EP2699391A1

EP2699391A1 - Schlagbolzen

Info

Publication number: EP2699391A1
Application number: EP12709567.7A
Authority: EP
Inventors: Otto Baumann; Hardy Schmid
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2014-02-26
Also published as: CN103476550A; DE102011007699A1; WO2012143176A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Schlagbolzen für eine Schlagwerkvorrichtung (10), insbesondere eines Schlag-, Bohr- und/oder Meißelhammers (12), mit einem Grundkörper (14). Es wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper (14) zumindest zwei unterschiedlich harte Bereiche aufweist.

Description

Beschreibung Schlagbolzen

Stand der Technik

Es sind bereits Schlagbolzen für Schlagwerkvorrichtungen, insbesondere eines Schlag-, Bohr- und/oder Meißelhammers, mit einem Grundkörper bekannt.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Schlagbolzen für eine Schlagwerkvorrichtung, insbesondere eines Schlag-, Bohr- und/oder Meißelhammers, mit einem Grundkörper.

Es wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper zumindest zwei unterschiedlich harte Bereiche aufweist. Unter einem„Schlagbolzen" soll insbesondere ein Bauteil einer Schlagwerkvorrichtung verstanden werden, das beweglich gelagert ist und/oder insbesondere zur Impulsübertragung von einem Schläger auf ein Werkzeug vorgesehen ist. Unter einem„Grundkörper" des Schlagbolzens soll insbesondere ein, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrischer, impulsübertragender Teil des Schlagbolzens mit einer Haupterstreckung in Richtung einer Schlagrichtung verstanden werden. Der Schlagbolzen weist vorzugsweise einen einstückig an den Grundkörper angeformten Abstützbereich auf, der vorteilhaft in radialer

Richtung über zumindest einen Teil des Grundkörpers übersteht und dazu vorgesehen ist, in einer Schlagstellung des Schlagbolzens den Schlagbolzen in axialer Richtung abzustützen. Unter einer„Härte" eines Bereichs soll in diesem Zusammenhang ein mechanischer Widerstand, den ein Werkstoff der mechanischen Eindringung eines härteren Prüfkörpers entgegensetzt, verstanden werden. Es sind dem Fachmann eine Vielzahl von normierten Verfahren zur Bestimmung der Härte bekannt. Es kann eine vorteilhafte, den verschiedenen Aufgaben angepasste Abstimmung der Materialeigenschaften des Schlagbolzens erreicht werden.

Vorteilhaft weist der Grundkörper zumindest einen harten Werkzeugkontaktbereich und zumindest einen zähen Restbereich auf. Unter einem„Werkzeugkon- taktbereich" soll insbesondere ein Bereich des Grundkörpers verstanden werden, der zur Impulsübertragung eines Impulses des Schlagbolzens vorgesehen ist, insbesondere auf ein in einen Werkzeughalter des Schlag-, Bohr- und/oder Meißelhammers eingesetztes Werkzeug. Unter einem„harten" Bereich soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bereich mit einer hohen Härte verstanden werden. Insbesondere soll die Härte zumindest der Oberfläche des Werkzeugkontaktbereichs gegenüber einer Härte zumindest eines Restbereichs des Grundkörpers vorteilhaft erhöht sein. Ein harter Bereich kann durch eine besonders hohe Oberflächenhärte erreicht werden. Bevorzugt wird ein harter Bereich durch eine besonders dicke gehärtete Materialschicht erreicht. Insbesondere soll die Dicke einer gehärteten Materialschicht gegenüber der Dicke einer gehärteten

Materialschicht zumindest eines Restbereichs des Grundkörpers vorteilhaft erhöht sein. Bevorzugt weist der Werkzeugkontaktbereich eine Härte von 680 - 760 HV10 (Vickers) auf. Unter einem„zähen" Bereich soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bereich verstanden werden, der eine große Wderstands- fähigkeit gegen Rissausbreitung und/oder Bruch aufweist. Die in einem Kerbschlagbiegeversuch ermittelte Kerbschlagarbeit kann ein Maß für die Zähigkeit sein. Die Zähigkeit zumindest eines Restbereichs kann zum Beispiel durch Anlassen des Restbereichs erhöht werden, bevorzugt durch induktives Anlassen. Unter„Anlassen" soll in diesem Zusammenhang ein Erhitzen verstanden werden bis zu einer Temperatur, in der eine die Zähigkeit eines Werkstoffs erhöhende

Gefügeänderung stattfindet. Bevorzugt kann zumindest ein Restbereich während eines Härtens und/oder Beschichtens des Werkzeugkontaktbereichs mit einem Abdeckmittel abgedeckt werden, insbesondere durch Kupfer. Ein unerwünschtes Härten und/oder Beschichten des Restbereichs kann durch das Abdeckmittel vermieden werden. Der harte Werkzeugkontaktbereich kann eine vorteilhafte Impulsübertragung vom Schlagbolzen auf das Werkzeug oder einen anderen Kör- per, auf den der Schlagbolzen einen Impuls übertragen soll, sicherstellen. Durch die gegenüber dem Restbereich des Grundkörpers verringerte Elastizität des harten Werkzeugkontaktbereichs können Energie- und/oder Impulsverluste vermindert werden. Der zähe Restbereich kann besonders widerstandsfähig gegen die Bildung von Rissen und/oder Materialbrüchen sein. Eine Lebensdauer des

Schlagbolzens kann vorteilhaft erhöht werden.

Es wird vorgeschlagen, dass der Werkzeugkontaktbereich eine tief gehärtete Oberfläche aufweist. Unter einer„tief gehärteten Oberfläche" soll in diesem Zu- sammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine gehärtete Materialschicht eine Tiefe senkrecht zur Oberfläche von zumindest 1 Millimeter aufweist. Bevorzugt weist die gehärtete Materialschicht im Werkzeugkontaktbereich zumindest zum Teil eine Tiefe auf, die zumindest einem Radius des Grundkörpers im Bereich des Werkzeugkontaktbereichs um die Schlagrichtung des Schlagbol- zens entspricht. Dem Fachmann sind verschiedene geeignete Härteverfahren bekannt. Insbesondere kann der Werkzeugkontaktbereich einsatzgehärtet sein. Es kann eine besonders dicke, harte Schicht erzielt werden. Besonders bevorzugt kann der Werkzeugkontaktbereich induktiv gehärtet sein. Eine Härtetemperatur kann besonders gezielt im Werkzeugkontaktbereich des Grundkörpers er- zeugt werden. Es kann eine besonders verschleißfeste Oberfläche erzeugt werden. Es kann eine besonders wirkungsvolle Impulsübertragung des Schlagbolzens erreicht werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass der Werkzeugkontaktbereich von einer harten Schicht überzogen ist. Unter einer„harten Schicht" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine harte Materialschicht verstanden werden, die auf den Werkzeugkontaktbereich unlösbar aufgebracht wird und/oder die im Werkzeugkontaktbereich durch Einbringen eines weiteren Elements erzeugt wird. Insbesondere kann die harte Schicht durch eine Wärmebehandlung erzeugt werden. Die harte Schicht kann zum Beispiel durch Einbringen von Kohlenstoff, Bor und/oder Stickstoff in ein Grundmaterial des Schlagbolzens erzeugt werden. Bevorzugt wird zumindest der Werkzeugkontaktbereich zur Erzeugung der harten Schicht einsatzgehärtet, boriert und/oder nitriert. Insbesondere kann die harte Schicht härter als das Grundmaterial sein. Bevorzugt kann der Werkzeugkon- taktbereich eine tief gehärtete Oberfläche aufweisen, die von einer weiteren harten Schicht überzogen ist. Es kann ein besonders harter und verschleißfester Werkzeugkontaktbereich mit einer besonders vorteilhaften Impulsübertragung erreicht werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass der Restbereich einen zähen Kernbereich mit einer Oberflächenhärtung aufweist. Unter einer„Oberflächenhärtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine dünne, harte Schicht verstanden werden. Die Oberflächenhärtung kann insbesondere einer Verschleißminimierung dienen. Insbesondere kann die harte Schicht dünner als die tief gehärtete Oberfläche des Werkzeugkontaktbereichs sein. Bevorzugt kann die Oberflächenhärtung senkrecht zur Oberfläche des Schlagbolzens weniger als 1 Millimeter tief reichen. Besonders bevorzugt reicht die Oberflächenhärtung senkrecht zur Oberfläche des Schlagbolzens 0,5 - 0,9 Millimeter tief. Die Oberflächenhärtung kann wie die tief gehärte Oberfläche durch ein Härteverfahren erzielt werden. Bevorzugt kann eine Oberflächenhärtung durch eine mechanische Verfestigung wie Walzen und/oder Rollieren erzeugt werden. Verschleiß des Schlagbolzens kann vorteilhaft verringert werden. Der zähe Kernbereich kann einen Bruch des Schlagbolzens und/oder eine Rissbildung wirkungsvoll verhindern. Durch Walzen und/oder Rollieren kann eine Oberflächengüte weiter verbessert werden. Eine Bruchfestigkeit kann nochmals verbessert werden. Ein Verschleiß von auf der Oberfläche angeordneten Dichtringen kann reduziert werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Schlagbolzen einstückig ausgebildet. Unter„einstückig" soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweiß- prozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponen- tenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Besonders bevorzugt kann der Schlagbolzen aus einem Rohling aus einem einzigen, insbesondere härtbaren Grundmaterial hergestellt sein. Der Schlagbolzen kann besonders kostengünstig hergestellt werden. Es können Fügestellen vermieden werden. Der Schlagbolzen kann besonders dauerhaft sein.

Vorteilhaft weist eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere ein Schlag-, Bohr- und/oder Meißelhammer, mit einer Schlagwerkvorrichtung einen erfindungsge- mäßen Schlagbolzen auf. Es kann eine besonders wirkungsvolle, verschleißfeste und langlebige Handwerkzeugmaschine erreicht werden.

Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schlagbol- zens vorgeschlagen. Der Schlagbolzen kann in einem oder mehreren Verfahrensschritten aus einem zähen, härtbaren Material, wie einem Stahl, insbesondere aus einem Vergütungsstahl, hergestellt werden. Bevorzugt kann zumindest der Restbereich oberflächengehärtet werden. Besonders bevorzugt kann der Werkzeugkontaktbereich in einem weiteren Verfahrensschritt tief gehärtet wer- den. Insbesondere kann der Werkzeugkontaktbereich durch Einsatzhärten gehärtet werden. Besonders bevorzugt kann der Werkzeugkontaktbereich induktiv auf eine Härtetemperatur erhitzt werden. Bevorzugt kann der Restbereich weicher abgeschreckt werden als der Werkzeugkontaktbereich. Unter einem„weicheren" Abschrecken soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass eine Temperaturreduktion nach dem Erreichen einer Härtetemperatur langsamer erfolgt. Es sind auch weitere, dem Fachmann bekannte Verfahren zur Erzeugung einer tief gehärteten Oberfläche denkbar. Ein Schlagbolzen mit den erfindungsgemäßen, vorteilhaften Eigenschaften kann besonders kostengünstig und zuverlässig hergestellt werden.

Vorteilhaft wird der Restbereich während einer Oberflächenbehandlung des Werkzeugkontaktbereichs durch ein Abdeckmittel geschützt. Unter einer„Oberflächenbehandlung" soll in diesem Zusammenhang ein Härten und/oder Beschichten der Oberfläche des Werkzeugkontaktbereichs verstanden werden. Ins- besondere kann der Restbereich mit Kupfer abgedeckt werden. Der Restbereich kann wirksam von der Oberflächenbehandlung ausgenommen werden. Beispielsweise kann die Aufnahme von Kohlenstoff während eines Einsatzhärtens des Werkzeugkontaktbereichs im Restbereich vermieden werden. Ein Abdeckmittel kann auch ein Beschichten des Restbereichs mit einer harten Schicht des Werkzeugkontaktbereichs verhindern. Es kann besonders wirkungsvoll ein zäher

Restbereich sichergestellt werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass eine Härte des Restbereichs durch ein Anlassverfahren reduziert wird. Insbesondere kann der Restbereich induktiv angelassen werden. Besonders bevorzugt kann der Restbereich mit einer höheren Temperatur angelassen werden als der Werkzeugkontaktbereich. Die Zähigkeit des Rest- bereichs kann weiter verbessert werden. Eine Rissbildung und/oder ein Bruch des Schlagbolzens im Restbereich kann besonders wirkungsvoll verhindert werden.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bohrhammers mit einer Schlagwerkvorrichtung,

Fig. 2 eine Schnittzeichnung eines Ausschnitts aus der Schlagwerkvorrichtung eines Bohrhammers,

Fig. 3 eine Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen Schlagbolzens, Fig. 4 Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schlagbolzens,

Fig. 5 Verfahrensschritte eines weiteren Verfahrens zur Herstellung eines er- findungsgemäßen Schlagbolzens und

Fig. 6 eine Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen Schlagbolzens in einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer als Bohrhammer 12a ausgebildeten Handwerkzeugmaschine mit einer Schlagwerkvorrichtung 10a mit einem erfindungsgemäßen Schlagbolzen 36a. Die Schlagwerkvorrichtung 10a ist zur Erzeugung eines schlagenden Antriebs eines Werkzeugs 30a in einer Schlagrichtung 50a vorgesehen. Die Schlagwerkvorrichtung 10a enthält den Schlagbol- zen 36a (Figur 2) mit einem Grundkörper 14a, wobei der Grundkörper 14a zwei unterschiedlich harte Bereiche aufweist. Der Grundkörper 14a des Schlagbolzens 36a weist einen harten Werkzeugkontaktbereich 16a und einen zähen Restbereich 18a auf (Figur 3). Der Werkzeugkontaktbereich 16a ist an einem Ende 38a des Grundkörpers 14a des Schlagbolzens 36a angeordnet, der

Schlagimpulse auf das Werkzeug 30a überträgt. Der Werkzeugkontaktbereich 16a weist eine tief gehärtete Oberfläche 20a auf. Bevorzugt ist der Werkzeugkontaktbereich 16a einsatzgehärtet. Eine Tiefe der harten Schicht 22a ist dabei mindestens so groß wie ein Radius 32a des Grundkörpers 14a im Werkzeugkon- taktbereich 16a um die Schlagrichtung 50a, so dass der Grundkörper 14a im

Werkzeugkontaktbereich 16a vollständig durchgehärtet ist. Der Restbereich 18a weist einen zähen Kernbereich 24a mit einer Oberflächenhärtung 26a auf. Der Schlagbolzen 36a ist mit dem Grundkörper 14a und einem Abstützbereich 34a einstückig ausgeführt. Mit dem Abstützbereich 34a stützt sich der Schlagbolzen 36a in einer Schlagstellung des Schlagbolzens 36a in axialer Richtung an der

Schlagwerkvorrichtung 10a ab. Der Abstützbereich 34a weist eine dem Restbereich 18a entsprechende Härte und Oberfläche auf.

Bei einem Verfahren (Figur 4) zur Herstellung eines Schlagbolzens 36a wird ein Restbereich 18a während einer Oberflächenbehandlung eines Werkzeugkontaktbereichs 16a durch ein Abdeckmittel 28a, beispielsweise eine Kupferpaste, geschützt. Auf den Schlagbolzen 36a wird in einem ersten Verfahrensschritt 40a das Abdeckmittel 28a aufgetragen. In einem weiteren Verfahrensschritt 42a wird der Schlagbolzen 36a einsatzgehärtet. Durch das Abdeckmittel 28a kann in den Restbereich 18a während eines Einsatzhärtens kein Kohlenstoff eindringen. Alternativ kann in diesem Verfahrensschritt 42a auch ein anderes, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Härteverfahren eingesetzt werden. In einem weiteren Verfahrensschritt 44a wird das Abdeckmittel 28a vom Schlagbolzen 36a entfernt. Der Restbereich 18a kann zusätzlich eine Oberflächenhärtung 26a erhalten. Die Oberflächenhärtung 26a wird erzeugt, indem vor der Oberflächenbehandlung des

Werkzeugkontaktbereichs 16a zumindest der Restbereich 18a des Schlagbolzens 36a rolliert wird.

In einem weiteren Verfahren (Figur 5) zur Herstellung des Schlagbolzens 36a wird die Härte des Restbereichs 18a durch ein Anlassverfahren reduziert. In ei- nem ersten Verfahrensschritt 46a wird der Schlagbolzen 36a gehärtet. Es bildet sich die tief gehärtete Oberfläche 20a. In einem weiteren Verfahrensschritt 48a wird der Restbereich 18a induktiv bis zu einer Anlasstemperatur erwärmt, so dass sich seine Härte wieder reduziert. Dazu wird eine Induktionsspule 52 über den Restbereich 18a bewegt, so dass sich dieser erhitzt. Der Werkzeug kontakt- bereich 16a wird von der induktiven Erwärmung ausgenommen, so dass seine Temperatur unterhalb der Anlasstemperatur bleibt. Der Werkzeugkontaktbereich 16a verändert seine Gefügestruktur nicht und die tief gehärtete Oberfläche 20a bleibt erhalten. Der Restbereich 18a kann zusätzlich eine Oberflächenhärtung 26a erhalten. Der gesamte Schlagbolzen 36a oder Teile des Schlagbolzens 36a können mit einer verschleißfesten Schicht überzogen werden, zum Beispiel kann der Schlagbolzen 36a ganz oder teilweise boriert und/oder nitriert werden.

Es sind dem Fachmann sinnvoll erscheinende Kombinationen der vorgeschlage- nen Verfahren zur Herstellung des Schlagbolzens 36a möglich. Während eines

Härtens des Werkzeugkontaktbereichs 16a kann der Restbereich 18a durch das Abdeckmittel 28a geschützt werden. Nach dem Härten kann durch ein zusätzliches Anlassen des Restbereichs 18a dessen Zähigkeit weiter erhöht werden. Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung eines weiteren Ausführungsbeispiels beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind anstelle des Buchstabens a des ersten Ausführungsbeispiels der Buchstabe b den Bezugszeichen des weiteren Ausführungsbeispiels nachgestellt.

Figur 6 zeigt einen Schlagbolzen 36b mit einem Grundkörper 14b, wobei der Grundkörper 14b zwei unterschiedlich harte Bereiche aufweist. Der Grundkörper

14b des Schlagbolzens 36b weist einen harten Werkzeugkontaktbereich 16b und einen zähen Restbereich 18b auf. Der Werkzeugkontaktbereich 16b weist eine tief gehärtete Oberfläche 20b auf. Der Werkzeugkontaktbereich 16b ist zusätzlich von einer harten Schicht 22b überzogen. Die harte Schicht 22b ist durch Borieren des Grundkörpers erzeugt und unlösbar mit dem Schlagbolzen 36b verbunden.

Claims

Schlagbolzen für eine Schlagwerkvorrichtung (10), insbesondere eines Schlag-, Bohr- und/oder Meißelhammers (12), mit einem Grundkörper (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) zumindest zwei unterschiedlich harte Bereiche aufweist.

Schlagbolzen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) zumindest einen harten Werkzeugkontaktbereich (16) und zumindest einen zähen Restbereich (18) aufweist.

Schlagbolzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkontaktbereich (16) eine tief gehärtete Oberfläche (20) aufweist.

Schlagbolzen zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkontaktbereich (16) von einer harten Schicht (22) überzogen ist.

Schlagbolzen zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Restbereich (18) einen zähen Kernbereich (24) mit einer Oberflächenhärtung (26) aufweist.

Schlagbolzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine einstückige Ausbildung.

Handwerkzeugmaschine, insbesondere Schlag-, Bohr- und/oder Meißelhammer (12) , mit einer Schlagwerkvorrichtung (10) mit einem Schlagbolzen (36) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.

Verfahren zur Herstellung eines Schlagbolzens (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

9. Verfahren zur Herstellung eines Schlagbolzens (36) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Restbereich (18) während einer Oberflächenbehandlung eines Werkzeugkontaktbereichs (16) durch ein Abdeckmittel (28) geschützt wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Schlagbolzens (36) zumindest nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Härte eines Restbereichs (18) durch ein Anlassverfahren reduziert wird.