DE3618198A1

DE3618198A1 - Method for the production of picks

Info

Publication number: DE3618198A1
Application number: DE19863618198
Authority: DE
Inventors: Werner Schatz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1987-12-03

Abstract

The present invention relates to a method for the production of picks. This method differs from the prior art in that molten metal and sintered carbide particles with a higher relative density than that of the metal, preferably tungsten carbide, are poured into a rotated mould with the negative shape of the head and, once a predetermined height has been reached, the supply of sintered carbide particles is stopped and the supply of metal is continued to produce a weldable zone. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schrämmeißeln (Vortriebsmeißeln).The present invention relates to a method for manufacturing of cutting chisels (jacking chisels).

Derartige Bohrmeißel bestehen herkömmlicherweise aus einem im Querschnitt runden und zu einer Spitze auslaufendem Kopf, der auf einer Halterung zur Montage an einem Bohrwerkzeug angebracht oder einstückig mit diesem verbunden ist. In der Spitze des Kopfes befindet sich dabei in einer dafür vorgesehenen Ausnehmung ein Hartmetallteil, das in die Ausnehmung eingelötet ist.Such drill bits traditionally consist of an Round cross section and head tapering to a tip, the mounted on a bracket for mounting on a drilling tool or is integrally connected to it. In the top of the The head is in a designated one Recess a hard metal part that is soldered into the recess is.

Derartige Bohrmeißel werden unter Tage zur Kohleförderung oder für Gesteinsbohrungen eingesetzt und unterliegen extrem hohen Belastungen. Diese führen zu sehr niedrigen Standzeiten, d.h. die Bohrmeißel müssen nach relativ kurzem Einsatz ausgetauscht werden. Einerseits brechen die Hartmetallsitze leicht aus der (schlitzförmigen) Ausnehmung, andererseits verschleißt der nicht aus Hartmetall bestehende Kopf sehr stark durch Abrieb.Such drill bits are used for coal mining or underground used for rock drilling and are subject to extremely high Charges. These lead to very short downtimes, i.e. the drill bits must be replaced after a relatively short period of use will. On the one hand, the hard metal seats break out easily (slot-shaped) recess, on the other hand, it does not wear out head made of hard metal very strong due to abrasion.

Daß die Hartmetalleinsätze aus der geförderten Kohle wieder entfernt werden müssen, stellt eine zusätzliche Erschwernis dar.That the carbide inserts from the extracted coal again must be removed is an additional difficulty.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und einen danach hergestellten Bohrmeißel zur Verfügung zu stellen, bei dem das Einlöten einer Hartmetall spitze entfällt, der gleichwohl die gewünschte Härte im Bereich der Spitze aufweist und dessen Kopf einem ganz erheblich geringeren Verschleiß unterliegt, wodurch die Standzeit vervielfacht werden kann.The present invention therefore has the task of a method and a drill bit produced thereafter for To provide, in which the soldering of a hard metal tip is eliminated, which nevertheless has the desired hardness in the area has the tip and its head quite a bit is subject to less wear, which reduces the service life can be multiplied.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zur Herstellung von Bohrmeißeln, bei dem man in eine in Rotation versetzte, die Negativform des Kopfes aufweisende Kokille zunächst gleichzeitig erschmolzenes Metall und Hartmetallpar tikel mit einem höheren spezifischen Gewicht als das des Metalles, vorzugsweise Wolframcarbid, eingibt, nach Erreichen einer vorgegebenen Höhe die Hartmetallpartikelzufuhr stoppt und zur Herstellung einer schweißfähigen Zone die Metallzufuhr fortsetzt.This problem is solved with a method for Production of drill bits, in which one is in rotation offset mold with the negative shape of the head initially melted metal and hard metal par items with a higher specific weight than that of the Metal, preferably tungsten carbide, enters after reaching the carbide particle feed stops at a predetermined height and metal supply to create a weldable zone continues.

Bei diesem Verfahren geschieht folgendes. Die Hartmetallpartikel dringen in der Schmelze unter Einfluß, der durch die Rotation erzeugten Zentrifugalbeschleunigung gegen die von der Kokillen wandung ausgehende Kristallisationsrichtung vor und lagern sich im Bereich der Grenzschicht in Form etwa einer Thrombe an. Da im Bereich der Spitze, d.h. der Zone der höchsten Beanspruchung des Meißels auch die geringste Zentrifugalbeschleunigung wirksam ist, reichern sich die Hartmetallteilchen dort stärker an.The following occurs in this process. The hard metal particles penetrate in the melt under the influence of the rotation generated centrifugal acceleration against that of the mold outgoing crystallization direction and settle in the area of the boundary layer in the form of a thrombus. Since in Area of the tip, i.e. the zone of the highest stress of the Even the slightest centrifugal acceleration is effective the carbide particles accumulate more there.

Mit Hilfe dieses Verfahrens ist durch Einstellen der Rotations geschwindigkeit und der Zugabemengenverhältnisse von Metall schmelze und Hartmetallteilchen pro Zeiteinheit eine gezielte Schichtdicke an hoch verschleißfestem Material, d.h. ein gewünschtes Profil einstellbar, wodurch zu einer extrem harten Randzone ein innerer elastischer d.h. Verformungsarbeit aufnehmender Kern entsteht.Using this procedure is by adjusting the rotation speed and the addition ratio of metal melt and hard metal particles a specific time unit Layer thickness of highly wear-resistant material, i.e. a desired profile adjustable, resulting in an extremely hard Edge zone an inner elastic i.e. Deformation work absorbing core arises.

Die dabei entstehende Mischzone aus Matrix und Hartmetallteil chen ist nur schwer schweißbar. Um den Kopf daher gut mit dem Befestigungsteil verbinden zu können, wird nach Erreichen des gewünschten Füllgrades die Hartmetallteilchenzufuhr beendet und die Metallzugabe solange fortgesetzt, bis eine ausreichend starke schweißfähige Schicht ausgebildet ist. Dabei kann die vorzugsweise aus Kupfer bestehende Kokille gekühlt werden um die Viskosität der Schmelze rasch soweit zu erhöhen, daß die thrombenförmige Hartmetallverteilung auch bei weiterer Schmelzezufuhr erhalten bleibt.The resulting mixing zone of matrix and hard metal part Chen is difficult to weld. So around the head well with that To be able to connect the fastening part will be reached after the desired degree of filling stops the carbide particle feed and continue adding metal until sufficient strong weldable layer is formed. The preferably made of copper, are cooled around the Rapidly increase the viscosity of the melt to such an extent that the thrombic carbide distribution also in others Melt supply is maintained.

Gegen Ende der Phase der reinen Metallzufuhr kann die Rotation der Kokille unterbrochen werden, so daß sich eine glatte obere gut schweißfähige Schicht auf dem rotationssymmetrischen Körper des Meißelkopfes ausbildet.At the end of the phase of pure metal supply, the rotation can the mold can be interrupted so that there is a smooth upper well weldable layer on the rotationally symmetrical body of the chisel head.

In besonders einfacher Weise kann die Zufuhr der Schmelze durch Lichtbogenguß erfolgen. Dabei bildet sich zwischen einem in die Kokille hineinreichenden Metalldraht und der Kokillenwandung bei ausreichend hohem elektrischen Potentialunterschied ein Lichtbogen aus, der zum Abschmelzen des Drahtes führt.The melt can be fed in in a particularly simple manner Arcing occurs. It forms between one in the The metal wire reaching into the mold and the mold wall sufficiently high electrical potential difference Arc that leads to the melting of the wire.

Um das Maß des Abschmelzens wird der Draht in den Kokilleninnen raum nachgeschoben, gleichzeitig werden Hartmetallpartikel auf die Schmelze aufgestreut.The wire in the molds is around the amount of melting space, carbide particles are simultaneously on sprinkled the melt.

Vorzugsweise wird als Hartmetall Wolframcarbid in auszuwählender Körnung verwendet. Da Stahl in der Lage ist, aus dem Carbid Kohlenstoff herauszulösen, was zu einer Versprödung des Erzeugnisses führen kann, wird vorgeschlagen, für den mit Hartmetall beaufschlagten Teil des Kopfes Nickel oder eine Legierung mit ausreichend hohem Anteil an Nickel zu verwenden.Tungsten carbide is preferably selected as the hard metal Grit used. Because steel is able to get out of the carbide Carbon, which leads to embrittlement of the Product is suggested, for the one with Carbide struck part of the head nickel or one To use alloy with a sufficiently high proportion of nickel.

Da Nickel ein sehr teures Material darstellt, ist es auch aus Kostengründen vorteilhaft, die Schweißzone unter Wechsel des verwendeten Drahtes aus niedrig legiertem Stahl herzustellen. In besonders eleganter Weise wird dabei der Wechsel zwischen den Metallen kontinuierlich vollzogen, so daß keine Prozeßunter brechung eintritt.Since nickel is a very expensive material, it is also out Advantageous for reasons of cost, the welding zone by changing the used wire from low alloy steel. In The change between the Metals performed continuously, so that no process sub refraction occurs.

Gut bewährt hat sich ein Zugabegewichtsverhältnis von Hartstoff zu Metallschmelze wie 1:1. An addition weight ratio of hard material has proven successful to molten metal like 1: 1.

Das vorliegende Schutzrecht stellt auch ein nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestelltes Erzeugnis unter Schutz, wie dies in den betreffenden Unteransprüchen näher gekennzeich net ist.The present property right also sets after the above product manufactured under protection, as characterized in more detail in the relevant subclaims is not.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert.The invention will be elucidated on the basis of the attached figures explained.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäß hergestellten Schrämmeißel im Schnitt;, Fig. 1 shows a cutting bit made according to the invention in section;

Fig. 2 zeigt eine zu dessen Herstellung verwendbare Kokille. Fig. 2 shows a usable for producing the mold.

Fig. 1. An einer Halterung 4 befindet sich der Meißelkopf 1, der mit der Halterung durch stumpfes Verschweißen verbunden ist (Abbrennschweißen, Reibschweißen). Der Kopf weist zwei Bereiche auf. Der untere besitzt eine thrombenförmige Randzone 2, die von der Spitze 5 beginnend, sich nach oben erstreckt. In dieser Randzone befindet sich in Metallmatrix eingebettetes Hartmetall in Form diskreter Partikel mit durch die Rotationsgeschwindig keit der zur Herstellung verwendeten Kokille und der Zugabege schwindigkeit der Partikel bedingter, mehr oder weniger dichter Packung. Nach oben erstreckt sich eine im wesentlichen von Hartmetallpartikeln freie Zone zur Halterung hin, deren Stärke sehr gering sein kann und die z.B. von der Menge des im Grenzbereich eingelagerten Hartstoffes abhängt. D.h. bei nur geringer Konzentration an Hartstoffpartikeln genügt eine sehr geringe Schichtstärke, um eine qualitativ hochwertige Schweiß verbindung mit der Halterung 4 zu gewährleisten, da zum Inneren des Kopfes hin von Hartmetalleinlagerungen freie Matrix vorliegt. Fig. 1. On a holder 4 is the chisel head 1 , which is connected to the holder by butt welding (flash welding, friction welding). The head has two areas. The lower one has a thrombus-shaped edge zone 2 , which starts from the tip 5 and extends upwards. In this edge zone there is hard metal embedded in a metal matrix in the form of discrete particles with a more or less dense packing due to the rotational speed of the mold used for the production and the addition speed of the particles. A zone free of hard metal particles extends upwards towards the holder, the thickness of which can be very small and which depends, for example, on the amount of hard material stored in the border area. That is, with only a low concentration of hard material particles, a very small layer thickness is sufficient to ensure a high-quality weld connection with the holder 4 , since there is a matrix free of hard metal deposits towards the inside of the head.

Beide Zonen können grundsätzlich aus Stahl bestehen. Bei höherer Anreicherung an Hartmetallcarbiden besteht jedoch die Matrix im unteren Bereich über den ganzen Querschnitt bis zur Spitze 5 aus Nickel oder einer Legierung mit ausreichend hohem Anteil an Nickel, wohingegen die Zone 3 aus niedrig legiertem Stahl bestehen kann.In principle, both zones can consist of steel. With a higher concentration of carbide carbides, however, the matrix in the lower region over the entire cross-section up to tip 5 consists of nickel or an alloy with a sufficiently high proportion of nickel, whereas zone 3 can consist of low-alloy steel.

Fig. 2 zeigt eine drehbar gelagerte teilbare Kokille 6 mit einer, die Negativform des Meißelkopfes aufweisenden Ausnehmung 7. Die Kokille kann Kanäle für eine Wasserkühlung aufweisen. Mit Hilfe eines Motors 8 und eines Getriebes 9, 10 wird die Kokille in Rotation versetzt (z.B. 80 U/Min.). Oberhalb der Kokille ist eine Zuführung für den Metalldraht 11 angedeutet. Zwischen Metalldraht und Kokille besteht eine Potentialdifferenz mit z.B. von etwa 400 bis 500 Ampere und 30 Volt, wodurch sich zwischen der Kokillenwandung und dem Draht 11 ein Lichtbogen 12 ausbildet, der zum Abschmelzen des Drahtes 11 führt. Fig. 2 shows a rotatably mounted divisible mold 6 having the negative shape of the chisel head having recess 7. The mold can have channels for water cooling. With the help of a motor 8 and a gear 9 , 10 the mold is set in rotation (for example 80 rpm). A feed for the metal wire 11 is indicated above the mold. There is a potential difference of between about 400 to 500 amperes and 30 volts between the metal wire and the mold, as a result of which an arc 12 is formed between the mold wall and the wire 11 , which leads to the wire 11 melting.

Neben der Drahtzuführung ist eine Dosiervorrichtung 13 für Hartmetallpartikel 14 angedeutet.In addition to the wire feed, a metering device 13 for hard metal particles 14 is indicated.

Die Schmelze kann jedoch grundsätzlich auch in schon erschmol zener Form zugeführt werden.In principle, however, the melt can already melt zener form can be supplied.

Im Bereich der Kokillenwandung erstarrt die sich ebenfalls thrombenförmig an die Wandung der Kokille anlegende Schmelze unter Einfluß ihrer Rotation und erhöht damit ihre Viskosität. Die Hartmetallpartikel 14 dringen aufgrund ihres höheren spezifischen Gewichts gegen die Kristallisationsrichtung des Schmelzenmetalls vor und werden dort eingebunden. Es entsteht ein neuartiger Schrämmeißelkopf, bei dem nicht nur die Spitze gegen Verschleiß geschützt ist, sondern der gesamte Flankenbe reich.In the area of the mold wall, the melt, which also thrombi-forms against the wall of the mold, solidifies under the influence of its rotation and thus increases its viscosity. Due to their higher specific weight, the hard metal particles 14 penetrate against the direction of crystallization of the melt metal and are integrated there. The result is a new type of cutter bit, in which not only the tip is protected against wear, but the entire flank area is rich.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Schrämmeißeln mit rundem, spitz auslaufendem Kopf und daran anschließendem Befesti gungsteil, dadurch gekennzeichnet, daß man in eine in Rotation versetzte, die Negativform des Kopfes aufweisende Kokille gleichzeitig erschmolzenes Metall und Hartmetall partikel mit einem höheren spezifischen Gewicht als das des Metalles, vorzugsweise Wolframcarbid eingibt, nach Erreichen einer vorgegebenen Höhe die Hartmetallpartikel zufuhr stopt und zur Herstellung einer schweißfähigen Zone die Metallzufuhr fortsetzt.1. A process for the production of chisel chisels with a round, tapering head and then attached fastening part, characterized in that at the same time, a mold set in rotation, the negative shape of the head has melted metal and hard metal particles with a higher specific weight than that of the Metal, preferably tungsten carbide enters, stops the supply of hard metal particles after reaching a predetermined height and continues the metal supply to produce a weldable zone.

2. Verfahren zur Herstellung von Meißeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man gegen Ende der Phase der reinen Metallzufuhr dieses in die stillstehende Kokille einbringt.2. A method for producing chisels according to claim 1, characterized in that towards the end of the phase of pure metal feed this into the stationary mold brings in.

3. Verfahren zur Herstellung von Meißeln nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall unter Lichtbo genguß mit Hilfe eines Metalldrahtes zugefügt wird.3. A method for producing chisels according to claim 1 or 2, characterized in that the metal under Lichtbo pouring is added with the help of a metal wire.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Draht Nickel oder eine Nickellegierung verwendet wird.4. The method according to claim 3, characterized in that as Wire nickel or a nickel alloy is used.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der schweißfähigen Zone ein Draht aus niedrig legiertem Stahl verwendet wird. 5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that a wire from to produce the weldable zone low alloy steel is used.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechsel von Nickel bzw. Nickellegierungsdraht zu niedrig legiertem Draht kontinuierlich vollzogen wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the Change of nickel or nickel alloy wire too low alloy wire is continuously carried out.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Metallschmelze zu Hartstoff im Verhältnis von etwa 1:1 vorgenommen wird.7. The method according to at least one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the supply of molten metal to Hard material in a ratio of about 1: 1 is made.

8. Schrämmeißel, bestehend aus einem verschleißfesten, runden, spitz auslaufendem, an einer Halterung angeordne tem Kopf (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (1) in dem Verschleiß unterworfenen Bereich eine von der Spitze beginnende thrombenförmige Randzone (2) von Hartmetallpar tikeln in einer Metallmatrix aufweist, an die sich eine von Hartmetallpartikeln freie Zone (3) anschließt.8. chisel chisel, consisting of a wear-resistant, round, tapered, on a bracket arranged tem head ( 1 ), characterized in that the head ( 1 ) in the area subject to wear a thrombus-shaped edge zone ( 2 ) of hard metal par beginning from the tip has particles in a metal matrix, which is followed by a zone ( 3 ) free of hard metal particles.

9. Schrämmeißel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Matrix in der thrombenförmigen Zone (2) aus Nickel oder einer Legierung mit hohem Nickelanteil besteht.9. Chiseling chisel according to claim 8, characterized in that at least the matrix in the thrombic zone ( 2 ) consists of nickel or an alloy with a high nickel content.

10. Schrämmeißel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß die an die thrombenförmige Zone (2) anschließende Zone (3) aus niedrig legiertem Stahl besteht.10. Cutting bit according to claim 8 or 9, characterized in that the thrombus-shaped zone ( 2 ) adjoining zone ( 3 ) consists of low-alloy steel.

11. Schrämmeißel nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (1) mit der Halterung (4) verschweißt ist.11. Cutting chisel according to at least one of claims 8 to 10, characterized in that the head ( 1 ) is welded to the holder ( 4 ).