EP3322551A1 - Tool - Google Patents

Tool

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Publication number
EP3322551A1
EP3322551A1 EP16738456.9A EP16738456A EP3322551A1 EP 3322551 A1 EP3322551 A1 EP 3322551A1 EP 16738456 A EP16738456 A EP 16738456A EP 3322551 A1 EP3322551 A1 EP 3322551A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base
cobalt
nickel
volume
tool according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16738456.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Siavash Momeni
Steven Moseley
Arno Glaser
Andrea Müller-Grunz
Ralph USELDINGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP3322551A1 publication Critical patent/EP3322551A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/28—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools
    • B23P15/32—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools twist-drills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/062—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/02—Twist drills
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C29/10—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on titanium carbide
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware
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    • B23B2222/28—Details of hard metal, i.e. cemented carbide
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    • B23B2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
    • B23B2222/61—Metal matrices with non-metallic particles or fibres

Definitions

  • the present invention relates to a tool for machining of building materials, in particular chiselling drills with a sintered hard metal head and rotating saw blades with welded sintered carbide cutting edges.
  • the tool is particularly suitable for machining steel-reinforced mineral building materials.
  • the tool according to the invention in particular a drill or a circular saw blade for machining of building materials, has a base body of a low-alloy steel.
  • the main body is for example the helical or cylindrical shank of the drill or the disc for the circular saw blade.
  • the tool has one or more sintered blades.
  • the cutting edge has a cutting edge and a base. The cutting edge is welded to the base on the base body.
  • the cutting edge consists of a carbide.
  • the cemented carbide has at least 82 vol.% Tungsten carbide and a cobalt nickel base alloy metal binder, i. an alloy containing cobalt and nickel as main components.
  • the cobalt-nickel base alloy of the hard metal preferably has a stoichiometric ratio of 1: 4 to 4: 1 of cobalt to nickel.
  • the base consists of a particle-reinforced metal composite material.
  • the matrix of the metal composite is a cobalt-nickel-based alloy.
  • the particles embedded in the matrix are made of tungsten carbide.
  • the matrix has a proportion of 40% by volume to 75% by volume of the metal composite material.
  • the use of the particle-reinforced metal composite material makes it possible to manufacture the cutting edges with just a few process steps and to weld the cutting edges to a durable type of steel on a simple steel grade.
  • Both the joining zone between hard metal and the metal composite material and between the metal composite material and the steel are subject to thermo-mechanical stresses during drilling, sawing, etc.
  • the Tension stresses on the hard metal can be kept sufficiently low by the material combination, so that the joining zones do not tear.
  • the metallic content in the cemented carbide is already low, the similar composition of binder and matrix proves to be as important as the proportion of particles in the metal composite.
  • the cobalt-nickel base alloy of the metal composite preferably has a stoichiometric ratio of 1: 4 to 4: 1 of cobalt to nickel.
  • the cobalt-nickel-based alloy consists, except for metallic impurities, of cobalt, nickel and dissolved transition metal from the embedded particles. Pure cobalt nickel alloys, which have both a significant proportion of cobalt (greater than 20% by volume of the cobalt nickel alloy) and a significant nickel content (greater than 20% by volume of the cobalt nickel alloy), are particularly suitable, the brittle hard metal Permanently bond to the steel body.
  • the stoichiometric ratio of the binder deviates only slightly from the stoichiometric ratio in the matrix of the metal composite material, preferably the ratios differ by less than a factor of 2.
  • a particularly suitable base is characterized by the following composition: the matrix has a proportion of 43% by volume to 49% by volume and the particles have a proportion of 57% by volume to 51% by volume.
  • the volume fraction of tungsten carbide on the cemented carbide may be between 1.35 times and 3.8 times the volume fraction of the particles on the metal composite.
  • the particle-reinforced metal composite material has a comparatively low hardness to the hard metal.
  • the hardness is less than 800 HV10 according to Vickers.
  • the hardness of the metal composite is similar to the hardness of the body.
  • the Vickers hardness of the HV10 type shall be measured in accordance with the provisions of the DIN EN ISO 6507-1 standard of March 2006. The standard simplifies the following measurement setup.
  • a pyramidal indenter has an angle of 136 degrees at the top. The indenter is pressed into the surface with a force of about 98 Newtons.
  • the exposure time is between 10 seconds and 30 seconds.
  • the quotient of the test force to the surface of the impression is the hardness value.
  • FIG. 1 a drill
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a drill head
  • FIG. 3 and FIG. 4 shows micrographs of the drill head
  • FIG. 5 shows a saw blade
  • FIG. 6 shows a micrograph of a drill head
  • Fig. 1 shows schematically simplified an exemplary twist drill 1 for working stone or mineral building materials.
  • the helical drill 1 has along a drill axis 2 successively a drill head 3, a supporting body 4 formed by an example spiral helix, and a shank 5.
  • Fig. 2 shows enlarged the drill head 3 in a partial gate.
  • the illustrated twist drill 1 is designed for the machining of reinforced rock, in particular for a rotary movement superimposed M aceaelford.
  • the drill head 3 has three to six, for example four, monolithically contiguous cutting edges 6.
  • the cutting edges 6 each have a cutting edge 8 pointing in the direction of impact 7.
  • the cutting edges 8 are each a crossing line of a rotating surface of the drill 1 leading surface 9 and a trailing surface 10th formed, both facing in the direction of impact 7 and are inclined by at least 60 degrees with respect to the drill axis 2.
  • the cutting edges 8 are designed in shape to crush the rock and possibly scrape a reinforcement.
  • the cutting edges 8 extend substantially in the radial direction, for example, starting from a tip 11 of the drill head 3 to an edge of the drill head 3, where the cutting edges 8 are preferably set back from the tip 11 in the direction of impact 7.
  • An inclination of the cutting edges 8 relative to the axis 3 can be constant in the radial direction or be less in the region of the tip 11 than at the edge.
  • the cutting edge 8 can extend at the edge perpendicular to the drill axis 2.
  • a break-off edge 12 adjoins the edge of the drill head 3, which edge parallel to that of the axis 2 runs.
  • the demolition edge 12 is preferably radially beyond the helix.
  • the drill head 3 is provided on its circumference with discharge channels 13 extending parallel to the drill axis 2, along which the drill meal can be transported out of the drill hole.
  • the discharge channels 13 are arranged in the circumferential direction 14 between the cutting edges 8.
  • the illustrated drill head 3 has two pairs of differently shaped cutting edges, of which the tip 11 forming cutting edges are referred to as the main cutting and the other pair as minor cutting edges. Instead of four, the drill head 3 may also have two, eg only the main cutting edges, or three or more than four cutting edges.
  • the drill head 3 has a side facing away from the top 11 bottom 15, which is flat, for example.
  • the underside 15 may be curved towards the tip 11 in one embodiment.
  • the drill head 3 is welded to the underside 15 on the helix 4.
  • the drill head 3 with the exemplary four cutting edges 6 is a coherently sintered body made of two different materials.
  • the drill head 3 is divided along the axis 2 into an upper (working) region 16 with the cutting edges 8 and a lower base 17 with the underside 15, which differ in their material composition.
  • the working area 16 and the base 17 touch each other and are connected by a sintering process material fit.
  • the working area 16 is made of a sintered hard metal.
  • the base 17 is made of a particle-reinforced metal composite material.
  • the height 18 of the working area 16 is for example between 2 mm and 5 mm.
  • the height 19 of the base 17 is preferably in the range between 10% and 40% of the total height 20 of the drill head 3.
  • the diameter 21 of the base 17 is preferably slightly smaller than the diameter in the working area 16.
  • the bottom 15 is formed by a base 17.
  • the base 17 shown by way of example has a flat upper side 22, with a curved underside of the drill head 3, the upper side of the base 17 is curved in the same way.
  • the cutting edges 8 are made of a sintered cemented carbide composed of tungsten carbide and a metallic binder. Other materials may be contained in traces of less than 2% in total, for example, as an impurity.
  • the tungsten carbide is the major constituent of the cemented carbide, and has a volume fraction of at least 82% by volume. Only the high tungsten carbide content reaches the hardness required for the cutting edges 8. Further, other carbides prove unsuitable for the cutting edges 8.
  • the tungsten carbide is present as a medium grain (medium) having a mean WC grain size in the range of 1.3 to 2.5 ⁇ m embedded in the metallic binder material.
  • the metallic binder is a cobalt-nickel-based alloy containing cobalt and nickel as main components.
  • Cobalt and nickel together have a content of at least 80% by volume, preferably at least 85% by volume, of the binder.
  • the Binder may contain molybdenum and / or chromium in addition to cobalt, nickel and dissolved tungsten from the tungsten carbide.
  • Both nickel and cobalt each have at least 20% by volume of the binder, ie the stoichiometric ratio of nickel to cobalt is in the range between 1: 4 to 4: 1.
  • the proportion of nickel and cobalt is nearly equal to a stoichiometric ratio between 1: 1, 5 and 1, 5: 1.
  • the base 17 is formed of a particle-reinforced metal composite material.
  • the metallic matrix of the metal composite consists of a cobalt-nickel-based alloy.
  • the matrix has a content of more than 40% by volume and less than 75% by volume of the metal composite.
  • the cobalt nickel alloy essentially contains only cobalt, nickel and dissolved transition metal from the embedded carbides of transition metals, except for impurities of less than
  • Both nickel and cobalt each have at least 20 vol.% Of the binder, i. the stoichiometric ratio of nickel to cobalt is in the
  • the proportion of nickel and cobalt is nearly equal to a stoichiometric ratio between 1: 1, 5 and 1, 5: 1.
  • the particles in the metal composite are mainly tungsten carbide. It may be mixed with small amounts of titanium carbide, niobium carbide, molybdenum carbide and chromium carbide. The particles are present as grains embedded in the metallic matrix. The particles may contain at least 50% by volume of titanium carbide or chromium carbide.
  • the drill head 3 from the cutting edges 8 and the base 17 is produced in a common sintering process.
  • the joining zone 22 between the cutting edges 8 and base 17 results in a characteristic manner by the sintering process.
  • the drill head 3 is filled with a powdery mixture of the starting materials tungsten carbide, cobalt, nickel and an organic binder.
  • a second powdered mixture of the starting materials for the cobalt nickel alloy, the carbide particles and an organic binder is filled into the mold on the first mixture.
  • the mixture is pressed.
  • the organic binder is removed by thermal treatment.
  • the resulting Braunling is sintered at a temperature between 1200 degrees and 1450 degrees.
  • the metallic constituents of the starting materials become at least partially liquid and wet the tungsten carbide and the carbide particles.
  • the drill head 3 is cooled in air or in a tempering furnace.
  • the drill head 3 is welded to the bottom surface 23 on the base body 4.
  • the main body 4 is made of a low-alloy tempered steel. Additives for the finishing of the steel account for less than 5% by weight.
  • the bottom surface 23 of the base 17 is fitted snugly on a front side of the base body 4.
  • the two boundary surfaces are preferably flat, alternatively curved in the same way.
  • the welding takes place at a temperature of about 1 '200 degrees Celsius, preferably by resistance welding.
  • the melting temperature is below the melting temperature of the steel.
  • Welding can be assisted by supplying a welding wire or a nickel foil. example 1
  • the hard metal powder of the working area 16 is 87.6% by volume of WC powder having an average particle size of 5 ⁇ m and 12.4% by volume of the cobalt-nickel base binder.
  • This cobalt-nickel-based binder in turn consists of a mixture of 45.5% by volume of cobalt powder having a mean particle size of 1.7 ⁇ m, 45.6% by volume of nickel powder having an average particle size of 2 , 5 ⁇ and 8.9 vol .-% molybdenum carbide having an average particle size of 1, 5 ⁇ .
  • an organic binder a first granulate is produced from this hard metal powder mixture by grinding in an attritor and spraying.
  • the particle-reinforced metal composite material of the base 17 consists of 55% by volume of WC powder having an average particle size of 5 ⁇ m and 45% by volume of the cobalt nickel alloy.
  • This cobalt nickel alloy consists of 50 vol .-% of a cobalt powder having an average particle size of 1, 7 ⁇ and 50 vol .-% of a nickel powder having an average particle size of 2.5 ⁇ .
  • an organic binder With the addition of an organic binder, a second granulate is produced from this particle-metal matrix powder mixture by milling in the attritor and spraying.
  • the first granules and the second granules are successively filled in a mold, which corresponds to the dimensions of a drill head 3 shown in Fig. 2, and pressed together in one process step.
  • the green compact thus produced is densely sintered in a sintering furnace under vacuum at a temperature of 1360 ° C, so that a drill head 3 with 20 mm in diameter and a total height of 12.5 mm.
  • the height 19 of the base 17 drill head 3 corresponds to approximately 30% of the total height of the drill head.
  • the sintered drill head 3 has a hardness of 1410 HV10 in the working area 16 and a hardness of 600 HV10 in the base 17.
  • the transition region from the hard working area 16 to the softer base 17 has a thickness of about 1 mm.
  • the gradient of hardness is greater than 500 HV10 per mm.
  • the underside 15 of the drill head 3 is welded onto a helical base body 4 of 34CrNiMo6 steel.
  • the average hardness of the base body 4 is about 600 HV10.
  • the hardness of the base body 4 differs from the working area 16 by less than 200 HV10.
  • the welded-on drill head 3 is under slight tension.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the drill head 3.
  • FIG. 4 shows a section around the boundary zone between the working area 16 and the base 17.
  • the working area 16 has a significantly higher contiguity than the base 17.
  • Example 2 The hard metal powder of the working range consists of 87.3% by volume of WC powder having an average particle size of 5 ⁇ m and 12.7% by volume of the cobalt-nickel-based binder.
  • This cobalt-nickel-based binder in turn, consists of a mixture of 42.8% by volume of cobalt powder having an average particle size of 1.7 ⁇ m, 42.9% by volume of nickel powder having an average particle size of 2 , 5 ⁇ and 14.3 vol .-% chromium carbide with an average particle size of 1, 5 ⁇ .
  • an organic binder a first granulate is produced from this hard metal powder mixture by grinding in an attritor and spraying.
  • the particle-reinforced metal composite material of the base consists of 55% by volume of WC powder with an average particle size of 5 ⁇ m and 45% by volume of the cobalt nickel alloy.
  • This cobalt nickel alloy consists of 50 vol .-% of a cobalt powder having an average particle size of 1, 7 ⁇ and 50 vol .-% of a nickel powder having an average particle size of 2.5 ⁇ .
  • second granules are produced from this particle-metal matrix powder mixture by milling in the attritor and spraying. The first granules and the second granules are successively filled in a mold that corresponds to the dimensions of a 5-cutting drill head, and pressed together in one process step.
  • the green compact thus produced is densely sintered in a sintering furnace under vacuum at a temperature of 1360 ° C, so that a drill head with 28 mm diameter and a total height of 16.3 mm is formed.
  • the height of the base of the drill head corresponds to approximately 30% of the total height of the drill head.
  • the sintered drill head 3 has a hardness of 1410 HV10 in the working area 16 and a hardness of 600 HV10 in the base 17.
  • the transition region from the hard working area 16 to the softer base 17 has a thickness of about 1 mm.
  • the gradient of hardness is greater than 500 HV10 per mm.
  • the sintered drill head is welded onto 34CrNiMo6 steel.
  • the hard metal powder of the working area consists of 87.4% by volume of WC powder with an average particle size of 5 ⁇ m and 12.6% by volume of the cobalt-nickel base binder.
  • This cobalt-nickel-based binder in turn consists of a mixture of 50% by volume of cobalt powder having an average particle size of 1.7 ⁇ m and 50% by volume of nickel powder having an average particle size of 2.5 ⁇ m.
  • an organic binder a first granulate is produced from this hard metal powder mixture by grinding in an attritor and spraying.
  • the particle-reinforced metal composite material of the base consists of 55% by volume of WC powder with an average particle size of 5 ⁇ m and 45% by volume of the cobalt nickel alloy.
  • This cobalt nickel alloy consists of 50 vol .-% of a cobalt powder having an average particle size of 1, 7 ⁇ and 50 vol .-% of a nickel powder having an average particle size of 2.5 ⁇ .
  • a second granulate is produced from this particle-metal matrix powder mixture by milling in the attritor and spraying.
  • the first granules and the second granules are successively filled in a mold that corresponds to the dimensions of a 5-cutting drill head, and pressed together in one process step.
  • the green compact thus produced is densely sintered in a sintering furnace under vacuum at a temperature of 1360 ° C, so that a drill head with 12 mm Diameter and a total height of 7.6 mm is formed.
  • the height of the base of the drill head corresponds to approximately 30% of the total height of the drill head.
  • the sintered drill head 3 has a hardness of 1400 HV10 in the working area 16 and a hardness of 600 HV10 in the base 17.
  • the transition region from the hard working area 16 to the softer base 17 has a thickness of about 1 mm.
  • the gradient of hardness is greater than 500 HV10 per mm.
  • the underside of the drill head is welded onto a 34CrNiMo6 steel helix.
  • the granules for the hard metal of the working area 16 are as in Example 1.
  • the particle-reinforced metal composite material of the base 17 consists of 55% by volume of WC powder with an average particle size of 5 ⁇ m and 45% by volume of a cobalt nickel alloy ,
  • This cobalt nickel alloy consists of 20 vol .-% of a cobalt powder having an average particle size of 1, 7 ⁇ and 80 vol .-% of a nickel powder having an average particle size of 2.5 ⁇ .
  • an organic binder a second granulate is produced from this particle-metal matrix powder mixture by milling in the attritor and spraying.
  • the two granules are processed as in Example 1.
  • the sintering temperature is 1380 ° C.
  • the sintered drill head 3 has a hardness of 1410 HV10 in the working area 16 and a hardness of 570 HV10 in the base 17.
  • the transition area from the hard working area 16 to the softer base 17 has a thickness of less than 1 mm.
  • the gradient of hardness is greater than 800 HV10 per mm.
  • the drill head 3 is shown in a cut in Fig. 6.
  • the underside 15 of the drill head 3 is welded onto a helical base body 4 of 34CrNiMo6 steel.
  • the hard metal powder of the working area 16 consists of 86.6% by volume of WC powder with an average particle size of 5 ⁇ m and 13.4% by volume of the cobalt-nickel base metal.
  • Binder This cobalt-nickel-base binder in turn consists of a mixture of 20 vol .-% cobalt powder having an average particle size of 1, 7 ⁇ and 80 vol .-% nickel powder having an average particle size of 2.5 ⁇ .
  • an organic binder a first granulate is produced from this hard metal powder mixture by grinding in an attritor and spraying.
  • the granules for the particle-reinforced metal composite material of the base 17 are as in Example 1.
  • the two granules are processed as in Example 1.
  • the sintering temperature is 1400 ° C.
  • the sintered drill head 3 has a hardness of 1320 HV10 in the working area 16 and a hardness of 600 HV10 in the base 17.
  • the transition area from the hard working area 16 to the softer base 17 has a thickness of less than 1 mm.
  • the gradient of hardness is greater than 800 HV10 per mm.
  • the drill head 3 is shown in a cut in Fig. 6.
  • the underside 15 of the drill head 3 is welded onto a helical base body 4 of 34CrNiMo6 steel.
  • the hard metal powder of the working area 16 consists of 88.3% by volume of WC powder with an average particle size of 5 ⁇ m and 12.7% by volume of the cobalt-nickel base binder.
  • This cobalt-nickel-base binder in turn consists of a mixture of 80% by volume of cobalt powder having an average particle size of 1.7 ⁇ m, 20% by volume of nickel powder having an average particle size of 2.5 ⁇ m.
  • an organic binder a first granulate is produced from this hard metal powder mixture by grinding in an attritor and spraying.
  • the granules for the particle-reinforced metal composite material of the base 17 are as in Example 1.
  • the sintered drill head 3 has a hardness of 1480 HV10 in the working area 16 and a hardness of 600 HV10 in the base 17.
  • the underside of the drill head is welded onto a 34CrNiMo6 steel helix.
  • 5 shows a section of an exemplary disc-shaped saw blade 24.
  • the saw blade 24 has a disk-shaped base body 25.
  • the base body 25 is made of a low-alloy steel.
  • the disc has a plurality of tooth recesses 26 which are arranged along the circumference of the disc.
  • the tooth recesses 26 each have a facing in the direction of rotation 27 of the saw blade 24 facet 28.
  • On the facet 28 a wear-resistant cutting edge 29 is welded.
  • the cutting edge 29 is sintered from two materials.
  • a base 30 of the cutting edge 29 consists of a particle-reinforced metal composite material.
  • the metal composite material has a matrix of a cobalt nickel alloy.
  • Particles of tungsten carbide, titanium carbide, molybdenum carbide, niobium carbide, chromium carbide or a mixture of these carbides are embedded in the matrix.
  • the particles have a proportion of 25% by volume to 40% by volume of the metal composite material.
  • the pointing in the direction of rotation working portion 31 of the cutting edge 29 with the cutting edge 32 is made of hard metal.
  • the carbide has a very high content of tungsten carbide and a cobalt nickel base alloy metallic binder.

Abstract

A tool has a base body (4) made from a low-alloy steel. The tool has one or more sintered blades (6). The blade (6) has a cutting edge (8) and a base (17). The blade (6) is welded to the base body (4) by the base (17). The cutting edge (8) consists of a hard metal. The hard metal has at least 82 vol.% tungsten carbide and a metallic binder made from a cobalt-nickel-based alloy. The base consists of a particle-reinforced metal composite material. The matrix of the metal composite material is a cobalt-nickel alloy. The particles embedded in the matrix are tungsten carbide. The matrix has a proportion of 40 vol.% to 75 vol.% of the metal composite material.

Description

Werkzeug  Tool
GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum maschinellen Bearbeiten von Bauwerkstoffen, insbesondere meißelnde Bohrer mit einem gesinterten Hartmetallkopf und rotierende Sägeblätter mit angeschweißten Schneiden aus gesintertem Hartmetall. Das Werkzeug eignet sich insbesondere zum Bearbeiten von stahlarmierten mineralischen Bauwerkstoffen. The present invention relates to a tool for machining of building materials, in particular chiselling drills with a sintered hard metal head and rotating saw blades with welded sintered carbide cutting edges. The tool is particularly suitable for machining steel-reinforced mineral building materials.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION
Das erfindungsgemäße Werkzeug, insbesondere ein Bohrer oder ein Kreissägeblatt zum maschinellen Bearbeiten von Bauwerkstoffen, hat einen Grundkörper aus einem niedriglegierten Stahl. Der Grundkörper ist beispielsweise der wendeiförmige oder zylindrische Schaft des Bohrers oder die Scheibe für das Kreissägeblatt. Das Werkzeug hat eine oder mehrere gesinterte Schneiden. Die Schneide hat eine Schneidkante und einen Sockel. Die Schneide ist mit dem Sockel an dem Grundkörper angeschweißt. Die Schneidkante besteht aus einem Hartmetall. Das Hartmetall hat wenigstens 82 Vol.-% Wolframkarbid und einen metallischen Binder aus einer Kobalt-Nickel-Basis-Legierung, d.h. einer Legierung, die Kobalt und Nickel als Hauptbestandteile enthält. Die Kobalt-Nickel- Basis-Legierung des Hartmetalls hat vorzugsweise ein stöchiometrisches Verhältnis von 1 :4 bis 4:1 von Kobalt zu Nickel. Der Sockel besteht aus einem partikelverstärkten Metallverbundwerkstoff. Die Matrix des Metallverbundwerkstoffs ist eine Kobalt-Nickel-Basis- Legierung. Die in der Matrix eingebetteten Partikel sind aus Wolframkarbid. Die Matrix hat einen Anteil von 40 Vol.-% bis 75 Vol.-% an dem Metallverbundwerkstoff. The tool according to the invention, in particular a drill or a circular saw blade for machining of building materials, has a base body of a low-alloy steel. The main body is for example the helical or cylindrical shank of the drill or the disc for the circular saw blade. The tool has one or more sintered blades. The cutting edge has a cutting edge and a base. The cutting edge is welded to the base on the base body. The cutting edge consists of a carbide. The cemented carbide has at least 82 vol.% Tungsten carbide and a cobalt nickel base alloy metal binder, i. an alloy containing cobalt and nickel as main components. The cobalt-nickel base alloy of the hard metal preferably has a stoichiometric ratio of 1: 4 to 4: 1 of cobalt to nickel. The base consists of a particle-reinforced metal composite material. The matrix of the metal composite is a cobalt-nickel-based alloy. The particles embedded in the matrix are made of tungsten carbide. The matrix has a proportion of 40% by volume to 75% by volume of the metal composite material.
Die Verwendung des partikelverstärkten Metallverbundwerkstoffs ermöglicht ein Herstellen der Schneiden mit wenigen Prozessschritten und ein dauerfestes Aufschweißen der Schneiden auf einer einfachen Stahlsorte. Sowohl die Fügezone zwischen Hartmetall und dem Metallverbundwerkstoff als auch zwischen dem Metallverbundwerkstoff und dem Stahl unterliegt beim Bohren, Sägen, etc. thermomechanischen Spannungen. Die Zugeigenspannungen auf das Hartmetall können durch die Materialkombination ausreichend gering gehalten werden, so dass die Fügezonen nicht reißen. Obwohl der metallische Anteil in dem Hartmetall bereits gering ist, erweist sich die ähnliche Zusammensetzung von Binder und Matrix als ebenso wichtig, wie der Anteil von Partikeln in dem Metallverbundwerkstoff. The use of the particle-reinforced metal composite material makes it possible to manufacture the cutting edges with just a few process steps and to weld the cutting edges to a durable type of steel on a simple steel grade. Both the joining zone between hard metal and the metal composite material and between the metal composite material and the steel are subject to thermo-mechanical stresses during drilling, sawing, etc. The Tension stresses on the hard metal can be kept sufficiently low by the material combination, so that the joining zones do not tear. Although the metallic content in the cemented carbide is already low, the similar composition of binder and matrix proves to be as important as the proportion of particles in the metal composite.
Die Kobalt-Nickel-Basis-Legierung des Metallverbundwerkstoffs hat vorzugsweise ein stöchiometrisches Verhältnis von 1 :4 bis 4:1 von Kobalt zu Nickel. Die Kobalt-Nickel-Basis- Legierung besteht, bis auf metallische Verunreinigungen, aus Kobalt, Nickel und gelöstem Übergangsmetall aus den eingebetteten Partikeln. Reine Kobaltnickel-Legierungen, die sowohl einen deutlichen Kobaltanteil (größer 20 Vol.-% der Kobaltnickel-Legierung) als auch ein deutlichen Nickelanteil (größer 20 Vol.-% der Kobaltnickel-Legierung) aufweisen, erweisen sich als besonders geeignet, das spröde Hartmetall dauerfest an den stählernen Grundkörper anzubinden. Insbesondere weicht das stöchiometrische Verhältnis des Binders nur wenig von dem stöchiometrischen Verhältnis in der Matrix des Metallverbundwerkstoffs ab, vorzugsweise unterscheiden sich die Verhältnisse um weniger als einen Faktor 2. The cobalt-nickel base alloy of the metal composite preferably has a stoichiometric ratio of 1: 4 to 4: 1 of cobalt to nickel. The cobalt-nickel-based alloy consists, except for metallic impurities, of cobalt, nickel and dissolved transition metal from the embedded particles. Pure cobalt nickel alloys, which have both a significant proportion of cobalt (greater than 20% by volume of the cobalt nickel alloy) and a significant nickel content (greater than 20% by volume of the cobalt nickel alloy), are particularly suitable, the brittle hard metal Permanently bond to the steel body. In particular, the stoichiometric ratio of the binder deviates only slightly from the stoichiometric ratio in the matrix of the metal composite material, preferably the ratios differ by less than a factor of 2.
Ein besonders geeigneter Sockel zeichnet sich durch folgende Zusammensetzung aus: die Matrix hat einen Anteil von 43 Vol.-% bis 49 Vol.-% und die Partikel haben einen Anteil von 57 Vol.-% bis 51 Vol.-%. Der Volumenanteil des Wolframkarbids an dem Hartmetall kann zwischen dem 1 ,35-fachen und dem 3,8-fachen des Volumenanteils der Partikel an dem Metallverbundwerkstoff entsprechen. A particularly suitable base is characterized by the following composition: the matrix has a proportion of 43% by volume to 49% by volume and the particles have a proportion of 57% by volume to 51% by volume. The volume fraction of tungsten carbide on the cemented carbide may be between 1.35 times and 3.8 times the volume fraction of the particles on the metal composite.
Der partikelverstärkte Metallverbundwerkstoff hat eine zu dem Hartmetall vergleichsweise geringe Härte. Die Härte ist beispielsweise geringer als 800 HV10 nach Vickers. Vorzugsweise ist die Härte des Metallverbundwerkstoffs ähnlich zu der Härte des Grundkörpers. Die Härte nach Vickers vom Typ HV10 ist gemäß den Vorschriften der Norm DIN EN ISO 6507-1 vom März 2006 zu messen. Die Norm sieht vereinfacht folgenden Messaufbau vor. Ein pyramidenförmiger Eindringkörper hat einen Winkel von 136 Grad an der Spitze. Der Eindringkörper wird mit einer Kraft von etwa 98 Newton in die Oberfläche eingedrückt. Die Einwirkungsdauer liegt im Bereich zwischen 10 Sekunden und 30 Sekunden. Der Quotient der Prüfkraft zu der Oberfläche des Eindrucks ist der Härtewert. The particle-reinforced metal composite material has a comparatively low hardness to the hard metal. For example, the hardness is less than 800 HV10 according to Vickers. Preferably, the hardness of the metal composite is similar to the hardness of the body. The Vickers hardness of the HV10 type shall be measured in accordance with the provisions of the DIN EN ISO 6507-1 standard of March 2006. The standard simplifies the following measurement setup. A pyramidal indenter has an angle of 136 degrees at the top. The indenter is pressed into the surface with a force of about 98 Newtons. The exposure time is between 10 seconds and 30 seconds. The quotient of the test force to the surface of the impression is the hardness value.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen: Fig. 1 einen Bohrer BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES The following description explains the invention with reference to exemplary embodiments and figures. In the figures show: Fig. 1 a drill
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Bohrkopfs Fig. 3 und Fig. 4 Schliffbilder des Bohrkopfs Fig. 5 ein Sägeblatt Fig. 6 Schliffbild eines Bohrkopfs 2 shows a schematic representation of a drill head FIG. 3 and FIG. 4 shows micrographs of the drill head FIG. 5 shows a saw blade FIG. 6 shows a micrograph of a drill head
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben. Identical or functionally identical elements are indicated by the same reference numerals in the figures, unless stated otherwise.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Fig. 1 zeigt schematisch vereinfacht einen beispielhaften Wendelbohrer 1 zum Bearbeiten von Gestein oder mineralischen Baumaterialien. Der Wendelbohrer 1 hat längs einer Bohrerachse 2 aufeinanderfolgend einen Bohrkopf 3, einen tragenden Grundkörper 4 gebildet durch eine beispielsweise spiralförmige Wendel, und ein Einsteckende 5. Fig. 2 zeigt vergrößert den Bohrkopf 3 in einem partiellen Anschnitt. Fig. 1 shows schematically simplified an exemplary twist drill 1 for working stone or mineral building materials. The helical drill 1 has along a drill axis 2 successively a drill head 3, a supporting body 4 formed by an example spiral helix, and a shank 5. Fig. 2 shows enlarged the drill head 3 in a partial gate.
Der dargestellte Wendelbohrer 1 ist für die Bearbeitung von armiertem Gestein ausgelegt, insbesondere für eine der Drehbewegung überlagerte Meißeltätigkeit. Der Bohrkopf 3 hat drei bis sechs, beispielsweise vier, monolithisch zusammenhängende Schneiden 6. Die Schneiden 6 haben jeweils eine in Schlagrichtung 7 weisende Schneidkante 8. Die Schneidkanten 8 sind jeweils als Kreuzungslinie einer im Drehsinn des Bohrers 1 vorauslaufenden Fläche 9 und einer nachlaufenden Fläche 10 gebildet, die beide in Schlagrichtung 7 weisen und um wenigstens 60 Grad gegenüber der Bohrerachse 2 geneigt sind. Die Schneidkanten 8 sind in ihrer Form ausgelegt, das Gestein zu zertrümmern und ggf. eine Armierung abzuschaben. Die Schneidkanten 8 verlaufen im Wesentlichen in radialer Richtung, z.B. ausgehend von einer Spitze 11 des Bohrkopfs 3 bis zu einem Rand des Bohrkopfs 3, wo die Schneidkanten 8 vorzugsweise gegenüber der Spitze 11 in Schlagrichtung 7 zurückgesetzt sind. Eine Neigung der Schneidkanten 8 gegenüber der Achse 3 kann in radialer Richtung konstant sein oder im Bereich der Spitze 11 geringer als am Rand sein. Insbesondere kann die Schneidkante 8 am Rand senkrecht zu der Bohrerachse 2 verlaufen. An die in Schlagrichtung 7 weisenden Schneidkanten 8 schließt sich am Rand des Bohrkopfs 3 eine Abbruchkante 12 an, welche parallel zu der der Achse 2 verläuft. Die Abbruchkante 12 steht vorzugsweise radial über die Wendel hinaus. Der Bohrkopf 3 ist an seinem Umfang mit parallel zur Bohrerachse 2 verlaufenden Abfuhrrinnen 13 versehen, entlang welchen das Bohrmehl aus dem Bohrloch transportiert werden kann. Die Abfuhrrinnen 13 sind in Umfangsrichtung 14 zwischen den Schneidkanten 8 angeordnet. Der dargestellte Bohrkopf 3 hat zwei Paare unterschiedlich ausgebildeter Schneidkanten, von denen die die Spitze 11 bildenden Schneidkanten als Hauptschneiden und das andere Paar als Nebenschneiden bezeichnet werden. Anstelle von vier kann der Bohrkopf 3 auch zwei, z.B. nur die Hauptschneiden, oder drei oder mehr als vier Schneidkanten aufweisen. Der Bohrkopf 3 hat eine von der Spitze 11 abgewandte Unterseite 15, welche beispielsweise eben ist. Die Unterseite 15 kann in einer Ausführungsform zu der Spitze 11 hin gewölbt sein. Der Bohrkopf 3 ist mit der Unterseite 15 an der Wendel 4 angeschweißt. The illustrated twist drill 1 is designed for the machining of reinforced rock, in particular for a rotary movement superimposed Meißeltätigkeit. The drill head 3 has three to six, for example four, monolithically contiguous cutting edges 6. The cutting edges 6 each have a cutting edge 8 pointing in the direction of impact 7. The cutting edges 8 are each a crossing line of a rotating surface of the drill 1 leading surface 9 and a trailing surface 10th formed, both facing in the direction of impact 7 and are inclined by at least 60 degrees with respect to the drill axis 2. The cutting edges 8 are designed in shape to crush the rock and possibly scrape a reinforcement. The cutting edges 8 extend substantially in the radial direction, for example, starting from a tip 11 of the drill head 3 to an edge of the drill head 3, where the cutting edges 8 are preferably set back from the tip 11 in the direction of impact 7. An inclination of the cutting edges 8 relative to the axis 3 can be constant in the radial direction or be less in the region of the tip 11 than at the edge. In particular, the cutting edge 8 can extend at the edge perpendicular to the drill axis 2. At the cutting edge 8 pointing in the direction of impact 7, a break-off edge 12 adjoins the edge of the drill head 3, which edge parallel to that of the axis 2 runs. The demolition edge 12 is preferably radially beyond the helix. The drill head 3 is provided on its circumference with discharge channels 13 extending parallel to the drill axis 2, along which the drill meal can be transported out of the drill hole. The discharge channels 13 are arranged in the circumferential direction 14 between the cutting edges 8. The illustrated drill head 3 has two pairs of differently shaped cutting edges, of which the tip 11 forming cutting edges are referred to as the main cutting and the other pair as minor cutting edges. Instead of four, the drill head 3 may also have two, eg only the main cutting edges, or three or more than four cutting edges. The drill head 3 has a side facing away from the top 11 bottom 15, which is flat, for example. The underside 15 may be curved towards the tip 11 in one embodiment. The drill head 3 is welded to the underside 15 on the helix 4.
Der Bohrkopf 3 mit den beispielhaft vier Schneiden 6 ist ein zusammenhängend gesinterter Körper aus zwei verschiedenen Materialien. Der Bohrkopf 3 ist längs der Achse 2 in einen oberen (Arbeits-) Bereich 16 mit den Schneidkanten 8 und einen unteren Sockel 17 mit der Unterseite 15 unterteilt, welche sich in ihrer Materialzusammensetzung unterscheiden. Der Arbeitsbereich 16 und der Sockel 17 berühren einander und sind durch einen Sinterprozess materialschlüssig miteinander verbunden. Der Arbeitsbereich 16 ist aus einem gesinterten Hartmetall. Der Sockel 17 ist aus einem partikelverstärkten Metallverbundwerkstoff. Die Höhe 18 des Arbeitsbereichs 16 liegt beispielsweise zwischen 2 mm und 5 mm. Die Höhe 19 des Sockels 17 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 10 % und 40 % der Gesamthöhe 20 des Bohrkopfes 3. Der Durchmesser 21 des Sockels 17 ist vorzugsweise etwas geringer als der Durchmesser im Arbeitsbereich 16. Die Unterseite 15 wird von einem Sockel 17 gebildet. Der beispielhaft dargestellte Sockel 17 hat eine ebene Oberseite 22, bei einer gewölbten Unterseite des Bohrkopfs 3 ist die Oberseite des Sockels 17 in gleicher Weise gewölbt. The drill head 3 with the exemplary four cutting edges 6 is a coherently sintered body made of two different materials. The drill head 3 is divided along the axis 2 into an upper (working) region 16 with the cutting edges 8 and a lower base 17 with the underside 15, which differ in their material composition. The working area 16 and the base 17 touch each other and are connected by a sintering process material fit. The working area 16 is made of a sintered hard metal. The base 17 is made of a particle-reinforced metal composite material. The height 18 of the working area 16 is for example between 2 mm and 5 mm. The height 19 of the base 17 is preferably in the range between 10% and 40% of the total height 20 of the drill head 3. The diameter 21 of the base 17 is preferably slightly smaller than the diameter in the working area 16. The bottom 15 is formed by a base 17. The base 17 shown by way of example has a flat upper side 22, with a curved underside of the drill head 3, the upper side of the base 17 is curved in the same way.
Die Schneidkanten 8 sind aus einem gesinterten Hartmetall, das aus Wolframkarbid und einem metallischen Binder besteht. Andere Materialien können in Spuren von insgesamt weniger als 2 Vol.-%, beispielsweise als Verunreinigung, enthalten sein. Das Wolframkarbid ist der Hauptbestandteil des Hartmetalls, und hat einen Volumenanteil von wenigstens 82 Vol.-%. Nur der hohe Wolframkarbid-Anteil erreicht die für die Schneidkanten 8 notwendige Härte. Ferner erweisen sich andere Karbide als ungeeignet für die Schneidkanten 8. Das Wolframkarbid liegt als Mittelkorn (medium) vor, mit einer mittleren WC-Korngrösse im Bereich von 1 ,3 bis 2,5 μηη, die in dem metallischen Bindermaterial eingebettet sind. Der metallische Binder ist eine Kobalt-Nickel-Basis-Legierung, die als Hauptbestandteile Kobalt und Nickel enthält. Kobalt und Nickel haben zusammen einen Anteil von wenigstens 80 Vol.-%, bevorzugt wenigstens 85 Vol.-%, an dem Binder. Der Binder kann neben Kobalt, Nickel und gelöstem Wolfram aus dem Wolframkarbid noch Molybdän und/oder Chrom enthalten. Sowohl Nickel als auch Kobalt haben jeweils wenigstens einen Anteil von 20 Vol.-% an dem Binder, d.h. das stöchiometrische Verhältnis von Nickel zu Kobalt liegt im Bereich zwischen 1 :4 bis 4:1 . Vorzugsweise ist der Anteil von Nickel und Kobalt nahezu gleich mit einem stöchiometrischen Verhältnis zwischen 1 :1 ,5 und 1 ,5:1. The cutting edges 8 are made of a sintered cemented carbide composed of tungsten carbide and a metallic binder. Other materials may be contained in traces of less than 2% in total, for example, as an impurity. The tungsten carbide is the major constituent of the cemented carbide, and has a volume fraction of at least 82% by volume. Only the high tungsten carbide content reaches the hardness required for the cutting edges 8. Further, other carbides prove unsuitable for the cutting edges 8. The tungsten carbide is present as a medium grain (medium) having a mean WC grain size in the range of 1.3 to 2.5 μm embedded in the metallic binder material. The metallic binder is a cobalt-nickel-based alloy containing cobalt and nickel as main components. Cobalt and nickel together have a content of at least 80% by volume, preferably at least 85% by volume, of the binder. Of the Binder may contain molybdenum and / or chromium in addition to cobalt, nickel and dissolved tungsten from the tungsten carbide. Both nickel and cobalt each have at least 20% by volume of the binder, ie the stoichiometric ratio of nickel to cobalt is in the range between 1: 4 to 4: 1. Preferably, the proportion of nickel and cobalt is nearly equal to a stoichiometric ratio between 1: 1, 5 and 1, 5: 1.
Der Sockel 17 ist aus einem partikelverstärkten Metallverbundwerkstoff gebildet. Die metallische Matrix des Metallverbundwerkstoffes besteht aus einer Kobalt-Nickel-Basis- Legierung. Die Matrix hat einen Anteil von mehr als 40 Vol.-% und weniger als 75 Vol.-% an dem Metallverbundwerkstoff. Die Kobaltnickel-Legierung enthält im Wesentlichen nur Kobalt, Nickel und gelöstes Übergangsmetall aus den eingebetteten Karbiden von Übergangsmetallen, abgesehen von Verunreinigungen mit einem Anteil von weniger alsThe base 17 is formed of a particle-reinforced metal composite material. The metallic matrix of the metal composite consists of a cobalt-nickel-based alloy. The matrix has a content of more than 40% by volume and less than 75% by volume of the metal composite. The cobalt nickel alloy essentially contains only cobalt, nickel and dissolved transition metal from the embedded carbides of transition metals, except for impurities of less than
2 Vol.-%. Sowohl Nickel als auch Kobalt haben jeweils wenigstens einen Anteil von 20 Vol.-% an dem Binder, d.h. das stöchiometrische Verhältnis von Nickel zu Kobalt liegt im2% by volume. Both nickel and cobalt each have at least 20 vol.% Of the binder, i. the stoichiometric ratio of nickel to cobalt is in the
Bereich zwischen 1 :4 bis 4:1 . Vorzugsweise ist der Anteil von Nickel und Kobalt nahezu gleich mit einem stöchiometrischen Verhältnis zwischen 1 :1 ,5 und 1 ,5:1. Die Partikel in dem Metallverbundwerkstoff sind hauptsächlich aus Wolframkarbid. Es können geringe Mengen Titankarbid, Niobkarbid, Molybdänkarbid und Chromkarbid beigemischt sein. Die Partikel liegen als Körner vor, die in der metallischen Matrix eingebettet sind. Die Partikel können zu wenigstens 50 Vol.-% Titankarbid oder Chromkarbid enthalten. Range between 1: 4 to 4: 1. Preferably, the proportion of nickel and cobalt is nearly equal to a stoichiometric ratio between 1: 1, 5 and 1, 5: 1. The particles in the metal composite are mainly tungsten carbide. It may be mixed with small amounts of titanium carbide, niobium carbide, molybdenum carbide and chromium carbide. The particles are present as grains embedded in the metallic matrix. The particles may contain at least 50% by volume of titanium carbide or chromium carbide.
Der Bohrkopf 3 aus den Schneidkanten 8 und dem Sockel 17 wird in einem gemeinsamen Sinterprozess hergestellt. Die Fügezone 22 zwischen den Schneidkanten 8 und Sockel 17 ergibt sich in charakteristischer Weise durch den Sinterprozess. Eine Form für den BohrkopfThe drill head 3 from the cutting edges 8 and the base 17 is produced in a common sintering process. The joining zone 22 between the cutting edges 8 and base 17 results in a characteristic manner by the sintering process. A mold for the drill head
3 wird mit einem pulverförmigen Gemisch der Ausgangsmaterialien Wolframkarbid, Kobalt, Nickel und eines organischen Binders gefüllt. Ein Stempel presst das Gemisch in der Form. In einem nächsten Schritt wird ein zweites pulverförmiges Gemisch der Ausgangsmaterialien für die Kobaltnickellegierung, die Karbid-Partikel und eines organischen Binders in die Form auf das erste Gemisch gefüllt. Das Gemisch wird verpresst. Der organische Binder wird durch Temperaturbehandlung entfernt. Der entstandene Braunling wird bei einer Temperatur zwischen 1200 Grad und 1450 Grad gesintert. Die metallischen Bestandteile der Ausgangsmaterialien werden zumindest teilflüssig und benetzen das Wolframkarbid und die Karbid-Partikel. Der Bohrkopf 3 wird an Luft oder in einem Temperierungsofen abgekühlt. Obwohl zuvor ein mehrstufiges Einfüllen und Verpressen beschrieben wurde, bei dem zuerst das pulverförmige Gemisch für den Arbeitsbereich 16 eingefüllt wird, ist es z.B. auch möglich, das umgekehrte Vorgehen zu wählen und zuerst das pulverförmige Gemisch für den Sockel 17 einzufüllen und zu pressen oder einen einstufigen Pressvorgang durchzuführen, bei dem die Pulvermischungen für die beiden Bereiche übereinander geschichtet in die Form eingebracht und anschließend gemeinsam verpresst werden. Der Bohrkopf 3 wird mit der Bodenfläche 23 auf den Grundkörper 4 aufgeschweißt. Der Grundkörper 4 ist aus einem niedriglegiertem Vergütungsstahl. Zusätze für die Veredlung des Stahls haben einen Anteil von weniger als 5 Gew.-%. Die Bodenfläche 23 des Sockels 17 wird passgenau auf eine Stirnseite des Grundkörpers 4 aufgesetzt. Die beiden Grenzflächen sind vorzugsweise eben, alternativ in gleicher Weise gekrümmt. Das Schweißen erfolgt bei einer Temperatur von ca. 1 '200 Grad Celsius, vorzugsweise per Widerstandsschweißen. Für das Schweißen typisch werden in die Schweißzone keine Metalle oder Metallgemische eingebracht, deren Schmelztemperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Stahls liegt. Das Schweißen kann durch Zuführen eines Schweißdrahts oder einer Nickelfolie unterstützt werden. Beispiel 1 3 is filled with a powdery mixture of the starting materials tungsten carbide, cobalt, nickel and an organic binder. A stamp presses the mixture in the mold. In a next step, a second powdered mixture of the starting materials for the cobalt nickel alloy, the carbide particles and an organic binder is filled into the mold on the first mixture. The mixture is pressed. The organic binder is removed by thermal treatment. The resulting Braunling is sintered at a temperature between 1200 degrees and 1450 degrees. The metallic constituents of the starting materials become at least partially liquid and wet the tungsten carbide and the carbide particles. The drill head 3 is cooled in air or in a tempering furnace. For example, although a multi-stage filling and pressing has been described above in which first the powdery mixture for the working area 16 is filled, it is also possible to choose the reverse procedure and first the powdery mixture for Fill the base 17 and press or perform a single-stage pressing process in which the powder mixtures for the two areas stacked introduced into the mold and then pressed together. The drill head 3 is welded to the bottom surface 23 on the base body 4. The main body 4 is made of a low-alloy tempered steel. Additives for the finishing of the steel account for less than 5% by weight. The bottom surface 23 of the base 17 is fitted snugly on a front side of the base body 4. The two boundary surfaces are preferably flat, alternatively curved in the same way. The welding takes place at a temperature of about 1 '200 degrees Celsius, preferably by resistance welding. For welding typically no metals or metal mixtures are introduced into the weld zone, the melting temperature is below the melting temperature of the steel. Welding can be assisted by supplying a welding wire or a nickel foil. example 1
Das Hartmetallpulver des Arbeitsbereichs 16 besteht zu 87,6 Vol.-% aus WC-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße um 5 μηη und zu 12,4 Vol.-% aus dem Kobalt-Nickel-Basis- Binder. Dieser Kobalt-Nickel-Basis-Binder wiederum besteht aus einem Gemisch von 45,5 Vol.-% Kobalt-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 1 ,7 μηι, 45,6 Vol.-% Nickel-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 2,5 μηη und 8,9 Vol.-% Molybdänkarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 1 ,5 μηη. Unter Zugabe eines organischen Binders wird aus dieser Hartmetall-Pulver-Mischung durch Mahlen in einem Attritor und Versprühen ein erstes Granulat hergestellt. The hard metal powder of the working area 16 is 87.6% by volume of WC powder having an average particle size of 5 μm and 12.4% by volume of the cobalt-nickel base binder. This cobalt-nickel-based binder in turn consists of a mixture of 45.5% by volume of cobalt powder having a mean particle size of 1.7 μm, 45.6% by volume of nickel powder having an average particle size of 2 , 5 μηη and 8.9 vol .-% molybdenum carbide having an average particle size of 1, 5 μηη. With the addition of an organic binder, a first granulate is produced from this hard metal powder mixture by grinding in an attritor and spraying.
Der partikelverstärkte Metallverbundwerkstoff des Sockels 17 besteht zu 55 Vol.-% aus WC- Pulver mit einer mittleren Partikelgröße um 5 μηη und zu 45 Vol.-% aus der Kobaltnickel- Legierung. Diese Kobaltnickel-Legierung besteht zu 50 Vol.-% aus einem Kobalt-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 1 ,7 μηη und zu 50 Vol.-% aus einem Nickel-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 2,5 μηη. Unter Zugabe eines organischen Binders wird aus dieser Partikel-Metallmatrix-Pulver-Mischung durch Mahlen im Attritor und Versprühen ein zweites Granulat hergestellt. The particle-reinforced metal composite material of the base 17 consists of 55% by volume of WC powder having an average particle size of 5 μm and 45% by volume of the cobalt nickel alloy. This cobalt nickel alloy consists of 50 vol .-% of a cobalt powder having an average particle size of 1, 7 μηη and 50 vol .-% of a nickel powder having an average particle size of 2.5 μηη. With the addition of an organic binder, a second granulate is produced from this particle-metal matrix powder mixture by milling in the attritor and spraying.
Das erste Granulat und das zweite Granulat werden nacheinander in eine Pressform gefüllt, die den Dimensionen eines in Fig. 2 dargestellten Bohrkopfes 3 entspricht, und gemeinsam in einem Prozessschritt verpresst. Der so hergestellte Grünling wird in einem Sinterofen unter Vakuum bei einer Temperatur von 1360°C dichtgesintert, so dass ein Bohrkopf 3 mit 20 mm Durchmesser und einer Gesamthöhe von 12,5 mm entsteht. Die Höhe 19 des Sockels 17 Bohrkopfs 3 entspricht ca. 30% der Gesamthöhe des Bohrkopfs 3. The first granules and the second granules are successively filled in a mold, which corresponds to the dimensions of a drill head 3 shown in Fig. 2, and pressed together in one process step. The green compact thus produced is densely sintered in a sintering furnace under vacuum at a temperature of 1360 ° C, so that a drill head 3 with 20 mm in diameter and a total height of 12.5 mm. The height 19 of the base 17 drill head 3 corresponds to approximately 30% of the total height of the drill head. 3
Der gesinterte Bohrkopf 3 hat im Arbeitsbereich 16 eine Härte von 1410 HV10 und im Sockel 17 eine Härte von 600 HV10. Der Übergangsbereich von dem harten Arbeitsbereich 16 zu dem weicheren Sockel 17 hat etwa eine Dicke von etwa 1 mm. Der Gradient der Härte ist größer als 500 HV10 pro mm. The sintered drill head 3 has a hardness of 1410 HV10 in the working area 16 and a hardness of 600 HV10 in the base 17. The transition region from the hard working area 16 to the softer base 17 has a thickness of about 1 mm. The gradient of hardness is greater than 500 HV10 per mm.
Die Unterseite 15 des Bohrkopfs 3 wird auf einen wendeiförmigen Grundkörper 4 aus 34CrNiMo6-Stahl aufgeschweißt. Die mittlere Härte des Grundkörpers 4 liegt bei etwa 600 HV10. Die Härte des Grundkörpers 4 unterscheidet sich um weniger als 200 HV10 von dem Arbeitsbereich 16. Der angeschweißte Bohrkopf 3 steht unter geringen Verspannungen. The underside 15 of the drill head 3 is welded onto a helical base body 4 of 34CrNiMo6 steel. The average hardness of the base body 4 is about 600 HV10. The hardness of the base body 4 differs from the working area 16 by less than 200 HV10. The welded-on drill head 3 is under slight tension.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Bohrkopf 3. Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt um die Grenzzone zwischen Arbeitsbereich 16 und Sockel 17 auf. Der Arbeitsbereich 16 weist eine deutlich höhere Kontiguität auf als der Sockel 17. 3 shows a longitudinal section through the drill head 3. FIG. 4 shows a section around the boundary zone between the working area 16 and the base 17. The working area 16 has a significantly higher contiguity than the base 17.
Beispiel 2 Das Hartmetallpulver des Arbeitsbereichs besteht zu 87,3 Vol.-% aus WC-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße um 5 μηη und zu 12,7 Vol.-% aus dem Kobalt-Nickel-Basis-Binder. Dieser Kobalt-Nickel-Basis-Binder wiederum besteht aus einem Gemisch von 42,8 Vol.-% Kobalt-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 1 ,7 μηη, 42,9 Vol.-% Nickel-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 2,5 μηη und 14,3 Vol.-% Chromkarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 1 ,5 μηη. Unter Zugabe eines organischen Binders wird aus dieser Hartmetall-Pulver-Mischung durch Mahlen in einem Attritor und Versprühen ein erstes Granulat hergestellt. Example 2 The hard metal powder of the working range consists of 87.3% by volume of WC powder having an average particle size of 5 μm and 12.7% by volume of the cobalt-nickel-based binder. This cobalt-nickel-based binder, in turn, consists of a mixture of 42.8% by volume of cobalt powder having an average particle size of 1.7 μm, 42.9% by volume of nickel powder having an average particle size of 2 , 5 μηη and 14.3 vol .-% chromium carbide with an average particle size of 1, 5 μηη. With the addition of an organic binder, a first granulate is produced from this hard metal powder mixture by grinding in an attritor and spraying.
Der partikelverstärkte Metallverbundwerkstoff des Sockels besteht zu 55 Vol.-% aus WC- Pulver mit einer mittleren Partikelgröße um 5 μηη und zu 45 Vol.-% aus der Kobaltnickel- Legierung. Diese Kobaltnickel-Legierung besteht zu 50 Vol.-% aus einem Kobalt-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 1 ,7 μηη und 50 Vol.-% aus einem Nickel-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 2,5 μηη. Unter Zugabe eines organischen Binders wird aus dieser Partikel-Metallmatrix-Pulver-Mischung durch Mahlen im Attritor und Versprühen zweites Granulat hergestellt. Das erste Granulat und das zweite Granulat werden nacheinander in eine Pressform gefüllt, die den Dimensionen eines 5-schneidigen Bohrkopfs entspricht, und gemeinsam in einem Prozessschritt verpresst. Der so hergestellte Grünling wird in einem Sinterofen unter Vakuum bei einer Temperatur von 1360°C dichtgesintert, so dass ein Bohrkopf mit 28 mm Durchmesser und einer Gesamthöhe von 16,3 mm entsteht. Die Höhe des Sockels des Bohrkopfs entspricht ca. 30% der Gesamthöhe des Bohrkopfs. The particle-reinforced metal composite material of the base consists of 55% by volume of WC powder with an average particle size of 5 μm and 45% by volume of the cobalt nickel alloy. This cobalt nickel alloy consists of 50 vol .-% of a cobalt powder having an average particle size of 1, 7 μηη and 50 vol .-% of a nickel powder having an average particle size of 2.5 μηη. With the addition of an organic binder, second granules are produced from this particle-metal matrix powder mixture by milling in the attritor and spraying. The first granules and the second granules are successively filled in a mold that corresponds to the dimensions of a 5-cutting drill head, and pressed together in one process step. The green compact thus produced is densely sintered in a sintering furnace under vacuum at a temperature of 1360 ° C, so that a drill head with 28 mm diameter and a total height of 16.3 mm is formed. The height of the base of the drill head corresponds to approximately 30% of the total height of the drill head.
Der gesinterte Bohrkopf 3 hat im Arbeitsbereich 16 eine Härte von 1410 HV10 und im Sockel 17 eine Härte von 600 HV10. Der Übergangsbereich von dem harten Arbeitsbereich 16 zu dem weicheren Sockel 17 hat etwa eine Dicke von etwa 1 mm. Der Gradient der Härte ist größer als 500 HV10 pro mm. The sintered drill head 3 has a hardness of 1410 HV10 in the working area 16 and a hardness of 600 HV10 in the base 17. The transition region from the hard working area 16 to the softer base 17 has a thickness of about 1 mm. The gradient of hardness is greater than 500 HV10 per mm.
Der gesinterte Bohrkopf wird auf 34CrNiMo6-Stahl aufgeschweißt. Beispiel 3 The sintered drill head is welded onto 34CrNiMo6 steel. Example 3
Das Hartmetallpulver des Arbeitsbereichs besteht zu 87,4 Vol.-% aus WC-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße um 5 μηη und zu 12,6 Vol.-% aus dem Kobalt-Nickel-Basis-Binder. Dieser Kobalt-Nickel-Basis-Binder wiederum besteht aus einem Gemisch von 50 Vol.-% Kobalt-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 1 ,7 μηη und 50 Vol.-% Nickel-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 2,5 μηη. Unter Zugabe eines organischen Binders wird aus dieser Hartmetall-Pulver-Mischung durch Mahlen in einem Attritor und Versprühen ein erstes Granulat hergestellt. Der partikelverstärkte Metallverbundwerkstoff des Sockels besteht zu 55 Vol.-% aus WC- Pulver mit einer mittleren Partikelgröße um 5 μηη und zu 45 Vol.-% aus der Kobaltnickel- Legierung. Diese Kobaltnickel-Legierung besteht zu 50 Vol.-% aus einem Kobalt-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 1 ,7 μηη und zu 50 Vol.-% aus einem Nickel-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 2,5 μηη. Unter Zugabe eines organischen Binders wird aus dieser Partikel-Metallmatrix-Pulver-Mischung durch Mahlen im Attritor und Versprühen ein zweites Granulat hergestellt. The hard metal powder of the working area consists of 87.4% by volume of WC powder with an average particle size of 5 μm and 12.6% by volume of the cobalt-nickel base binder. This cobalt-nickel-based binder in turn consists of a mixture of 50% by volume of cobalt powder having an average particle size of 1.7 μm and 50% by volume of nickel powder having an average particle size of 2.5 μm. With the addition of an organic binder, a first granulate is produced from this hard metal powder mixture by grinding in an attritor and spraying. The particle-reinforced metal composite material of the base consists of 55% by volume of WC powder with an average particle size of 5 μm and 45% by volume of the cobalt nickel alloy. This cobalt nickel alloy consists of 50 vol .-% of a cobalt powder having an average particle size of 1, 7 μηη and 50 vol .-% of a nickel powder having an average particle size of 2.5 μηη. With the addition of an organic binder, a second granulate is produced from this particle-metal matrix powder mixture by milling in the attritor and spraying.
Das erste Granulat und das zweite Granulat werden nacheinander in eine Pressform gefüllt, die den Dimensionen eines 5-schneidigen Bohrkopfs entspricht, und gemeinsam in einem Prozessschritt verpresst. Der so hergestellte Grünling wird in einem Sinterofen unter Vakuum bei einer Temperatur von 1360°C dichtgesintert, so dass ein Bohrkopf mit 12 mm Durchmesser und einer Gesamthöhe von 7,6 mm entsteht. Die Höhe des Sockels des Bohrkopfs entspricht ca. 30% der Gesamthöhe des Bohrkopfs. The first granules and the second granules are successively filled in a mold that corresponds to the dimensions of a 5-cutting drill head, and pressed together in one process step. The green compact thus produced is densely sintered in a sintering furnace under vacuum at a temperature of 1360 ° C, so that a drill head with 12 mm Diameter and a total height of 7.6 mm is formed. The height of the base of the drill head corresponds to approximately 30% of the total height of the drill head.
Der gesinterte Bohrkopf 3 hat im Arbeitsbereich 16 eine Härte von 1400 HV10 und im Sockel 17 eine Härte von 600 HV10. Der Übergangsbereich von dem harten Arbeitsbereich 16 zu dem weicheren Sockel 17 hat etwa eine Dicke von etwa 1 mm. Der Gradient der Härte ist größer als 500 HV10 pro mm. The sintered drill head 3 has a hardness of 1400 HV10 in the working area 16 and a hardness of 600 HV10 in the base 17. The transition region from the hard working area 16 to the softer base 17 has a thickness of about 1 mm. The gradient of hardness is greater than 500 HV10 per mm.
Die Unterseite des Bohrkopfs wird auf eine Wendel aus 34CrNiMo6-Stahl aufgeschweißt. The underside of the drill head is welded onto a 34CrNiMo6 steel helix.
Beispiel 4 Example 4
Das Granulat für das Hartmetall des Arbeitsbereichs 16 ist wie in Beispiel 1. Der partikelverstärkte Metallverbundwerkstoff des Sockels 17 besteht zu 55 Vol.-% aus WC- Pulver mit einer mittleren Partikelgröße um 5 μηη und zu 45 Vol.-% aus einer Kobaltnickel- Legierung. Diese Kobaltnickel-Legierung besteht zu 20 Vol.-% aus einem Kobalt-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 1 ,7 μηη und zu 80 Vol.-% aus einem Nickel-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 2,5 μηη. Unter Zugabe eines organischen Binders wird aus dieser Partikel-Metallmatrix-Pulver-Mischung durch Mahlen im Attritor und Versprühen ein zweites Granulat hergestellt. The granules for the hard metal of the working area 16 are as in Example 1. The particle-reinforced metal composite material of the base 17 consists of 55% by volume of WC powder with an average particle size of 5 μm and 45% by volume of a cobalt nickel alloy , This cobalt nickel alloy consists of 20 vol .-% of a cobalt powder having an average particle size of 1, 7 μηη and 80 vol .-% of a nickel powder having an average particle size of 2.5 μηη. With the addition of an organic binder, a second granulate is produced from this particle-metal matrix powder mixture by milling in the attritor and spraying.
Die beiden Granulate werden wie in Beispiel 1 verarbeitet. Die Sintertemperatur beträgt 1380 °C. The two granules are processed as in Example 1. The sintering temperature is 1380 ° C.
Der gesinterte Bohrkopf 3 hat im Arbeitsbereich 16 eine Härte von 1410 HV10 und im Sockel 17 eine Härte von 570 HV10. Der Übergangsbereich von dem harten Arbeitsbereich 16 zu dem weicheren Sockel 17 hat etwa eine Dicke von weniger als 1 mm. Der Gradient der Härte ist größer als 800 HV10 pro mm. Der Bohrkopf 3 ist in einem Schliff in Fig. 6 dargestellt. The sintered drill head 3 has a hardness of 1410 HV10 in the working area 16 and a hardness of 570 HV10 in the base 17. The transition area from the hard working area 16 to the softer base 17 has a thickness of less than 1 mm. The gradient of hardness is greater than 800 HV10 per mm. The drill head 3 is shown in a cut in Fig. 6.
Die Unterseite 15 des Bohrkopfs 3 wird auf einen wendeiförmigen Grundkörper 4 aus 34CrNiMo6-Stahl aufgeschweißt. The underside 15 of the drill head 3 is welded onto a helical base body 4 of 34CrNiMo6 steel.
Beispiel 5 Example 5
Das Hartmetallpulver des Arbeitsbereichs 16 besteht zu 86.6 Vol.-% aus WC-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße um 5 μηη und zu 13,4 Vol.-% aus dem Kobalt-Nickel-Basis- Binder. Dieser Kobalt-Nickel-Basis-Binder wiederum besteht aus einem Gemisch von 20 Vol.-% Kobalt-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 1 ,7 μηη und 80 Vol.-% Nickel- Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 2,5 μηη. Unter Zugabe eines organischen Binders wird aus dieser Hartmetall-Pulver-Mischung durch Mahlen in einem Attritor und Versprühen ein erstes Granulat hergestellt. The hard metal powder of the working area 16 consists of 86.6% by volume of WC powder with an average particle size of 5 μm and 13.4% by volume of the cobalt-nickel base metal. Binder. This cobalt-nickel-base binder in turn consists of a mixture of 20 vol .-% cobalt powder having an average particle size of 1, 7 μηη and 80 vol .-% nickel powder having an average particle size of 2.5 μηη. With the addition of an organic binder, a first granulate is produced from this hard metal powder mixture by grinding in an attritor and spraying.
Das Granulat für den partikelverstärkten Metallverbundwerkstoff des Sockels 17 ist wie in Beispiel 1. Die beiden Granulate werden wie in Beispiel 1 verarbeitet. Die Sintertemperatur beträgt 1400 °C. The granules for the particle-reinforced metal composite material of the base 17 are as in Example 1. The two granules are processed as in Example 1. The sintering temperature is 1400 ° C.
Der gesinterte Bohrkopf 3 hat im Arbeitsbereich 16 eine Härte von 1320 HV10 und im Sockel 17 eine Härte von 600 HV10. Der Übergangsbereich von dem harten Arbeitsbereich 16 zu dem weicheren Sockel 17 hat etwa eine Dicke von weniger als 1 mm. Der Gradient der Härte ist größer als 800 HV10 pro mm. Der Bohrkopf 3 ist in einem Schliff in Fig. 6 dargestellt. The sintered drill head 3 has a hardness of 1320 HV10 in the working area 16 and a hardness of 600 HV10 in the base 17. The transition area from the hard working area 16 to the softer base 17 has a thickness of less than 1 mm. The gradient of hardness is greater than 800 HV10 per mm. The drill head 3 is shown in a cut in Fig. 6.
Die Unterseite 15 des Bohrkopfs 3 wird auf einen wendeiförmigen Grundkörper 4 aus 34CrNiMo6-Stahl aufgeschweißt. The underside 15 of the drill head 3 is welded onto a helical base body 4 of 34CrNiMo6 steel.
Beispiel 6 Example 6
Das Hartmetallpulver des Arbeitsbereichs 16 besteht zu 88,3 Vol.-% aus WC-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße um 5 μηη und zu 12,7 Vol.-% aus dem Kobalt-Nickel-Basis- Binder. Dieser Kobalt-Nickel-Basis-Binder wiederum besteht aus einem Gemisch von 80 Vol.-% Kobalt-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 1 ,7 μηη, 20 Vol.-% Nickel-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 2,5 μηη. Unter Zugabe eines organischen Binders wird aus dieser Hartmetall-Pulver-Mischung durch Mahlen in einem Attritor und Versprühen ein erstes Granulat hergestellt. The hard metal powder of the working area 16 consists of 88.3% by volume of WC powder with an average particle size of 5 μm and 12.7% by volume of the cobalt-nickel base binder. This cobalt-nickel-base binder in turn consists of a mixture of 80% by volume of cobalt powder having an average particle size of 1.7 μm, 20% by volume of nickel powder having an average particle size of 2.5 μm. With the addition of an organic binder, a first granulate is produced from this hard metal powder mixture by grinding in an attritor and spraying.
Das Granulat für den partikelverstärkten Metallverbundwerkstoff des Sockels 17 ist wie in Beispiel 1. The granules for the particle-reinforced metal composite material of the base 17 are as in Example 1.
Der gesinterte Bohrkopf 3 hat im Arbeitsbereich 16 eine Härte von 1480 HV10 und im Sockel 17 eine Härte von 600 HV10. The sintered drill head 3 has a hardness of 1480 HV10 in the working area 16 and a hardness of 600 HV10 in the base 17.
Die Unterseite des Bohrkopfs wird auf eine Wendel aus 34CrNiMo6-Stahl aufgeschweißt. Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt eines beispielhaften scheibenförmigen Sägeblatts 24. Das Sägeblatt 24 hat einen scheibenförmigen Grundkörper 25. Der Grundkörper 25 ist aus einem niedriglegierten Stahl. Die Scheibe hat mehrere Zahnausnehmungen 26, die entlang des Umfangs der Scheibe angeordnet sind. Die Zahnausnehmungen 26 haben jeweils eine in den Drehsinn 27 des Sägeblatts 24 weisende Facette 28. Auf die Facette 28 ist eine verschleißfeste Schneide 29 aufgeschweißt. Die Schneide 29 ist aus zwei Materialien gesintert. Ein Sockel 30 der Schneide 29 besteht aus einem partikelverstärkten Metallverbundwerkstoff. Der Metallverbundwerkstoff hat eine Matrix aus einer Kobaltnickel- Legierung. In die Matrix sind Partikel aus Wolframkarbid, Titankarbid, Molybdänkarbid, Niobkarbid, Chromkarbid oder eine Mischung dieser Karbide eingebettet. Die Partikel haben einen Anteil 25 Vol.-% bis 40 Vol.-% an dem Metallverbundwerkstoff. Der in den Drehsinn weisende Arbeitsabschnitt 31 der Schneide 29 mit der Schneidkante 32 ist aus Hartmetall. Das Hartmetall hat einen sehr hohen Anteil von Wolframkarbid und einen metallischen Binder aus einer Kobalt-Nickel-Basis-Legierung. The underside of the drill head is welded onto a 34CrNiMo6 steel helix. 5 shows a section of an exemplary disc-shaped saw blade 24. The saw blade 24 has a disk-shaped base body 25. The base body 25 is made of a low-alloy steel. The disc has a plurality of tooth recesses 26 which are arranged along the circumference of the disc. The tooth recesses 26 each have a facing in the direction of rotation 27 of the saw blade 24 facet 28. On the facet 28 a wear-resistant cutting edge 29 is welded. The cutting edge 29 is sintered from two materials. A base 30 of the cutting edge 29 consists of a particle-reinforced metal composite material. The metal composite material has a matrix of a cobalt nickel alloy. Particles of tungsten carbide, titanium carbide, molybdenum carbide, niobium carbide, chromium carbide or a mixture of these carbides are embedded in the matrix. The particles have a proportion of 25% by volume to 40% by volume of the metal composite material. The pointing in the direction of rotation working portion 31 of the cutting edge 29 with the cutting edge 32 is made of hard metal. The carbide has a very high content of tungsten carbide and a cobalt nickel base alloy metallic binder.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Werkzeug zum maschinellen Bearbeiten von Werkstoffen mit: 1 . Tool for machining materials with:
einem Grundkörper (4; 25) aus einem niedriglegierten Stahl, der Zusätze für die  a base body (4; 25) made of a low-alloy steel, the additives for the
Veredelung von maximal 5 Gew.-% aufweist, und  Processing of not more than 5 wt .-%, and
einer oder mehreren gesinterten Schneiden (6; 29), die zumindest eine Schneidkante (8; 32) und einen Sockel (17; 30) aufweisen und deren Sockel (17; 30) an dem Grundkörper (4; 25) angeschweißt ist,  one or more sintered cutting edges (6; 29) having at least one cutting edge (8; 32) and a base (17; 30) and whose base (17; 30) is welded to the base body (4; 25),
wobei die Schneidkante (8; 32) aus einem Hartmetall besteht, das wenigstens 82 Vol.-% Wolframkarbid und einen metallischen Binder aus einer Kobalt-Nickel-Basis-Legierung enthält, wobei die Kobalt-Nickel-Basis-Legierung des Hartmetalls ein stöchiometrisches Verhältnis von 1 :4 bis 4:1 von Kobalt zu Nickel aufweist,  wherein the cutting edge (8; 32) is made of a cemented carbide containing at least 82 vol% tungsten carbide and a cobalt nickel base alloy metal binder, the cobalt nickel base alloy of the cemented carbide having a stoichiometric ratio from 1: 4 to 4: 1 from cobalt to nickel,
wobei der Sockel (17; 30) aus einem partikelverstärkten Metallverbundwerkstoff besteht, dessen Partikel aus Wolframkarbid und dessen Matrix eine Kobalt-Nickel-Basis- Legierung sind und wobei die Matrix einen Anteil von 40 Vol.-% bis 75 Vol.-% an dem wherein the pedestal (17; 30) is made of a particle-reinforced metal composite whose tungsten carbide particles and matrix are a cobalt-nickel base alloy and wherein the matrix has a content of from 40% to 75% by volume
Metallverbundwerkstoff hat. Metal composite material has.
2. Werkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kobalt-Nickel-Basis Legierung des Metallverbundwerkstoffs ein stöchiometrisches Verhältnis von 1 :4 bis 4:1 von Kobalt zu Nickel aufweist. 2. Tool according to claim 1, characterized in that the cobalt-nickel-based alloy of the metal composite material has a stoichiometric ratio of 1: 4 to 4: 1 of cobalt to nickel.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Kobalt-Nickel-Basis-Legierung des Hartmetalls wenigstens 43 Vol.-% Nickel enthält. 3. Tool according to claim 1 or 2, characterized in that the cobalt-nickel-based alloy of the hard metal contains at least 43 vol .-% nickel.
4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kobalt-Nickel-Basis-Legierung bis zu 12 Vol.-% Chrom und/oder Molybdän enthält. 4. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the cobalt-nickel-based alloy contains up to 12 vol .-% chromium and / or molybdenum.
5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil des Wolframkarbids an dem Hartmetall zwischen dem 1 ,35-fachen und dem 3,8-fachen des Volumenanteils der Partikel an dem Metallverbundwerkstoff entspricht. 5. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the volume fraction of tungsten carbide on the hard metal between the 1, 35-fold and 3.8 times the volume fraction of the particles on the metal composite material corresponds.
6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix einen Anteil von 43 Vol.-% bis 49 Vol.-% und die Partikel einen Anteil von 57 Vol.-% bis 51 Vol.-% an dem Sockel (17) haben. 6. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the matrix has a proportion of 43% by volume to 49% by volume and the particles account for a proportion of 57% by volume to 51% by volume of the base ( 17).
7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante an den Sockel (17; 30) angrenzt. 7. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting edge to the base (17, 30) adjacent.
8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (17; 30) mit einer Grundfläche an den Grundkörper angeschweißt ist und eine Höhe (19, 33) des Sockels (17; 30) zwischen 10 % und 40 % der Gesamthöhe (20; 34) der Schneide (6; 29) entspricht. 8. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the base (17; 30) is welded to a base surface to the base body and a height (19, 33) of the base (17; 30) between 10% and 40% of Total height (20; 34) of the cutting edge (6; 29) corresponds.
9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Werkzeug ein Bohrer (1 ) ist, der einen Bohrkopf (3) mit drei bis sechs 9. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the tool is a drill (1) having a drill head (3) with three to six
zusammenhängend gesinterten Schneiden (6) aufweist.  comprising sintered cutting edges (6).
10. Werkzeug nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten (8) 10. Tool according to claim 9, characterized in that the cutting edges (8)
jeweils aus einer im Drehsinn des Bohrers (1 ) vorauslaufenden Fläche (9) und einer im Drehsinn des Bohrers (1 ) nachlaufenden Fläche (10) gebildet sind und die  in each case from a surface (9) leading in the direction of rotation of the drill (1) and a surface (10) trailing in the direction of rotation of the drill (1), and the
vorauslaufende Fläche (9) und die nachlaufende Fläche (10) einen stumpfen Winkel einschließen.  leading surface (9) and the trailing surface (10) include an obtuse angle.
1 1 . Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Härte des partikelverstärkten Metallverbundwerkstoffs geringer als 800 HV10 ist. 1 1. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that a hardness of the particle-reinforced metal composite material is less than 800 HV10.
12. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch kennzeichnet, dass eine Härte des Hartmetalls größer als 1350 HV10 ist. 12. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that a hardness of the cemented carbide is greater than 1350 HV10.
13. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte des partikelverstärkten Metallverbundwerkstoffs größer als 500 HV10 ist. 13. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the hardness of the particle-reinforced metal composite material is greater than 500 HV10.
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