EP2452783A1 - Schlagwerkskörper, Schlagwerk und Handwerkzeugmaschine mit einem Schlagwerk - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a percussion body, in particular a racket and / or striker (striker), an impact mechanism on a hand tool, with a side surface and a stop surface, by means of a pulse to a pulse-receiving part is transferable, wherein at least a first the stop surface and / or the percussion body part having the side surface is formed of a first material and an adjacent, preferably adjoining, second percussion body part is formed of a second material and wherein the first material is made more resistant than the second material in at least one material condition.
- the invention also relates to a striking mechanism with a drive which accelerates, directly or indirectly, acts on at least one movable percussion body with a side surface and a stop surface, wherein a pulse of the percussion body is transferable to a pulse-receiving part.
- the invention also relates to a hand tool.
- a portable power tool such as a percussion drill, a chisel or a hammer drill has a percussion mechanism capable of imparting a pulse impulse to a tool in the portable power tool at a suitable repetition rate.
- the above-mentioned percussion on a drive which accelerates - directly or indirectly - acts on a movable percussion body such as a racket or firing pin.
- the drive of the percussion mechanism can be formed, for example, with an eccentric wheel mounted on a drive bearing, which causes a piston to move in a stroke, which then pneumatically, for example, pneumatically drives the striker to a reciprocating motion and in turn drives it stimulates the firing pin.
- a pulse pulse is thus transmitted from the directly driven racket of the percussion first to the firing pin and then from the firing pin to the tool shank of the tool.
- the percussion body has a side surface and a stop surface. Regularly, the pulse impulse of the impactor body is transmitted to the abutment surface on a pulse-receiving part.
- the impulse receiving member may be a tool of the power tool, for example, a drill or a bit, which receives the impulse shock on a top surface of a tool.
- Impulse transmitting stop surfaces are mainly used for impulse transmission between percussion bodies within the percussion, so for example between a racket and a firing pin.
- Schlagtechnik parts of the percussion have to withstand relatively high loads, in particular on a stop surface and / or side surface.
- a percussion body of an insert or tempering steel which is heat treated, for example, as a whole by case hardening, tempering or otherwise and as such in one piece over the entire percussion body reaching identical properties, in particular also on the abutment surface and side surface has identical properties. It has been found that a percussion body is exposed to different stresses in different areas, which make different demands on the material of the percussion body. The requirements are all the more serious with increasing energy density in a striking mechanism, ie with increasing ratio of energy input to component size of a percussion body. For example, in JP 101 69 358 A tries to increase the energy density in a striking mechanism by increasing the specific gravity of a percussion body.
- the invention begins, whose object is to provide a percussion body, in which a resistance is given in an improved manner.
- the resistance of a percussion body to be improved in particularly stressed areas such as stop and / or side surfaces.
- a resistance to be improved without a percussion body is disadvantageously composed or adversely limited in its mass design and expansion.
- the object of the invention is also to provide a corresponding striking mechanism with at least one percussion body, in particular rackets and striker.
- the object of the invention is also to provide an improved hand tool.
- a percussion body of the type mentioned is provided in accordance with the invention that the percussion body is formed as a one-piece steel body.
- the first material and the second material are materially equal and the first material of the first percussion body part has a different heat treatment than the second material of the second percussion body part.
- this heat treatment can be carried out only on the first material of the first percussion body part.
- the first material can be given a higher resistance in at least one material composition than the second material.
- first and the second material are materially different materials and the first and the second percussion body part, in particular cohesively, are joined together.
- the second variant also leads to a one-piece steel body of the percussion body.
- only the first material may have a heat treatment or a different heat treatment than the second material.
- the first and second different material may additionally be provided with different heat treatments in order to advantageously increase the effect of the second variant. It may be the first material of the first percussion body part have a different heat treatment than the second material of the second percussion body part and the first and the second different material are joined together materially.
- the first striking mechanism body part comprises the stop surface and / or the side surface of the hammer body.
- a stop surface and a side surface of a percussion body have proven to be particularly stressed areas of the percussion body.
- the invention is based on the consideration that at the impulse-transmitting contact zones between percussion body and impulsaufumbledem part - ie, for example, on a stop surface between the racket and firing pin or on a stop surface between the firing pin and tool - a particularly high impact load is present.
- the impact stress causes a shock wear and on the other hand carries the danger of surface fatigue, the so-called "pitting".
- the invention has recognized that the first percussion body part-in particular at least the abutment surface and / or the side surface-is formed as required with the first material resistant in at least one material condition.
- This measure is partially made only on the first percussion body part, while a second percussion body part is designed differently, in particular without the said measure.
- the concept of the invention furthermore makes it possible to impart to the first percussion body part a comparatively high resistance to the second percussion body part by integrally forming the percussion body as a steel body -as a urgeformte one-piece steel body or as cohesively composite steel body.
- the first percussion body part has a different heat treatment than the second percussion body part.
- This also includes that only the first impactor body part has a heat treatment.
- the first impactor body part has a higher-value heat treatment and the second impact body has a comparatively lower-grade heat treatment.
- Higher and lower values are to be understood with regard to at least one material quality which increases the resistance, such as hardness or toughness. It has also proven to be advantageous to design a second striking mechanism body part less resistant, for example, to design it comparatively elastically or for oscillating stresses.
- the concept of the invention results in the percussion body made of different materials and / or identical materials with different heat treatments in one piece as a steel body available.
- a particularly resistant material available -sei it as a particularly resistant first material and / or as provided with a particularly advantageous heat treatment first material.
- the concept of the invention also leads to a striking mechanism according to claim 14, in particular to a percussion mechanism, in which a racket and / or a firing pin is designed as a percussion body of the aforementioned type.
- the concept of the invention also leads to a hand tool according to claim 15 with an aforementioned striking mechanism.
- the material composition is particularly preferably selected from the group consisting of: density, modulus of elasticity, toughness, wear resistance, strength.
- the stop surface it has proved to be particularly advantageous to provide the first material, in particular wear-resistant, impact-resistant and with a comparatively low modulus of elasticity.
- the first material has a comparatively high wear resistance, a high toughness and / or a comparatively low modulus of elasticity.
- the second material of the second impact-mechanism body part it has proved to be advantageous for the second material of the second impact-mechanism body part to have a comparatively high density and a comparatively high strength, in particular duration-alternating strength.
- the other heat treatment of the first percussion body part Tempering and / or carburizing is.
- nitriding or nitrocarbonating are also possible.
- other diffusion-based heat treatments in which C or Ni or other alloy constituents diffuse Possible combinations are also possible.
- the type of heat treatment and the selection of the area of the first striking mechanism body part for a partial heat treatment and / or the second percussion body part can be made appropriately and as needed on the percussion body.
- the one-piece steel body may have at least two different first percussion body parts, which have the other heat treatment.
- two different first percussion body parts may be provided which have different heat treatments.
- a first striking mechanism body part it has proved to be advantageous for a first striking mechanism body part to comprise the front-side and another first striking mechanism body part the rear abutment surface of a percussion body and in each case be provided with a carburizing heat treatment.
- interposed first impactor body part is advantageously provided with a tempering heat treatment. This can be used to form a particularly permanent change-resistant side surface of the percussion body.
- the first percussion body part can have a comparatively low modulus of elasticity with comparatively high impact resistance and wear resistance.
- the second striking mechanism body part can have a comparatively high density with a comparatively high permanent change strength.
- a particularly preferred treatment leads to a comparatively wear-resistant, impact-resistant and low-elastic stop surface and / or to a side face of the percussion body which is particularly resistant to permanent change.
- a tempered steel is generally characterized by a comparatively high toughness at a given tensile strength. It has a high resistance to breakage, a high static and dynamic load capacity and good hardenability.
- Typical representatives are listed in DIN EN10083. Typical typical representatives are those with a higher content on alloying elements, in particular also a higher content of carbon C such as, for example, tempered steels 36 NiCrNo 16 or 51 CrV6.
- a tool steel for example, a martensite tool steel with a C content above 0.3%, 0.6%, 0.8% or 1% may be provided.
- steels which are suitable for working and processing materials, as described, for example, in DIN 17350; expanded to include steels for plastics processing and powder-metallurgically produced tool steels.
- a martensite with a comparatively high C content between 0.6% and 1.6% is related in a first modification - this has a particularly high hardness. Martensite has also proved to be advantageous with special carbides having a C content between 1% and 2% and with up to 12% Cr and alloying elements such as W, Mo, V.
- Particularly heat-resistant and temperature-resistant Martensite can also secondary carbide with having a C content between 0.3% to 0.4%, and up to 5% Cr and alloying elements Mo, V.
- a particularly hard martensite with good wear resistance has primary carbides and secondary carbide precipitates of 0.8% to 2% C content and up to 18% (W + 2xMo) alloying constituent and up to 4% V and up to 10% Co alloying constituent.
- Case hardening steels as non-alloyed and low-alloyed steels with a maximum carbon content of 0.2% can also prove advantageous if required.
- low-carbon case-hardening steels can be set-hardened in a carbon-containing atmosphere and annealed, annealed or carburized to temperatures between 880 ° C and 1050 ° C.
- a carbon content in the surface layer up to about 0.8%, even with case-hardened steels, so that the hardening on the surface of the percussion body and / or percussion body part is more effective than in the interior.
- case hardening, annealing or carburizing, as a heat treatment a first percussion body part having a high toughness and significantly higher hardness on the surface and thus high resistance to wear is provided.
- a material in the form of high-carbon steel in particular as manganese high-carbon steel, can be used.
- a material in the form of high-carbon steel in particular as manganese high-carbon steel
- manganese contents between 11% to 19% may be provided for manganese steel.
- These have an initial hardness of approximately 200 HB on.
- heat treatment and load 450 - 600 HB, optionally 650 HB can be reached during operation.
- Such a so-called austenitic austenitic manganese high-carbon steel with high ductility and very good work hardening ability obtains its good properties by combining the work hardening capacity with ductility.
- Hardening occurs whenever manganese high carbon steel is subjected to mechanical stress, eg, by impact or impact, which partially converts the austenite in the surface zone to martensite. In the present case, increases in hardness from 200 to more than 550 HB are possible. Thus, the hardness, in particular of the first percussion body part, increases in the course of use when this is claimed, for example, on the stop surface.
- abutment surface Since the abutment surface is also subject to wear due to friction, a surface layer of the abutment surface is constantly removed, with austenite remaining on the surface. Such austenite is in turn converted by renewed mechanical stress.
- the alloy which is below the surface zone, is very ductile, and manganese hard steels can therefore withstand high mechanical impact loads without the risk of breakage. This is true even for a comparatively small extent of the stop surface or the first percussion body part.
- the joint connection as a steel-fitting joint connection, for example as a welded joint.
- a friction welding connection such as a rotational friction welding, linear friction welding, single or multi-orbital friction welding is suitable.
- a Mulitorbital friction welding connection has proven to be advantageous for welding non-weldable steels such as in particular manganese high-carbon steel of a first Schlagwerks redesignteils with a steel of the second Schlagwerks redesignteils welding together.
- a cohesive joining connection can also be formed as a solder connection or as an adhesive connection.
- At least partial mechanical joining of the first and second percussion body parts, such as by narrowing, is not excluded.
- This is preferably suitable for further mounting a wear protection od.
- a wear protection od Like. Especially on impact areas.
- a racket can, for example, as described with reference to the drawing, consist of two materials and / or have three separate areas of different heat treatment.
- a firing pin can for example consist of two materials and / or have five areas of different heat treatment.
- FIG. 5 This shows schematically a hand tool 1000 with a percussion 100.
- the present pneumatically trained striking mechanism 100 has a drive A shown schematically.
- the drive A converts a rotary motion of an electric motor into a reciprocating motion of a piston 300 which acts pneumatically on the racket 10, 30 causing it to reciprocate.
- the racket 10, 30 in turn via a in Fig. 5 unspecified stop surface his pulse to the firing pin 20, 40 of the impact mechanism 100 from.
- the firing pin 20, 40 is also referred to as an anvil, and gives its impulse to the shaft 200 of the tool W on, which is held in an unspecified tool holder of the tool 1000.
- FIG. 1 and Fig. 2 A first embodiment of racket 10 and striker 20 is shown in FIG Fig. 1 and Fig. 2 according to the first variant of the concept of the invention.
- FIG. 3 and FIG. 4 A second embodiment of racket 30 and striker 40 is shown in FIG FIG. 3 and FIG. 4 according to a second variant of the concept of the invention.
- a bolt-side front first percussion body part 12 or a drive-side rear first percussion body part 13 is formed which comprises a front bolt-side abutment surface 12.1 and a rear drive-side abutment surface 13.1.
- the front and rear first percussion hammer body parts 12, 13 thus designated are carburized in the present case in the context of a partial heat treatment for the steel body 11. This results in a particularly effective hardening of the front or rear stop surface 12.1, 13.1.
- stop surfaces 12.1, 13.1 are thus particularly impact-resistant, wear-resistant and designed with a comparatively low modulus of elasticity.
- the first material of the so designated first percussion body parts 12, 13 formed more resistant than the remaining material of the steel body 11 in a part 12 adjacent or partially adjacent 13 second percussion body part 15.
- the latter second percussion body part 15 is not subjected to a separate heat treatment but from the not heat-treated steel-11 tempered steel formed.
- the tempering steel of the steel body 11 is partially heat-treated in the region of the other first percussion body part 14 by tempering.
- there is a hardening by carbon diffusion which is not so strong as in the previously described first front and rear percussion body parts 12, 13. Rather predominates in the other first percussion body part 14 for this portion with the side surface 14.1 of the racket 10 particularly advantageous Toughness.
- Fig. 2 shows a likewise following the concept of the first variant of the invention embodiment of a striker (striker) 20, which is formed as a one-piece steel body 21 made of tempered steel and a front, tool-side, first percussion body part 22 and a rear, racket-side, first striking mechanism body part 23 and another first percussion body part 24 has.
- the first front and rear impactor body parts 22, 23 thus designated each include front and rear abutment surfaces 22.1 and 23.1 and are carburized as part of a partial heat treatment to impart a particular hardness to the front and rear abutment surfaces 22.1, 23.1.
- the first one Impact body part 24 is annealed in the context of a further partial heat treatment and gives this percussion body part 24 and the side surface 24.1 a comparatively high toughness.
- the remaining areas of the steel body 21 are not heat treated as the second percussion body parts 25.1 and 25.2 and have the usual high quality properties of a tempering steel.
- only the first percussion hammer body parts 12, 13, 22, 23 and 14, 24 are carburized or tempered for the racket 10 and the firing pin 20 in the context of a partial heat treatment, which actually must have a higher strength or toughness, namely due to the abutment surfaces 12.1, 13.1, 22.1 and 23.1 or side surfaces 14.1, 24.1.
- the less stressed areas of a second percussion body part 15, 25.1. 25.2 manage without additional resistance-increasing heat treatment.
- the other first percussion body part 14 and 24 on the racket 10 and the firing pin 20 with a number of grooves 16, 26 is provided as needed for inserting a sealing ring or for guiding sound pressure amplitudes in a guide chamber 50 for the Racket 10, 30 and the firing pin 20, 40 serve.
- the side faces 14.1, 24.1, which are waisted in cross-section through grooves 16, 26, have diameter transitions and are thus subjected to increased demands on the permanent alternating strength.
- the present increased toughness of the other first Schlagtechniks redesignmaschine 14, 24 avoids fatigue fractures due to the increased requirements. These are mainly due to notch effects on the mentioned diameter transitions of the grooves 16, 26.
- the first percussion body parts 12, 13, 22, 23 are carburized as part of a partial heat treatment and the other percussion body parts 14, 24 tempered.
- the steel body 11, 21 of the racket 10 and the firing pin 20 may consist of a case-hardening steel.
- the other first percussion body parts 14, 24 -at least, however, the grooves 16, 26- which are exposed to an increased notch effect, are to a lesser extent carburized, but at least partially strengthened.
- Nitriding or nitrocarbonating be used for at least the first striking body parts 12, 13, 22, 23 or to a lesser extent for the other first percussion body parts 14, 24. This can be achieved for the former, above all, an increased hardness and for the latter especially an increased toughness. Also, other surface finishing methods such as shot peening, plating, deep rolling or the like for further partial influencing, in particular the aforementioned first percussion body parts 12, 13, 22, 24 possible.
- FIG. 3 and FIG. 4 show second embodiments of a racket 30 and a firing pin 40.
- the racket 30, the percussion body parts 32, 35 are made of different materials.
- firing pin 40 Schlagwerks 1969 42, 43 on the one hand and 44 on the other hand made of different materials.
- a first striking mechanism body part 32 and a second striking mechanism body part 35 are joined to one another at a steel-fitting joint 37.
- the steel-locking joint connection 37, 47 is presently formed by a multi-orbital friction-welded connection.
- the multi-orbital friction welding at the joining connections 37, 47 also permits the steel-locking joining of a manganese high-carbon steel as the first material of the first percussion body part 32 or 42, 43 and a case-hardening steel as second material of the second percussion body part 35, 44.
- a first impactor body part 32, 42, 43 is made with a first material in the form of manganese-hard steel and thus has a particularly preferred combination of work hardening capacity and ductility. This results in the first Schlagwerks redesigner 32, 42, 43 of the racket 30 and the firing pin 40, a superior strength and wear resistance coupled with a high degree of ductility, which is particularly useful for training particularly wear-resistant and impact resistant stop surfaces 32.1, 42.1 and 43.1 ,
- a second striking mechanism body part 35, 44 in the racket 30 or firing pin 40 is in the present case formed from a case-hardening steel.
- a racket 30 according to the second embodiment of the Fig. 3 a still comparatively permanent change second impactor body part 35 with high density.
- a racket 30 has a first striking mechanism body part 32 which is impact-resistant and wear-resistant with a comparatively low modulus of elasticity. This is analogous for the first Schlagwerks redesignmaschine 42, 43 and for the second Schlagtechniks redesignteil 44 of the firing pin 40 of Fig. 4 to.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Schlagwerkskörper, insbesondere einen Schläger und/oder Schlagbolzen (Döpper), eines Schlagwerks an einer Handwerkzeugmaschine, mit einer Seitenfläche und einer Anschlagfläche, mittels der ein Impuls auf ein impulsaufnehmendes Teil übertragbar ist, wobei wenigstens ein erster die Anschlagfläche und/oder die Seitenfläche aufweisender Schlagwerkskörperteil aus einem ersten Material gebildet ist und ein insbesondere benachbarter, vorzugsweise daran angrenzender, zweiter Schlagwerkskörperteil aus einem zweiten Material gebildet ist und wobei das erste Material in wenigstens einer Materialbeschaffenheit widerstandsfähiger ausgebildet ist als das zweite Material. Die Erfindung betrifft auch ein Schlagwerk mit einem Antrieb, der beschleunigend, unmittelbar oder mittelbar, auf wenigstens einen beweglichen Schlagwerkskörper mit einer Seitenfläche und einer Anschlagsfläche wirkt, wobei ein Impuls des Schlagwerkskörpers auf ein impulsaufnehmendes Teil übertragbar ist. Die Erfindung betrifft auch eine Handwerkzeugmaschine.
- Eine Handwerkzeugmaschine wie eine Schlagbohrmaschine, eine Meißelmaschine oder eine Bohrhammermaschine bzw. Kombihammermaschine weist ein Schlagwerk auf, das in der Lage ist, mit geeigneter Wiederholrate einen Impulsstoß auf ein Werkzeug in der Handwerkzeugmaschine zu übertragen. Dazu weist das eingangs genannte Schlagwerk einen Antrieb auf, der beschleunigend - unmittelbar oder mittelbar - auf einen beweglichen Schlagwerkskörper wie z.B. einen Schläger oder Schlagbolzen wirkt. Der Antrieb des Schlagwerks kann beispielsweise mit einem auf einem Antriebslager gelagerten Exzenterrad gebildet sein, das einen Kolben zu einer Hubbewegung veranlasst, welcher dann z.B. pneumatisch den Schläger zu einer Hin- und Her-Bewegung antreibt und diese wiederum den Schlagbolzen anregt. Ein Impulsstoß wird also vom unmittelbar angetriebenen Schläger des Schlagwerks zunächst auf den Schlagbolzen und dann vom Schlagbolzen auf den Werkzeugschaft des Werkzeugs übertragen.
- Der Schlagwerkskörper hat eine Seitenfläche und eine Anschlagfläche. Regelmäßig wird der Impulsstoß des Schlagwerkskörpers an der Anschlagfläche auf ein impulsaufnehmendes Teil übertragen. Das impulsaufnehmende Teil kann ein Werkzeug der Handwerkzeugmaschine sein -beispielsweise ein Bohrer oder ein Meißel-, das den Impulsstoß an einer Kopffläche eines Werkzeugs aufnimmt. Impulsübertragende Anschlagflächen dienen vor allem zur Impulsübertragung zwischen Schlagwerkskörpern innerhalb des Schlagwerks, also beispielsweise zwischen einem Schläger und einem Schlagbolzen. Schlagwerksteile des Schlagwerks haben, insbesondere an einer Anschlagfläche und/oder Seitenfläche, vergleichsweise hohen Belastungen standzuhalten.
- Bekannt ist ein Schlagwerkskörper aus einem Einsatz- oder Vergütungsstahl, der beispielsweise als Ganzes mittels Einsatzhärten, Vergütung oder anders wärmebehandelt ist und als solcher einstückig über den gesamten Schlagwerkskörper reichende identische Eigenschaften aufweist, insbesondere auch an der Anschlagfläche und Seitenfläche identische Eigenschaften aufweist. Es hat sich gezeigt, dass ein Schlagwerkskörper in unterschiedlichen Bereichen jedoch unterschiedlichen Beanspruchungen ausgesetzt ist, die unterschiedliche Anforderungen an das Material des Schlagwerkskörpers stellen. Die Anforderungen sind mit zunehmender Energiedichte in einem Schlagwerk umso gravierender, d.h. mit zunehmendem Verhältnis von Energieeintrag zu Bauteilgröße eines Schlagwerkskörpers. So wird beispielsweise in
JP 101 69 358 A - So sind denn z.B. aus WO 99/67063 Maßnahmen bekannt, die das Gewicht eines Antriebskolbens für ein Luftfederschlagwerk zu verringern suchen, indem eine Kolbenaufhängung aus einem Kunststoffmaterial besteht. Auch sind aus
US 3,114,421 oderJP 2006 123025 A JP 8197458 A DE 103 044 07 A1 oder auchDE 922 038 Schlagwerkskörper mit Hohlräumen bekannt, die mit plastischen oder Einzelteilchen befüllt, dämpfend auf die Bewegung des Schlagwerkskörpers wirken. - Durch solche Maßnahmen ist es nicht möglich, Negativ-Effekte wie das so genannte Nachschlagen oder die Generierung zu hoher Zugspannungen in einem Einsatzwerkzeug zu bekämpfen. Nur begrenzt lassen sich Negativ-Effekte wie beispielsweise ein Funkenschlag wie in
JP 10156757 A JP 10156757 A - Wünschenswert wäre es, einen Schlagwerkskörper hinsichtlich der oben erläuterten Widerstandsnachteile zu verbessern.
- An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, einen Schlagwerkskörper anzugeben, bei dem eine Widerstandsfähigkeit in verbesserter Weise gegeben ist. Insbesondere soll die Widerstandsfähigkeit eines Schlagwerkskörpers in besonders beanspruchten Bereichen wie Anschlag- und/oder Seitenflächen verbessert sein. Insbesondere soll eine Widerstandsfähigkeit verbessert sein, ohne dass ein Schlagwerkskörper nachteilig zusammengesetzt oder in seiner Massenauslegung und Ausdehnung nachteilig begrenzt ist. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen Schlagwerkskörper anzugeben, der in besonders beanspruchten Bereichen vergleichsweise widerstandsfähig ausgebildet ist, ohne dass wesentliche Einbußen hinsichtlich Massenauslegung und Bauraumbedarf erbracht werden müssten. Insbesondere soll dies selbst bei zunehmender Schlagenergie möglich sein. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein entsprechendes Schlagwerk mit wenigstens einem Schlagwerkskörper, insbesondere Schläger und Döpper, anzugeben. Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine verbesserte Handwerkzeugmaschine anzugeben.
- Die Aufgabe hinsichtlich des Schlagwerkskörpers wird durch einen Schlagwerkskörper der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Schlagwerkskörper als ein einstückiger Stahlkörper gebildet ist.
- Dabei ist in einer ersten erfindungsgemäßen Variante vorgesehen, dass das erste Material und das zweite Material stofflich gleich sind und das erste Material des ersten Schlagwerkskörperteils eine andere Wärmebehandlung aufweist als das zweite Material des zweiten Schlagwerkkörperteils. Insbesondere kann diese Wärmebehandlung nur am ersten Material des ersten Schlagwerkkörperteils vorgenommen sein. Dadurch kann dem ersten Material in wenigstens einer Materialbeschaffenheit eine höhere Widerstandsfähigkeit verliehen werden als dem zweiten Material.
- In einer zweiten erfindungsgemäßen Variante ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Material stofflich unterschiedliche Materialien sind und das erste und das zweite Schlagwerkskörperteil, insbesondere stoffschlüssig, aneinander gefügt sind. Auch die zweite Variante führt zu einem einstückigen Stahlkörper des Schlagwerkskörpers. Durch ein mit höherer Widerstandsfähigkeit ausgelegtes erstes Material kann dem ersten Schlagwerkskörperteil eine höhere Widerstandsfähigkeit verliehen werden als dem zweiten Schlagwerkskörperteil.
- Insbesondere kann optional auch bei der zweiten Variante nur das erste Material eine Wärmebehandlung bzw. eine andere Wärmebehandlung als das zweite Material haben. Gemäß der zweiten Variante kann das erste und zweite unterschiedliche Material zusätzlich mit unterschiedlichen Wärmebehandlungen versehen sein, um die Wirkung der zweiten Variante vorteilhaft zu erhöhen. Es kann das erste Material des ersten Schlagwerkskörperteils eine andere Wärmebehandlung aufweisen als das zweite Material des zweiten Schlagwerkskörperteils und das erste und das zweite unterschiedliche Material sind stoffschlüssig aneinander gefügt.
- Das erste Schlagwerkskörperteil umfasst dem Konzept der Erfindung folgend die Anschlagfläche und/oder die Seitenfläche des Schlagwerkskörpers. Insbesondere eine Anschlagfläche und eine Seitenfläche eines Schlagwerkskörpers haben sich als besonders beanspruchte Bereiche des Schlagwerkskörpers erwiesen.
- Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass an den impulsübertragenden Kontaktzonen zwischen Schlagwerkskörper und impulsaufnehmendem Teil - also beispielsweise an einer Anschlagfläche zwischen Schläger und Schlagbolzen oder an einer Anschlagfläche zwischen Schlagbolzen und Werkzeug - eine besonders hohe Schlagbeanspruchung vorliegt. Die Schlagbeanspruchung verursacht einen Stoßverschleiß und birgt zum Anderen die Gefahr von Oberflächenermüdung, dem so genannten "pitting".
- Darüberhinaus ist hinsichtlich der Seitenflächen von einer vergleichsweise hohen hochfrequenten Zug-Druck-Wechselbelastung auszugehen, die vor allem durch Kerbwirkungen an taillierten Querschnittsbereichen wie Dichtungsnuten und DurchmesserÜbergängen vergleichsweise hohe Anforderungen an die Dauer-Wechselfestigkeit einer Seitenfläche stellt.
- Ausgehend von dieser Überlegung hat die Erfindung erkannt, dass das erste Schlagwerkskörperteil -insbesondere wenigstens die Anschlagfläche und/oder die Seitenfläche- mit dem in wenigstens einer Materialbeschaffenheit widerstandsfähigen ersten Material bedarfsgerecht ausgebildet ist. Diese Maßnahme wird partiell nur am ersten Schlagwerkskörperteil vorgenommen, während ein zweites Schlagwerkskörperteil anders ausgebildet ist, insbesondere ohne die genannte Maßnahme. Vereinfacht gesagt ermöglicht es das Konzept der Erfindung darüberhinaus, durch einstückige Ausbildung des Schlagwerkskörpers als Stahlkörper -sei es als urgeformter einstückiger Stahlkörper oder als stoffschlüssig zusammengesetzter Stahlkörper- dem ersten Schlagwerkskörperteil eine zum zweiten Schlagwerkskörperteil vergleichsweise hohe Widerstandsfähigkeit zu verleihen.
- Gemäß der ersten Variante erfolgt dies dadurch, dass der erste Schlagwerkskörperteil eine andere Wärmebehandlung aufweist als der zweite Schlagwerkskörperteil. Dies umfasst auch, dass nur der erste Schlagwerkskörperteil eine Wärmebehandlung aufweist. Das umfasst auch, dass der erste Schlagwerkskörperteil eine höherwertigere Wärmebehandlung aufweist und der zweite Schlagwerkskörper eine vergleichsweise niederwertigere Wärmebehandlung aufweist. Höherwertig und niederwertig sind dabei im Hinblick auf wenigstens eine die Widerstandsfähigkeit erhöhende Materialbeschaffenheit zu verstehen, wie z.B. Härte oder Zähigkeit. Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen ein zweites Schlagwerkskörperteil weniger widerstandsfähig auszulegen, beispielsweise vergleichsweise elastisch oder für schwingende Beanspruchungen auszulegen.
- Insgesamt führt das Konzept der Erfindung dazu, den Schlagwerkskörper aus unterschiedlichen Materialien und/oder aus identischen Materialien mit unterschiedlichen Wärmebehandlungen einstückig als Stahlkörper zur Verfügung zu stellen. Weiter partiell für besonders beanspruchte Bereiche des Schlagwerkskörpers ein besonders widerstandsfähiger Werkstoff zur Verfügung gestellt -sei es als besonders widerstandsfähiges erstes Material und/oder als mit besonders vorteilhafter Wärmebehandlung versehenes erstes Material.
- Das Konzept der Erfindung führt auch auf ein Schlagwerk gemäß Anspruch 14, insbesondere auf ein Schlagwerk, bei dem ein Schläger und/oder ein Schlagbolzen als ein Schlagwerkskörper der vorgenannten Art ausgebildet ist.
- Das Konzept der Erfindung führt auch auf eine Handwerkzeugmaschine gemäß dem Anspruch 15 mit einem vorgenannten Schlagwerk.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
- Besonders bevorzugt ist die Materialbeschaffenheit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Dichte, Elastizitätsmodul, Zähigkeit, Verschleißresistenz, Festigkeit. Betreffend die Anschlagfläche hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das erste Material, insbesondere verschleißresistent, schlagzäh und mit einem vergleichsweise geringen Elastizitätsmodul zu versehen. Mit anderen Worten hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass das erste Material eine vergleichsweise hohe Verschleißresistenz, eine hohe Zähigkeit und/oder ein vergleichsweise geringes Elastizitätsmodul aufweist. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das zweite Material des zweiten Schlagwerkskörperteils eine vergleichsweise hohe Dichte und eine vergleichsweise hohe Festigkeit, insbesondere Dauer-Wechsel-Festigkeit, aufweist. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform dieser Weiterbildung ist im Einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.
- Insbesondere betreffend die erste erfindungsgemäße Variante hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die andere Wärmebehandlung des ersten Schlagwerkskörperteils ein Anlassen und/oder ein Aufkohlen ist. Möglich ist auch ein Nitrieren oder Nitrocarbonieren. Möglich sind auch andere diffusionsbasierte Wärmebehandlungen, bei denen C oder Ni oder andere Legierungsbestandteile diffundieren. Möglich sind auch Kombinationen daraus. Die Art der Wärmebehandlung und die Auswahl des Bereichs des ersten Schlagwerkskörperteils für eine partielle Wärmebehandlung und/oder des zweiten Schlagwerkskörperteils lässt sich zweckmäßig und bedarfsgerecht am Schlagwerkskörper vornehmen.
- In einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann der einstückige Stahlkörper wenigstens zwei unterschiedliche erste Schlagwerkskörperteile aufweisen, welche die andere Wärmebehandlung aufweisen. Insbesondere können zwei unterschiedliche erste Schlagwerkskörperteile vorgesehen sein, die unterschiedliche Wärmebehandlungen aufweisen. Beispielsweise hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass ein erstes Schlagwerkskörperteil die vorderseitige und ein weiteres erstes Schlagwerkskörperteil die rückseitige Anschlagfläche eines Schlagwerkskörpers umfasst und jeweils mit einer Aufkohl-Wärmebehandlung versehen ist. Noch ein weiteres, beispielsweise dazwischen angeordnetes, erstes Schlagwerkskörperteil ist vorteilhaft mit einer Anlass-Wärmebehandlung versehen. Dies kann zur Ausbildung einer besonders dauerwechselfesten Seitenfläche des Schlagwerkskörpers genutzt werden.
- So kann der erste Schlagwerkskörperteil ein vergleichsweise geringes Elastizitätsmodul bei vergleichsweise hoher Schlagzähigkeit und Verschleißresistenz aufweisen. Insbesondere kann der zweite Schlagwerkskörperteil eine vergleichsweise hohe Dichte bei vergleichsweise hoher Dauerwechsel- Festigkeit aufweisen. Eine besonders bevorzugte, in der Zeichnung beispielhaft beschriebene Behandlung führt zu einer vergleichsweise verschleißresistenten, schlagzähen und gering elastischen Anschlagfläche und/oder zu einer besonders dauerwechselfesten Seitenfläche des Schlagwerkskörpers.
- Besonders vorteilhaft ist der Stahl des Stahlkörpers -vorzugsweise das erste Material des ersten Schlagwerkskörperteils- ein Stahl, der ausgewählt ist aus der Gruppe Einsatzstahl, Vergütungsstahl, Werkzeugstahl.
- Ein Vergütungsstahl zeichnet sich allgemein durch eine vergleichsweise hohe Zähigkeit bei gegebener Zugfestigkeit aus. Er weist eine hohe Bruchsicherheit, eine hohe statische und dynamische Belastbarkeit sowie gute Härtbarkeit auf. Typische Vertreter sind in DIN EN10083 aufgeführt. Bezeichnende typische Vertreter sind solche mit einem höheren Gehalt an Legierungselementen, insbesondere auch einem höheren Gehalt von Kohlenstoff C wie z.B. Vergütungsstähle 36 NiCrNo 16 oder 51 CrV6.
- Bevorzugt kann auch ein Werkzeugstahl, beispielsweise ein Martensit-Werkzeugstahl mit einem C-Gehalt über 0,3 %, 0,6 %, 0,8 % oder 1 % vorgesehen sein. Darunter sind vor allem Stähle zu verstehen, die zum Be- und Verarbeiten von Werkstoffen geeignet sind, wie sie beispielsweise in DIN 17350 beschrieben sind; erweitert um Stähle für Kunststoffbearbeitung und pulvermetallurgisch hergestellte Werkzeugstähle. Vorteilhaft ist in einer ersten Abwandlung ein Martensit mit vergleichsweise hohem C-Gehalt zwischen 0,6 % und 1,6 % verwandt - dieser hat eine besonders hohe Härte. Es hat sich auch ein Martensit als vorteilhaft erwiesen mit Sonder-Karbiden, die einen C-Gehalt zwischen 1 % und 2 % sowie mit bis zu 12 % Cr und Legierungselementen wie W, Mo, V. Besonders warmfeste und temperaturwechselbeständige Martensite können auch Sekundärkarbidausscheidungen mit einem C-Gehalt zwischen 0,3 % bis 0,4 % aufweisen, sowie bis zu 5 % Cr und Legierungselemente Mo, V. Ein besonders hartes und dennoch mit gutem Verschleißwiderstand versehenes Martensit weist Primärkarbide sowie Sekundärkarbidausscheidungen mit 0,8 % bis 2 % C-Gehalt sowie bis zu 18 % (W+2xMo) Legierungsbestandteil und bis zu 4 % V und bis zu 10 % Co Legierungsbestandteil auf.
- Auch Einsatzstähle als unlegierte und niedriglegierte Stähle mit einem maximalen Kohlenstoffgehalt von 0,2 % können sich bei Bedarf als vorteilhaft erweisen. Insbesondere lassen sich bei geringem Kohlenstoffgehalt Einsatzstähle in einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre einsatzhärten und bis auf Temperaturen zwischen 880 °C und 1050 °C anlassen, glühen oder aufkohlen. Dadurch lässt sich ein Kohlenstoffanteil in der Randschicht bis auf etwa 0,8 % auch bei Einsatzstählen erreichen, so dass die Härtung an der Oberfläche des Schlagwerkskörper und/oder Schlagwerkskörperteils effektiver ist als im Inneren. Im Ergebnis wird bei Verwendung von Einsatzstählen mit Anlassen, Glühen oder Aufkohlen als Wärmebehandlung ein erstes Schlagwerkskörperteil mit einer hohen Zähigkeit und mit auf der Oberfläche erheblich größeren Härte und somit hoher Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß zur Verfügung gestellt.
- Besonders vorteilhaft lässt sich -insbesondere für das erste Schlagwerkskörperteil- ein Material in Form von Hartstahl, insbesondere als Mangan-Hartstahl, verwenden. Besonders vorteilhaft ist beispielsweise ein X120Mn12-Mangan-Hartstahl mit einem Mangangehalt von Mn 11 % bis 13 %. Grundsätzlich können jedoch auch Mangangehalte zwischen 11 % bis 19 % für Mangan-Hartstähle vorgesehen sein. Diese weisen eine Ausgangshärte von ungefähr 200 HB auf. Je nach Legierungsausführung eines Mangan-Hartstahls, Wärmebehandlung und Belastung sind 450 - 600 HB, gegebenenfalls 650 HB im Betrieb erreichbar. Ein solcher so genannter kaltverfestigender austenitischer Mangan-Hartstahl mit hoher Duktilität und sehr gutem Kaltverfestigungsvermögen erhält seine guten Eigenschaften durch die Kombination des Kaltverfestigungsvermögens mit Duktilität. Kaltverfestigung tritt ein wann immer Mangan-Hartstahl einer mechanischen Beanspruchung, z.B. durch Stoß oder Schlag ausgesetzt wird, welche den Austenit in der Oberflächenzone teilweise zu einem Martensit umwandelt. Dabei sind vorliegend Härtezunahmen von 200 auf mehr als 550 HB möglich. Somit nimmt die Härte, insbesondere des ersten Schlagwerkskörperteils, im Laufe der Verwendung zu, wenn dieses z.B. an der Anschlagfläche beansprucht wird. Da die Anschlagfläche auch einem Verschleiß durch Reibung ausgesetzt ist, wird eine Oberflächenschicht der Anschlagfläche ständig abgetragen, wobei Austenit an der Oberfläche verbleibt. Ein solcher Austenit wird durch neuerliche mechanische Beanspruchung wiederum umgewandelt. Die Legierung, die sich unter der Oberflächenzone befindet ist sehr duktil und Mangan-Hartstähle können daher eine hohe mechanische Schlagbeanspruchung aushalten, ohne dass eine Bruchgefahr besteht. Dies trifft selbst für eine vergleichsweise geringe Ausdehnung der Anschlagfläche bzw. des ersten Schlagwerkskörperteils zu.
- Bezugnehmend auf die zweite erfindungsgemäße Variante hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Fügeverbindung als eine stahlschlüssige Fügeverbindung, beispielsweise als Schweißverbindung, auszubilden. Als Schweißverbindung eignet sich insbesondere eine Reibschweißverbindung wie beispielsweise ein Rotations-Reibschweißen, Linear-Reibschweißen, Einzel- oder Multiorbital-Reibschweißen. Insbesondere eine Mulitorbital-Reibschweiß-Verbindung hat sich als vorteilhaft erwiesen, um üblicherweise nicht schweißbare Stähle wie insbesondere Mangan-Hartstahl eines ersten Schlagwerkskörperteils mit einem Stahl des zweiten Schlagwerkskörperteils schweißend aneinanderzufügen.
- Eine stoffschlüssige Fügeverbindung lässt sich darüberhinaus auch als Lötverbindung oder als Klebeverbindung bilden.
- Insbesondere ist auch ein jedenfalls teilweises mechanisches Fügen der ersten und zweiten Schlagwerkskörperteile, wie z.B. durch Engen, nicht ausgeschlossen. Dies eignet sich bevorzugt zur weiteren Anbringung eine Verschleissschutzes od. dgl. vor allem an schlagbeanspruchten Bereichen.
- Das Konzept der Erfindung lässt sich insbesondere mit seinen vorgenannten Weiterbildungen -sei es eine Weiterbildung der ersten Variante oder sei es eine Weiterbildung der zweiten Variante gegebenenfalls in Kombination mit der ersten Variantefür einen Schläger und/oder einen Schlagbolzen nutzen. Ein Schläger kann, beispielsweise wie anhand der Zeichnung beschrieben, aus zwei Materialien bestehen und/oder drei separate Bereiche unterschiedlicher Wärmebehandlung aufweisen. Ein Schlagbolzen kann beispielsweise aus zwei Materialien bestehen und/oder fünf Bereiche unterschiedlicher Wärmebehandlung aufweisen.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
-
Fig. 1 einen Schlagwerkskörper in Form eines Schlägers, der in einer ersten Ausführungsform gemäß der ersten Variante der Erfindung als einstückiger Stahlkörper mit identischem Stahlmaterial aber partiell unterschiedlichen Wärmebehandlungen gebildet ist; -
Fig. 2 einen Schlagwerkskörper in Form eines Schlagbolzens, der in einer ersten Ausführungsform gemäß der ersten Variante der Erfindung als einstückiger Stahlkörper mit identischem Stahlmaterial aber partiell unterschiedlichen Wärmebehandlungen gebildet ist; -
Fig. 3 einen Schlagwerkskörper in Form eines Schlägers, der in einer zweiten Ausführungsform gemäß der zweiten Variante der Erfindung als einstückiger Stahlkörper aus zwei unterschiedlichen Materialien stoffschlüssig zusammengefügt ist; -
Fig. 4 einen Schlagwerkskörper in Form eines Schlagbolzens, der in einer zweiten Ausführungsform gemäß der zweiten Variante der Erfindung als einstückiger Stahlkörper aus unterschiedlichen Materialien stoffschlüssig zusammengefügt ist; -
Fig.5 in schematischer Darstellung eine Handwerkzeugmaschine mit einem Schlagwerk und einem Werkzeug, wobei das Schlagwerk einen Schläger und einen Schlagbolzen gemäß einer derFig. 1 bis Fig. 4 aufweist. - Zunächst bezugnehmend auf
Fig. 5 zeigt diese schematisch eine Handwerkzeugmaschine 1000 mit einem Schlagwerk 100. Das vorliegend pneumatisch ausgebildete Schlagwerk 100 weist einen schematisch dargestellten Antrieb A auf. Der Antrieb A setzt eine Rotationsbewegung eines Elektromotors in eine Hin- und Her-Bewegung eines Kolbens 300 um, der pneumatisch auf den Schläger 10, 30 wirkt und diesen zu einer Hin- und Her-Bewegung veranlasst. In einer Führung 50 gibt der Schläger 10, 30 wiederum über eine inFig. 5 nicht näher bezeichnete Anschlagfläche seinen Impuls an den Schlagbolzen 20, 40 des Schlagwerks 100 ab. Der Schlagbolzen 20, 40 wird auch als Döpper bezeichnet, und gibt seinen Impuls auf den Schaft 200 des Werkzeugs W weiter, das in einer nicht näher bezeichneten Werkzeugaufnahme des Werkzeugs 1000 gehalten ist. - Eine erste Ausführungsform von Schläger 10 und Schlagbolzen 20 ist in
Fig. 1 und Fig. 2 gemäß der ersten Variante des Konzepts der Erfindung dargestellt. Eine zweite Ausführungsform von Schläger 30 und Schlagbolzen 40 ist inFig. 3 und Fig. 4 gemäß einer zweiten Variante des Konzepts der Erfindung dargestellt. - Nun bezugnehmend auf
Fig. 1 zeigt diese einen Schläger 10 mit einem einstückigen Stahlkörper 11, der vorliegend aus einem Vergütungsstahl gebildet ist, jedoch in einer hier nicht gezeigten Ausführungsform auch zweckmäßig aus einem Einsatzstahl gebildet sein kann. Vorliegend ist ein bolzenseitiges vorderes erstes Schlagwerkskörperteil 12 bzw. ein antriebsseitiges hinteres erstes Schlagwerkskörperteil 13 gebildet, der eine vordere bolzenseitige Anschlagfläche 12.1 bzw. eine hintere antriebsseitige Anschlagfläche 13.1 umfasst. Die so bezeichneten vorderen und hinteren ersten Schlagwerkskörperteile 12, 13 sind vorliegend im Rahmen einer für den Stahlkörper 11 partiellen Wärmebehandlung aufgekohlt. Dadurch ergibt sich eine besonders effektive Härtung der vorderen bzw. hinteren Anschlagfläche 12.1, 13.1. Dies ist insbesondere im Falle der vorderen Anschlagfläche 12.1 besonders vorteilhaft, da diese in Kontakt zu einer zugeordneten Anschlagfläche des Schlagbolzens 20 den Impuls des Schlägers 10 auf den Schlagbolzen 20 überträgt. Beide Anschlagflächen 12.1, 13.1 sind somit besonders schlagzäh, verschleißresistent und mit einem vergleichsweise geringen Elastizitätsmodul ausgelegt. - Diesbezüglich ist das erste Material der so bezeichneten ersten Schlagwerkskörperteile 12, 13 widerstandsfähiger ausgebildet als das übrige Material des Stahlkörpers 11 in einem zum Teil 12 angrenzenden bzw. zum Teil 13 benachbarten zweiten Schlagwerkskörperteil 15. Letzteres zweites Schlagwerkskörperteil 15 ist keiner separaten Wärmebehandlung unterzogen sondern aus dem nicht wärmebehandelten Vergütungsstahl des Stahlkörpers 11 gebildet. Bei der in
Fig. 1 gezeigten Ausführungsform des Schlägers 10 ist angrenzend zum hinteren antriebsseitigen ersten Schlagwerkskörperteil 13 noch ein weiteres erstes Schlagwerkskörperteil 14 gebildet, dessen Vergütungsstahl des Stahlkörpers 11 im Bereich des weiteren ersten Schlagwerkskörperteils 14 durch Anlassen partiell wärmebehandelt ist. Auch hier kommt es zu einer Härtung durch Kohlenstoffdiffusion, die jedoch nicht so stark ist wie bei den zuvor bezeichneten ersten vorderen und hinteren Schlagwerkskörperteilen 12, 13. Vielmehr überwiegt im weiteren ersten Schlagwerkskörperteil 14 eine für diesen Teilbereich mit der Seitenfläche 14.1 des Schlägers 10 besonders vorteilhafte Zähigkeit. -
Fig. 2 zeigt eine ebenfalls dem Konzept der ersten Variante der Erfindung folgende Ausführungsform eines Schlagbolzen (Döpper) 20, der als ein einstückiger Stahlkörper 21 aus Vergütungsstahl gebildet ist und einen vorderen, werkzeugseitigen, ersten Schlagwerkskörperteil 22 sowie einen hinteren, schlägerseitigen, ersten Schlagwerkskörperteil 23 sowie einen weiteren ersten Schlagwerkskörperteil 24 aufweist. Ähnlich wie beim Schläger 10 umfassen die so bezeichneten ersten vorderen und hinteren Schlagwerkskörperteile 22, 23 jeweils eine vordere und hintere Anschlagfläche 22.1 und 23.1 und sind im Rahmen einer partiellen Wärmebehandlung aufgekohlt, um der vorderen und hinteren Anschlagfläche 22.1, 23.1 eine besondere Härte zu verleihen. Der weitere erste Schlagwerkskörperteil 24 ist im Rahmen einer weiteren partiellen Wärmebehandlung angelassen und verleiht diesem Schlagwerkskörperteil 24 und der Seitenfläche 24.1 eine vergleichsweise hohe Zähigkeit. Die übrigen Bereiche des Stahlkörpers 21 sind als zweite Schlagwerkskörperteile 25.1 und 25.2 nicht wärmebehandelt und weisen die üblichen hochwertigen Eigenschaften eines Vergütungsstahls auf. Im Ergebnis sind für den Schläger 10 und für den Schlagbolzen 20 nur jene ersten Schlagwerkskörperteile 12, 13, 22, 23 bzw. 14, 24 im Rahmen einer partiellen Wärmebehandlung aufgekohlt bzw. angelassen, die auch tatsächlich eine höhere Festigkeit bzw. Zähigkeit aufweisen müssen, nämlich aufgrund der dort vorhandenen Anschlagflächen 12.1, 13.1, 22.1 und 23.1 bzw. Seitenflächen 14.1, 24.1. Dagegen können die weniger beanspruchten Bereiche eines zweiten Schlagwerkskörperteils 15, 25.1. 25.2 ohne zusätzliche widerstandserhöhende Wärmebehandlung auskommen. - Im Einzelnen ist das weitere erste Schlagwerkskörperteil 14 bzw. 24 am Schläger 10 bzw. am Schlagbolzen 20 mit einer Anzahl von Nuten 16, 26 versehen, die je nach Bedarf zum Einlegen eines Dichtungsringes oder zum Führen von Schalldruck-Amplituden in einer Führungskammer 50 für den Schläger 10, 30 und den Schlagbolzen 20, 40 dienen. Insbesondere die durch Nuten 16, 26 im Querschnitt taillierten Seitenflächen 14.1, 24.1 weisen Durchmesserübergänge auf und sind so erhöhten Anforderungen an die Dauer-Wechselfestigkeit ausgesetzt. Die vorliegend erhöhte Zähigkeit der weiteren ersten Schlagwerkskörperteile 14, 24 vermeidet Dauerbrüche infolge der erhöhten Anforderungen. Diese ergeben sich vor allem durch Kerbwirkungen an den genannten Durchmesserübergängen der Nuten 16, 26. Insbesondere wenigstens an den stark verjüngten taillierten Bereichen der Nuten 16, 26 hat es sich als vorteilhaft erwiesen einer Kerbwirkung im Rahmen einer partiellen Wärmebehandlung durch Anlassen entgegen zu wirken.
- Zusammenfassend sind bei der vorliegenden Ausführungsform mit Vergütungsstahl für den einstückigen Stahlkörper 11, 21 des Schlägers 10 bzw. des Schlagbolzens 20 die ersten Schlagwerkskörperteile 12, 13, 22, 23 im Rahmen einer partiellen Wärmebehandlung aufgekohlt und die weiteren Schlagwerkskörperteile 14, 24 angelassen.
- Insgesamt ist durch ein gezieltes Einstellen der Werkstoffeigenschaften abhängig von der Position und im Hinblick auf die Beanspruchung der Schlagwerksteile für Schläger 10 und Schlagbolzen 20 eine deutliche Verbesserung der Lebensdauer zu erwarten. Das mit einem Schläger 10 und einem Schlagbolzen 20 ausgelegte Schlagwerk 100 kann höhere Energiedichten als bisher bekannte Schlagwerke realisieren.
- Bei einer anderen hier nicht gezeigten Ausführungsform kann der Stahlkörper 11, 21 des Schlägers 10 bzw. des Schlagbolzens 20 aus einem Einsatzstahl bestehen. In diesem Fall hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die ersten Schlagwerkskörperteile 12, 13 bzw. 22, 23 verstärkt aufzukohlen. Die weiteren ersten Schlagwerkskörperteile 14, 24 -wenigstens aber die einer verstärkten Kerbwirkung ausgesetzten Nuten 16, 26- sind in geringerem Maße aufzukohlen, wenigstens aber partiell verstärkt anzulassen.
- In einer Abwandlung können auch andere mit Diffusionsprozessen verbundene Wärmebehandlungsverfahren wie z.B. Nitrieren oder Nitrocarbonieren für wenigstens die ersten Schlagwerkskörperteile 12, 13, 22, 23 bzw. in geringerem Maße für die weiteren ersten Schlagwerkskörperteile 14, 24 genutzt werden. Dadurch kann für erstere vor allem eine erhöhte Härte und für letztere vor allem eine erhöhte Zähigkeit erreicht werden. Auch sind andere Oberflächenveredelungsverfahren wie Kugelstrahlen, Plattieren, Festwalzen oder dergleichen zur weiteren partiellen Beeinflussung, insbesondere der vorgenannten ersten Schlagwerkskörperteile 12, 13, 22, 24 möglich.
-
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen zweite Ausführungsformen eines Schlägers 30 bzw. eines Schlagbolzens 40. Beim Schläger 30 sind die Schlagwerkskörperteile 32, 35 aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Beim Schlagbolzen 40 sind die Schlagwerkskörperteile 42, 43 einerseits und 44 andererseits aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Zur Bildung eines einstückigen Stahlkörpers 31 des Schlägers 30 ist ein erstes Schlagwerkskörperteil 32 und ein zweites Schlagwerkskörperteil 35 an einer stahlschlüssigen Fügeverbindung 37 aneinander gefügt. Beim Schlagbolzen 40 ist zur Bildung eines einstückigen Stahlkörpers 41 jeweils eine stahlschlüssige Fügeverbindung 47 zwischen einem ersten Schlagwerkskörperteil 42 und einem zweiten Schlagwerkskörperteil 44 bzw. einem ersten Schlagwerkskörperteil 43 und dem zweiten Schlagwerkskörperteil 44 gebildet. Die stahlschlüssige Fügeverbindung 37, 47 ist vorliegend durch eine Multiorbital-Reibschweiß-Verbindung gebildet. Dadurch werden die angrenzenden Schlagwerkskörperteile -32, 31, 35 beim Schläger 30 bzw. 42, 44 und. 43, 44 beim Schlagbolzen 40- derart miteinander verbunden, dass einerseits unabhängig vom Fügequerschnitt ein vollflächiger homogener Verbund entsteht und andererseits selbst schwer schweißbare Materialien miteinander verbunden werden können. Vorliegend erlaubt das Multiorbital-Reibschweißen an den Fügeverbindungen 37, 47 auch das stahlschlüssige Verbinden eines Mangan-Hartstahls als erstes Material des ersten Schlagwerkskörperteils 32 bzw. 42, 43 und eines Einsatzstahls als zweites Material des zweiten Schlagwerkskörperteils 35 bzw. 44. - Selbst größere Bauteile lassen sich mittels Multiorbital-Reibschweißen nahezu unabhängig von einer Fügezonengeometrie im Bereich der Fügeverbindung 37, 47 mit vergleichsweise geringem Wärmeeintrag verbinden. Dies führt zu einer zusätzlichen günstigen Beeinflussung der Gefügeeigenschaften durch plastische Verformung beim Reibschweißen. Vorliegend ist ein erstes Schlagwerkskörperteil 32, 42, 43 mit einem ersten Material in Form von Mangan-Hartstahl ausgeführt und weist so eine besonders bevorzugte Kombination von Kaltverfestigungsvermögen und Duktilität auf. Damit ergibt sich für die ersten Schlagwerkskörperteile 32, 42, 43 des Schlägers 30 bzw. des Schlagbolzens 40 eine überlegene Festigkeit und Verschleißresistenz gekoppelt mit einem hohen Maß an Duktilität, was vor allem zur Ausbildung besonders verschleissresistenter und schlagzäher Anschlagflächen 32.1, 42.1 und 43.1 dienlich ist.
- Ein zweites Schlagwerkskörperteil 35, 44 beim Schläger 30 bzw. Schlagbolzen 40 ist vorliegend aus einem Einsatzstahl gebildet. In einer hier nicht gezeigten Abwandlung kann - ähnlich wie anhand von
Fig. 1 und Fig. 2 erläutert ein zweites Schlagwerkskörperteil 35, 44 aus Einsatzstahl zur Erhöhung der Zähigkeit an den Seitenflächen 34.1, 44.1 -vor allem im Bereich der durch Kerbwirkung besonders belasteten Nuten 36, 46- im Rahmen einer partiellen Wärmebehandlung angelassen oder in geringem Maße aufgekohlt werden, um die Zähigkeit in den genannten Bereichen zu erhöhen. - Insgesamt weist ein Schläger 30 gemäß der zweiten Ausführungsform der
Fig. 3 ein noch vergleichsweise dauerwechselfestes zweites Schlagwerkskörperteil 35 mit hoher Dichte auf. Ebenso weist ein Schläger 30 ein erstes Schlagwerkskörperteil 32 auf, das schlagzäh und verschleißresistent bei einem vergleichsweise geringen Elastizitätsmodul ist. Analog trifft dies für die ersten Schlagwerkskörperteile 42, 43 bzw. für das zweite Schlagwerkskörperteil 44 des Schlagbolzens 40 derFig. 4 zu.
Claims (15)
- Schlagwerkskörper eines Schlagwerks (100) einer Handwerkzeugmaschine (1000) mit einer Seitenfläche (14.1, 24.1, 34.1, 44.1) und einer Anschlagfläche (12.1, 13.1, 22.1, 23.1, 32.1, 42.1, 43.1), mittels der ein Impuls auf ein impulsaufnehmendes Teil übertragbar ist, wobei- wenigstens ein erster, die Anschlagfläche und/oder die Seitenfläche aufweisender Schlagwerkskörperteil (12, 13, 14, 22, 23, 24, 32, 42, 43) aus einem ersten Material gebildet ist und ein zweiter Schlagwerkskörperteil (15, 25.1, 25.2, 35, 44) aus einem zweiten Material gebildet ist, und wobei- das erste Material in wenigstens einer Materialbeschaffenheit widerstandsfähiger ausgebildet ist als das zweite Material,dadurch gekennzeichnet, dass
der Schlagwerkskörper als ein einstückiger Stahlkörper (11, 21, 31, 41) gebildet ist, wobei(a) das erste Material und das zweite Material stofflich gleich ist und das erste Material des ersten Schlagwerkskörperteils (12, 13, 14, 22, 23, 24) eine andere Wärmebehandlung aufweist als das zweite Material des zweiten Schlagwerkskörperteils (15, 25.1, 25.2)
oder(b) das erste und das zweite Material stofflich unterschiedlich sind und das erste und das zweite Schlagwerkskörperteil, insbesondere stoffschlüssig, aneinandergefügt sind, und wobei optional das erste Material des ersten Schlagwerkskörperteils (32, 42, 43) eine andere Wärmebehandlung aufweist als das zweite Material des zweiten Schlagwerkskörperteil (35, 44). - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Materialbeschaffenheit ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Dichte, Elastizitätsmodul, Zähigkeit, Verschleissresistenz, Festigkeit.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Wärmebehandlung des ersten Schlagwerkskörperteils (12, 13, 14, 22, 23, 24, 32, 42, 43) eine Wärmebehandlung umfasst, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Anlassen, Aufkohlen, Nitrieren, Nitrocarbonieren od.dgl. diffusionsbasierte Wärmebehandlungen; oder Kombinationen davon.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der einstückige Stahlkörper (11, 21, 31, 41) wenigstens zwei unterschiedliche erste Schlagwerkskörperteile (12, 13, 14, 22, 23, 24, 32, 42, 43, 44) aufweist, welche die andere Wärmebehandlung aufweisen, insbesondere jeweils eine unterschiedliche Wärmebehandlung aufweisen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Schlagwerkskörperteil mittels einem Verfahren bearbeitet ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Kugelstrahlen, Plattieren, Festwalzen oder dgl. Oberflächenverfestigungsverfahren; oder Kombinationen davon;
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material und/oder das zweite Material ein Stahl ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Einsatzstahl, Vergütungsstahl, Werkzeugstahl, Hartstahl, insbesondere Mangan-Hartstahl.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Fügeverbindung eine stahlschlüssige Fügeverbindung (37, 47) ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Fügeverbindung eine Schweissverbindung ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass eine Schweissverbindung als eine Reibschweiss-, insbesondere Rotationsreibschweiss-, Linearreibschweiss-, Einzel- oder Mulitorbitalreibschweiss-Verbindung gebildet ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Fügeverbindung eine Lötverbindung ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Fügeverbindung eine Klebeverbindung ist.
- Schlagwerkskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (12.1, 13.1, 22.1, 23.1, 32.1, 42.1, 43.1) eine planare Kopffläche und/oder die Seitenfläche (14.1, 24.1, 34.1, 44.1) einen taillierten Querschnittsbereich umfasst.
- Schlagwerkskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in Form eines Schlägers (10, 30) oder eines Schlagbolzens (20, 40).
- Schlagwerk (100) mit einem Antrieb (A), der beschleunigend auf wenigstens einen beweglichen Schlagwerkskörper mit einer Seitenfläche (14.1, 24.1, 34.1, 44.1) und einer Anschlagfläche (12.1, 13.1, 22.1, 23.1, 32.1, 42.1, 43.1) wirkt, der nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist, wobei
ein Impuls des Schlagwerkskörpers auf ein impulsaufnehmendes Teil übertragbar ist, und wobei ein erster Schlagwerkskörper als ein Schläger (10, 30) und/oder ein zweiter Schlagwerkskörper als ein Schlagbolzen (20, 40) ausgebildet ist. - Handwerkzeugmaschine mit einem Schlagwerk (100) nach Anspruch 14.
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