche, bei welchen die Freifläche des Baggerzahnes mit Hartmaterialaufpanzerungen versehen wurden, haben ebenso wie Versuche, bei denen sowohl die Freifläche als auch die spanseitige Fläche mit Aufpanzerungen versehen wurden, zu nachteiligen Effekten geführt, wobei insbesondere bei beidseitigem Auftragen einer Hartmaterialaufpanzerung sowohl auf der spanseitigen Fläche als auch auf der Freifläche der Selbstschärfeffekt verloren ging. Ebenso ging der Selbstschärfeffekt bei einem freiflächenseitigen Auftrag verloren. Der Verschleiß ist freiflächenseitig am größten. Ein Auftrag einer Aufpanzerung sowohl auf der Freifläche als auch auf der spanseitigen Fläche hat zu einer unzulässigen Verbreiterung der Baggerzahnspitze nach kurzer Betriebszeit geführt, welche in der Folge zum Ausbrechen von Teilen der Hartmaterialauflage geführt hat. Die Beschränkung der Hartmaterialaufpanzerung auf der spanseitige Fläche des Baggerzahnes hingegen führte zu einem Beibehalten der selbstschärfenden Eigenschaften des Baggerzahnes und gleichzeitig zu einer erheblichen Verlängerung der Standzeit.The invention now aims to increase the service life of such excavator teeth, and proposes to solve this problem that only the chip-side surface of the excavator tooth has a hard material armor, in particular a hard metal armor, and that the free surface is formed from the base material of the excavator tooth. It has surprisingly been found that if only the chip-side surface of the excavator tooth is given a hard material armor, the self-sharpening effect can be maintained and the forces to be applied are therefore not significantly increased with increasing wear. Experiments in which the free surface of the excavator tooth was provided with hard material armouring, as well as experiments in which both the free surface and the chip-side surface were armored, led to disadvantageous effects, in particular when hard material armouring was applied to both sides of the chip-side surface and the self-sharpening effect was lost on the open space. The self-sharpening effect was also lost in the case of an open-space order. The wear is greatest on the open surface side. Applying a layer of armor both on the open area and on the chip-side area has led to an inadmissible broadening of the excavator tooth tip after a short period of operation, which has resulted in parts of the hard material layer breaking out. The limitation of hard material armouring on the chip-side surface of the excavator tooth, however, led to the retention of the self-sharpening properties of the excavator tooth and at the same time a considerable extension of the tool life.

Der Baggerzhan unterliegt auf seiner Freifläche einem zunehmendem Verschleiß und die Ausbildung ist erfindungsgemäß mit Vorteil so getroffen, daß die Längserstreckung der Aufpanzerung der spanseitigen Fläche des Zahnes wenigstens gleich der bei Verschleiß zulässigen Verkürzung des Baggerzahnes in Richtung der Mittelachse des Baggerzahnes ist. Auf diese Weise werden die vorteilhaften Eigenschaften der Aufpanzerung auf der Spanseite über die gesamte Betriebsdauer des Baggerzahnes aufrechterhalten, da auch bei zunehmendem Verschleiß ausgehend von der Freiflächenseite des Baggerzahnes eine Aufpanzerung auf der spanseitigen Fläche zur Verfügung steht. Mit Vorteil wird relativ hoch gekohlter Warmarbeitsstahl oder hochlegierter Stahl, insbesondere durch Fülldrahtschweißung, aufgebracht, wobei die Aufpanzerung eine Stärke von 3 bis 15 mm erreichen kann. Im Rahmen der Erfindung wurden Stähle mit 6 % Kohlenstoff und 30 % Chrom ebenso wie Warmarbeitsstähle, beispielsweise ein Stahl mit 1,1 % Kohlenstoff, 4,5 % Chrom, 1,2 % Molybdän, 5,1 % Wolfram und 2,6 % Titan, sowie Stahllegierungen mit 5,5 % Kohlenstoff, 22 % Chrom und 7 % Niob, übereutektische Eisenborlegierungen und Stähle mit 1,9 % Kohlenstoff, 7 % Chrom, 5 % Titan, 1,4 % Molybdän mit Erfolg bei deutlicher Verlängerung der Standzeit als Material für die Aufpanzerung herangezogen.The excavator tooth is subject to increasing wear on its open surface and the design according to the invention is advantageously made such that the longitudinal extent of the armoring of the chip-side surface of the tooth is at least equal to the shortening of the excavator tooth that is permissible when worn in the direction of the central axis of the excavator tooth. In this way, the advantageous properties of the armoring on the chip side are maintained over the entire operating life of the excavator tooth, since armoring is available on the chip-side surface even with increasing wear, starting from the open surface side of the excavator tooth. Relatively high-carbon hot-work steel or high-alloy steel, in particular by cored wire welding, is advantageously applied, the armouring being able to reach a thickness of 3 to 15 mm. In the context of the invention, steels with 6% carbon and 30% chromium as well as hot work steels, for example a steel with 1.1% carbon, 4.5% chromium, 1.2% molybdenum, 5.1% tungsten and 2.6% Titanium as well as steel alloys with 5.5% carbon, 22% chromium and 7% niobium, hypereutectic iron boron alloys and steels with 1.9% carbon, 7% chromium, 5% titanium, 1.4% molybdenum with success with a significant extension of the tool life used as armor material.

Die Erfinding wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 schematisch ein Vorderende eines Baggerzahnes beim Eingriff in abzutragendes Material, Fig. 2 eine Seitenansicht einer Darstellung eines Baggerzahnes und Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III der Fig. 2.The invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawing. 1 schematically shows a front end of an excavator tooth during the engagement in material to be removed, FIG. 2 shows a side view of an illustration of an excavator tooth and FIG. 3 shows a view in the direction of arrow III of FIG. 2.

In Fig. 1 ist schematisch die Spitze 1 eines Baggerzahnes 2 dargestellt, welcher in abzubauendes Material eingreift. Die spanseitige Fläche dieses Baggerzahnes 2 ist mit 3 bezeichnet und unter einem Anstellwinkel α zur Bodennormalen angestellt. Die Freifläche 4, die dieser spanseitigen Fläche gegenüberliegt, hebt unter einem Freiwinkel γ von dem geschnittenen Material ab und unterliegt beim Eintreiben des Baggerzahnes 2 in das abzubauende Material dem größten Verschleiß.In Fig. 1, the tip 1 of an excavator tooth 2 is shown schematically, which engages in material to be mined. The The chip-side surface of this excavator tooth 2 is denoted by 3 and set at an angle of attack α to the normal to the ground. The free surface 4, which lies opposite this chip-side surface, lifts off from the cut material at a clearance angle γ and is subject to the greatest wear when the excavator tooth 2 is driven into the material to be removed.

Aus der Darstellung nach Fig. 2 ergibt sich nun, daß die Spanfläche 3 einen Hartmaterialauftrag 5 aufweist, wohingegen die Freifläche 4 von derartigen Hartmaterialbeschichtungen freigehalten ist. Der in Fig. 2 dargestellte Baggerzahn 2 verschleißt im Zuge des Betriebes entsprechend der mit 6 angedeuteten Verschleißkontur in zu dieser Verschleißkontur parallelen Ebenen, wobei die mit 6 angedeutete Verschleißkontur den maximalen Verschleiß darstellt, bei welchem der Baggerzahn 2 gewechselt werden muß. Um bei zunehmendem Verschleiß die dem Verschleiß unterliegende Freifläche 4 und damit den Antriebsaufwand für das Eingraben der Baggerzähne gering zu halten, weist der Baggerzahn an seiner Freiflächenseite eine Ausnehmung 7 auf, welche die Länge der in Eingriff gelangenden Freifläche 4 über die gesamte Betriebsdauer bis zum Erreichen der Verschleißkontur 6 annähernd konstant hält. Die axiale Länge der Hartmaterialbeschichtung 5, welche mit a bezeichnet ist, ist hiebei größer als die maximale Verkürzung des Baggerzahnes 2 bis zum Erreichen der Verschleißkontur 6.2 that the rake face 3 has a hard material application 5, whereas the free face 4 is kept free of such hard material coatings. The excavator tooth 2 shown in FIG. 2 wears in the course of operation in accordance with the wear contour indicated by 6 in planes parallel to this wear contour, the wear contour indicated by 6 representing the maximum wear at which the excavator tooth 2 must be replaced. In order to keep the free surface 4 subject to wear and thus the drive effort for digging in the excavator teeth low with increasing wear, the excavator tooth has a recess 7 on its open surface side, which has the length of the open surface 4 engaging over the entire operating time until it is reached the wear contour 6 keeps approximately constant. The axial length of the hard material coating 5, which is denoted by a, is greater than the maximum shortening of the excavator tooth 2 until the wear contour 6 is reached.

Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Spanflächenseite des Baggerzahnes nach Fig. 3, wobei die Bezugszeichen der Fig. 2 beibehalten wurden.FIG. 3 shows a plan view of the rake face side of the excavator tooth according to FIG. 3, the reference symbols of FIG. 2 having been retained.

Claims

1. excavator tooth for excavator shovels, in particular bucket wheel excavators, characterized in that only the chip-side surface (3) of the excavator tooth (2) has a hard material armor (5), in particular a hard metal armor, and that the free surface (4) from the base material of the excavator tooth (2 ) is trained.

2. excavator tooth according to claim 1, characterized in that the longitudinal extension of the armor (5) of the chip-side surface (3) of the tooth (2) at least equal to the permissible shortening of the excavator tooth (2) in the direction of the central axis of the excavator tooth (2) is.

3. excavator tooth according to claim 1 or 2, characterized in that the armor (5) on the chip side (3) has a thickness of 3 to 15 mm.