NO117456B

NO117456B -

Info

Publication number: NO117456B
Application number: NO155779A
Authority: NO
Inventors: A Talsgard; R Gerren
Original assignee: Nordstjernan Rederi Ab
Priority date: 1963-12-06
Filing date: 1964-11-27
Publication date: 1969-08-11
Also published as: GB1085027A; BE656681A; NL6413957A; CH437942A; SE305573B; DE1285809B

Description

Skjær av hårdmetall for bergbor.

Foreliggende oppfinnelse vedrører skjær eller innsatser av hårdmetall for slagbo-ring av ny og forbedret type for bergbor, ved hjelp av hvilke der kan oppnåes en betraktelig større boret lengde innen borkronen må kasseres.

For skjæret for et bergbor er det av den største betydning at det har en høy slitestyrke, slik at den borede lengde blir størst mulig i forhold til forbrukt hårdmetall, og likeledes at det har en tilstrek-kelig seighet slik at det ikke brister eller smuldres som følge av de store mekaniske påkjenninger det utsettes for under boring med de moderne slagbormaskiner. Skjæret må altså i seg forene den høyest mulige slitestyrke med den størst mulige seighet.

Ved de vanligvis anvendte homogene hårdmetallskjær, dvs. skjær med gjen-nomgående samme kornstørrelse og sam-mensetning, har man vært nødt til å inngå

et kompromiss mellom slitestyrken og seigheten. Hvis man nemlig øker hårdheten og dermed slitestyrken ved å forandre sam-mensetningen og/eller kornstørrelsen, blir skjæret sprødere, og øker man på den annen side seigheten og dermed nedsetter hårdheten, får skjæret en mindre slitestyrke. Det er derfor tidligere blitt fore-slått å fremstille hårdmetallskjærene med adskilte soner av forskjellig slitestyrke og seighet. Det mer slitesterke materiale, hvilket som regel har hatt et lavere bindemetallinnhold enn det seigere, er blitt pla-sert ved skjærets ender, altså ved borkro-nens periferi og/eller langs skjærets egg. Disse skjær har imidlertid ikke fått noen større anvendelse, da de er vanskelig å fremstille og har visse tekniske ulemper. Ennvidere er det kjent fra svensk patent

108 681 å fremstille hårdmetallskjær, hvor innholdet av hårdmetallet forandres kontinuerlig i det minste i én retning av skjæret.

Bergborskjæret ifølge oppfinnelsen re-presenterer en ny og fordelaktig løsning av det foreliggende problem som altså består i å forene den høyest mulige slitestyrke med størst mulig seighet i ett og samme skjær, samtidig som det er enkelt å fremstille. Oppfinnelsen angår således nærmere bestemt et bergborskjær av hårdmetall som inneholder minst én grovkornet andel og minst én finkornet andel og utmerker seg ved at skjærets grunnmasse består av den grovkornede andel, i hvilken er innlagt innbyrdes adskilte partier av den grovkornede andel. De forskjellige andeler bør fortrinsvis bestå av hårdmetall med i hovedsaken samme analyse, eller av hårdmetall hvor den finkornede andel har et høyere innhold av bindemetall.

Med hårdmetall menes ovenfor og i det følgende en sintret legering hvori inngår ett eller flere karbider, så som wolfram karbd og/eller andre hårde materialer sammen med ett eller flere bindemetaller,

f. eks. kobolt og/eller andre metaller fra jerngruppen i det periodiske system. Va-riasjoner i hardmetallenes slitestyrke og seighet kan man som kjent oppnå enten ved å redusere eller øke kornstørrelsen, dvs. hårdstoffpartiklenes midlere korn-størrelse, og/eller ved å variere analysen,

f. eks. bindemetallinnholdet. Ved en og samme analyse er et mer finkornet materiale hårdere og mer slitesterkt enn et mer grovkornet materiale, hvilket sistnevnte på sin side har en større seighet og motstands-kraft mot mekaniske påkjenninger. Hvis

kornstørrelsen reduseres, øker slitestyrken, og hvis kornstørrelsen økes, blir seigheten større. På lignende måte kan et mer finkornet hårdmetall med et høyere innhold av kobolt være mere slitesterkt enn et mer grovkornet hårdmetall med lavere koboltinnhold.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen hvor fig. 1 viser i perspektiv en bor krone med et skjær ifølge oppfinnelsen, fig. 2 et forstørret utsnitt av et slikt skjær, fig. 3—7 forskjellige utførelser i snitt etter linjen A—A på fig. 1, fig. 8—10 og 11—13 lengdesnitt etter linjene B—B henholdsvis C—C på fig. 1.

Borkronen ifølge fig. 1 er forsynt med et meiselskjær 11 av hårdmetall. Dette er innsatt i et spor i kronen ved lodning eller på annen hensiktsmessig måte. Det er selvsagt mulig også å feste flere skjær ifølge oppfinnelsen i samme borkrone, f. eks. fire skjær som er anordnet i korsform. Hvert av skjærene kan være oppdelt i to eller flere adskilte deler. Oppfinnelsen er heller ikke begrenset til den på tegningen viste form av skjærene som kan ha en hvilken som helst annen form som måtte passe.

Fremstillingen av et slikt skjær kan foregå ved å blande et finkornet og grovkornet pulver, idet størrelsen av de finkornede partier eller andeler reguleres ved å variere blandingsbetingelsene. Man kan også først granulere det finkornede pulver som derpå blandes med det grovkornede som på sin side også kan være i granulert form. Den på denne måte fremstillede pulverblanding presses og sintres på van-lig måte. Ved denne fremgangsmåte oppnåes vesentlige fordeler. Således fåes en særlig god sammensintring av de finkornede partikler, hvilket for den største dels vedkommende beror på en kobolttransport fra det grovkornede til det finkornede materiale. Under sintringen dannes der nem-lg en smelte av bindemetall og i denne oppløst karbid. De mer finkornede partikler vil da på grunn av kapillarvirkning an-rikes på bindende fase.

På denne måte fåes, hvis både det finkornede og grovkornede pulvermateriale har samme bindemetallinnhold, f. eks. 8 pst. kobolt, et høyere bindemetallinnhold (koboltinnhold) i de mer finkornede partier av det ferdigsintrede skjær enn i den mer grovkornede grunnmasse. Alt etter forskjellen i kornstørrelse mellom det mer finkornede og det grovere materiale samt disse partiers eller andelers størrelse, fåes i visse tilfelle vesentlige forskjeller i koboltinnhold. Det er ikke forbundet med noen vanskeligheter å regulere de forskjellige faktorer slik at slitestyrken blir vesentlig bedre for de finkornede deler.

Det som er sagt ovenfor gjelder selvsagt bare når de forskjellige deler samtidig sintres fra pulverform. Ved lodning eller sammenblanding med tidligere sintrede deler skjer der ingen eller praktisk talt ingen økning av koboltinnholdet.

Av fig. 2 som viser et forstørret utsnitt av en del av skjæret, fremgår det hvorledes de mer finkornede og slitesterke partier 12 finnes fordelt i den grovkornede, seigere grunnmasse 13. De mer finkornede partier er bygget opp av hårdstoffpartikler, f. eks. wolframkarbid med mindre dimensjoner enn de i grunnmassen, og holdes sammen av bindemetall, f. eks. kobolt. Det kan være jevnt fordelt i grunnmassen, og innholdet av de mer slitesterke deler kan lig-ge mellom 5 og 75 pst., alt etter de bergarter som skjæret skal brukes til.

I visse tilfelle er det gunstig at de mer finkornede partikler mer eller mindre suksessivt får øke eller avta i antall eller stør-relse eller både i antall og størrelse i en eller flere retninger i skjæret. Fig. 6 og 12 viser eksempler på skjær hvor de finkornede partier avtar i antall pr. volum-enhet regnet fra skjærets egg mot dettes bunn.

De mer finkornede og slitesterke partier er som regel relativt små med en maksimal utstrekning i snittflaten på mellom 0,05 og 6 mm og kan være mer eller mindre runde, kantede eller langstrakte. I visse bergarter har man oppnådd de beste resultater ved verdiene 2—6 mm. De finkornede partier kan også bestå av to eller flere grupper med seg imellom forskjellig størrelse og/eller forskjellig størrelse av hårdstof f kornene. De forskjellige grupper kan være jevnt fordelt i grunnmassen og også varieres på en eller annen hensiktsmessig måte. Således kan partier med relativt høy slitestyrke være jevnt fordelt i

skjærets grunnmasse, mens partier med

høyere slitestyrke i andre skjær avtar

suksessivt i antall regnet fra skjærets egg mot dettes bunn. Bunnpartiet blir derved seigere og toppdelen med skjæreggen mer slitesterk. Fig. 4 viser et eksempel på et skjær som har to grupper av finkornede partier 14 og 15 med innbyrdes forskjellig kornstørrelse for hårdstoffkornenes vedkommende og som derfor har forskjellig hardhet og slitestyrke.

Som regel har de karbidkorn og/eller andre hårdstoffkorn som inneholdes i de finkornede partier, en midlere kornstørrel-se under ca. 3,0 jx, fortrinsvis 0,5—3 og de i den mer grovkornede del (grunnmassen) en midlere kornstørrelse på over ca. 2,0 |x, fortrinsvis 2—6 (x. De mer finkornede og slitesterke deler skal da selvsagt all-tid være vesentlig mer finkornet enn grunnmassen.

De mer finkornede og slitesterke partier og grunnmassen har som regel i ho-vedmassen samme innhold av bindemetall, eller de førstnevnte har et høyere bindemetallinnhold. Bindemetallinnholdet kan f. eks. være mellom 5 og 12 pst. kobolt og/eller andre metaller som inngår i jerngruppen. Fortrinsvis består hårdstoffpar-tiklene av wolframkarbid, men også andre karbider kan utgjøre hårdstoffet, f. eks. borider, silicider og/eller andre stoffer.

Som eksempel kan angis et hårdmetall innenfor analysegrensene 91—94 pst. WC og 6—9 pst. Co, idet de mer finkornede og slitesterke partier har en størrelse (dvs. maksimal utstrekning i snittflaten) på mellom 0,1 og 3 mm og inneholder wolframkarbid med en midlere diameter på 1—2,5^, mens den grovkornede, seigere grunnmasse inneholder karbidkorn med en midlere diameter på 3—6 \ i. Ifølge et annet eksempel inneholdt hardmetallene ca. 93 pst. WC og ca. 7 pst. Co, idet det mer slitesterke hadde et høyere og det seigere et noe lavere koboltinnhold, mens karbidkornene for de finkornede partiers vedkommende var ca. 2 p og for den mer grovkornede grunnmasse 4—5 [ l De mer finkornede partier hadde en størrelse på 0,1

—1 mm. Ifølge et ytterligere eksempel be-sto de innlagte mer slitesterke partier av to forskjellige typer som adskilte seg ved størrelsen av karbidkornene. Det ene hadde en kornstørrelse på ca. 1,5 |.i og det annet ca. 2,0 |x, mens karbidkornene i den seigere grunnmasse var ca. 3,0

Det er i visse tilfelle fordelaktig å ut-forme skjæret med en eller flere særskilte soner som består av den mer grovkornede grunnmasse og deri innlagte mer finkornede partier. Denne eller disse soner kan være helt eller delvis omgitt av bare mer grovkornet materiale eller mer grovkornet materiale som inneholder mindre mengder av mer finkornede partier enn den eller de nevnte soner. Skjær av denne type er vist på fig. 5—7, 9, 10, 12 og 13. Som det fremgår av disse figurer, kan sonen eller so-nene helt eller delvis danne skjærets egg og strekke seg i retning mot skjærets bunn. De kan danne et sentralt i hovedsaken plate- eller kileformet sjikt som strekker seg i skjærets lengderetning (fig. 5).

Skjæret består som regel av en sam-mensintret enhet, og grensene mellom den mer grovkornede grunnmasse og de mer finkornede partier kan være skarpere eller ha en mer eller mindre kontinuerlig over-gang. I visse tilfelle kan det være hensiktsmessig ved hjelp av lodning eller lignende å feste deler bestående av mer grovkornet grunnmasse med innlagte mer finkornede partier til f. eks. en eller flere mer grovkornede hårdmetalldeler.

Endelig viser fig. 8 og 11 et skjær hvor de mer finkornede partier er jevnt fordelt i grunnmassen.

Det er innlysende at oppfinnelsen og-så omfatter et hvilket som helst hårdme-tallegeme, så som bergborskjær og andre verktøydeler som er utsatt for store slag-påkjenninger og stor slitasje, f. eks. stuke-verktøy eller verktøy for koldvalsning av bolter, skruer etc.

Claims

1. Bergborskjær av hårdmetall inne-holdende minst en mer grovkornet andel og minst en mer finkornet andel, karakterisert ved at skjærets grunnmasse består av den mer grovkornede andel i hvilken er innlagt innbyrdes adskilte partier av den mer finkornede andel.

2. Skjær ifølge påstand 1, karakterisert ved at de forskjellige andeler har i hovedsaken samme kjemiske sammenset-ning.

3. Skjær ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at de mer finkornede partier har i det vesentlige samme eller et høyere bindemetallinnhold enn den mer grovkornede grunnmasse.

4. Skjær ifølge påstand 1 eller 3, karakterisert ved at de mer finkornede partier er jevnt fordelt i grunnmassen.

5. Skjær ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at de mer finkornede partier består av to eller flere grupper med innbyrdes forskjellig størrelse og/eller forskjellig kornstørrelse av de hårdstoffkorn de inneholder.

6. Skjær ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at de mer finkornede partier avtar i antall i skjærets tverrsnitt regnet fra eggen mot bunnen.

7. Skjær ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at skjærets nedre del helt eller i det vesentlige består av den mer grovkornede andel.

8. Skjær ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved en eller flere særskilte soner som består av den mer grovkornede grunnmasse med deri innlagte mer finkornede partier, hvilken eller hvilke soner er helt eller delvis omgitt av bare mer grovkornet materiale eller mer grovkornet materiale som inneholder mindre mengder mer finkornede partier enn den eller de nevnte soner.

9. Skjær følge påstand 8, karakterisert ved at den eller de nevnte soner helt eller delvis danner skjærets egg og strekker seg i retning mot skjærets bunnflate.

10. Skjær ifølge påstand 9, karakterisert ved at den eller de nevnte soner danner et sentralt, i hovedsaken plate- eller kileformet sjikt.

11. Skjær ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at den mer finkornede andel utgjør 5—75 pst., fortrinsvis 15—60 pst.

12. Skjær ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at de mer finkornede partier har en gjennom-snittlig størrelse på 0,05—6 mm.

13. Skjær ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at de karbidkorn og/ eller andre hårdstoffkorn som inngår i de mer finkornede partier, har en midlere kornstørrelse på under 2,5 [ i, fortrinsvis 0,5—2 |x.

14. Skjær ifølge en eller flere av de foregående påstander karakterisert ved at de karbidkorn og/eller andre hårdstoffpartikler som inngår i den mer grovkornede andel, har en midlere kornstørrelse over 2,5 |x, fortrinsvis 3—6