EP2121226A1 - Schneidelement für einen gesteinsbohrer und ein verfahren zur herstellung eines schneidelements für einen gesteinsbohrer - Google Patents
Schneidelement für einen gesteinsbohrer und ein verfahren zur herstellung eines schneidelements für einen gesteinsbohrerInfo
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- B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware
Definitions
- the invention relates to a cutting element for a
- the object of the invention is a cutting element for a rock drill or a method for producing a
- the rock drill bit according to the invention has a first zone (A) formed from a first mixture and has a second zone (B) formed from a second mixture, the first mixture being from 5.5 to 20 % Co and / or Ni, at least 37% WC and further constituents such as, for example, TiC and / or TaC and / or NbC and / or VC and / or B and / or HfC and / or ZrC and / or CrC and / or Mo2C and wherein the second mixture of 3 to 12.5% Co and / or Ni, at least 78.5% WC - -
- zone (A) could be used to produce a tougher or more ductile zone suitable for extreme impact loads
- zone (B) could be used to produce a harder, more wear-resistant or abrasion-resistant zone suitable for highest friction loads.
- the further constituents for the first mixture have the following proportions: not more than 10% TiC, not more than 15% TaC, not more than 15% NbC, not more than 1% VC and not more than 2% B.
- the others are Constituents for the second mixture with the following proportions: not more than 2% TiC, not more than 2% TaC, not more than 2% NbC, not more than 1% VC and not more than 2% B.
- the invention provides to arrange a transition zone between the zones or around at least one zone. This makes it possible to achieve a continuous, not abrupt change in the properties of the cutting element in terms of hardness and abrasion resistance.
- Cutting elements provide at least two different mixtures corresponding to claim 1 to sinter together. As a result, a particularly good cohesion is achieved between the individual mixtures, which builds up in the manufacturing process. According to the different methods, this can be done by different processes. According to a first method, it is provided to first press the different mixtures and then sinter them. According to a second method, it is provided to inject the different mixtures into a cavity of a tool and then to sinter. A third method involves pressing and sintering the different mixtures simultaneously - -
- Figures 1 to 4 show schematically differently constructed cutting elements in side view.
- a first cutting element 1 is shown in side view.
- the cutting element 1 is
- the cutting element 1 or the rock drill 2 have a longitudinal axis L, to which the cutting element 1 is symmetrical.
- zone A is designed in its material properties to extreme shocks, such as those occur in impact drilling, for example, when the rock drill 2 meets with its separating element 1 on particularly hard layers or bodies, for example in reinforced concrete. Compared to zone B, zone A is thus tougher and less resistant to abrasion.
- FIG 3 which shows a third embodiment of a cutting element 1
- a tip 5 of the cutting element 1 is formed as a zone A.
- This zone A is completely delimited from a helix 4 of a rock drill 2 by a harder and more abrasion-resistant zone B.
- FIG. 4 shows a fourth embodiment variant of a cutting element 1.
- this zone also has two intermediate transition zones C and D.
- the hardness increases from the zone A to the zone B in an arrow direction x.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Schneidelement für einen Gesteinsbohrer und ein Verfahren zur Herstellung eines Schneidelements für einen Gesteinsbohrer.
Description
Beschreibung
Titel
Schneidelement für einen Gesteinsbohrer und ein Verfahren zur
Herstellung eines Schneidelements für einen Gesteinsbohrer
Die Erfindung betrifft ein Schneidelement für einen
Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 und drei Verfahren zur Herstellung eines Schneidelements für einen Gesteinsbohrer nach Ansprüchen 5 bis 7.
Aus der DE 33 47 501 Al ist ein Hartmetalleinsatzkörper bekannt, welcher aus fest verbundnen Raumteilen aus hartem und zähen Material besteht.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Schneidelement für einen Gesteinsbohrer bzw. eine Verfahren zur Herstellung eines
Schneidelements für einen Gesteinsbohrer zu entwickeln, wobei das Schneidelement insbesondere bei einer für ein Schlagbohrwerkzeug typischen Belastung gegenüber bekannten Scheidelementen eine erhöhte Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. 5 bis 7 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 5 bis 7 gelöst.
Das erfindungsgemäße Schneidelement für einen Gesteinsbohrer weist eine erste Zone (A) auf, die aus einer ersten Mischung gebildet ist und weist eine zweite Zone (B) auf, die aus einer zweiten Mischung gebildet ist, wobei die erste Mischung aus 5,5 bis 20 % Co und/oder Ni, mindestens 37 % WC und weiteren Bestandteilen wie zum Beispiel TiC und/oder TaC und/oder NbC und/oder VC und/oder B und/oder HfC und/oder ZrC und/oder CrC und/oder Mo2C zusammengesetzt ist und wobei die zweite Mischung aus 3 bis 12,5 % Co und/oder Ni, mindestens 78,5 % WC
- -
und weiteren Bestandteilen wie zum Beispiel TiC und/oder TaC und/oder NbC und/oder VC und/oder B und/oder HfC und/oder ZrC und/oder CrC und/oder Mo2C zusammengesetzt ist. Durch eine derartige Zusammensetzung der Zonen konnte mit der Zone (A) eine für extreme Schlagbelastungen geeignete zähere bzw. duktilere Zone und mit der Zone (B) eine für höchste Reibbelastungen geeignete härtere und verschleißfestere bzw. abriebfestere Zone realisiert werden. Gemäß einer speziellen Ausführungsvariante liegen die weiteren Bestandteile für die erste Mischung mit folgenden Anteilen vor: höchstens 10 % TiC, höchstens 15 % TaC, höchstens 15 % NbC, höchstens 1% VC und höchstens 2 % B. Gemäß einer weiteren speziellen Ausführungsvariante liegen die weiteren Bestandteile für die zweite Mischung mit folgenden Anteilen vor: höchstens 2 % TiC, höchstens 2 % TaC, höchstens 2 % NbC, höchstens 1% VC und höchstens 2 % B.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, zwischen den Zonen oder um wenigstens eine Zone herum eine Übergangszone anzuordnen. Hierdurch ist es möglich, eine kontinuierliche, nicht sprunghaftende Veränderung der Eigenschaften des Schneidelements in bezug auf Härte und Abriebfestigkeit zu erreichen .
Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines
Schneidelements sehen vor, wenigstens zwei unterschiedliche Mischungen entsprechende dem Anspruch 1 gemeinsam zu sintern. Hierdurch wird ein besonders guter Zusammenhalt zwischen den einzelnen Mischungen erreicht, welcher sich im Herstellungsprozess aufbaut. Entsprechend den unterschiedlichen Verfahren kann dies durch unterschiedliche Abläufe erfolgen. Gemäß einem ersten Verfahren ist es vorgesehen die unterschiedlichen Mischungen zunächst zu pressen und anschließend zu sintern. Gemäß einem zweiten Verfahren ist es vorgesehen, die unterschiedlichen Mischungen in einen Hohlraum eines Werkzeugs einzuspritzen und dann zu sintern. Ein drittes Verfahren sieht vor, das Pressen und Sintern der unterschiedlichen Mischungen gleichzeitig
- -
durchzuf(ihren .
Die in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendeten Abkürzungen stehen für folgende Elemente bzw. Verbindungen:
B Bor CrC Chromium-Carbid
Co Kobald HfC Hafnium-Carbid
Mo2C Molybdän-Carbid NbC Niobium-Carbid
Ni Nickel TaC Tantal-Carbid
TiC Titanium-Carbid VC Vanadium-Carbid
WC Wolfram-Carbid ZrC Zirkonium-Carbid
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematischen Ausführungsbeispielen gezeigt.
Hierbei zeigen die Figuren 1 bis 4 schematisch unterschiedlich aufgebaute Schneidelemente in Seitenansicht.
In der Figur 1 ist ein erstes Schneidelement 1 in Seitenansicht dargestellt. Das Schneidelement 1 ist
Bestandteil eines Gesteinsbohrers 2 und in herkömmlicher Weise an einem freien Ende 3 einer Wendel 4 eines Gesteinsbohrers 2 befestigt. Das Schneidelement 1 bzw. der Gesteinsbohrer 2 weisen eine Längsachse L auf, zu welcher das Schneidelement 1 symmetrische ausgebildet ist. Eine erste Zone A des
Scheidelements 1 ist um die Längsachse L herum ausgebildet. Seitlich schließt sich an die Zone A eine Zone B an. Die Zone A ist in ihren Materialeigenschaften auf extreme Schläge ausgelegt, wie diese beim Schlagbohren beispielsweise auftreten, wenn der Gesteinsbohrer 2 mit seinem Scheidelement 1 auf besonders harte Schichten bzw. Stellen beispielsweise im Stahlbeton trifft. Gegenüber der Zone B ist die Zone A also zäher und weniger abriebfest.
In der Figur 2 ist eine Ausführungsvariante eines
Schneidelements 1 dargestellt. Bei diesem verbreitert sich eine härtere und abriebfestere Zone B in eine Wirkrichtung des Schneidelements 1. Im Zentrum besitzt das Schneidelement 1
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wieder eine zähere Zone A.
In der Figur 3, welche eine dritte Ausführungsvariante eines Schneidelements 1 zeigt, ist lediglich eine Spitze 5 des Schneidelements 1 als Zone A ausgebildet. Diese Zone A ist gegenüber einer Wendel 4 eines Gesteinsbohrers 2 vollständig durch eine härtere und abriebfestere Zone B abgegrenzt.
Die Figur 4 zeigt schließlich eine vierte Ausführungsvariante eines Schneidelements 1. Diese weist neben einer Zone A und einer Zone B noch zwei zwischengelagerte Übergangszonen C und D auf. In den Übergangszonen C und D nimmt die Härte von der Zone A zu der Zone B in eine Pfeilrichtung x zu.
Die Erfindung ist nicht auf dargestellte und beschrieben Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst auch alle Ergänzungen und Verbesserungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche .
Claims
1. Schneidelement (1) für einen Gesteinsbohrer (2), wobei das Schneidelement (1) wenigstens zwei Zonen (A, B) mit unterschiedlichen mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zone (A) aus einer ersten Mischung gebildet ist und dass die zweite Zone (B) aus einer zweiten Mischung gebildet ist, wobei die erste Mischung aus 5,5 bis 20 % Co und/oder Ni, mindestens 37 % WC und weiteren Bestandteilen wie zum Beispiel TiC und/oder TaC und/oder NbC und/oder VC und/oder B und/oder HfC und/oder ZrC und/oder CrC und/oder Mo2C zusammengesetzt ist und wobei die zweite Mischung aus 3 bis 12,5 % Co und/oder Ni, mindestens 78,5 % WC und weiteren Bestandteilen wie zum Beispiel TiC und/oder TaC und/oder NbC und/oder VC und/oder B und/oder HfC und/oder ZrC und/oder CrC und/oder Mo2C zusammengesetzt ist.
2. Schneidelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Zone (A) und der zweiten Zone (B) und/oder um die erste Zone (A) herum und/oder um die zweite Zone (B) herum wenigstens eine Übergangszone (C, D) ausgebildet ist.
3. Schneidelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mischung an weiteren Bestandteilen höchstens 10 % TiC, höchstens 15 % TaC, höchstens 15 % NbC, höchstens 1% VC und höchstens 2 % B aufweist .
4. Schneidelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mischung an weiteren Bestandteilen höchstens 2 % TiC, höchstens 2 % TaC, höchstens 2 % NbC, höchstens 1% VC und höchstens 2 % B aufweist . - -
5. Verfahren zur Herstellung eines Schneidelements (1) für einen Gesteinsbohrer mit mehreren Zonen (A, B) entsprechend dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Raumabschnitte einer Herstellungsform mit wenigstens zwei verschiedenen Mischungen befüllt werden und dass die Mischungen anschließend gepresst und gesintert werden.
6. Verfahren zur Herstellung eines Schneidelements (1) für einen Gesteinsbohrer mit mehreren Zonen (A, B) entsprechend dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei verschiedne Mischungen in wenigstens zwei Raumabschnitte einer Herstellungsform eingespritzt und nach dem Einspritzvorgang gesintert werden.
7. Verfahren zur Herstellung eines Schneidelements (1) für einen Gesteinsbohrer mit mehreren Zonen (A, B) entsprechend dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Raumabschnitte einer Herstellungsform mit wenigstens zwei verschiedenen Mischungen befüllt werden und dass anschließend zeitgleich ein Sintern und ein Pressen erfolgt.
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