EP4171878A1 - Method for producing a green body and method for further processing the green body to form a machining segment - Google Patents

Method for producing a green body and method for further processing the green body to form a machining segment

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EP4171878A1
EP4171878A1 EP21732008.4A EP21732008A EP4171878A1 EP 4171878 A1 EP4171878 A1 EP 4171878A1 EP 21732008 A EP21732008 A EP 21732008A EP 4171878 A1 EP4171878 A1 EP 4171878A1
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EP
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processing
green compact
machining
segment
matrix material
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Pending
Application number
EP21732008.4A
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German (de)
French (fr)
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Thorsten Klein
Matthaeus Hoop
Thomas Britt
Jens Stracke
Steven Moseley
József SZABÓ
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Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Publication date
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    • B28D1/12—Saw-blades or saw-discs specially adapted for working stone

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a green compact according to the preamble of claim 1 and a method for further processing a green compact into a processing segment according to the preamble of claim 4.
  • Machining tools such as core drill bits, saw blades, abrasive disks and abrasive cutting chains, include machining segments that are attached to a tubular, disc or ring-shaped base body, the machining segments being connected to the base body by welding, soldering or gluing.
  • processing segments that are used for core drilling are used as drilling segments
  • processing segments that are used for sawing are used as saw segments
  • processing segments that are used for cut-off grinding as cutting-off segments designated.
  • Machining segments for core drill bits, saw blades, abrasive disks and abrasive cutting chains are made from a matrix material and hard material particles, whereby the hard material particles can be statistically distributed or are arranged according to a defined particle pattern in the matrix material.
  • the matrix material and the hard material particles are mixed, the mixture is poured into a suitable tool mold and further processed to form the machining segment.
  • a green compact is built up in layers from matrix material, in which the hard material particles are arranged according to the defined particle pattern.
  • processing zone turns off a first matrix material and the neutral zone of a second matrix material, which is different from the first matrix material and is weldable to the base body, builds up.
  • Processing tools that can be designed as a core drill bit, saw blade, abrasive disc or abrasive cutting chain and are vorgese hen for wet processing of concrete materials are only conditionally suitable for dry processing of concrete materials.
  • an abrasive concrete slurry is created, which supports the processing process and leads to a self-sharpening of the processing segments during processing.
  • the matrix material is removed by the abrasive concrete slurry and new hard material particles are exposed.
  • no abrasive concrete sludge can form, which can support the processing process.
  • the hard material particles quickly become blunt and the processing rate drops. Due to the lack of concrete sludge, the matrix material wears out too slowly and hard material particles lying deeper cannot be exposed.
  • European patent application EP 3 670 041 relates to a method for producing a machining segment from a first matrix material and first hard material particles which are arranged according to a defined first particle pattern. The method is characterized in that a green compact is produced in which the first hard material particles protrude from the first matrix material on the upper side. The green compact is further processed with a special press die, which has depressions in a pressing surface, the arrangement of the depressions corresponding to the defined first particle pattern of the first hard material particles.
  • the known method for producing a processing segment has the disadvantage that a special press die with depressions in the pressing surface is required for further processing the green compact to form the processing segment, which is used for compression or hot pressing.
  • a special press die is required for each defined first particle pattern according to which the first hard material particles are arranged.
  • the object of the present invention is to develop a method for producing a green compact for a machining segment, with which machining segments can be made that have a protrusion of the hard material particles on the upper side.
  • Conventional tool components should be used both in the production of the green compact and in the further processing of the green compact in the machining segment; the use of special tool components should be avoided.
  • the method according to the invention for producing a green compact is characterized in that the green compacts are built up vertically, i.e. the direction of build runs perpendicular to the vertical direction between the bottom and top of the processing segment.
  • the protrusion of the first hard material particles on the upper side of the processing segments is generated with the aid of the powder or granular support material, the support material being different from the first matrix material.
  • support material summarizes all materials for the construction of processing segments into which hard material particles can be embedded.
  • the support material is designed in powder or granular form and is different from the first matrix material; it serves to completely embed the hard material particles in powder or granular material.
  • Green compacts which are produced by means of the method according to the invention for producing a green compact, can be further processed into processing segments by means of known methods for further processing the green compact.
  • known methods for Further processing includes compacting the green compact by cold pressing or hot pressing to form a compact, which is further processed into the processing segment by free-form sintering or hot pressing, or the further processing of the green compact by free-form sintering or hot pressing to form the processing segment.
  • Green compacts are further processed under the influence of temperature by free-form sintering or hot pressing to form the finished processing segment, the sintering temperature of the first matrix material determining the temperature up to which the green compacts or compacts must be heated.
  • the support material can retain its powdery or granular state during the further processing of the green compact into the processing segment (first variant) or support the sintering process as an infiltrate (second variant).
  • a support material is applied with a melting temperature that is higher than the sintering temperature of the first matrix material. If the melting temperature of the support material is higher than the sintering temperature of the first matrix material, the support material remains in its powdery or granular state when it is heated and can be easily removed from the finished processing segment after the sintering process.
  • a support material is applied with a melting temperature that is lower than the sintering temperature of the first matrix material. If the melting temperature of the support material is lower than the sintering temperature of the first matrix material, the support material changes its powdery or granular state when it is heated and liquefies before the first matrix material sintered.
  • the liquid support material can be distributed in the first matrix material and support the sintering process as an infiltrate.
  • the invention further relates to a method for further processing a green compact, which was produced using the method for producing a green compact, into a processing segment, which is connected with an underside to a base body of a processing tool.
  • the first hard material particles have a protrusion on the top compared to the first matrix material.
  • the green compact is compressed into a compact under the action of pressure, and the compact is then further processed into the processing segment.
  • the green compact is compressed into a compact under the action of pressure between a first press die, which forms the underside of the processing segment, and a second press die, which forms the upper side of the processing segment.
  • the compact is processed further by free-form sintering or hot pressing to form the processing segment. Since the first hard material particles were completely embedded in the powder or granular support material in a green compact produced according to the invention, a conventional second ram can be used during hot pressing to shape the top of the processing segment.
  • the green compact is further processed into a processing segment by free-form sintering or hot pressing. Since the first hard material particles in a green compact produced according to the invention were completely embedded in powder or granular support material, a conventional second ram can be used during hot pressing to shape the top of the processing segment.
  • FIGN. 1A, B two variants of a machining tool designed as a core drill bit
  • FIGN. 2A, B two variants of a machining tool designed as a saw blade;
  • FIG. 3 a machining tool designed as a removal disk;
  • FIG. 4 a machining tool designed as an abrasive cutting chain;
  • FIGN. 5A-C a green compact (FIG. 5A) which is compacted to form a compact (FIG. 5B) and further processed to form a processing segment (FIG. 5C);
  • FIGN. 6A-D show the production of the green body of FIG. 5A with the aid of the method according to the invention for producing a green compact;
  • FIGN. 7A, B a green compact (FIG. 7A), which is further processed into a processing segment (FIG. 7B).
  • FIGN. 1A, B show two variants of a processing tool designed as a core drill bit 10A, 10B.
  • the in FIG. 1A shown core drill bit 10A is hereinafter referred to as the first core drill bit and the one shown in FIG. 1B shown core drill bit 10B is referred to as a second core drill bit, in addition, the first and second core drill bit 10A, 10B are summarized under the term "core drill bit”.
  • the first core drill bit 10A comprises several machining segments 11A, a tubular base body 12A and a tool holder 13A.
  • the machining segments 11A which are used for core drilling, are also referred to as drilling segments and the tubular base body 12A is also referred to as a drill shank.
  • the drill segments 11A are firmly connected to the drill shaft 12A, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
  • the second core drill bit 10B comprises an annular machining segment 11B, a tubular base body 12B and a tool holder 13B.
  • the ringför shaped machining segment 11 B which is used for core drilling, is also referred to as a drilling ring and the tubular base body 12B is also referred to as a drill shank.
  • the drill ring 11B is firmly connected to the drill shank 12B, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
  • the core drill bit 10A, 10B is connected to a core drilling device via the tool holder 13A, 13B and is driven by the core drilling device in a direction of rotation 14 about an axis of rotation 15 during drilling operation.
  • the core drill bit 10A, 10B is moved along a feed direction 16 into a workpiece to be machined, the feed direction 16 running parallel to the axis of rotation 15.
  • the core drill bit 10A, 10B generates a drill core and a borehole in the workpiece to be machined.
  • the drill shank 12A, 12B is in the embodiment of FIGN. 1A, B formed in one piece and the drill segments 11A and the drill ring 11B are firmly connected to the drill shank 12A, 12B.
  • the drill shaft 12A, 12B can be formed in two parts from a first drill shaft section and a second drill shaft section, with the drill segments 11A or the drill ring 11B firmly connected to the first drill shaft section and the tool holder 13A, 13B firmly connected to the second drill shaft section.
  • the first and second drill shaft sections are connected to one another via a releasable connecting device.
  • the releasable connecting device is designed, for example, as a plug-in-turn connection, as described in EP 2 745 965 A1 or EP 2 745966 A1.
  • the design of the drill shaft as a one-piece or two-piece drill shaft has no influence on the structure of the drill segments 11A or the drill ring 11 B.
  • FIGN. 2A, B show two variants of a machining tool designed as a saw blade 20A, 20B.
  • the in FIG. The saw blade 20A shown in FIG. 2A is subsequently used as the first saw blade and the saw blade 20A shown in FIG.
  • the saw blade 20B shown in FIG. 2B is referred to as the second saw blade, and the first and second saw blades 20A, 20B are grouped together under the term "saw blade".
  • the first saw blade 20A comprises several processing segments 21A, a disk-shaped base body 22A and a tool holder.
  • the machining segments 21A which are used for sawing, are also referred to as saw segments, and the disk-shaped base body 22A is also referred to as the main blade.
  • the saw segments 21A are firmly connected to the master blade 22A, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
  • the second saw blade 20B comprises a plurality of machining segments 21B, an annular base body 22B and a tool holder.
  • the processing segments 21B that are used for sawing are also referred to as sawing segments and the ring-shaped base body 22B is also referred to as a ring.
  • the saw segments 21B are firmly connected to the ring 22B, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
  • the saw blade 20A, 20B is connected to a saw via the tool holder and, when the saw is in operation, is driven by the saw in a direction of rotation 24 about an axis of rotation 25. During the rotation of the saw blade 20A, 20B about the axis of rotation 25, the saw blade 20A, 20B is moved along a feed direction, the feed direction running parallel to the longitudinal plane of the saw blade 20A, 20B. The saw blade 20A, 20B creates a saw slot in the workpiece to be machined.
  • FIG. 3 shows a machining tool designed as a removal disk 30.
  • the removal disk 30 comprises several machining segments 31, a base body 32 and a tool holder.
  • the processing segments 31, which are used for the removal, are also referred to as removal segments and the disk-shaped base body 32 is also referred to as a pot.
  • the removal segments 31 are firmly connected to the pot 32, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
  • the removal disk 30 is connected to a tool device via the tool holder and is driven by the tool device in a direction of rotation 34 about an axis of rotation 35 in the removal mode.
  • the removal disk 30 During the rotation of the removal disk 30 about the axis of rotation 35, the removal disk 30 is moved over a workpiece to be machined, the movement of the being perpendicular to the axis of rotation 35. The removal disk 30 removes the surface of the workpiece to be machined.
  • FIG. 4 shows a machining tool designed as an abrasive cutting chain 40.
  • the abrasive cutting chain 40 comprises several processing segments 41, several link-shaped base bodies 42 and several connecting links 43.
  • the processing segments 41 which are used for cut-off grinding, are also referred to as cut-off segments and the link-shaped base bodies 42 are also referred to as drive links.
  • the drive links 42 are connected via the connecting links 43.
  • the connecting links 43 are connected to the drive links 42 via rivet bolts.
  • the rivet bolts allow rotation of the drive links 42 relative to the connecting members 43 about an axis of rotation which runs through the center of the rivet bolts.
  • the processing segments 41 are firmly connected to the drive links 42, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
  • the abrasive cutting chain 40 is connected to a tool device via a tool holder and is driven in one direction of rotation by the tool device during operation. During the rotation of the abrasive cutting chain 40, the abrasive cutting chain 40 is moved into a workpiece to be machined.
  • a processing segment 51 which has hard material particles protruding from the matrix material on its upper side, takes place with the aid of the method according to the invention for producing a green compact and the method for further processing the green compact into a processing segment.
  • a green compact 52 is produced, in a second stage the green compact 52 is compacted into a compact 53 and in a third stage the compact 53 is processed further to form the processing segment 51.
  • a green compact can be produced in a first stage, which is further processed into a processing segment in a second stage.
  • FIGN. 5A-C show the green compact 52 (FIG. 5A), the compact 53 (FIG. 5B) and the processing segment 51 (FIG. 5C).
  • the machining segment 51 is made up of a machining zone 54 and a neutral zone 55.
  • the neutral zone 55 is required if the machining processing segment 51 welded to the base body of a processing tool who should and the combination of matrix material and base body cannot be welded; In the case of weldable combinations of matrix material and base body, the neutral zone 55 can be omitted.
  • the processing zone 54 is made up of a powdery or granular first matrix material 56 and first hard material particles 57, which are arranged according to a defined first particle pattern, and the neutral zone 55 is made up of a powdery or granular second matrix material 59.
  • matrix material summarizes all materials for the construction of machining segments into which hard material particles can be embedded. Matrix materials can consist of one material or be composed as a mixture of different materials.
  • hard material particles summarizes all cutting means for machining segments; These include, above all, individual hard material particles, composite parts made up of several hard material particles, and coated or encapsulated hard material particles.
  • the processing segment 51 corresponds to the structure and composition of the processing segments 11 A, 21 A, 21 B, 31, 41; the machining segment 11 B designed as a drill ring differs from the machining segment 51 by its ring-shaped structure.
  • the machining segments can differ from one another in terms of the dimensions and the curvatures of the surfaces. The structure of the machining segments is explained using the machining segment 51 and applies to the machining segments 11A, 21A, 21B, 31, 41.
  • the machining segment 51 comprises the first hard material particles 57, which are arranged in the first matrix material 56.
  • the "first hard material particles” are the hard material particles of the processing segment 51 that process a subsurface, the number of first hard material particles 57 and the defined first particle pattern according to which the first hard material particles 57 are arranged in the first matrix material 56 on the requirements of the processing segment 51 be adjusted.
  • the first hard material particles 57 generally originate from a particle distribution which is characterized by a minimum diameter, a maximum diameter and an average diameter.
  • the processing segment 51 is connected to the base body of the processing tool with an underside 61.
  • the underside of the machining segments is usually flat, whereas the underside of machining segments for sawing has a curvature so that the machining segments can be attached to the curved face of the ring-shaped or disk-shaped base body.
  • the first hard material particles 57 have a protrusion D with respect to the first matrix material 56 on an upper side 62 opposite the lower side 61.
  • the green compact 52 is built up in the standing structure from the first matrix material 56, the first hard material particles 57, the second matrix material 59 and a powdery support material 63.
  • the support material 63 is different from the first matrix material 56 and serves to protect the first hard material particles 57 on the upper side 62.
  • the green compact 52 is under the action of pressure between a first press ram 64, which forms the bottom 61, and a second press ram 65, which forms the top 62, ver seals.
  • the pressing direction of the first press ram 64 and second press ram 65 runs parallel to the direction of construction of the green compact 52.
  • Cold pressing processes or hot pressing processes, for example, are suitable as processes which achieve a pressure effect on the green compact 52.
  • the green compact 52 is exposed exclusively to the action of pressure, while in the case of hot pressing processes, in addition to the action of pressure, the green compact 52 is exposed to a temperature of up to temperatures of approx. 200 ° C.
  • the compact 53 is processed further to form the processing segment 51 by free-form sintering or hot pressing.
  • free-form sintering there is a temperature effect on the compact 53 and in the case of hot pressing there is an effect of pressure and temperature.
  • hot pressing there is an effect of pressure and temperature.
  • the properties of the support material 63 determine the behavior of the support material 63 during further processing. If the melting temperature Ts chmeiz of the support material 63 is lower than the sintering temperature Tsi nter of the first matrix material 76, the support material 63 changes its powdery or granular state when heated and liquefies before the first matrix material 56 sintered; the liquid support material 63 can distribute itself in the first matrix material 76 during the sintering process and support the sintering process as an infiltrate.
  • FIGN. 6A-D show the production of the green compact 52 using the method according to the invention for producing a green compact.
  • the green compact 52 is made up of the first matrix material 56, the first hard material particles 57, the second matrix material 59 and the support material 63.
  • the green body 52 is produced in several steps: In a first step, a support layer 66 of the support material 63 is applied (FIG. 6A), wherein the support material 63 can be applied in one layer or in several layers. In a second step, the first hard material particles 57 are arranged in the support material 63 according to the defined first particle pattern (FIG. 6B), the first hard material particles 57 not being completely embedded in the support material 63, but rather protruding from the support material 63. In a third step, a first matrix layer 67 of the first matrix material 56 is applied to the support material 63 and the first hard material particles 57 (FIG. 6C), wherein the first matrix material 56 can be applied in one layer or in several layers.
  • a second matrix layer 68 of the second matrix material 59 is applied to the first matrix material 56 and the first hard material particles 57 (FIG. 6D), wherein the second matrix material 59 can be applied in one layer or in several layers.
  • the application of the second matrix material 59 can be dispensed with.
  • FIGN. 7A, B show a further processing segment 71 which was produced using the method according to the invention for producing a green compact and the method for further processing the green compact into the processing segment.
  • the machining segment 71 is manufactured in two stages: In a first stage a green compact 72 is manufactured (FIG. 7A) and in a second stage the green compact 72 is further processed to form the machining segment 71 (FIG. 7B).
  • the machining segment 71 differs from the machining segment 51 of FIG. 5C in that the machining segment 71 is made up of a machining zone 74 and has no neutral zone.
  • the processing zone 74 is made up of a powdery or granular first matrix material 76, first hard material particles 77, which are arranged according to a defined first particle pattern, and second hard material particles 78.
  • the second hard material particles 78 were arranged in the first matrix material 76 according to the defined second particle pattern.
  • the second hard material particles 78 can be added to the first matrix material 76 as randomly distributed particles.
  • the first hard material particles 77 and second hard material particles 78 generally originate from particle distributions which are characterized by a minimum diameter, a maximum diameter and an average diameter.
  • the first hard material particles 77 come from a first particle distribution with a first mean diameter and the second hard material particles 78 from a second particle distribution with a second mean diameter, the first mean diameter being greater than the second mean diameter.
  • the first hard material particles 77 and second hard material particles 78 can originate from the same particle distribution and have the same mean diameter.
  • the processing segment 71 is connected to the base body of a processing tool with an underside 81.
  • the processing of a subsurface is carried out by first hard material particles 77 which are arranged on an upper side 82 opposite the underside 81.
  • the green compact 71 shown in FIG. 7A is built up upright from the first matrix material 76, the first hard material particles 77, the second hard material particles 83 and a powder or granulate support material 83.
  • the support material 83 is different from the first matrix material 76 and serves to cover the first hard material particles 77 on the upper side 82.
  • the state of the support material 83 is adapted to the state of the first matrix material 76, i.e. a powdery support material 83 is used for a powdery first matrix material 76 and a granular support material 83 for a granular first matrix material 76.
  • the green compact 72 is produced in several steps: In a first step, the support material 83 is applied (FIG. 6A), it being possible for the support material 83 to be applied in one layer or in several layers. In a second step, the first hard material particles 77 are arranged in the support material 83 according to the defined first particle pattern (FIG. 6B), the first hard material particles 77 not being completely embedded in the support material 83, but rather a protrusion over the support material 83.
  • the production of the green compact 72 ends with a sequence of a third and fourth step, the sequence being carried out once or several times; in the case of the green compact 72 of FIG. 7A, the sequence of the third and fourth steps is carried out in triplicate.
  • the third step is the first matrix material 76 is applied and, in the fourth step, the second hard material particles 78 are arranged in the first matrix material 76 according to the defined second particle pattern.
  • the green compact 72 is processed further to form the processing segment 71 by free-form sintering or hot pressing. During free-form sintering there is a temperature effect and during hot pressing there is a pressure and temperature effect on the green compact 71.
  • the properties of the support material 83, in particular the melting temperature Ts chmeiz, determine the behavior of the support material 83 during further processing.
  • the support material 83 changes its powdery or granular state when heated and liquefies before the first matrix material 76 sintered; the liquid support material 83 can be distributed in the first matrix material 76 during the sintering process and support the sintering process as an infiltrate. If the melting temperature Ts chmeiz of the support material 83 is higher than the sintering temperature Tsmter of the first matrix material 76, the support material 83 remains in its powdery or granular state during heating and can easily be removed from the finished processing segment after the sintering process.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a green body for a machining segment (51) from a pulverulent or granular first matrix material (56) and first hard material particles (57), a lower face (61) of the machining segment being connected to a green body of a machining tool. The machining segment (51), on an upper face (62) opposite the lower face (61), has a projecting portion (Δ) of the first hard material particles (57).

Description

Verfahren zur Herstellung eines Grünlings und Verfahren zur Weiterverarbeitung des Grünlings in ein Bearbeitungssegment Method for producing a green compact and method for further processing the green compact into a processing segment
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Grünlings gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Weiterverarbeitung eines Grünlings in ein Bearbeitungssegment gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4. The present invention relates to a method for producing a green compact according to the preamble of claim 1 and a method for further processing a green compact into a processing segment according to the preamble of claim 4.
Stand der Technik State of the art
Bearbeitungswerkzeuge, wie Kernbohrkronen, Sägeblätter, Abtragscheiben und Trenn schleifketten, umfassen Bearbeitungssegmente, die an einem rohr-, scheiben- oder ringför migen Grundkörper befestigt werden, wobei die Bearbeitungssegmente durch Schweißen, Löten oder Kleben mit dem Grundkörper verbunden werden. Abhängig vom Bearbeitungs verfahren des Bearbeitungswerkzeugs werden Bearbeitungssegmente, die zum Kernbohren eingesetzt werden, als Bohrsegmente, Bearbeitungssegmente, die zum Sägen eingesetzt werden, als Sägesegmente, Bearbeitungssegmente, die zum Abtragen eingesetzt werden, als Abtragsegmente und Bearbeitungssegmente, die zum Trennschleifen eingesetzt werden, als Trennschleifsegmente bezeichnet. Machining tools, such as core drill bits, saw blades, abrasive disks and abrasive cutting chains, include machining segments that are attached to a tubular, disc or ring-shaped base body, the machining segments being connected to the base body by welding, soldering or gluing. Depending on the processing method of the processing tool, processing segments that are used for core drilling are used as drilling segments, processing segments that are used for sawing as saw segments, processing segments that are used for ablation, as ablation segments and processing segments that are used for cut-off grinding as cutting-off segments designated.
Bearbeitungssegmente für Kernbohrkronen, Sägeblätter, Abtragscheiben und Trennschleif ketten werden aus einem Matrixwerkstoff und Hartstoffpartikeln hergestellt, wobei die Hart stoffpartikel statistisch verteilt vorliegen können oder gemäß einem definierten Partikelmuster im Matrixwerkstoff angeordnet sind. Bei Bearbeitungssegmenten mit statistisch verteilten Hartstoffpartikeln werden der Matrixwerkstoff und die Hartstoffpartikel gemischt, die Mi schung wird in eine passende Werkzeugform eingefüllt und zum Bearbeitungssegment wei terverarbeitet. Bei Bearbeitungssegmenten mit definiert angeordneten Hartstoffpartikeln wird ein Grünling schichtweise aus Matrixwerkstoff aufgebaut, in den die Hartstoffpartikel gemäß dem definierten Partikelmuster angeordnet werden. Bei Bearbeitungssegmenten, die mit dem Grundkörper des Bearbeitungswerkzeuges verschweißt werden sollen, hat sich der Auf bau aus einer Bearbeitungszone und einer Neutralzone bewährt, da einige Kombinationen aus Matrixwerkstoff und Grundkörper nicht schweißbar sind. Die Bearbeitungszone wird aus einem ersten Matrixwerkstoff und die Neutralzone aus einem zweiten Matrixwerkstoff, der vom ersten Matrixwerkstoff verschieden und mit dem Grundkörper schweißbar ist, aufge baut. Machining segments for core drill bits, saw blades, abrasive disks and abrasive cutting chains are made from a matrix material and hard material particles, whereby the hard material particles can be statistically distributed or are arranged according to a defined particle pattern in the matrix material. In the case of machining segments with randomly distributed hard material particles, the matrix material and the hard material particles are mixed, the mixture is poured into a suitable tool mold and further processed to form the machining segment. In the case of machining segments with hard material particles arranged in a defined manner, a green compact is built up in layers from matrix material, in which the hard material particles are arranged according to the defined particle pattern. In the case of processing segments that are to be welded to the base body of the processing tool, the construction of a processing zone and a neutral zone has proven itself, since some combinations of matrix material and base body cannot be welded. The processing zone turns off a first matrix material and the neutral zone of a second matrix material, which is different from the first matrix material and is weldable to the base body, builds up.
Bearbeitungswerkzeuge, die als Kernbohrkrone, Sägeblatt, Abtragscheibe oder Trennschleif kette ausgebildet sein können und für die Nassbearbeitung von Betonwerkstoffen vorgese hen sind, sind für die Trockenbearbeitung von Betonwerkstoffen nur bedingt geeignet. Bei der Nassbearbeitung von Betonwerkstoffen entsteht ein abrasiver Betonschlamm, der den Bearbeitungsprozess unterstützt und zu einem Selbstschärfen der Bearbeitungssegmente während der Bearbeitung führt. Der Matrixwerkstoff wird durch den abrasiven Betonschlamm abgetragen und neue Hartstoffpartikel werden freigelegt. Bei der Trockenbearbeitung von Betonwerkstoffen kann sich kein abrasiver Betonschlamm bilden, der den Bearbeitungspro zess unterstützen kann. Die Hartstoffpartikel werden schnell stumpf und die Bearbeitungs rate sinkt. Durch den fehlenden Betonschlamm verschleißt der Matrixwerkstoff zu langsam und tiefer liegende Hartstoffpartikel können nicht freigelegt werden. Processing tools that can be designed as a core drill bit, saw blade, abrasive disc or abrasive cutting chain and are vorgese hen for wet processing of concrete materials are only conditionally suitable for dry processing of concrete materials. During the wet processing of concrete materials, an abrasive concrete slurry is created, which supports the processing process and leads to a self-sharpening of the processing segments during processing. The matrix material is removed by the abrasive concrete slurry and new hard material particles are exposed. During the dry processing of concrete materials, no abrasive concrete sludge can form, which can support the processing process. The hard material particles quickly become blunt and the processing rate drops. Due to the lack of concrete sludge, the matrix material wears out too slowly and hard material particles lying deeper cannot be exposed.
Für die Trockenbearbeitung von Betonwerkstoffen sind Bearbeitungssegmente erforderlich, bei denen die ersten Hartstoffpartikel an der Oberseite einen Überstand gegenüber dem ers ten Matrixwerkstoff aufweisen. Dabei gilt, dass die Bearbeitungsrate, die mit dem Bearbei tungssegment erzielt werden kann, umso höher ist, je grösser der Überstand der ersten Hart stoffpartikel ist. Die europäische Patentanmeldung EP 3 670 041 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bearbeitungssegmentes aus einem ersten Matrixwerkstoff und ersten Hartstoffpartikeln, die gemäß einem definierten ersten Partikelmuster angeordnet werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Grünling hergestellt wird, bei dem die ersten Hartstoffpartikel an der Oberseite einen Überstand gegenüber dem ersten Matrixwerk stoff aufweisen. Der Grünling wird mit einem speziellen Pressstempel weiterverarbeitet, wel cher in einer Pressfläche Vertiefungen aufweist, wobei die Anordnung der Vertiefungen dem definierten ersten Partikelmuster der ersten Hartstoffpartikel entspricht. For the dry machining of concrete materials, machining segments are required in which the first hard material particles protrude from the first matrix material on the upper side. The rule here is that the machining rate that can be achieved with the machining segment, the higher the greater the protrusion of the first hard material particles. European patent application EP 3 670 041 relates to a method for producing a machining segment from a first matrix material and first hard material particles which are arranged according to a defined first particle pattern. The method is characterized in that a green compact is produced in which the first hard material particles protrude from the first matrix material on the upper side. The green compact is further processed with a special press die, which has depressions in a pressing surface, the arrangement of the depressions corresponding to the defined first particle pattern of the first hard material particles.
Das bekannte Verfahren zur Herstellung eines Bearbeitungssegmentes weist den Nachteil auf, dass für die Weiterverarbeitung des Grünlings zum Bearbeitungssegment ein spezieller Pressstempel mit Vertiefungen in der Pressfläche erforderlich ist, der beim Verdichten oder beim Heißpressen verwendet wird. Für jedes definierte erste Partikelmuster, gemäß dem die ersten Hartstoffpartikel angeordnet werden, ist ein spezieller Pressstempel erforderlich.The known method for producing a processing segment has the disadvantage that a special press die with depressions in the pressing surface is required for further processing the green compact to form the processing segment, which is used for compression or hot pressing. A special press die is required for each defined first particle pattern according to which the first hard material particles are arranged.
Darstellung der Erfindung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Grünlings für ein Bearbeitungssegment zu entwickeln, mit dem Bearbeitungssegmente her gestellt werden können, die an der Oberseite einen Überstand der Hartstoffpartikel aufwei sen. Dabei sollen sowohl bei der Herstellung des Grünlings als auch bei der Weiterverarbei tung des Grünlings in das Bearbeitungssegment herkömmliche Werkzeugkomponenten ver wendet werden; der Einsatz von speziellen Werkzeugkomponenten soll vermieden werden.Presentation of the invention The object of the present invention is to develop a method for producing a green compact for a machining segment, with which machining segments can be made that have a protrusion of the hard material particles on the upper side. Conventional tool components should be used both in the production of the green compact and in the further processing of the green compact in the machining segment; the use of special tool components should be avoided.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. In the method mentioned at the beginning, this object is achieved according to the invention by the features of independent claim 1. Advantageous further developments are given in the dependent claims.
Das Verfahren zur Herstellung eines Grünlings für ein Bearbeitungssegment aus einem pul- ver- oder granulatförmigen ersten Matrixwerkstoff und ersten Hartstoffpartikeln ist erfin dungsgemäß gekennzeichnet durch die Schritte: The method for producing a green compact for a processing segment from a powdery or granular first matrix material and first hard material particles is characterized according to the invention by the steps:
■ Aufträgen eines pulver- oder granulatförmigen Stützmaterials, wobei das Stützma terial vom ersten Matrixwerkstoff verschieden ist, ■ Application of a powder or granular support material, the support material being different from the first matrix material,
■ Anordnen der ersten Hartstoffpartikel gemäß einem definierten Partikelmuster im Stützmaterial, wobei die ersten Hartstoffpartikel teilweise im Stützmaterial ange ordnet werden, und ■ Arranging the first hard material particles according to a defined particle pattern in the support material, the first hard material particles being partially arranged in the support material, and
■ Aufträgen des ersten Matrixwerkstoffes auf die ersten Hartstoffpartikel und das Stützmaterial. ■ Application of the first matrix material to the first hard material particles and the support material.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Grünlings zeichnet sich dadurch aus, dass die Grünlinge stehend aufgebaut werden, d.h. die Aufbaurichtung verläuft senk recht zur Höhenrichtung zwischen der Unterseite und Oberseite des Bearbeitungssegmen tes. Der Überstand der ersten Hartstoffpartikel an der Oberseite der Bearbeitungssegmente wird mithilfe des pulver- oder granulatförmigen Stützmaterials erzeugt, wobei das Stützmate rial vom ersten Matrixwerkstoff verschieden ist. The method according to the invention for producing a green compact is characterized in that the green compacts are built up vertically, i.e. the direction of build runs perpendicular to the vertical direction between the bottom and top of the processing segment. The protrusion of the first hard material particles on the upper side of the processing segments is generated with the aid of the powder or granular support material, the support material being different from the first matrix material.
Unter dem Begriff "Stützmaterial" werden sämtliche Werkstoffe zum Aufbau von Bearbei tungssegmenten zusammengefasst, in die Hartstoffpartikel eingebettet werden können. Das Stützmaterial ist pulver- oder granulatförmig ausgebildet und vom ersten Matrixwerkstoff ver schieden, es dient dazu, die Hartstoffpartikel vollständig in pulver- oder granulatförmiges Ma terial einzubetten. The term "support material" summarizes all materials for the construction of processing segments into which hard material particles can be embedded. The support material is designed in powder or granular form and is different from the first matrix material; it serves to completely embed the hard material particles in powder or granular material.
Grünlinge, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Grünlings hergestellt werden, können mittels bekannter Verfahren zur Weiterverarbeitung des Grün lings in Bearbeitungssegmente weiterverarbeitet werden. Zu den bekannten Verfahren zur Weiterverarbeitung gehören das Verdichten des Grünlings durch Kaltpressen oder Warm pressen zu einem Pressling, der durch Freiformsintern oder Heißpressen zum Bearbeitungs segment weiterverarbeitet wird oder die Weiterverarbeitung des Grünlings durch Freiformsin tern oder Heißpressen zum Bearbeitungssegment. Green compacts, which are produced by means of the method according to the invention for producing a green compact, can be further processed into processing segments by means of known methods for further processing the green compact. Among the known methods for Further processing includes compacting the green compact by cold pressing or hot pressing to form a compact, which is further processed into the processing segment by free-form sintering or hot pressing, or the further processing of the green compact by free-form sintering or hot pressing to form the processing segment.
Grünlinge werden unter Temperatureinwirkung durch Freiformsintern oder Heißpressen zum fertigen Bearbeitungssegment weiterverarbeitet, wobei die Sintertemperatur des ersten Mat rixwerkstoffes festlegt, bis zu welcher Temperatur die Grünlinge oder Presslinge aufgeheizt werden müssen. Das Stützmaterial kann bei der Weiterverarbeitung des Grünlings zum Be arbeitungssegment seinen pulver- oder granulatförmigen Zustand behalten (erste Variante) oder als Infiltrat den Sintervorgang unterstützen (zweite Variante). Green compacts are further processed under the influence of temperature by free-form sintering or hot pressing to form the finished processing segment, the sintering temperature of the first matrix material determining the temperature up to which the green compacts or compacts must be heated. The support material can retain its powdery or granular state during the further processing of the green compact into the processing segment (first variant) or support the sintering process as an infiltrate (second variant).
In einer ersten Variante wird ein Stützmaterial mit einer Schmelztemperatur aufgetragen, die höher als die Sintertemperatur des ersten Matrixwerkstoffes ist. Wenn die Schmelztempera tur des Stützmaterials höher als die Sintertemperatur des ersten Matrixwerkstoffes ist, ver bleibt das Stützmaterial beim Aufheizen in seinem pulver- oder granulatförmigen Zustand und kann nach dem Sintervorgang problemlos vom fertigen Bearbeitungssegment entfernt werden. In a first variant, a support material is applied with a melting temperature that is higher than the sintering temperature of the first matrix material. If the melting temperature of the support material is higher than the sintering temperature of the first matrix material, the support material remains in its powdery or granular state when it is heated and can be easily removed from the finished processing segment after the sintering process.
In einer zweiten Variante wird ein Stützmaterial mit einer Schmelztemperatur aufgetragen wird, die niedriger als die Sintertemperatur des ersten Matrixwerkstoffes ist. Wenn die Schmelztemperatur des Stützmaterials niedriger als die Sintertemperatur des ersten Mat rixwerkstoffes ist, verändert das Stützmaterial beim Aufheizen seinen pulver- oder granulat förmigen Zustand und verflüssigt sich, bevor der erste Matrixwerkstoff versintert. Das flüs sige Stützmaterial kann sich im ersten Matrixwerkstoff verteilen und den Sintervorgang als Infiltrat unterstützen. In a second variant, a support material is applied with a melting temperature that is lower than the sintering temperature of the first matrix material. If the melting temperature of the support material is lower than the sintering temperature of the first matrix material, the support material changes its powdery or granular state when it is heated and liquefies before the first matrix material sintered. The liquid support material can be distributed in the first matrix material and support the sintering process as an infiltrate.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Weiterverarbeitung eines Grünlings, der mit dem Verfahren zur Herstellung eines Grünlings hergestellt wurde, in ein Bearbeitungsseg ment, welches mit einer Unterseite mit einem Grundkörper eines Bearbeitungswerkzeuges verbunden wird. Bei einem Grünling, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstel lung eines Grünlings hergestellt wurde, weisen die ersten Hartstoffpartikel an der Oberseite einen Überstand gegenüber dem ersten Matrixwerkstoff auf. The invention further relates to a method for further processing a green compact, which was produced using the method for producing a green compact, into a processing segment, which is connected with an underside to a base body of a processing tool. In the case of a green compact which was produced using the method according to the invention for the production of a green compact, the first hard material particles have a protrusion on the top compared to the first matrix material.
In einer ersten Ausführung wird der Grünling unter Druckeinwirkung zu einem Pressling ver dichtet und der Pressling wird anschließend zum Bearbeitungssegment weiterverarbeitet. Dabei wird der Grünling unter Druckeinwirkung zwischen einem ersten Pressstempel, der die Unterseite des Bearbeitungssegmentes formt, und einem zweiten Pressstempel, der die Oberseite des Bearbeitungssegmentes formt, zum Pressling verdichtet. Besonders bevorzugt wird der Pressling durch Freiformsintern oder Heißpressen zum Bear beitungssegment weiterverarbeitet. Da die ersten Hartstoffpartikel bei einem erfindungsge mäß hergestellten Grünling vollständig in das pulver- oder granulatförmige Stützmaterial ein gebettet wurden, kann beim Heißpressen ein herkömmlicher zweiter Pressstempel verwen det werden, um die Oberseite des Bearbeitungssegmentes zu formen. In a first embodiment, the green compact is compressed into a compact under the action of pressure, and the compact is then further processed into the processing segment. The green compact is compressed into a compact under the action of pressure between a first press die, which forms the underside of the processing segment, and a second press die, which forms the upper side of the processing segment. Particularly preferably, the compact is processed further by free-form sintering or hot pressing to form the processing segment. Since the first hard material particles were completely embedded in the powder or granular support material in a green compact produced according to the invention, a conventional second ram can be used during hot pressing to shape the top of the processing segment.
In einer zweiten Ausführung wird der Grünling durch Freiformsintern oder Heißpressen zum Bearbeitungssegment weiterverarbeitet. Da die ersten Hartstoffpartikel bei einem erfindungs gemäß hergestellten Grünling vollständig in pulver- oder granulatförmiges Stützmaterial ein gebettet wurden, kann beim Heißpressen ein herkömmlicher zweiter Pressstempel verwen det werden, um die Oberseite des Bearbeitungssegmentes zu formen. In a second embodiment, the green compact is further processed into a processing segment by free-form sintering or hot pressing. Since the first hard material particles in a green compact produced according to the invention were completely embedded in powder or granular support material, a conventional second ram can be used during hot pressing to shape the top of the processing segment.
Ausführungsbeispiele Working examples
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrie ben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematischer und/oder leicht ver zerrter Form ausgeführt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Än derungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeig ten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegen stand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Ge genstand. Bei gegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Gren zen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet. Embodiments of the invention are described below with reference to the drawing ben. This is not necessarily intended to represent the exemplary embodiments to scale, rather the drawing, where useful for explanation, is in a schematic and / or slightly distorted form. It must be taken into account that various modifications and changes relating to the shape and detail of an embodiment can be made without deviating from the general idea of the invention. The general idea of the invention is not limited to the exact shape or the detail of the preferred embodiment shown and described below, or limited to an object that would be limited in comparison to the object claimed in the claims. For given measurement ranges, values lying within the stated limits should also be disclosed as limit values and be able to be used and claimed as required. For the sake of simplicity, the same reference symbols are used below for identical or similar parts or parts with an identical or similar function.
Es zeigen: Show it:
FIGN. 1A, B zwei Varianten eines als Kernbohrkrone ausgebildeten Bearbeitungswerkzeu ges; FIGN. 1A, B two variants of a machining tool designed as a core drill bit;
FIGN. 2A, B zwei Varianten eines als Sägeblatt ausgebildeten Bearbeitungswerkzeuges; FIG. 3 ein als Abtragscheibe ausgebildetes Bearbeitungswerkzeug; FIG. 4 ein als Trennschleifkette ausgebildetes Bearbeitungswerkzeug; FIGN. 2A, B two variants of a machining tool designed as a saw blade; FIG. 3 a machining tool designed as a removal disk; FIG. 4 a machining tool designed as an abrasive cutting chain;
FIGN. 5A-C einen Grünling (FIG. 5A), der zu einem Pressling verdichtet (FIG. 5B) und zu einem Bearbeitungssegment weiterverarbeitet wird (FIG. 5C); FIGN. 6A-D die Herstellung des Grünlings der FIG. 5A mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Grünlings; FIGN. 5A-C a green compact (FIG. 5A) which is compacted to form a compact (FIG. 5B) and further processed to form a processing segment (FIG. 5C); FIGN. 6A-D show the production of the green body of FIG. 5A with the aid of the method according to the invention for producing a green compact;
FIGN. 7A, B einen Grünling (FIG. 7A), der zu einem Bearbeitungssegment weiterverarbei tet wird (FIG. 7B). FIGN. 7A, B a green compact (FIG. 7A), which is further processed into a processing segment (FIG. 7B).
FIGN. 1A, B zeigen zwei Varianten eines als Kernbohrkrone 10A, 10B ausgebildeten Bear beitungswerkzeuges. Die in FIG. 1A dargestellte Kernbohrkrone 10A wird im Weiteren als erste Kernbohrkrone und die in FIG. 1 B dargestellte Kernbohrkrone 10B als zweite Kern bohrkrone bezeichnet, ausserdem werden die erste und zweite Kernbohrkrone 10A, 10B un ter dem Begriff "Kernbohrkrone" zusammengefasst. FIGN. 1A, B show two variants of a processing tool designed as a core drill bit 10A, 10B. The in FIG. 1A shown core drill bit 10A is hereinafter referred to as the first core drill bit and the one shown in FIG. 1B shown core drill bit 10B is referred to as a second core drill bit, in addition, the first and second core drill bit 10A, 10B are summarized under the term "core drill bit".
Die erste Kernbohrkrone 10A umfasst mehrere Bearbeitungssegmente 11A, einen rohrför mig ausgebildeten Grundkörper 12A und eine Werkzeugaufnahme 13A. Die Bearbeitungs segmente 11A, die zum Kernbohren eingesetzt werden, werden auch als Bohrsegmente be zeichnet und der rohrförmig ausgebildete Grundkörper 12A wird auch als Bohrschaft be zeichnet. Die Bohrsegmente 11A sind fest mit dem Bohrschaft 12A verbunden, beispiels weise durch Schrauben, Kleben, Löten oder Schweißen. The first core drill bit 10A comprises several machining segments 11A, a tubular base body 12A and a tool holder 13A. The machining segments 11A, which are used for core drilling, are also referred to as drilling segments and the tubular base body 12A is also referred to as a drill shank. The drill segments 11A are firmly connected to the drill shaft 12A, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
Die zweite Kernbohrkrone 10B umfasst ein ringförmiges Bearbeitungssegment 11 B, einen rohrförmig ausgebildeten Grundkörper 12B und eine Werkzeugaufnahme 13B. Das ringför mige Bearbeitungssegment 11 B, das zum Kernbohren eingesetzt wird, wird auch als Bohr ring bezeichnet und der rohrförmig ausgebildete Grundkörper 12B wird auch als Bohrschaft bezeichnet. Der Bohrring 11B ist fest mit dem Bohrschaft 12B verbunden, beispielsweise durch Schrauben, Kleben, Löten oder Schweißen. The second core drill bit 10B comprises an annular machining segment 11B, a tubular base body 12B and a tool holder 13B. The ringför shaped machining segment 11 B, which is used for core drilling, is also referred to as a drilling ring and the tubular base body 12B is also referred to as a drill shank. The drill ring 11B is firmly connected to the drill shank 12B, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
Die Kernbohrkrone 10A, 10B wird über die Werkzeugaufnahme 13A, 13B mit einem Kern bohrgerät verbunden und im Bohrbetrieb vom Kernbohrgerät in einer Drehrichtung 14 um eine Drehachse 15 angetrieben. Während der Drehung der Kernbohrkrone 10A, 10B um die Drehachse 15 wird die Kernbohrkrone 10A, 10B entlang einer Vorschubrichtung 16 in ein zu bearbeitendes Werkstück bewegt, wobei die Vorschubrichtung 16 parallel zur Drehachse 15 verläuft. Die Kernbohrkrone 10A, 10B erzeugt im zu bearbeitenden Werkstück einen Bohr kern und ein Bohrloch. The core drill bit 10A, 10B is connected to a core drilling device via the tool holder 13A, 13B and is driven by the core drilling device in a direction of rotation 14 about an axis of rotation 15 during drilling operation. During the rotation of the core drill bit 10A, 10B about the axis of rotation 15, the core drill bit 10A, 10B is moved along a feed direction 16 into a workpiece to be machined, the feed direction 16 running parallel to the axis of rotation 15. The core drill bit 10A, 10B generates a drill core and a borehole in the workpiece to be machined.
Der Bohrschaft 12A, 12B ist im Ausführungsbeispiel der FIGN. 1A, B einteilig ausgebildet und die Bohrsegmente 11A bzw. der Bohrring 11 B sind fest mit dem Bohrschaft 12A, 12B verbunden. Alternativ kann der Bohrschaft 12A, 12B zweiteilig aus einem ersten Bohrschaft abschnitt und einem zweiten Bohrschaftabschnitt ausgebildet sein, wobei die Bohrsegmente 11A bzw. der Bohrring 11B fest mit dem ersten Bohrschaftabschnitt und die Werkzeugauf nahme 13A, 13B fest mit dem zweiten Bohrschaftabschnitt verbunden ist. Der erste und zweite Bohrschaftabschnitt werden über eine lösbare Verbindungseinrichtung miteinander verbunden. Die lösbare Verbindungseinrichtung ist beispielsweise als Steck-Dreh-Verbin- dung, wie in EP 2 745 965 A1 oder EP 2 745966 A1 beschrieben, ausgebildet. Die Ausbil dung des Bohrschaftes als einteiliger oder zweiteiliger Bohrschaft hat keinen Einfluss auf den Aufbau der Bohrsegmente 11A bzw. des Bohrringes 11 B. The drill shank 12A, 12B is in the embodiment of FIGN. 1A, B formed in one piece and the drill segments 11A and the drill ring 11B are firmly connected to the drill shank 12A, 12B. Alternatively, the drill shaft 12A, 12B can be formed in two parts from a first drill shaft section and a second drill shaft section, with the drill segments 11A or the drill ring 11B firmly connected to the first drill shaft section and the tool holder 13A, 13B firmly connected to the second drill shaft section. The first and second drill shaft sections are connected to one another via a releasable connecting device. The releasable connecting device is designed, for example, as a plug-in-turn connection, as described in EP 2 745 965 A1 or EP 2 745966 A1. The design of the drill shaft as a one-piece or two-piece drill shaft has no influence on the structure of the drill segments 11A or the drill ring 11 B.
FIGN. 2A, B zeigen zwei Varianten eines als Sägeblatt 20A, 20B ausgebildeten Bearbei tungswerkzeuges. Das in FIG. 2A dargestellte Sägeblatt 20A wird im Weiteren als erstes Sä geblatt und das in FIG. 2B dargestellte Sägeblatt 20B als zweites Sägeblatt bezeichnet, aus serdem werden das erste und zweite Sägeblatt 20A, 20B unter dem Begriff "Sägeblatt" zu sammengefasst. FIGN. 2A, B show two variants of a machining tool designed as a saw blade 20A, 20B. The in FIG. The saw blade 20A shown in FIG. 2A is subsequently used as the first saw blade and the saw blade 20A shown in FIG. The saw blade 20B shown in FIG. 2B is referred to as the second saw blade, and the first and second saw blades 20A, 20B are grouped together under the term "saw blade".
Das erste Sägeblatt 20A umfasst mehrere Bearbeitungssegmente 21 A, einen scheibenför mig ausgebildeten Grundkörper 22A und eine Werkzeugaufnahme. Die Bearbeitungsseg mente 21A, die zum Sägen eingesetzt werden, werden auch als Sägesegmente bezeichnet und der scheibenförmig ausgebildete Grundkörper 22A wird auch als Stammblatt bezeichnet. Die Sägesegmente 21A sind fest mit dem Stammblatt 22A verbunden, beispielsweise durch Schrauben, Kleben, Löten oder Schweißen. The first saw blade 20A comprises several processing segments 21A, a disk-shaped base body 22A and a tool holder. The machining segments 21A, which are used for sawing, are also referred to as saw segments, and the disk-shaped base body 22A is also referred to as the main blade. The saw segments 21A are firmly connected to the master blade 22A, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
Das zweite Sägeblatt 20B umfasst mehrere Bearbeitungssegmente 21 B, einen ringförmig ausgebildeten Grundkörper 22B und eine Werkzeugaufnahme. Die Bearbeitungssegmente 21 B, die zum Sägen eingesetzt werden, werden auch als Sägesegmente bezeichnet und der ringförmig ausgebildete Grundkörper 22B wird auch als Ring bezeichnet. Die Sägesegmente 21 B sind fest mit dem Ring 22B verbunden, beispielsweise durch Schrauben, Kleben, Löten oder Schweißen. The second saw blade 20B comprises a plurality of machining segments 21B, an annular base body 22B and a tool holder. The processing segments 21B that are used for sawing are also referred to as sawing segments and the ring-shaped base body 22B is also referred to as a ring. The saw segments 21B are firmly connected to the ring 22B, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
Das Sägeblatt 20A, 20B wird über die Werkzeugaufnahme mit einer Säge verbunden und im Sägebetrieb von der Säge in einer Drehrichtung 24 um eine Drehachse 25 angetrieben. Während der Drehung des Sägeblattes 20A, 20B um die Drehachse 25 wird das Sägeblatt 20A, 20B entlang einer Vorschubrichtung bewegt, wobei die Vorschubrichtung parallel zur Längsebene des Sägeblattes 20A, 20B verläuft. Das Sägeblatt 20A, 20B erzeugt im zu bear beitenden Werkstück einen Sägeschlitz. The saw blade 20A, 20B is connected to a saw via the tool holder and, when the saw is in operation, is driven by the saw in a direction of rotation 24 about an axis of rotation 25. During the rotation of the saw blade 20A, 20B about the axis of rotation 25, the saw blade 20A, 20B is moved along a feed direction, the feed direction running parallel to the longitudinal plane of the saw blade 20A, 20B. The saw blade 20A, 20B creates a saw slot in the workpiece to be machined.
FIG. 3 zeigt ein als Abtragscheibe 30 ausgebildetes Bearbeitungswerkzeug. Die Abtrag scheibe 30 umfasst mehrere Bearbeitungssegmente 31, einen Grundkörper 32 und eine Werkzeugaufnahme. Die Bearbeitungssegmente 31 , die zum Abtragen eingesetzt werden, werden auch als Abtragsegmente bezeichnet und der scheibenförmig ausgebildete Grund körper 32 wird auch als Topf bezeichnet. Die Abtragsegmente 31 sind fest mit dem Topf 32 verbunden, beispielsweise durch Schrauben, Kleben, Löten oder Schweißen. Die Abtragscheibe 30 wird über die Werkzeugaufnahme mit einem Werkzeuggerät verbun den und im Abtragbetrieb vom Werkzeuggerät in einer Drehrichtung 34 um eine Drehachse 35 angetrieben. Während der Drehung der Abtragscheibe 30 um die Drehachse 35 wird die Abtragscheibe 30 über ein zu bearbeitendes Werkstück bewegt, wobei die Bewegung der senkrecht zur Drehachse 35 verläuft. Die Abtragscheibe 30 entfernt die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks. FIG. 3 shows a machining tool designed as a removal disk 30. The removal disk 30 comprises several machining segments 31, a base body 32 and a tool holder. The processing segments 31, which are used for the removal, are also referred to as removal segments and the disk-shaped base body 32 is also referred to as a pot. The removal segments 31 are firmly connected to the pot 32, for example by screwing, gluing, soldering or welding. The removal disk 30 is connected to a tool device via the tool holder and is driven by the tool device in a direction of rotation 34 about an axis of rotation 35 in the removal mode. During the rotation of the removal disk 30 about the axis of rotation 35, the removal disk 30 is moved over a workpiece to be machined, the movement of the being perpendicular to the axis of rotation 35. The removal disk 30 removes the surface of the workpiece to be machined.
FIG. 4 zeigt ein als Trennschleifkette 40 ausgebildetes Bearbeitungswerkzeug. Die Trenn schleifkette 40 umfasst mehrere Bearbeitungssegmente 41 , mehrere gliedförmig ausgebil dete Grundkörper 42 und mehrere Verbindungsglieder 43. Die Bearbeitungssegmente 41 , die zum Trennschleifen eingesetzt werden, werden auch als Trennschleifsegmente bezeich net und die gliedförmig ausgebildeten Grundkörper 42 werden auch als Treibglieder bezeich net. FIG. 4 shows a machining tool designed as an abrasive cutting chain 40. The abrasive cutting chain 40 comprises several processing segments 41, several link-shaped base bodies 42 and several connecting links 43. The processing segments 41, which are used for cut-off grinding, are also referred to as cut-off segments and the link-shaped base bodies 42 are also referred to as drive links.
Die Treibglieder 42 werden über die Verbindungsglieder 43 verbunden. Im Ausführungsbei spiel sind die Verbindungsglieder 43 über Nietbolzen mit den Treibgliedern 42 verbunden.The drive links 42 are connected via the connecting links 43. In the game Ausführungsbei the connecting links 43 are connected to the drive links 42 via rivet bolts.
Die Nietbolzen ermöglichen eine Drehung der Treibglieder 42 relativ zu den Verbindungsglie dern 43 um eine Drehachse, die durch das Zentrum der Nietbolzen verläuft. Die Bearbei tungssegmente 41 sind fest mit den Treibgliedern 42 verbunden, beispielsweise durch Schrauben, Kleben, Löten oder Schweißen. The rivet bolts allow rotation of the drive links 42 relative to the connecting members 43 about an axis of rotation which runs through the center of the rivet bolts. The processing segments 41 are firmly connected to the drive links 42, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
Die Trennschleifkette 40 wird über eine Werkzeugaufnahme mit einem Werkzeuggerät ver bunden und im Betrieb vom Werkzeuggerät in einer Drehrichtung angetrieben. Während der Drehung der Trennschleifkette 40 wird die Trennschleifkette 40 in ein zu bearbeitendes Werkstück bewegt. The abrasive cutting chain 40 is connected to a tool device via a tool holder and is driven in one direction of rotation by the tool device during operation. During the rotation of the abrasive cutting chain 40, the abrasive cutting chain 40 is moved into a workpiece to be machined.
Die Herstellung eines Bearbeitungssegmentes 51 , das an seiner Oberseite Hartstoffpartikel mit einem Überstand gegenüber dem Matrixwerkstoff aufweist, erfolgt mithilfe des erfin dungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Grünlings und des Verfahrens zur Weiter verarbeitung des Grünlings in ein Bearbeitungssegment. In einer ersten Stufe wird ein Grün ling 52 hergestellt, in einer zweiten Stufe wird der Grünling 52 zu einem Pressling 53 verdich tet und in einer dritten Stufe wird der Pressling 53 zum Bearbeitungssegment 51 weiterverar beitet. Alternativ kann in einer ersten Stufe ein Grünling hergestellt werden, der in einer zwei ten Stufe zum Bearbeitungssegment weiterverarbeitet wird. The production of a processing segment 51, which has hard material particles protruding from the matrix material on its upper side, takes place with the aid of the method according to the invention for producing a green compact and the method for further processing the green compact into a processing segment. In a first stage a green compact 52 is produced, in a second stage the green compact 52 is compacted into a compact 53 and in a third stage the compact 53 is processed further to form the processing segment 51. Alternatively, a green compact can be produced in a first stage, which is further processed into a processing segment in a second stage.
FIGN. 5A-C zeigen den Grünling 52 (FIG. 5A), den Pressling 53 (FIG. 5B) und das Bearbei tungssegment 51 (FIG. 5C). Das Bearbeitungssegment 51 ist aus einer Bearbeitungszone 54 und einer Neutralzone 55 aufgebaut. Die Neutralzone 55 ist erforderlich, wenn das Bear- beitungssegment 51 mit dem Grundkörper eines Bearbeitungswerkzeuges verschweißt wer den soll und die Kombination aus Matrixwerkstoff und Grundkörper nicht schweißbar ist; bei schweißbaren Kombinationen aus Matrixwerkstoff und Grundkörper kann die Neutralzone 55 entfallen. FIGN. 5A-C show the green compact 52 (FIG. 5A), the compact 53 (FIG. 5B) and the processing segment 51 (FIG. 5C). The machining segment 51 is made up of a machining zone 54 and a neutral zone 55. The neutral zone 55 is required if the machining processing segment 51 welded to the base body of a processing tool who should and the combination of matrix material and base body cannot be welded; In the case of weldable combinations of matrix material and base body, the neutral zone 55 can be omitted.
Die Bearbeitungszone 54 ist aus einem pulver- oder granulatförmigen ersten Matrixwerkstoff 56 und ersten Hartstoffpartikeln 57, die gemäß einem definierten ersten Partikelmuster ange ordnet sind, aufgebaut und die Neutralzone 55 ist aus einem pulver- oder granulatförmigen zweiten Matrixwerkstoff 59 aufgebaut. Unter dem Begriff "Matrixwerkstoff" werden sämtliche Werkstoffe zum Aufbau von Bearbeitungssegmenten zusammengefasst, in die Hartstoffparti kel eingebettet werden können. Matrixwerkstoffe können aus einem Werkstoff bestehen oder als Gemisch aus verschiedenen Werkstoffen zusammengesetzt sein. Unter dem Begriff "Hartstoffpartikel" werden sämtliche Schneidmittel für Bearbeitungssegmente zusammenge fasst; dazu gehören vor allem einzelne Hartstoffpartikel, Verbundteile aus mehreren Hart stoffpartikeln und beschichtete oder gekapselte Hartstoffpartikel. The processing zone 54 is made up of a powdery or granular first matrix material 56 and first hard material particles 57, which are arranged according to a defined first particle pattern, and the neutral zone 55 is made up of a powdery or granular second matrix material 59. The term "matrix material" summarizes all materials for the construction of machining segments into which hard material particles can be embedded. Matrix materials can consist of one material or be composed as a mixture of different materials. The term "hard material particles" summarizes all cutting means for machining segments; These include, above all, individual hard material particles, composite parts made up of several hard material particles, and coated or encapsulated hard material particles.
Das Bearbeitungssegment 51 entspricht vom Aufbau und der Zusammensetzung den Bear beitungssegmenten 11 A, 21 A, 21 B, 31 , 41; das als Bohrring ausgebildete Bearbeitungsseg ment 11 B unterscheidet sich durch seinen ringförmigen Aufbau vom Bearbeitungssegment 51. Die Bearbeitungssegmente können sich in den Abmessungen und in den Krümmungen der Oberflächen voneinander unterscheiden. Der Aufbau der Bearbeitungssegmente wird anhand des Bearbeitungssegmentes 51 erklärt und gilt für die Bearbeitungssegmente 11A, 21A, 21B, 31, 41. The processing segment 51 corresponds to the structure and composition of the processing segments 11 A, 21 A, 21 B, 31, 41; the machining segment 11 B designed as a drill ring differs from the machining segment 51 by its ring-shaped structure. The machining segments can differ from one another in terms of the dimensions and the curvatures of the surfaces. The structure of the machining segments is explained using the machining segment 51 and applies to the machining segments 11A, 21A, 21B, 31, 41.
Das Bearbeitungssegment 51 umfasst die ersten Hartstoffpartikel 57, die im ersten Mat rixwerkstoff 56 angeordnet sind. Als "erste Hartstoffpartikel" werden die Hartstoffpartikel des Bearbeitungssegmentes 51 bezeichnet, die einen Untergrund bearbeiten, wobei die Anzahl der ersten Hartstoffpartikel 57 und das definierte erste Partikelmuster, gemäß dem die ersten Hartstoffpartikel 57 im ersten Matrixwerkstoff 56 angeordnet sind, an die Anforderungen des Bearbeitungssegmentes 51 angepasst werden. Die ersten Hartstoffpartikel 57 entstammen in der Regel einer Partikelverteilung, die durch einen minimalen Durchmesser, einen maxi malen Durchmesser und einen mittleren Durchmesser charakterisiert ist. The machining segment 51 comprises the first hard material particles 57, which are arranged in the first matrix material 56. The "first hard material particles" are the hard material particles of the processing segment 51 that process a subsurface, the number of first hard material particles 57 and the defined first particle pattern according to which the first hard material particles 57 are arranged in the first matrix material 56 on the requirements of the processing segment 51 be adjusted. The first hard material particles 57 generally originate from a particle distribution which is characterized by a minimum diameter, a maximum diameter and an average diameter.
Das Bearbeitungssegment 51 wird mit einer Unterseite 61 mit dem Grundkörper des Bear beitungswerkzeuges verbunden. Bei Bearbeitungssegmenten zum Kernbohren und Bearbei tungssegmenten zum Abtragen ist die Unterseite der Bearbeitungssegmente in der Regel eben ausgebildet, wohingegen die Unterseite bei Bearbeitungssegmenten zum Sägen eine Krümmung aufweist, um die Bearbeitungssegmente an der gekrümmten Stirnfläche der ring- oder scheibenförmigen Grundkörper befestigen zu können. Bei dem in FIG. 5C gezeigten Bearbeitungssegment 51 weisen die ersten Hartstoffpartikel 57 an einer der Unterseite 61 gegenüberliegenden Oberseite 62 einen Überstand D gegenüber dem ersten Matrixwerkstoff 56 auf. The processing segment 51 is connected to the base body of the processing tool with an underside 61. In the case of machining segments for core drilling and machining segments for removal, the underside of the machining segments is usually flat, whereas the underside of machining segments for sawing has a curvature so that the machining segments can be attached to the curved face of the ring-shaped or disk-shaped base body. In the case shown in FIG. 5C In the machining segment 51, the first hard material particles 57 have a protrusion D with respect to the first matrix material 56 on an upper side 62 opposite the lower side 61.
Der Grünling 52 wird im stehenden Aufbau aus dem ersten Matrixwerkstoff 56, den ersten Hartstoffpartikeln 57, dem zweiten Matrixwerkstoff 59 und einem pulverförmigen Stützmate rial 63 aufgebaut. Das Stützmaterial 63 ist vom ersten Matrixwerkstoff 56 verschieden und dient dazu, die ersten Hartstoffpartikel 57 an der Oberseite 62 zu schützen. The green compact 52 is built up in the standing structure from the first matrix material 56, the first hard material particles 57, the second matrix material 59 and a powdery support material 63. The support material 63 is different from the first matrix material 56 and serves to protect the first hard material particles 57 on the upper side 62.
Der Grünling 52 wird unter Druckeinwirkung zwischen einem ersten Pressstempel 64, der die Unterseite 61 formt, und einem zweiten Pressstempel 65, der die Oberseite 62 formt, ver dichtet. Dabei verläuft die Pressrichtung des ersten Pressstempels 64 und zweiten Press stempels 65 parallel zur Aufbaurichtung des Grünlings 52. Als Verfahren, die eine Druckein wirkung auf den Grünling 52 erzielen, eignen sich beispielsweise Kaltpressverfahren oder Warmpressverfahren. Bei Kaltpressverfahren wird der Grünling 52 ausschließlich einer Druckeinwirkung ausgesetzt, während der Grünling 52 bei Warmpressverfahren neben der Druckeinwirkung einer Temperatureinwirkung bis zu Temperaturen von ca. 200 °C ausge setzt wird. The green compact 52 is under the action of pressure between a first press ram 64, which forms the bottom 61, and a second press ram 65, which forms the top 62, ver seals. The pressing direction of the first press ram 64 and second press ram 65 runs parallel to the direction of construction of the green compact 52. Cold pressing processes or hot pressing processes, for example, are suitable as processes which achieve a pressure effect on the green compact 52. In the case of cold pressing processes, the green compact 52 is exposed exclusively to the action of pressure, while in the case of hot pressing processes, in addition to the action of pressure, the green compact 52 is exposed to a temperature of up to temperatures of approx. 200 ° C.
Der Pressling 53 wird durch Freiformsintern oder Heißpressen zum Bearbeitungssegment 51 weiterverarbeitet. Beim Freiformsintern erfolgt eine Temperatureinwirkung auf den Pressling 53 und beim Heißpressen eine Druck- und Temperatureinwirkung. Wenn der Pressling 53 durch Freiformsintern weiterverarbeitet wird, wird der Grünling 52 soweit verdichtet, bis der Pressling 53 im Wesentlichen die Endgeometrie des Bearbeitungssegmentes 51 aufweist. Wenn der Pressling 53 durch Heißpressen weiterverarbeitet wird, erfolgt eine weitere Form gebung des Presslings 53 beim Heißpressen. The compact 53 is processed further to form the processing segment 51 by free-form sintering or hot pressing. In the case of free-form sintering, there is a temperature effect on the compact 53 and in the case of hot pressing there is an effect of pressure and temperature. If the compact 53 is processed further by free-form sintering, the green compact 52 is compressed until the compact 53 essentially has the final geometry of the processing segment 51. If the compact 53 is processed further by hot pressing, the compact 53 is given a further shape during hot pressing.
Die Eigenschaften des Stützmaterials 63, insbesondere die Schmelztemperatur Tschmeiz, be stimmen das Verhalten des Stützmaterials 63 bei der Weiterverarbeitung. Wenn die Schmelztemperatur Tschmeiz des Stützmaterials 63 niedriger als die Sintertemperatur Tsinter des ersten Matrixwerkstoffes 76 ist, verändert das Stützmaterial 63 beim Aufheizen seinen pulver- oder granulatförmigen Zustand und verflüssigt sich, bevor der erste Matrixwerkstoff 56 versintert; das flüssige Stützmaterial 63 kann sich während des Sinterprozesses im ersten Matrixwerkstoff 76 verteilen und den Sintervorgang als Infiltrat unterstützen. Wenn die Schmelztemperatur Tschmeiz des Stützmaterials höher als die Sintertemperatur Tsmter des ers ten Matrixwerkstoffes 56 ist, verbleibt das Stützmaterial 63 beim Aufheizen in seinem pulver- oder granulatförmigen Zustand und kann nach dem Sintervorgang problemlos vom fertigen Bearbeitungssegment entfernt werden. FIGN. 6A-D zeigen die Herstellung des Grünlings 52 mithilfe des erfindungsgemäßen Ver fahrens zur Herstellung eines Grünlings. Der Grünling 52 wird aus dem ersten Matrixwerk stoff 56, den ersten Hartstoffpartikeln 57, dem zweiten Matrixwerkstoff 59 und dem Stützma terial 63 aufgebaut. The properties of the support material 63, in particular the melting temperature Ts chmeiz , determine the behavior of the support material 63 during further processing. If the melting temperature Ts chmeiz of the support material 63 is lower than the sintering temperature Tsi nter of the first matrix material 76, the support material 63 changes its powdery or granular state when heated and liquefies before the first matrix material 56 sintered; the liquid support material 63 can distribute itself in the first matrix material 76 during the sintering process and support the sintering process as an infiltrate. If the melting temperature Tschmeiz of the support material is higher than the sintering temperature Tsmter of the first matrix material 56, the support material 63 remains in its powdery or granular state during heating and can be easily removed from the finished processing segment after the sintering process. FIGN. 6A-D show the production of the green compact 52 using the method according to the invention for producing a green compact. The green compact 52 is made up of the first matrix material 56, the first hard material particles 57, the second matrix material 59 and the support material 63.
Die Herstellung des Grünlings 52 erfolgt in mehreren Schritten: In einem ersten Schritt wird eine Stützschicht 66 des Stützmaterials 63 aufgetragen (FIG. 6A), wobei das Stützmaterial 63 in einer Schicht oder in mehreren Schichten aufgetragen werden kann. In einem zweiten Schritt werden die ersten Hartstoffpartikel 57 gemäß dem definierten ersten Partikelmuster im Stützmaterial 63 angeordnet (FIG. 6B), wobei die ersten Hartstoffpartikel 57 nicht vollstän dig in das Stützmaterial 63 eingebettet werden, sondern einen Überstand gegenüber dem Stützmaterial 63 aufweisen. In einem dritten Schritt wird eine erste Matrixschicht 67 des ers ten Matrixwerkstoffes 56 auf das Stützmaterial 63 und die ersten Hartstoffpartikel 57 aufge tragen (FIG. 6C), wobei der erste Matrixwerkstoff 56 in einer Schicht oder in mehreren Schichten aufgetragen werden kann. In einem vierten Schritt wird eine zweite Matrixschicht 68 des zweiten Matrixwerkstoffes 59 auf den ersten Matrixwerkstoff 56 und die ersten Hart stoffpartikel 57 aufgetragen (FIG. 6D), wobei der zweite Matrixwerkstoff 59 in einer Schicht oder in mehreren Schichten aufgetragen werden kann. Bei der Herstellung eines Grünlings für ein Bearbeitungssegment ohne Neutralzone kann das Aufträgen des zweiten Matrixwerk stoffes 59 entfallen. The green body 52 is produced in several steps: In a first step, a support layer 66 of the support material 63 is applied (FIG. 6A), wherein the support material 63 can be applied in one layer or in several layers. In a second step, the first hard material particles 57 are arranged in the support material 63 according to the defined first particle pattern (FIG. 6B), the first hard material particles 57 not being completely embedded in the support material 63, but rather protruding from the support material 63. In a third step, a first matrix layer 67 of the first matrix material 56 is applied to the support material 63 and the first hard material particles 57 (FIG. 6C), wherein the first matrix material 56 can be applied in one layer or in several layers. In a fourth step, a second matrix layer 68 of the second matrix material 59 is applied to the first matrix material 56 and the first hard material particles 57 (FIG. 6D), wherein the second matrix material 59 can be applied in one layer or in several layers. When producing a green compact for a processing segment without a neutral zone, the application of the second matrix material 59 can be dispensed with.
FIGN. 7A, B zeigen ein weiteres Bearbeitungssegment 71, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Grünlings und dem Verfahren zur Weiterverarbeitung des Grünlings in das Bearbeitungssegment hergestellt wurde. Dabei erfolgt die Herstellung des Bearbeitungssegmentes 71 in zwei Stufen: In einer ersten Stufe wird ein Grünling 72 herge stellt (FIG. 7A) und in einer zweiten Stufe wird der Grünling 72 zum Bearbeitungssegment 71 weiterverarbeitet (FIG. 7B). FIGN. 7A, B show a further processing segment 71 which was produced using the method according to the invention for producing a green compact and the method for further processing the green compact into the processing segment. The machining segment 71 is manufactured in two stages: In a first stage a green compact 72 is manufactured (FIG. 7A) and in a second stage the green compact 72 is further processed to form the machining segment 71 (FIG. 7B).
Das Bearbeitungssegment 71 unterscheidet sich vom Bearbeitungssegment 51 der FIG. 5C dadurch, dass das Bearbeitungssegment 71 aus einer Bearbeitungszone 74 aufgebaut ist und keine Neutralzone aufweist. Die Bearbeitungszone 74 wird aus einem pulver- oder gra nulatförmigen ersten Matrixwerkstoff 76, ersten Hartstoffpartikeln 77, die gemäß einem defi nierten ersten Partikelmuster angeordnet sind, und zweiten Hartstoffpartikeln 78 aufgebaut.The machining segment 71 differs from the machining segment 51 of FIG. 5C in that the machining segment 71 is made up of a machining zone 74 and has no neutral zone. The processing zone 74 is made up of a powdery or granular first matrix material 76, first hard material particles 77, which are arranged according to a defined first particle pattern, and second hard material particles 78.
Abhängig von den Verschleißeigenschaften des ersten Matrixwerkstoffes 76 kann es wäh rend der Bearbeitung eines Untergrundes mit dem Bearbeitungssegment 71 durch Reibung mit dem Untergrund zu einem verstärkten Verschleiß des ersten Matrixwerkstoffes 76 an den Seitenflächen des Bearbeitungssegmentes 71 kommen. Dieser Verschleiß kann durch die zweiten Hartstoffpartikel 78 reduziert werden. Bei dem in FIG. 7B gezeigten Bearbeitungs segment 71 wurden die zweiten Hartstoffpartikel 78 gemäß dem definierten zweiten Partikel muster im ersten Matrixwerkstoff 76 angeordnet. Alternativ können die zweiten Hartstoffparti kel 78 als statistisch verteilte Partikel dem ersten Matrixwerkstoff 76 beigemischt werden.Depending on the wear properties of the first matrix material 76, increased wear of the first matrix material 76 on the side surfaces of the processing segment 71 can occur during the processing of a substrate with the processing segment 71 due to friction with the substrate. This wear and tear can be caused by the second hard material particles 78 are reduced. In the case shown in FIG. 7B, the second hard material particles 78 were arranged in the first matrix material 76 according to the defined second particle pattern. Alternatively, the second hard material particles 78 can be added to the first matrix material 76 as randomly distributed particles.
Die ersten Hartstoffpartikel 77 und zweiten Hartstoffpartikel 78 entstammen in der Regel Par tikelverteilungen, die durch einen minimalen Durchmesser, einen maximalen Durchmesser und einen mittleren Durchmesser charakterisiert sind. Im Ausführungsbeispiel der FIGN. 7A, B entstammen die ersten Hartstoffpartikel 77 einer ersten Partikelverteilung mit einem ersten mittleren Durchmesser und die zweiten Hartstoffpartikel 78 einer zweiten Partikelverteilung mit einem zweiten mittleren Durchmesser, wobei der erste mittlere Durchmesser grösser als der zweite mittlere Durchmesser ist. Alternativ können die ersten Hartstoffpartikel 77 und zweiten Hartstoffpartikel 78 der gleichen Partikelverteilung entstammen und den gleichen mittleren Durchmesser aufweisen. The first hard material particles 77 and second hard material particles 78 generally originate from particle distributions which are characterized by a minimum diameter, a maximum diameter and an average diameter. In the embodiment of FIGN. 7A, B, the first hard material particles 77 come from a first particle distribution with a first mean diameter and the second hard material particles 78 from a second particle distribution with a second mean diameter, the first mean diameter being greater than the second mean diameter. Alternatively, the first hard material particles 77 and second hard material particles 78 can originate from the same particle distribution and have the same mean diameter.
Das Bearbeitungssegment 71 wird mit einer Unterseite 81 mit dem Grundkörper eines Bear beitungswerkzeuges verbunden. Die Bearbeitung eines Untergrundes erfolgt durch erste Hartstoffpartikel 77, die an einer der Unterseite 81 gegenüberliegenden Oberseite 82 ange ordnet sind. The processing segment 71 is connected to the base body of a processing tool with an underside 81. The processing of a subsurface is carried out by first hard material particles 77 which are arranged on an upper side 82 opposite the underside 81.
Der in FIG. 7A gezeigte Grünling 71 wird stehend aus dem ersten Matrixwerkstoff 76, den ersten Hartstoffpartikeln 77, den zweiten Hartstoffpartikeln 83 und einem pulver- oder granu latförmigen Stützmaterial 83 aufgebaut. Das Stützmaterial 83 ist vom ersten Matrixwerkstoff 76 verschieden und dient dazu, die ersten Hartstoffpartikel 77 an der Oberseite 82 abzude cken. Der Zustand des Stützmaterials 83 wird an den Zustand des ersten Matrixwerkstoffes 76 angepasst, d.h. bei einem pulverförmigen ersten Matrixwerkstoff 76 wird ein pulverförmi ges Stützmaterial 83 verwendet und bei einem granulatförmigen ersten Matrixwerkstoff 76 ein granulatförmiges Stützmaterial 83. The one shown in FIG. The green compact 71 shown in FIG. 7A is built up upright from the first matrix material 76, the first hard material particles 77, the second hard material particles 83 and a powder or granulate support material 83. The support material 83 is different from the first matrix material 76 and serves to cover the first hard material particles 77 on the upper side 82. The state of the support material 83 is adapted to the state of the first matrix material 76, i.e. a powdery support material 83 is used for a powdery first matrix material 76 and a granular support material 83 for a granular first matrix material 76.
Die Herstellung des Grünlings 72 erfolgt in mehreren Schritten: In einem ersten Schritt wird das Stützmaterial 83 aufgetragen (FIG. 6A), wobei das Stützmaterial 83 in einer Schicht oder in mehreren Schichten aufgetragen werden kann. In einem zweiten Schritt werden die ersten Hartstoffpartikel 77 gemäß dem definierten ersten Partikelmuster im Stützmaterial 83 ange ordnet (FIG. 6B), wobei die ersten Hartstoffpartikel 77 nicht vollständig in das Stützmaterial 83 eingebettet werden, sondern einen Überstand gegenüber dem Stützmaterial 83 aufwei sen. Die Herstellung des Grünlings 72 endet mit einer Folge eines dritten und vierten Schrit tes, wobei die Folge einfach oder mehrfach durchgeführt wird; beim Grünling 72 der FIG. 7A wird die Folge des dritten und vierten Schrittes dreifach durchgeführt. Im dritten Schritt wird der erste Matrixwerkstoff 76 aufgetragen und im vierten Schritt werden die zweiten Hartstoff partikel 78 gemäß dem definierten zweiten Partikelmuster in ersten Matrixwerkstoff 76 ange ordnet. The green compact 72 is produced in several steps: In a first step, the support material 83 is applied (FIG. 6A), it being possible for the support material 83 to be applied in one layer or in several layers. In a second step, the first hard material particles 77 are arranged in the support material 83 according to the defined first particle pattern (FIG. 6B), the first hard material particles 77 not being completely embedded in the support material 83, but rather a protrusion over the support material 83. The production of the green compact 72 ends with a sequence of a third and fourth step, the sequence being carried out once or several times; in the case of the green compact 72 of FIG. 7A, the sequence of the third and fourth steps is carried out in triplicate. The third step is the first matrix material 76 is applied and, in the fourth step, the second hard material particles 78 are arranged in the first matrix material 76 according to the defined second particle pattern.
Der Grünling 72 wird durch Freiformsintern oder Heißpressen zum Bearbeitungssegment 71 weiterverarbeitet. Beim Freiformsintern erfolgt eine Temperatureinwirkung und beim Heiß pressen eine Druck- und Temperatureinwirkung auf den Grünling 71. Die Eigenschaften des Stützmaterials 83, insbesondere die Schmelztemperatur Tschmeiz, bestimmen das Verhalten des Stützmaterials 83 bei der Weiterverarbeitung. Wenn die Schmelztemperatur Tschmeiz des Stützmaterials 83 niedriger als die Sintertemperatur Tsinter des ersten Matrixwerkstoffes 76 ist, verändert das Stützmaterial 83 beim Aufheizen seinen pulver- oder granulatförmigen Zu stand und verflüssigt sich, bevor der erste Matrixwerkstoff 76 versintert; das flüssige Stütz material 83 kann sich während des Sinterprozesses im ersten Matrixwerkstoff 76 verteilen und den Sintervorgang als Infiltrat unterstützen. Wenn die Schmelztemperatur Tschmeiz des Stützmaterials 83 höher als die Sintertemperatur Tsmter des ersten Matrixwerkstoffes 76 ist, verbleibt das Stützmaterial 83 beim Aufheizen in seinem pulver- oder granulatförmigen Zu stand und kann nach dem Sintervorgang problemlos vom fertigen Bearbeitungssegment ent fernt werden. The green compact 72 is processed further to form the processing segment 71 by free-form sintering or hot pressing. During free-form sintering there is a temperature effect and during hot pressing there is a pressure and temperature effect on the green compact 71. The properties of the support material 83, in particular the melting temperature Ts chmeiz, determine the behavior of the support material 83 during further processing. If the melting temperature Ts chmeiz of the support material 83 is lower than the sintering temperature Tsi nter of the first matrix material 76, the support material 83 changes its powdery or granular state when heated and liquefies before the first matrix material 76 sintered; the liquid support material 83 can be distributed in the first matrix material 76 during the sintering process and support the sintering process as an infiltrate. If the melting temperature Ts chmeiz of the support material 83 is higher than the sintering temperature Tsmter of the first matrix material 76, the support material 83 remains in its powdery or granular state during heating and can easily be removed from the finished processing segment after the sintering process.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Grünlings (52; 72) für ein Bearbeitungssegment (11 A,1. A method for producing a green compact (52; 72) for a machining segment (11 A,
11 B; 21A, 21 B; 31; 41; 51; 71) aus einem pulver- oder granulatförmigen ersten Mat rixwerkstoff (56; 76) und ersten Hartstoffpartikeln (57; 77), wobei das Bearbeitungsseg ment mit einer Unterseite (61; 81) mit einem Grundkörper (12A, 12B; 22A, 22B; 32; 42) eines Bearbeitungswerkzeuges (10A, 10B; 20A, 20B; 30; 40) verbunden wird, gekenn zeichnet durch die Schritte: 11 B; 21A, 21B; 31; 41; 51; 71) made of a powdery or granular first matrix material (56; 76) and first hard material particles (57; 77), the machining segment having an underside (61; 81) with a base body (12A, 12B; 22A, 22B; 32 ; 42) a machining tool (10A, 10B; 20A, 20B; 30; 40) is connected, characterized by the following steps:
■ Aufträgen eines pulver- oder granulatförmigen Stützmaterials (63; 83), wobei das Stützmaterial (63; 83) vom ersten Matrixwerkstoff (56; 76) verschieden ist, ■ Application of a powder or granular support material (63; 83), the support material (63; 83) being different from the first matrix material (56; 76),
■ Anordnen der ersten Hartstoffpartikel (57; 77) gemäß einem definierten Partikel muster im Stützmaterial (63; 83), wobei die ersten Hartstoffpartikel (57; 77) teil weise im Stützmaterial (63; 83) angeordnet werden, und ■ Arranging the first hard material particles (57; 77) according to a defined particle pattern in the support material (63; 83), the first hard material particles (57; 77) being partially arranged in the support material (63; 83), and
■ Aufträgen des ersten Matrixwerkstoffes (56; 76) auf die ersten Hartstoffpartikel (57; 77) und das Stützmaterial (63; 83). ■ Application of the first matrix material (56; 76) to the first hard material particles (57; 77) and the support material (63; 83).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützmaterial (63; 83) mit einer Schmelztemperatur aufgetragen wird, die höher als die Sintertemperatur des ersten Matrixwerkstoffes (56; 76) ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that a support material (63; 83) is applied with a melting temperature which is higher than the sintering temperature of the first matrix material (56; 76).
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützmaterial (63; 83) mit einer Schmelztemperatur aufgetragen wird, die niedriger als die Sintertemperatur des ersten Matrixwerkstoffes (56; 76) ist. 3. The method according to claim 1, characterized in that a support material (63; 83) is applied with a melting temperature which is lower than the sintering temperature of the first matrix material (56; 76).
4. Verfahren zur Weiterverarbeitung des Grünlings (52; 72), der mit dem Verfahren zur Her stellung eines Grünlings nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt wurde, in ein Be arbeitungssegment (51; 71). 4. A method for further processing the green compact (52; 72), which was produced with the method for producing a green compact according to one of claims 1 to 3, in a processing segment (51; 71).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling (52) unter Druckeinwirkung zu einem Pressling (53) verdichtet wird und der Pressling (53) anschlie ßend zum Bearbeitungssegment (51) weiterverarbeitet wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the green compact (52) is compressed under the action of pressure to form a compact (53) and the compact (53) is then further processed to form the processing segment (51).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressling (53) durch Frei formsintern oder Heißpressen zum Bearbeitungssegment (51) weiterverarbeitet wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the compact (53) is further processed by free-form sintering or hot pressing to form the processing segment (51).
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling (72) durch Frei formsintern oder Heißpressen zum Bearbeitungssegment (71) weiterverarbeitet wird. 7. The method according to claim 4, characterized in that the green compact (72) is further processed by free-form sintering or hot pressing to form the processing segment (71).
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