EP4699744A2

EP4699744A2 - Chisel with long service life

Info

Publication number: EP4699744A2
Application number: EP25222482.9A
Authority: EP
Inventors: Árpád Horváth; Bertalan Kecskés; Gabor Rakonczai; Norbert Tajthi
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2022-05-10
Filing date: 2022-05-10
Publication date: 2026-02-25
Also published as: EP4275856A1; WO2023217542A1; EP4275856C0; EP4275856B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Meißel (10), der einen Arbeitsabschnitt (12), einen Schaftabschnitt (14), eine Schlagfläche (16) und eine durch den Arbeitsabschnitt (12), den Schaftabschnitt (14) und die Schlagfläche (16) verlaufende Längsachse (L) aufweist. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem quer zur Längsachse (L) verlaufenden Querschnitt des Arbeitsabschnitts (12) ein erster struktureller Kernbereich (KB1) eine erste Kern-Härte (HK1) aufweist, die wesentlich geringer ist als eine erste Außen-Härte (HA1) in einem ersten Außenbereich (AB1) außerhalb des ersten strukturellen Kernbereichs (KB1) des selben Querschnitts. Ferner wird ein Verfahren (1000) zur Herstellung eines solchen Meißels (10) vorgestellt. Der Meißel (10) zeichnet sich durch eine besonders lange Langlebigkeit aus.The invention relates to a chisel (10) comprising a working section (12), a shank section (14), a striking surface (16), and a longitudinal axis (L) extending through the working section (12), the shank section (14), and the striking surface (16). It is characterized in that, in a cross-section of the working section (12) extending transversely to the longitudinal axis (L), a first structural core region (KB1) has a first core hardness (HK1) that is significantly lower than a first outer hardness (HA1) in a first outer area (AB1) outside the first structural core region (KB1) of the same cross-section. Furthermore, a method (1000) for manufacturing such a chisel (10) is presented. The chisel (10) is characterized by a particularly long service life.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Meißel, der einen Arbeitsabschnitt, einen Schaftabschnitt und eine Schlagfläche und eine durch den Arbeitsabschnitt, den Schaftabschnitt und die Schlagfläche verlaufende Längsachse aufweist.The invention is based on a chisel comprising a working section, a shaft section and a striking surface, and a longitudinal axis running through the working section, the shaft section and the striking surface.

Solche Meißel werden auf Baustellen zur meißelnden Bearbeitung von mineralischem Gestein, beispielsweise Beton, eingesetzt. Während des Einsatzes nutzt sich der Arbeitsabschnitt ab, sodass sich aus der kumulierten Nutzung von einem ersten Einsatz bis zu einem letzten möglichen Einsatz, nachdem der Arbeitsabschnitt maximal abgenutzt ist, eine theoretisch maximal mögliche Nutzungsdauer, also die maximale, theoretische Standzeit, ergibt.These chisels are used on construction sites for chiseling mineral rock, such as concrete. During use, the working section wears down, so that the cumulative use from the first use to the last possible use after the working section is maximally worn results in a theoretically maximum possible service life, i.e., the maximum theoretical service life.

Insbesondere bei intensivem Einsatz solcher Meißel in stark armierten Stahlbeton können die Meißel brechen, sodass sich ihre maximale, tatsächliche Standzeit in diesen Fällen erheblich verkürzt.Particularly when such chisels are used intensively in heavily reinforced concrete, the chisels can break, so that their maximum, actual service life is considerably reduced in these cases.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, gattungsgemäße Meißel mit einem geringen Bruchrisiko anzubieten. Weiter ist ein Verfahren zur Herstellung solcher Meißel wünschenswert.The object of the present invention is therefore to offer chisels of this type with a low risk of breakage. Furthermore, a method for manufacturing such chisels is desirable.

Gelöst wird die Aufgabe durch einen Meißel, der einen Arbeitsabschnitt, einen Schaftabschnitt, eine Schlagfläche und eine durch den Arbeitsabschnitt, den Schaftabschnitt und die Schlagfläche verlaufende Längsachse aufweist. In einem quer zur Längsachse verlaufenden Querschnitt des Arbeitsabschnitts weist ein erster struktureller Kernbereich eine erste Kern-Härte auf, die wesentlich geringer ist als eine erste Außen-Härte in einem ersten Außenbereich außerhalb des ersten strukturellen Kernbereichs des selben Querschnitts.The problem is solved by a chisel comprising a working section, a shank section, a striking face, and a longitudinal axis running through the working section, the shank section, and the striking face. In a cross-section of the working section perpendicular to the longitudinal axis, a first structural core region exhibits a first core hardness that is significantly lower than a first outer hardness in a first outer area outside the first structural core region of the same cross-section.

Somit kann der Meißel im Bereich des Arbeitsabschnitts Material unterschiedlicher Härten aufweisen. Insbesondere kann der Meißel im Bereich des Arbeitsabschnitts im Inneren weicher als an seiner Oberfläche sein.Therefore, the chisel can have material of varying hardness in the working area. In particular, the chisel can be softer inside the working area than on its surface.

Im Gegenzug kann im Inneren, insbesondere im ersten strukturellen Kernbereich, eine höhere Zähigkeit vorliegen als an der Oberfläche und / oder im ersten Außenbereich.Conversely, the interior, especially the first structural core area, may exhibit higher toughness than the surface and/or the first outer area.

In Untersuchungen der Anmelderin hat sich gezeigt, dass bei solchen Meißeln das Risiko von Brüchen äußerst gering ist.Investigations by the applicant have shown that the risk of breakage is extremely low with such chisels.

Unter einem "wesentlichen" Unterschied zweier Werte einer Messgröße kann dabei ein Unterschied von wenigstens 10%, insbesondere von wenigstens 20%, verstanden werden.A "significant" difference between two values of a measured quantity can be understood as a difference of at least 10%, in particular of at least 20%.

Dementsprechend kann unter einem unwesentlichen Unterschied der zwei Werte eine Abweichung von beispielsweise weniger als 10 Prozent, insbesondere von weniger als 5%, verstanden werden.Accordingly, an insignificant difference between the two values can be understood as a deviation of, for example, less than 10 percent, and in particular less than 5%.

Als Längsachse kann auch, beispielsweise bei einem nicht rotationssymmetrischen Meißel wie beispielsweise einem Kanalmeißel, eine Längsebene des Meißels angesehen werden.The longitudinal axis can also be considered to be a longitudinal plane of the chisel, for example in the case of a non-rotationally symmetric chisel such as a channel chisel.

Der Arbeitsabschnitt kann Stege, Vorsprünge und / oder dergleichen aufweisen. Diese können eingerichtet sein, das Risiko eines Festsetzens in einem zu bearbeiteten Untergrund zu verringern.The work area may have ledges, projections, and/or similar features. These may be designed to reduce the risk of the workpiece becoming stuck in the substrate being worked.

Härteangaben können insbesondere im Verfahren gemäß Vickers bestimmt sein. Alternativ oder ergänzend können Härteangaben auch nach Rockwell, beispielsweise gemäß Skala C, bestimmt sein.Hardness values can be determined using the Vickers method. Alternatively or additionally, hardness values can also be determined according to Rockwell, for example, scale C.

In einem Querschnitt des Schaftabschnitts kann ein zweiter struktureller Kernbereich eine zweite Kern-Härte aufweisen.In a cross-section of the shaft section, a second structural core area may exhibit a second core hardness.

Die zweite Kern-Härte kann wesentlich geringer sein als eine zweite Außen-Härte in einem zweiten Außenbereich außerhalb des zweiten Kernbereichs des selben Querschnitts.The second core hardness can be significantly lower than a second outer hardness in a second outer area outside the second core area of the same cross-section.

Insbesondere kann somit der Schaftabschnitt einen im Verhältnis zu seiner Oberfläche weichen Kern aufweisen.In particular, the shaft section can therefore have a core that is soft in relation to its surface area.

Die erste Kern-Härte kann wesentlich größer sein als die zweite Kern-Härte, sodass der Arbeitsabschnitt insgesamt härter ist als der Schaftabschnitt. Der Arbeitsabschnitt und damit der Meißel kann somit weiterhin eine hohe theoretisch maximal mögliche Standzeit aufweisen.The first core hardness can be significantly greater than the second core hardness, so that the The working section is harder overall than the shank section. Therefore, the working section, and consequently the chisel, can maintain a high theoretically maximum possible service life.

Die erste Kern-Härte kann wesentlich geringer sein als die zweite Außen-Härte.The first core hardness can be significantly lower than the second outer hardness.

Der erste strukturelle Kernbereich weist Anlassmartensit auf, insbesondere kann der erste strukturelle Kernbereich aus Anlassmartensit bestehen. Die Anlassmartensit-enthaltende Mikrostruktur kann durch wenigstens zweifache Wärmebehandlung, insbesondere unter anderem unter Verwendung von wenigstens einer Schock-Induktionswärmebehandlung, erzeugt sein.The first structural core region contains tempered martensite; in particular, the first structural core region can consist of tempered martensite. The tempered martensite-containing microstructure can be produced by at least two heat treatments, in particular including at least one shock induction heat treatment.

Der erste Außenbereich weist Martensit auf, insbesondere besteht der erste Außenbereich aus Martensit. Die Mikrostruktur kann durch wenigstens eine Induktionswärmebehandlung erzeugt sein.The first outer surface exhibits martensite; in particular, the first outer surface consists of martensite. The microstructure may have been generated by at least one induction heat treatment.

Der den ersten Außenbereich und den ersten strukturellen Kernbereich umfassende Querschnitt des Meißels kann einen geometrischen Kernbereich aufweisen, der durch die flächengrößte, in den Querschnitt einbeschriebene Ellipse definiert ist.The cross-section of the chisel, encompassing the first outer area and the first structural core area, can have a geometric core area defined by the ellipse inscribed in the cross-section with the largest area.

Besonders bruchfeste Meißel können dann ein Flächenverhältnis des ersten strukturellen Kernbereichs zum geometrischen Kernbereich im Bereich von 40 bis 80 % aufweisen.Particularly fracture-resistant chisels can then have an area ratio of the first structural core area to the geometric core area in the range of 40 to 80%.

In den Rahmen der Erfindung fällt des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Meißels mit dem vorangehend und / oder nachfolgend beschriebenen Merkmalen, wobei ein Meißelrohling, der einen Arbeitsabschnitt, einen Schaftabschnitt und eine Schlagfläche und eine durch den Arbeitsabschnitt, den Schaftabschnitt und die Schlagfläche verlaufende Längsachse aufweist, bearbeitet wird.The invention further encompasses a method for manufacturing a chisel with the features described above and/or below, wherein a chisel blank having a working section, a shank section and a striking surface and a longitudinal axis passing through the working section, the shank section and the striking surface is machined.

Der Meißelrohling kann noch nicht wärmebehandelt sein.The chisel blank may not yet have been heat-treated.

Das Verfahren umfasst eine Induktionswärme-Behandlung des Arbeitsabschnitts, wobei sowohl der erste Außenbereich als auch der erste Kernbereich gehärtet werden, und eine Induktionswärme-Schockbehandlung des Arbeitsabschnitts, sodass der erste Außenbereich eine wesentlich größere Härte aufweist als der erste Kernbereich.The process includes an induction heat treatment of the working section, whereby both the first outer area and the first core area are hardened, and an induction heat shock treatment of the working section, so that the first outer area has a significantly greater hardness than the first core area.

Vorzugsweise wird dabei zunächst die Induktionswärme-Behandlung und anschließend die Induktionswärme-Schockbehandlung durchgeführt.Preferably, the induction heat treatment is performed first, followed by the induction heat shock treatment.

Die Induktionswärme-Schockbehandlung kann sich über den gesamten Meißel, insbesondere über den Arbeitsabschnitt und den Schaftabschnitt, erstrecken.The induction heat shock treatment can extend over the entire chisel, especially over the working section and the shank section.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of exemplary embodiments of the invention, with reference to the figures in the drawing, which show essential details of the invention, and from the claims. The features shown therein are not necessarily to scale and are depicted in such a way that the inventive features are clearly visible. The various features can be implemented individually or in any combination in variants of the invention.

In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.The schematic drawing shows exemplary embodiments of the invention, which are explained in more detail in the following description.

Es zeigen:They show:

Fig. 1Fig. 1: einen Meißel,a chisel,
Fig. 2Fig. 2: ein Härtediagramm eines Meißels,a hardness diagram of a chisel,
Fig. 3Fig. 3: einen schematischen Längsschnitt durch einen Meißel,a schematic longitudinal section through a chisel,
Fig. 4a und 4bFigs. 4a and 4b: schematische Querschnitte verschiedener Meißel mit Markierungen von geometrischen und strukturellen Kernbereichen,Schematic cross-sections of various chisels with markings of geometric and structural core areas,
Fig. 5Fig. 5: ein Flussdiagramm eines Verfahrens, unda flowchart of a process, and
Fig. 6a und 6bFigs. 6a and 6b: Diagramme experimentell ermittelter Standzeiten von Meißeln.Diagrams of experimentally determined tool life of chisels.

In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung für gleiche oder sich funktional entsprechende Elemente jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet.In the following description of the figures, the same reference numerals are used for identical or functionally corresponding elements to facilitate understanding of the invention.

Fig. 1 zeigt einen Meißel 10. Der Meißel 10 ist als Spitzmeißel ausgebildet. Er weist einen Arbeitsabschnitt 12, einen Schaftabschnitt 14 und eine Schlagfläche 16 auf. An dem freien Ende seines Arbeitsabschnitts 12 weist der Meißel 10 eine Spitze 18 auf. Fig. 1 Figure 1 shows a chisel 10. The chisel 10 is designed as a pointed chisel. It has a working section 12, a shaft section 14 , and a striking surface 16. At the free end of its working section 12, the chisel 10 has a point 18 .

Durch den Arbeitsabschnitt 12, den Schaftabschnitt 14 und die Schlagfläche 16 verläuft eine Längsachse L.A [path/section] runs through the working section 12, the shaft section 14 and the striking surface 16. Longitudinal axis L.

Der Meißel 10 kann durch Schläge auf seine Schlagfläche 16, beispielsweise mithilfe einer im Bereich der Schlagfläche 16 montierten Werkzeugmaschine (in Fig. 1 nicht dargestellt), in einen Untergrund 20 getrieben werden. Der Untergrund 20 ist im Beispiel gemäß Fig. 1 ein mineralischer Untergrund, beispielsweise Stahlbeton.The chisel 10 can be moved by striking its striking surface 16, for example by means of a machine tool mounted in the area of the striking surface 16 (in Fig. 1 (not shown), are driven into a substrate 20. The substrate 20 in the example is according to Fig. 1 a mineral substrate, for example reinforced concrete.

Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Meißels 10 weist der Arbeitsabschnitt 12 mehrere Rippen 22 auf. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in Fig. 1 lediglich eine der Rippen 22 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Rippen 22 können eingerichtet sein, ein Festsetzen des Meißels im Untergrund 20 zu verhindern oder zumindest das Risiko eines solchen Festsetzens zu reduzieren.In the Fig. 1 In the illustrated embodiment of the chisel 10, the working section 12 has several ribs 22. For the sake of simplicity, in Fig. 1 Only one of the ribs 22 is marked with a reference symbol. The ribs 22 may be designed to prevent the chisel from becoming stuck in the substrate 20 or at least to reduce the risk of such sticking.

Über die Lebensdauer des Meißels 10 hinweg nutzt sich üblicherweise der Arbeitsabschnitt 12, aber nicht oder allenfalls in unwesentlichem Maße der Schaftabschnitt 14 ab. Der Meißel 10 erreicht sein maximales Nutzungsende, wenn der Arbeitsabschnitt 12 vollständig oder zumindest bis zu einem bestimmten Minimum verkürzt, ist, sofern es nicht zuvor zu einem Bruch oder einer ähnlich schweren Beschädigung des Meißels 10 kommt.Over the service life of the chisel 10, the working section 12 typically wears down, but the shank section 14 does not, or at most only to an insignificant extent. The chisel 10 reaches its maximum service life when the working section 12 is completely or at least shortened to a certain minimum, unless the chisel 10 breaks or is similarly severely damaged beforehand.

Am Schaftabschnitt 14 ist ein Einsteckende 24 ausgebildet. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Einsteckende 24 als Sechskant ausgebildet sein und / oder einen solchen umfasst. Denkbar ist alternativ auch, dass das Einsteckende 24 einem anderen Standard, beispielsweise einem gewöhnlich als "SDS-Plus" oder "SDS-Max" bezeichneten Standard, entspricht.A plug-in end 24 is formed on the shaft section 14. In the case of the Fig. 1 In the illustrated embodiment, the insertion end 24 can be designed as a hexagon and/or include one. Alternatively, it is also conceivable that the insertion end 24 conforms to another standard, for example, a standard commonly referred to as "SDS-Plus" or "SDS-Max".

Fig. 2 zeigt ein Härtediagramm zu lokalen Härten des Meißels 10 entlang seiner Längsachse L. Im Diagramm entspricht die Abszisse der jeweiligen Position entlang der Längsachse L. Fig. 2 The diagram shows a hardness diagram of the local hardness of the chisel 10 along its longitudinal axis L. In the diagram, the abscissa corresponds to the respective position along the longitudinal axis L.

In Fig. 2 ist dabei jeweils ein Verlauf von Härten in Außenbereichen so wie in Kernbereichen entsprechend der jeweiligen Position x bzw. dem jeweiligen Querschnitt an der Position x entlang der Längsachse L abgebildet.In Fig. 2 The graph shows a progression of hardness in outer areas as well as in core areas according to the respective position x or the respective cross-section at position x along the longitudinal axis L.

Fig. 3 zeigt eine schematische Längsschnittansicht des Meißels 10 entlang der Längsachse L, sodass zu erkennen ist, auf welche Abschnitte sich die Härten gemäß Fig. 2 jeweils beziehen. Fig. 3 shows a schematic longitudinal section view of the chisel 10 along the longitudinal axis L, so that it can be seen on which sections the hardnesses apply according to Fig. 2 each refer to.

In Fig. 3 sind ein erster struktureller Kernbereich KB1, ein erster, radial um den ersten strukturellen Kernbereich KB1 umlaufender, erster Außenbereich AB1 sowie ein zweiter struktureller Kernbereich KB2 mit einem um diesen radial umlaufenden zweiten Außenbereich AB2 abgebildet.In Fig. 3 The diagram shows a first structural core area KB1, a first outer area AB1 radially surrounding the first structural core area KB1 , and a second structural core area KB2 with a second outer area AB2 radially surrounding it.

Der Meißel 10 weist im Bereich seines Arbeitsabschnitts 12 in dem ersten strukturellen Kernbereich KB1 als Härte eine erste Kernhärte HK1 auf. Die erste Kernhärte HK1 ist wesentlich geringer als eine Härte in dem ersten Außenbereich AB1, im Folgenden als erste Außenhärte HA1 bezeichnet, außerhalb des ersten strukturellen Kernbereichs KB1 innerhalb des selben Querschnitts des Arbeitsabschnitts 12. Die erste Kernhärte HK1 beträgt zwischen 50 und 80 Prozent, beispielsweise zwischen 60 und 70 Prozent, der ersten Außenhärte HA1. Beispielsweise kann die erste Kernhärte HK1 im Bereich von 400 und 450 HV sein. Die erste Außenhärte HA1 kann im Bereich von 600 bis 650 HV sein.The chisel 10 exhibits a first core hardness HK1 in the first structural core area KB1 of its working section 12. The first core hardness HK1 is significantly lower than the hardness in the first outer area AB1, hereinafter referred to as the first outer hardness HA1 , located outside the first structural core area KB1 within the same cross-section of the working section 12. The first core hardness HK1 is between 50 and 80 percent, for example, between 60 and 70 percent, of the first outer hardness HA1. For example, the first core hardness HK1 can be in the range of 400 to 450 HV. The first outer hardness HA1 can be in the range of 600 to 650 HV.

Ein zweiter struktureller Kernbereich KB2, der entlang des Schaftabschnitts 14 ausgebildet ist, weist zumindest in einem Querschnitt eine Härte, im Folgenden als zweite Kernhärte HK2 bezeichnet, auf. Diese ist wesentlich geringer als eine zweite Außenhärte HA2 in einem zweiten Außenbereich AB2 außerhalb des zweiten strukturellen Kernbereichs KB2 des selben Querschnitts des Schaftabschnitts 14.A second structural core area KB2, formed along the shaft section 14, exhibits a hardness, hereinafter referred to as the second core hardness HK2 , in at least one cross-section. This hardness is significantly lower than a second external hardness HA2 in a second external area AB2 outside the second structural core area KB2 of the same cross-section of the shaft section 14.

Wie in Fig. 2 zu erkennen, ist die Kernhärte HK1 ist wesentlich grösser als die zweite Kernhärte HK2.As in Fig. 2 It can be seen that the core hardness HK1 is significantly greater than the second core hardness HK2.

In den Außenbereichen AB1 und AB2 können die Härten entlang der Längsachse L konstant oder zumindest im Wesentlichen konstant sein. Insbesondere können die erste Außenhärte HA1 und die zweite Außenhärte HA2 gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich sein.In the outer regions AB1 and AB2, the hardness values along the longitudinal axis L can be constant or at least substantially constant. In particular, the first outer hardness HA1 and the second outer hardness HA2 can be the same or at least substantially the same.

Fig. 2 zeigt ferner, dass die erste Kernhärte HK1 wesentlich geringer ist als die erste Außenhärte HA1. Sie ist zudem, insbesondere dann, wenn die erste und die zweite Außenhärte HA1 und HA2 gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich sind, wesentlich geringer als die zweite Außenhärte HA2. Fig. 2 This further shows that the first core hardness HK1 is significantly lower than the first outer hardness HA1. Moreover, it is significantly lower than the second outer hardness HA2, particularly when the first and second outer hardnesses HA1 and HA2 are equal or at least substantially equal.

Aus Fig. 3 ist ferner entnehmbar, dass sich die Mikrostruktur des ersten Außenbereichs AB1 von der des ersten strukturellen Kernbereichs KB1 unterscheidet.Out of Fig. 3 It can also be seen that the microstructure of the first outer area AB1 differs from that of the first structural core area KB1.

Der erste Außenbereich AB1 ist aus Martensit ausgebildet. Er kann vollständig gehärtet sein. Dagegen ist der erste strukturelle Kernbereich KB1 aus Anlassmartensit ausgebildet.The first outer layer AB1 is formed from martensite. It can be fully hardened. In contrast, the first structural core area KB1 is formed from tempered martensite.

Die Spitze 18 kann ebenfalls aus Martensit ausgebildet sein. Denkbar ist jedoch auch, insbesondere nach einer gewissen Abnutzung des Meißels 10 und insbesondere der Spitze 18, wenn der erste strukturelle Kernbereich KB1 bis in die Spitze 18 reicht, dass die Spitze 18 alternativ oder ergänzend Anlassmartensit aufweist.The tip 18 may also be composed of martensite. However, it is also conceivable, particularly after a certain amount of wear on the chisel 10 and especially the tip 18, if the first structural core area KB1 extends to the tip 18, that the tip 18 alternatively or additionally exhibits temper martensite.

Im Inneren des Schaftabschnitts 14, insbesondere im zweiten strukturellen Kernbereich KB2, können andere Mikrostrukturen, insbesondere Perlit und / oder Ferrit, vorliegen.Inside the shaft section 14, particularly in the second structural core area KB2, other microstructures, especially pearlite and/or ferrite, may be present.

Fig. 4a und Fig. 4b zeigen beispielhaft Querschnitte verschiedener Meißel 10. Die Querschnitte stammen jeweils aus jeweiligen Arbeitsabschnitten 12 (siehe Fig. 1). Fig. 4a zeigt Querschnitte von Spitzmeißeln, wohingegen Fig. 4b Querschnitte von Flachmeißeln zeigt. Fig. 4a and Fig. 4b The cross-sections of various chisels are shown as examples. 10. The cross-sections each come from the respective work sections. 12 (see Fig. 1 ). Fig. 4a shows cross-sections of pointed chisels, whereas Fig. 4b Shows cross-sections of flat chisels.

In den einzelnen Beispielquerschnitten sind jeweils die jeweiligen ersten Kernbereiche KB1 markiert sowie zugehörige geometrische Kernbereiche KG. Die geometrischen Kernbereiche KG sind dabei definiert als flächengrößte, in den jeweiligen Querschnitt des Arbeitsabschnitts 12 eingeschriebene Ellipsen.In each example cross-section, the respective first core areas KB1 and the associated geometric core areas KG are marked. The geometric core areas KG are defined as the ellipses with the largest area inscribed in the respective cross-section of work section 12.

Die Flächenverhältnisse der jeweils ersten strukturellen Kernbereiche KB1 zu den jeweils zu diesen zugehörigen geometrischen Kernbereichen KG liegt im Bereich von 30 bis 90 Prozent, insbesondere im Bereich 40 bis 80 Prozent. Beispielsweise ist das Verhältnis des Durchmessers dKB1 des im Querschnitt kreisförmigen ersten strukturellen Kernbereichs KB1 zum Durchmesser dAB1 des zugehörigen Außenbereichs AB1 bei dem ersten Spitzmeißel von links in Fig. 4a ca. 63%, sodass sich ein Flächenverhältnis von 0,4, entsprechend also 4 * 10¹ Prozent, ergibt.The area ratios of the first structural core areas KB1 to their respective geometric core areas KG range from 30 to 90 percent, particularly from 40 to 80 percent. For example, the ratio of the diameter dKB1 of the circular cross-section of the first structural core area KB1 to the diameter dAB1 of the associated outer area AB1 is, for the first chisel from the left, Fig. 4a approximately 63%, resulting in an area ratio of 0.4, corresponding to 4 * 10 ¹ percent.

Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1000 zur Herstellung eines Meißels 10. Fig. 5 shows a flowchart of a process 1000 for the manufacture of a chisel 10.

In einer Vorbereitungsphase 1010 wird zunächst ein Meißelrohling hergestellt, der einen Arbeitsabschnitt 12, einen Schaftabschnitt 14 und eine Schlagfläche 16 aufweist.In a preparatory phase 1010, a chisel blank is first produced, which has a working section 12, a shaft section 14 and a striking surface 16.

Der herzustellende Meißelrohling weist eine längliche Form auf, so dass durch dessen Arbeitsabschnitt 12, den Schaftabschnitt 14 und die Schlagfläche 16 eine Längsachse L verläuft.The chisel blank to be produced has an elongated shape, so that a longitudinal axis L runs through its working section 12, the shaft section 14 and the striking surface 16.

In einer Wärmephase 1020 wird der Arbeitsabschnitt 12 wärmebehandelt mittels Induktionswärme. Bei diesem ersten Aufheizen erreichen sowohl der erste Außenbereich AB1 als auch der erste strukturelle Kernbereich KB1 eine homogene Austenitisationstemperatur. Infolge hinreichend schneller Abkühlung wird der volle Querschnitt des Arbeitsabschnitts 12 gehärtet. Dabei wird somit sowohl der erste Außenbereich AB1 als auch der erste strukturelle Kernbereich KB1 zu Martensit umgewandelt und entsprechend gehärtet.In a heating phase 1020, the working section 12 is heat-treated using induction heating. During this initial heating, both the first outer surface AB1 and the first structural core area KB1 reach a homogeneous austenitization temperature. As a result of sufficiently rapid cooling, the entire cross-section of the working section 12 is hardened. Thus, both the first outer surface AB1 and the first structural core area KB1 are transformed into martensite and hardened accordingly.

In einer nachfolgenden Schockwärmephase 1030 wird nun der Arbeitsabschnitt 12 Schock-wärmebehandelt mit Hilfe einer Induktionswärme-Schockbehandlung. Dadurch wird der erste Außenbereich AB1 weiter gehärtet. Dadurch erhält der erste Außenbereich AB1 eine wesentlich größere Härte als der ersten strukturellen Kernbereich KB1. Im ersten strukturellen Kernbereich KB1 hingegen kommt es durch die Schock-Wärmebehandlung allenfalls zu einem geringeren Temperaturanstieg als im ersten Außenbereich AB1. Insbesondere kann ein Erreichen einer Austenitisierungstemperatur vermieden werden, sodass zumindest im Wesentlichen keine weitere allotrope Umwandlung mehr stattfindet. Im ersten strukturellen Kernbereich KB1 kann sich eine Phase umfassend α + Fe₃C ausbilden.In a subsequent shock heat treatment phase 1030 , working section 12 is shock heat treated using an induction heat shock treatment. This further hardens the first outer area AB1. As a result, the first outer area AB1 acquires a significantly greater hardness than the first structural core area KB1. In contrast, the shock heat treatment in the first structural core area KB1 results in a lower temperature increase than in the first outer area AB1. In particular, reaching an austenitizing temperature can be avoided, so that at least essentially no further allotropic transformation takes place. A phase comprising α + Fe ₃ C can form in the first structural core area KB1.

Der Schaftabschnitt 14 kann vor der Schock-Wärmebehandlung wärmebehandelt werden.The shaft section 14 can be heat-treated before the shock heat treatment.

Die Anmelderin hat Vergleichsuntersuchungen zur Lebensdauer von Meißeln 10, insbesondere hergestellt gemäß dem Verfahren 1000, im Vergleich zu bereits bekannten Vergleichsmeißeln angestellt.The applicant has conducted comparative studies on the service life of chisels 10, in particular manufactured according to method 1000, in comparison to previously known comparative chisels.

Dazu sind in einer ersten Versuchsreihe mit einem handelsüblichen Meißelhammer mit einer Schlagenergie im Bereich von 25 bis 30 J pro Schlag zu prüfende Meißel über bis zu sechs Stunden in stark armiertem, Stahlbeton, insbesondere mit dreilagigen Stahlarmierungen mit Durchmesser 16 mm und Teilungen von 150 x 150 mm, und Beton der Klasse C25/30 GK32, getestet worden.In a first series of tests, chisels to be tested were subjected to a standard chisel hammer with an impact energy in the range of 25 to 30 J per blow for up to six hours in heavily reinforced concrete, in particular with three-layer steel reinforcements with a diameter of 16 mm and spacing of 150 x 150 mm, and concrete of class C25/30 GK32.

Bei insgesamt 10 Vergleichsmeißeln ergab sich eine Ausfallrate von ca. 50 % innerhalb der Testdauer von höchstens sechs Stunden. Dagegen ergab sich unter 40 Meißeln 10 kein einziger Ausfall über die jeweilige Höchstdauer der Testungen von sechs Stunden.A total of 10 comparison chisels showed a failure rate of approximately 50% within the test duration of a maximum of six hours. In contrast, among 40 chisels, not a single one failed over the respective maximum test duration of six hours.

Im Rahmen einer zweiten Versuchsreihe wurden Rotationsbiegetests durchgeführt und die Anzahlen der Zyklen erfasst, die der jeweils getestete Meißel Stand hält. Ein Zyklus entspricht dabei einer vollständigen Umdrehung.In a second series of tests, rotational bending tests were carried out and the number of cycles that each tested chisel could withstand was recorded. One cycle corresponds to a complete rotation.

Wie dem Diagramm gemäß Fig. 6a zu entnehmen ist, erreichten von den Vergleichsmeißeln BM1, BM2, BM3, BM4 und BM5 lediglich zwei Meißel eine Lebensdauer von wenigstens 100.000 Zyklen. Keiner der Vergleichsmeißel überstand mehr als 150.000 Zyklen. Zwei der fünf Vergleichsmeißel erreichten nicht einmal 100.000 Zyklen.As shown in the diagram Fig. 6a As can be seen, of the comparison chisels BM1, BM2, BM3, BM4 and BM5 , only two achieved a service life of at least 100,000 cycles. None of the comparison chisels survived more than 150,000 cycles. Two of the five comparison chisels did not even reach 100,000 cycles.

Hingegen überstanden alle getesteten Meißel 10 wie im Diagramm gemäß Fig. 6b dargestellt, 150.000 Zyklen. Einzelne der Meißel 10 erreichten sogar Lebensdauern bis knapp unter 500.000 Zyklen.However, all tested chisels survived 10 as shown in the diagram. Fig. 6b As shown, 150,000 cycles. Individual chisels 10 even achieved lifetimes of just under 500,000 cycles.

Somit ist das Bruchrisiko der getesteten Meißel 10 gegenüber den getesteten Vergleichsmeißeln erheblich gesenkt.Thus, the risk of breakage of the tested chisels 10 is significantly reduced compared to the tested comparison chisels.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: Meißelchisel
1212: Arbeitsabschnittwork section
1414: Schaftabschnittshaft section
1616: Schlagflächestriking surface
1818: SpitzeGreat
2020: UntergrundSubsoil
2222: Ripperib
2424: EinsteckendePlugging in
10001000: VerfahrenProceedings
10101010: VorbereitungsphasePreparation phase
10201020: WärmephaseHeat phase
10301030: SchockwärmephaseShock heat phase
AB1AB1: Außenbereichoutdoor area
AB2AB2: Außenbereichoutdoor area
HA1HA1: AußenhärteExternal hardness
HA2HA2: AußenhärteExternal hardness
HK1HK1: KernhärteCore hardness
HK2HK2: KernhärteCore hardness
KB1KB1: struktureller Kernbereichstructural core area
KB2KB2: struktureller Kernbereichstructural core area
KB2KB2: struktureller Kernbereichstructural core area
KGKG: geometrischer Kernbereichgeometric core area
LL: LängsachseLongitudinal axis
dAB1dAB1: Durchmesserdiameter
dKB1dKB1: Durchmesserdiameter
xx: Positionposition

Claims

Chisel (10) comprising a working section (12), a shank section (14), a striking surface (16) and a longitudinal axis (L) extending through the working section (12), the shank section (14) and the striking surface (16), wherein in a cross-section of the working section (12) extending transversely to the longitudinal axis (L) a first structural core region (KB1) has a first core hardness (HK1) which is significantly lower than a first outer hardness (HA1) in a first outer area (AB1) outside the first structural core region (KB1) of the same cross-section
characterized by this.
that the first structural core area (KB1) contains temper martensite and the first outer area (AB1) contains martensite.

Chisel according to the preceding claim, characterized in that in a cross-section of the shank section (14) a second structural core area (KB2) has a second core hardness (HK1) which is significantly lower than a second outer hardness (HA2) in a second outer area (AB2) outside the second structural core area (KB2) of the same cross-section.

Chisel according to one of the preceding claims, characterized in that the first core hardness (HK1) is significantly greater than the second core hardness (HK2).

Chisel according to one of the preceding claims, characterized in that the first core hardness (HK1) is significantly lower than the second outer hardness (HA2).

Chisel according to one of the preceding claims, characterized in that the first structural core area (KB1) consists of temper martensite.

Chisel according to one of the preceding claims, characterized in that the first outer surface (AB1) consists of martensite.

Chisel according to one of the preceding claims, wherein the cross-section of the chisel (10) comprising the first outer area (AB1) and the first structural core area (KB1) has a geometric core area (KG) defined by the ellipse with the largest area inscribed in the cross-section, wherein the The area ratio of the first structural core area (KB1) to the geometric core area (KG) is in the range of 40 to 80%.

Method (1000) for manufacturing a chisel (10) according to one of the preceding claims, wherein a chisel blank having a working section (12), a shank section (14) and a striking surface (16) and a longitudinal axis (L) passing through the working section (12), the shank section (14) and the striking surface (16) is machined, comprising - an induction heat treatment of the working section (12), wherein both the first outer area (AB1) and the first core area (KB1) are hardened, and

- an induction heat shock treatment of the working section (12) such that the first outer area (AB1) has a significantly greater hardness than the first core area (KB1).