Werkzeug, insbesondere für Tunnelbohrmaschinen

Abstract

 Werkzeug, insbesondere für Tunnelbohrmaschinen, mit Trägerkörper und mit einem an den Trägerkörper angeschlossenen Schneidelement, wobei das Schneidelement aus einer Stahlmatrix und darin verteilten Hartmetallteilchen besteht. Die Hartmotallteilchen bestehen zu mindestens 70 Vol.% aus Wolframcarbid und zusätzlich aus zumindest einem Bindemittel.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, insbesondere für Tunnelbohrmaschinen, mit Trägerkörper und mit einem an den Trägerkörper angeschlossenen Schneidelement. Bei dem Werkzeug handelt es sich insbesondere um einen Rollenmeißel, bei dem das Schneidelement ein über den Umfang des Trägerkörpers umlaufender Schneidering ist. Derartige Rollenmeißel werden auch als Diskenmeißel bezeichnet. Bei dem Werkzeug kann es sich aber auch um ein stehendes Werkzeug handeln.

[0002] Rollenmeißel sind die Hauptschneidwerkzeuge eines Schneidrades einer Tunnelbohrmaschine (TBM). Die Rollenmeißel weisen in der Regel einen zylinderförmigen Trägerkörper auf und über den Umfang dieses Trägerkörpers läuft der Schneidring um. Der Schneidring besteht regelmäßig aus einem harten Werkstoff und in der Praxis sind insbesondere Schneidringe aus legierten Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt bekannt, aber auch Schneideringe mit Hartmetalleinlagen. Die aus der Praxis bekannten Schneidringe unterliegen einem unerwünscht hohen Verschleiß, so dass die betreffenden Rollenmeißel nach verhältnismäßig kurzen Zeitspannen ausgetauscht werden müssen. Ein solcher Austausch von Werkzeugen ist sehr aufwendig und es müssen insbesondere nachteilhafte Vortriebsunterbrechungen beim Vortrieb der Tunnelbohrmaschine in Kauf genommen werden.

[0003] Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Werkzeug der eingangs genannten Art anzugeben, dessen Schneidelement eine hohe Widerstandsfähigkeit und einen relativ geringen Verschleiß aufweist und somit eine hohe Standzeit erreicht.

[0004] Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung ein Werkzeug, insbesondere für Tunnelbohrmaschinen, mit einem Trägerkörper und einem an den Trägerkörper angeschlossenen Schneidelement, wobei das Schneidelement aus einer Stahlmatrix und darin verteilten Hartmetallteilchen besteht
und wobei die Hartmetallteilchen zu mindestens 70 Vol.-% aus, Wolframcarbid und zusätzlich aus einem Bindemittel bestehen.

[0005] Vorzugsweise bestehen dabei die Hartmetallteilchen zu mindestens 70 Vol.-% aus Wolframcarbid und der Rest besteht ausschließlich aus zumindest einem Bindemittel. Wenn also beispielsweise die Hartmetallteilchen 90 Vol.-% Wolframcarbid aufweisen, bestehen sie zu 10 Vol.-% aus Bindemittel. Mit dem Begriff Hartmetallteilchen sind im Rahmen der Erfindung im Übrigen definierte Teilchen gemeint, die aus einem anderen Material bestehen als die Stahlmatrix des Schneidelementes.

[0006] Nach einer sehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erfindungsgemäße Werkzeug ein Rollenmeißel, insbesondere für Tunnelbohrmaschinen, wobei das Schneidelement ein über den Umfang des Trägerkörpers umlaufender Schneidring ist. Der Schneidring umgibt den Trägerkörper ringförmig bzw. mit kreisförmigem Querschnitt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Schneidring aus einer Mehrzahl von entlang des Schneidringes bzw. über den Umfang des Trägerkörpers hintereinander angeordneten Schneidringsegmenten besteht. Es handelt sich dabei zweckmäßigerweise um gebogene Schneidringsegmente, die sich auf dem Trägerkörper zum Schneidring ergänzen. Vorzugsweise ist zwischen zwei Schneidringsegmenten ein Spalt bzw. eine Lücke vorgesehen. Durch die Verwirklichung solcher Lücken zwischen den Schneidringsegmenten können insbesondere temperaturschwankungsbedingte Zwänge vermieden werden. Die Länge eines Schneidringsegmentes entspricht vorzugsweise 1/5 bis 1/15, bevorzugt 1/8 bis 1/12 des Umfanges des Schneidringes. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht die Länge eines Schneidringsegmentes 1/10 bzw. in etwa 1/10 des Umfanges des Schneidringes. Es ist noch darauf hinzuweisen, dass insbesondere Rollenmeißel mit Rollenmeißeldurchmessern von 10 bis 20 Zoll eingesetzt werden, die die vorgenannten Schneidringsegmente aufweisen.

[0007] Nach sehr bevorzugter Ausführungsform, der im Rahmen der Erfindung ganz besondere Bedeutung zukommt, ist der Schneidring auf den Trägerkörper aufgeschweißt bzw. sind die Schneidringsegmente auf den Trägerkörper aufgeschweißt. Der Trägerkörper besteht zweckmäßigerweise aus Stahl bzw. aus einer Stahllegierung, die sich nicht wesentlich unterscheidet von den gebräuchlichen Stahllegierungen, die zurzeit zur Anwendung kommen. Die Stahlmatrix des Schneidringes bzw. der Schneidringsegmente wird mit dem Trägerkörper verschweißt. Die Verschweißung des Schneidringes bzw. der Schneidringsegmente mit dem Trägerkörper ist im Rahmen der Erfindung wesentlich und vorteilhaft. Hierdurch wird ein sehr fester Verbund des erfindungsgemäßen Schneidringes bzw, der erfindungsgemäßen Schneidringsegmente mit dem Trägerkörper erzielt. Nach sehr bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weist ein aufzuschweißendes Schneidringsegment trägerkörperseitig zwei im Querschnitt (quer zur Längsrichtung des Schneidringsegmentes) schräg zur Mitte des Schneidringsegmentes und zum Trägerkörper hin aufeinander zulaufende Schweißflächen auf. Zweckmäßigerweise weist ein Schneidringsegment einen im Querschnitt dreieckförmigen oder in etwa dreieckförmigen tulpenförmigen trägerkörperseitigen Abschnitt bzw. Schweißabschnitt auf. Die Dreieckspitze ist dabei trägerkörperseitig angeordnet. Vorzugsweise weist dann der dem aufzuschweißenden Schneidringsegment zugeordnete Trägerkörperabschnitt schneidringsegmentseitig ebenfalls zwei im Querschnitt schräg zur Mitte des Trägerkörpers und zum Schneidringsegment hin aufeinander zulaufende Schweißflächen auf. Zweckmäßigerweise weist dieser Trägerkörperabschnitt einen im Querschnitt dreieckförmigen oder in etwa dreieckförmigen oder tulpenförmigen schneidringsegmentseitigen Abschnitt bzw. Schweißabschnitt auf. Die Dreieckspitze ist dabei schneidringsegmentseitig angeordnet Schneideringsegment und zugeordneter Trägerkörperabschnitt werden dann so verschweißt, dass sich die beiden Dreieckspitzen gegenüberliegen. Die Dreieckspitzen können abgeflacht ausgebildet sein. Außerdem können die Dreieckseiten auch mehr oder weniger gebogen ausgebildet sein, so dass sich insbesondere der bereits genannte tulpenförmige Querschnitt ergeben kann. An den beiden Seiten der gegenüberliegenden Dreieckspitzen wird jeweils ein im Querschnitt keilförmiger Schweißspalt gebildet, in den die Schweißnaht eingebracht wird. Nach besonders bevorzugter Ausführungsform wird beim Verschweißen im Bereich der Dreieckspitzen die Wurzellage durchgeschweißt.

[0008] Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Werkzeug um ein stehendes Werkzeug, insbesondere für Tunnelbohrmaschinen. Stehendes Werkzeug meint dabei insbesondere ein Werkzeug, bei dem die Schneidelemente nicht über den Umfang bzw. über den Außenumfang eines rotierenden scheibenförmigen bzw. zylinderförmigen Trägerkörpers angeordnet sind. Das Schneidelement eines stehenden Werkzeuges ist vorzugsweise als lineare Schneidleiste bzw, als im Wesentlichen lineare Schneidleiste ausgebildet. Grundsätzlich sind für das Schneidelement aber unterschiedliche geometrische Ausgestaltungen denkbar. Vorzugsweise ist auch das Schneidelement eines stehenden Werkzeuges auf einen Trägerkörper aufgeschweißt. Der Trägerkörper besteht zweckmäßigerweise aus einem gebräuchlichen Stahl bzw. aus einer gebräuchlichen Stahllegierung. Die Stahlmatrix des Schneidelementes des stehenden Werkzeuges wird mit dem Trägerkörper verschweißt. Vorzugsweise erfolgt die Verschweißung dabei wie vorstehend zum Verschweißen des Schneidringes bzw. zur Verschweißung der Schneidringsegmente beschrieben.

[0009] Bei der Stahlmatrix des Schneidelementes des erfindungsgemäßen Werkzeuges handelt es sich zweckmäßigerweise um einen hochlegierten Stahl. Die Stahlmatrix des Schneidelementes enthält zweckmäßigerweise 0,34 bis 0,39 Gew.-%, vorzugsweise 0,34 bis 0,38 Gew.-% und bevorzugt 0,35 bis 0,37 Gew.-% Kohlenstoff sowie zweckmäßigerweise 0,85 bis 1,80 Gew.-%, vorzugsweise 0,9 bis 1,75 Gew.-% und bevorzugt 0,95 bis 1,70 Gew.-% Chrom. Fernerhin enthält die Stahlmatrix zweckmäßigerweise 1,0 bis 1,7 Gew.-%, vorzugsweise 1,1 bis 1,65 Gew.-% und bevorzugt 1,15 bis 1,60 Gew.-% Silicium sowie 1,2 bis 4,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,25 bis 3,95 Gew.-% und bevorzugt 1,35 bis 3,90 Gew.-% Nickel. Weiterhin enthält diese Stahlmatrix zweckmäßigerweise 0,18 bis 0,33 Gew.-%, vorzugsweise 0,20 bis 0,31 Gew.-% und bevorzugt 0,21 bis 0,30 Gew.-% Molybdän sowie zweckmäßigerweise 0,38 bis 1,65 Gew.-%, vorzugweise 0,40 bis 1,60 Gew.-% und bevorzugt 0,43 bis 1,55 Gew.-% Mangan. Außerdem enthält diese Stahlmatrix zweckmäßigerweise 0,02 bis 0,18 Gew.-%, vorzugsweise 0,02 bis 0,16 Gew.-% und bevorzugt 0,03 bis 0,15 Gew.-% Aluminium sowie zweckmäßiger 0,01 bis 0,05 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 0,04 Gew.-% und bevorzugt 0,01 bis 0,03 Gew.-% Vanadium. Der Rest der Stahlmatrix besteht aus Eisen und die Gew.-%-Angaben für Kohlenstoff, Chrom, Silicium, Nickel, Molybdän, Mangan, Aluminium, Vanadium und Eisen müssen sich für eine bestimmte Zusammensetzung der Stahlmatrix zu 100 Gew.-% addieren.

[0010] Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Stahlmatrix die oben angegebenen Gew.-%-Werte für Kohlenstoff, Molybdän und Vanadium und diese Stahlmatrix enthält zweckmäßigerweise 0,8 bis 1,2 Gew.-%, vorzugsweise 0,8 bis 1,1 Gew.-%, bevorzugt 0,9 bis 1,05 Gew.-% Chrom sowie zweckmäßigerweise 1,3 bis 1,8 Gew.-%, vorzugsweise 1,4 bis 1,7 Gew.-% und bevorzugt 1,5 bis 1,6 Gew.-% Silicium und weiterhin zweckmäßigerweise 1,2 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,2 bis 1,9 Gew.-%, bevorzugt 1,3 bis 1,75 Gew.-% Nickel. Die Stahlmatrix nach dieser ersten Ausführungsform enthält weiterhin zweckmäßigerweise 1,1 bis 1,8 Gew.%, vorzugsweise 1,2 bis 1,7 Gew.-%, bevorzugt 1,3 bis 1,6 Gew.-% Mangan sowie 0,01 bis 0,08 Gew.-%, vorzugsweise 0,02 bis 0,07 Gew.-%, bevorzugt 0,03 bis 0,06 Gew.-% Aluminium und der Rest der Stahlmatrix dieser ersten Ausführungsform besteht aus Eisen. Auch hier müssen sich die Gew.-%-Angaben jeweils zu 100 Gew.-% addieren.

[0011] Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Stahlmatrix ebenfalls die oben angegebenen Gew.-%-Werte für Kohlenstoff, Molybdän und Vanadium sowie 1,3 bis 1,9 Gew.-%, vorzugsweise 1,45 bis 1,8 Gew.-%, bevorzugt 1,55 bis 1,75 Gew.-% Chrom und weiterhin 0,8 bis 1,4 Gew.-%, vorzugsweise 0,9 bis 1,3 Gew.-%, bevorzugt 1,05 bis 1,25 Gew.-% Silicium. Außerdem enthält die Stahlmatrix gemäß dieser zweiten Ausführungsform 3,5 bis 4,2 Gew.-%, vorzugsweise 3,6 bis 4,1 Gew.-%, bevorzugt 3,75 bis 4,0 Gew.-% Nickel sowie 0,25 bis 0,65 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.-%, bevorzugt 0,35 bis 0,55 Gew.-% Mangan. Zusätzlich enthält die Stahlmatrix der zweiten Ausführungsform 0,1 bis 0,18 Gew.-%, vorzugsweise 0,11 bis 0,17 Gew.-%, bevorzugt 0,12 bis 0,16 Gew.-% Aluminium und der Rest der Stahlmatrix besteht aus Eisen. Es versteht sich, dass sich die Gew.%-Angaben auch hier zu 100 Gew.-% addieren müssen.

[0012] Die Härte der Stahlmatrix des Schneidelemenets beträgt vorzugweise 450 bis 600 HV. Härte der Stahlmatrix meint hier die Härte der Stahlmatrix allein, d. h. ohne Hartmetallteilchen.

[0013] Eine sehr bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlmatrix des Schneidelemenets mit den Hartmetallteilchen vergossen ist. Gemäß dieser Ausführungsform erfolgt die Herstellung des Schneidelemenets also durch Gießen. Die Hartmetallteilchen werden dabei gleichsam in die Stahlmatrix eingegossen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Gießen der Stahlmatrix mit der Maßgabe, dass Hartmetallteilchen nur oder hauptsächlich in den verschleißbeaufschlagten Oberflächen der Stahlmatrix des Schneidelemenets vorhanden sind.

[0014] Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Anteil an Hartmetallteilchen im Schneidelemenet mehr als 25 Vol.-%, vorzugsweise mehr als 30 Vol.-% und bevorzugt mehr als 35 Vol.-% beträgt. Der Rest des Schneidelemenets wird dabei jeweils durch die Stahlmatrix gebildet. Vorzugsweise sind insbesondere in der trägerkörperabgewandten bzw. in der schweißnahtabgewandten Hälfte des Schneidelemenets mehr als 40 Vol.-%, bevorzugt mehr als 50 Vol.-% an Hartmetallteilchen enthalten.

[0015] Zweckmäßigerweise bestehen die Hartmetallteilchen zu mindestens 80 Vol.-%, vorzugsweise zu mindestens 85 Vol.-% und bevorzugt zu mindestens 87 Vol.-% aus Wolframcarbid, Rest Bindemittel. Rest Bindemittel meint dabei, dass der restliche Vol,-%-Gehalt von zumindest einem Bindemittel gebildet wird. Wenn also nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Hartmetallteilchen aus 90 Vol.-% bzw. aus ca. 90 Vol.-% Wolframcarbid bestehen, so bestehen sie zu 10 Vol.-% bzw. zu ca. 10 Vol.-% aus zumindest einem Bindemittel. Mit dem Begriff Wolframcarbid ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung lediglich eigentliches Wolframcarbid mit der chemischen Formel WC gemeint. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung meint der Begriff Wolframcarbid auch Wolframschmelzcarbide (WSC, WC/W₂C). Vorzugsweise besteht das Bindemittel für die Hartmetallteilchen aus Kobalt oder im wesentlichen aus Kobalt.

[0016] Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Hartmetallteilchen als Hartmetallgranulat in die Stahlmatrix des Schneidelemenets eingebracht, vorzugsweise eingegossen werden. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße der Hartmetallteilchen 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 8 mm, bevorzugt 2,5 bis 7 mm und sehr bevorzugt 3 bis 6 mm beträgt. Nach ganz besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung beträgt die Korngröße der Hartmetallteilchen 3,5 bis 5,5 mm. Die Härte der Hartmetallteilchen beträgt zweckmäßigerweise 800 bis 1800 HV, vorzugsweise 1000 bis 1600 HV und bevorzugt 1400 bis 1600 HV. Es versteht sich, dass die Komponenten bzw. die Zusammensetzung der Hartmetallteilchen so ausgewählt wird, dass die vorstehend angegebenen Härten eingestellt werden können.

[0017] Die Art des erfindungsgemäß hergestellten Materials für das Schneidelemenet nennt man im englischsprachigen Raum "Metal Matrix Composites (MMC)". In Deutschland verwendet man den Begriff "Hartstoff-Matrix-Verbundwerkstoff". Bei einem solchen Material werden die "guten" Eigenschaften von mindestens zwei oder mehr verschiedenen Werkstoffen miteinander kombiniert.

[0018] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein erfindungsgemäßes Werkzeug bzw. das Schneidelement eines erfindungsgemäßen Werkzeuges einem überraschend geringen Verschleiß unterliegt. Dementsprechend muss ein Werkzeugwechsel bzw. Schneidelementwechsel erst nach relativ langen Zeitspannen vorgenommen werden und insoweit werden beachtliche Vorteile im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugen erzielt. Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass das Schneidelement eines erfindungsgemäßen Werkzeuges nicht nur eine hohe Härte, sondern auch eine ausreichende Zähigkeit aufweisen muss. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schneidelemenets wird ein optimaler Kompromiss zwischen der erforderlichen Härte und der notwendigen Zähigkeit des Schneidelementes erreicht. Weiterhin lässt sich ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schneidelement in überraschend festen Verbund mit dem Trägerkörper bringen. Das gilt insbesondere für die sehr bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der das Schneidelement auf den Trägerkörper aufgeschweißt wird. Es muss auch betont werden, dass die Herstellung des Verbundes zwischen dem erfindungsgemäßen Schneidelement und dem Trägerkörper auf einfache Weise möglich ist. Weiterhin ist hervorzuheben, dass der Trägerkörper eines erfindungsgemäßen Werkzeuges immer wieder verwendet werden kann, indem nach längerem Betrieb und entsprechendem Verschleiß ein neues Schneidelement einfach auf den Trägerkörper aufgeschweißt werden kann. Auch das ist ein beachtlicher Vorteil gegenüber bekannten Werkzeugen, die nach Auftreten von Verschleißerscheinungen in der Regel vollständig ausgewechselt werden müssen.

[0019] Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1

eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeuges in Form eines Rollenmeißels,

Fig. 2

ein einzelnes Schneidringsegment in einer Seitenansicht,

Fig. 3

das Schneidringsegment gemäß Fig. 2 im Querschnitt und ein zugeordneter Trägerkörperabschnitt im Querschnitt (vor der Verschweißung),

Fig. 4

das Schneidringsegment und zugeordneter Trägerkörperabschnitt im Querschnitt nach der Verschweißung und

Fig. 5

ein Schneidelement eines stehenden Werkzeuges für eine Tunnelbohrmaschine.

[0020] Die Figuren betreffen Werkzeuge für Tunnelbohrmaschinen, wobei diese Werkzeuge jeweils einen Trägerkörper 1 und ein auf dem Trägerkörper 1 aufgeschweißtes Schneidelement aufweisen.

[0021] Die Figuren 1 bis 4 zeigen einen Rollenmeißel für Tunnelbohrmaschinen. Dieser Rollenmeißel weist einen Trägerkörper 1 und einen über den Umfang des Trägerkörpers 1 umlaufenden Schneidring 2 auf. Der Schneidring 2 besteht aus einer Stahlmatrix 3 und darin verteilten Hartmetallteilchen 4. Die Hartmetallteilchen 4 bestehen vorzugsweise zu ca. 90 Vol.-% aus Wolframcarbid sowie zu ca. 10 Vol.-% aus einem Bindemittel in Form von Kobalt.

[0022] Nach sehr bevorzugter Ausführungsform und im Ausführungsbeispiel besteht der Schneidring 2 aus einer Mehrzahl von über den Umfang des Trägerkörpers 1 hintereinander angeordneten Schneidringsegmenten 5. In der Fig. 1 wurde angedeutet, dass zwischen den Schneidringsegmenten 5 vorzugsweise Lücken 6 ausgebildet sind. Fig. 2 zeigt, dass ein Schneidringsegment 5 gebogen ausgebildet ist und formschlüssig an den Umfang des Trägerkörpers 1 angepasst ist. Die Länge eines Schneidringsegmentes 5 entspricht vorzugsweise 1/10 bzw. etwa 1/10 des Umfanges des Schneidelementes 2.

[0023] Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass Schneidringsegmente 5 auf den Trägerkörper 1 aufgeschweißt werden. Fig. 3 zeigt einerseits ein Schneidringsegment 5 und andererseits den entsprechend zugeordneten Abschnitt des Trägerkörpers 1 vor der Herstellung der Schweißverbindung. Es ist erkennbar, dass das aufzuschweißende Schneidringsegment 5 trägerkörperseitig zwei im Querschnitt schräg zur Mitte des Schneidringsegmentes 5 und zum Trägerkörper 1 hin aufeinander zulaufende Schweißflächen 7 aufweist, Dementsprechend weist der dem aufzuschweißenden Schneidringsegment 5 zugeordnete Abschnitt des Trägerkörpers 1 schneidringsegmentseitig ebenfalls zwei im Querschnitt schräg zur Mitte des Trägerkörpers 1 und zum Schneidringsegment 5 hin aufeinander zulaufende Schweißflächen 8 auf. Schneidringsegment 5 und zugeordneter Trägerkörperabschnitt haben jeweils einen im Querschnitt etwa dreieckförmigen bzw. tulpenförmigen Schweißabschnitt 10, 11. Sie werden mit gegenüberliegenden Dreieckspitzen miteinander verschweißt. Zwischen den Schweißflächen 7 und 8 wird die Schweißnaht 9 hergestellt. Fig. 4 zeigt die fertiggestellte Schweißverbindung zwischen Schneidringsegment 5 und Trägerkörper 1 mit der Schweißnaht 9 zwischen den Schweißflächen 7, 8. Bei der Herstellung dieser Schweißverbindung wird zweckmäßigerweise die Wurzellage im Bereich der Dreieckspitzen durchgeschweißt, was in Fig. 4 angedeutet wurde. Es ist im Übrigen darauf hinzuweisen, dass zweckmäßigerweise der trägerkörperseitige - im Ausführungsbeispiel im Querschnitt dreieckförmige - Schweißabschnitt 10 des Schneidringsegmentes 5 aus einem anderen Stahl besteht als die Stahlmatrix 3, die die Hartmetallteilchen 4 aufnimmt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Schweißabschnitt 10 aus einem schweißbaren Stahl bzw. aus einem gut schweißbaren Stahl besteht.

[0024] In den Fig. 3 und 4 ist im Übrigen erkennbar, dass Hartmetallteilchen 4 homogen in dem äußeren bzw. verschleißbeaufschlagten Bereich eines Schneidringsegmentes 5 angeordnet sind. Es liegt dann im Rahmen der Erfindung, dass in diesem Bereich vorzugsweise mehr als 40 Vol.-%, bevorzugt mehr als 50 Vol.-% Harimetallteilchen 4 in dem Schneidringsegment 5 vorliegen. Der Rest besteht dann jeweils aus der Stahlmatrix 3. Die Hartmetallteilchen 4 werden nach sehr bevorzugter Ausführungsform in der Stahlmatrix 3 mit der Maßgabe angeordnet, dass die Hartmetallteilchen 4 möglichst keinen direkten Kontakt miteinander haben bzw. dass entsprechende von der Stahlmatrix ausgefüllte Abstände zwischen den Hartmetallteilchen 4 vorhanden sind. Nach besonders bevorzugter Ausführungsform werden die Hartmetallteilchen 4 mit der Maßgabe in die Stahlmatrix 3 eingebracht, dass zumindest 90 %, vorzugsweise zumindest 95 % der Hartmetallteilchen 4 keinen direkten Kontakt miteinander haben.

[0025] Die Fig. 5 zeigt ein Schneidelement für ein stehendes Werkzeug einer Tunnelbohrmaschine. Dieses Schneidelement ist im Ausführungsbeispiel als lineare Schneidleiste 12 ausgebildet. Diese Schneidleiste 12 besteht ebenfalls aus einer Stahlmatrix 3 und darin verteilten Hartmetallteilchen 4. Die Hartmetallteilchen 4 bestehen vorzugsweise aus zu ca. 90 Vol.-% aus Wolframcarbid sowie zu ca. 10 Vol.-% aus einem Bindemittel in Form von Kobalt. Vorzugsweise sind auch in diesem Ausführungsbeispiel die Hartmetallteilchen 4 homogen in dem äußeren bzw. verschleißbeaufschlagtem Bereich der Schneidleiste 12 angeordnet. In diesem Bereich liegen zweckmäßigerweise mehr als 40 Vol.-%, bevorzugt mehr als 50 Vol.-% Hartmetallteilchen 4 vor. Der Rest dieses Bereiches besteht aus der Stahlmatrix 3. Auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 werden die Hartmetallteilchen 4 vorzugsweise in der Stahlmatrix 3 mit der Maßgabe angeordnet, dass die Hartmetallteilchen 4 möglichst keinen direkten Kontakt miteinander haben bzw, das entsprechende von der Stahlmatrix ausgefüllte Abstände zwischen den Hartmetallteilchen 4 vorhanden sind. Zweckmäßigerweise werden die Hartmetallteilchen 4 mit der Maßgabe in die Stahlmatrix 3 eingebracht, dass zumindest 90%, vorzugsweise zumindest 95% der Hartmetallteilchen 4 keinen direkten Kontakt miteinander haben.

Ansprüche

1. Werkzeug, insbesondere für Tunnelbohrmaschinen, mit Trägerkörper (1) und mit einem an den Trägerkörper (1) angeschlossenen Schneidelement,
wobei das Schneidelement aus einer Stahlmatrix (3) und darin verteilten Hartmetallteilchen (4) besteht
und wobei die Hartmetallteilchen (4) zu mindestens 70 Vol.-% aus Wolframcarbid und aus zumindest einem Bindemittel bestehen.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, wobei das Werkzeug ein Rollenmeißel ist und wobei das Schneidelement ein über den Umfang des Trägerkörpers (1) umlaufender Schneidring (2) ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, wobei der Schneidring (2) aus einer Mehrzahl von über den Umfang des Schneidringes (2) hintereinander angeordneten Schneidringsegmenten (5) besteht.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, wobei das Werkzeug ein stehendes Werkzeug ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, wobei das stehende Werkzeug eine lineare Schneidleiste (12) ist.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schneidelemente auf den Trägerkörper (1) aufgeschweißt sind.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Stahlmatrix (3) des Schneidelementes aus 0,35 bis 0,37 Gew.-% Kohlenstoff, 0,95 bis 1,70 Gew.-% Chrom, 1,15 bis 1,60 Gew.-% Silicium, 1,35 bis 3,9 Gew.-% Nickel, 0,21 bis 0,30 Gew.-& Molybdän, 0,43 bis 1,55 Gew.-% Mangan, 0,03 bis 0,15 Gew.-% Aluminium und 0,01 bis 0,03 Gew.-% Vanadium sowie aus Eisen besteht.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Stahlmatrix (3) mit den Hartmetallteilchen (4) vergossen ist.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Anteil an Hartmetallteilchen (4) im Schneidelement mehr als 25 Vol.-%, vorzugsweise mehr als 30 Vol.-% und bevorzugt mehr als 35 Vol.-% beträgt.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Hartmetaltteilchen (4) zu mindestens 80 Vol.-%, vorzugsweise zu mindestens 85 Vol.-% und bevorzugt zu mindestens 87 Vol.-% aus Wolframcarbid, Rest Bindemittel, bestehen.

11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Bindemittel der Hartmetallteilchen (4) aus Kobalt besteht.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Korngröße der Hartmetallteilchen (4) 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 8 mm und bevorzugt 2,5 bis 7 mm beträgt.

13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Härte der Hartmetallteilchen (4) 800 bis 1800 HV, vorzugsweise 1000 bis 1600 HV, bevorzugt 1400 bis 1600 HV beträgt.

Zeichnung