Werkzeug

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, insbesondere Meisselwerkzeug zur Bearbeitung von harten Untergründen, insbesondere von Gestein, Beton oder dergleichen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Bei der Bearbeitung von harten Untergründen, insbesondere von Gestein, Beton oder dergleichen werden Werkzeuge, insbesondere Meisselwerkzeuge verwendet, die in Werkzeugaufnahmen eines Bohr- und/oder Meisselgerätes einsetzbar sind. Während des Bearbeitungsvorganges dominieren in der Schaftzone des Werkzeuges vor allem Biegemomente und Zugkräfte, die im Zusammenhang mit einer hohen Lastwechselzahl eine hohe Bruchzähigkeit erfordern. Zudem erfordert diese Zone eine hohe Verschleissfestigkeit gegen Oberflächenverletzungen Bei der Einsteckzone des Werkzeuges ist neben einer hohen Bruchzähigkeit auch eine hohe Verschleissfestigkeit der mit der Werkzeugaufnahme des Bohr- und/oder Meisselgerätes in Reibkontakt stehenden Flächen notwendig.

[0003] Aus der WO 97/15421 ist ein Meisselwerkzeug bekannt, das in ein Bohr- und/oder Meisselgerät einsetzbar ist. Dieses bekannte Werkzeug setzt sich zusammen aus einer Bearbeitungszone, einer Schaftzone, einer Einsteckzone und einer Aufschlagzone. Die Schaftzone und die Einsteckzone weisen sehr harte Kernbereiche auf, die von einem weicheren Randbereich umgeben sind. Diese harten Kernbereiche verleihen dem Werkzeug spröde Eigenschaften, so dass die bei der Bearbeitung eines Untergrundes auftretenden hohen Beanspruchungen in Form von Biegemomenten und Zugkräften zu einem schnellen Bruch des Werkzeuges in der Schaft- oder der Einsteckzone führen können. Durch die geringere Härte des Randbereiches ist das bekannte Werkzeug zudem anfällig auf Oberflächenverletzungen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftlich herstellbares Werkzeug, insbesondere Meisselwerkzeug zu schaffen, das insgesamt, insbesondere auch in der Schaftzone und der Einsteckzone eine hohe Bruchzähigkeit und eine hohe Verschleissfestigkeit aufweist.

[0005] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Werkzeug, welches die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.

[0006] Mit dem erfindungsgemässen Wekzeug wird die geforderte hohe Bruchzähigkeit in der Schaftzone und der Einsteckzone erreicht, da in der Einsteckzone des Werkzeugs vor allem hohe Oberflächenbeanspruchungen sowie Zugkräfte und in der Schaftzone zusätzlich noch hohe Biegemomente auftreten. Zudem ist auch die notwendige hohe Verschleissfestigkeit in der Schaftzone und der Einsteckzone sichergestellt.

[0007] Eine den Anforderungen gerecht werdende Bruchzähigkeit und Verschleissfestigkeit in der Schaftzone und der Einsteckzone wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, dass die Härte des Kernbereiches der Schaftzone und/oder die Härte des Kernbereiches der Einsteckzone höchstens 35 HRc und die Härte des Randbereiches der Schaftzone und/oder die Härte des Randbereiches der Einsteckzone mindestens 50 HRc beträgt.

[0008] Ein optimales Verhältnis zwischen Bruchzähigkeit und Verschleissfestigkeit wird zweckmässigerweise dadurch erreicht, dass die Tiefe des Randbereiches der Schaftzone und/oder die Tiefe des Randbereiches der Einsteckzone dem 0,10 bis 0,15-fachen Durchmesser der Schaftzone entsprechen.

[0009] Da die Bearbeitungszone und die Aufschlagzone sehr hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, beträgt vorzugsweise die Härte der Bearbeitungszone und/oder die Härte der Aufschlagzone mindestens 50 HRc.

[0010] Aus anwendungsspezifischen Gründen ist vorteilhafterweise die Bearbeitungszone aus einem gegenüber der Aufschlagzone, der Einsteckzone sowie der Schaftzone unterschiedlichen Material gebildet und durch Reibschweissen mit der Schaftzone verbunden. Die Bearbeitungszone wird beispielsweise von einem lufthärtenden Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,45 % gebildet. Die Aufschlagzone, die Einsteckzone und die Schaftzone sind beispielsweise aus einem Vergütungsstahl gebildet, dessen Kohlenstoffgehalt mindestens 0,40 % beträgt.

[0011] Um über die Werkzeuglänge definiert verschiedene Härtezustände erreichen zu können, die individuell auf unterschiedliche beanspruchte Bereiche des Werkzeugs ausgelegt sind, können verschiedene Verfahren Anwendung finden.

[0012] Beispielsweise kann das Härten des Werkzeugs durch Induktionshärten mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten bei konstanter Wechselstromfrequenz mit beispielsweise 10 KHz erfolgen. Die Vorschubgeschwindigkeit beim Härten der Randbereiche der Schaftzone und der Einsteckzone beträgt beispielsweise 15-30 mm/sec. In der Bearbeitungszone und der Aufschlagzone wird die Vorschubgeschwindigkeit sehr stark verringert oder das Werkzeug für eine bestimmte Zeit angehalten, damit in diesen Zonen eine Durchhärtung erfolgt.

[0013] Die Werkzeuge werden beim Induktionshärten beispielsweise mittels eines Kühlmediums abgeschreckt, das sich aus einem polymeren Abschreckmittel und Wasser zusammensetzt. Mit Hilfe des polymeren Abschreckmittels kann die Abschreckgeschwindigkeit des Wassers reduziert werden. Das Aufbringen des Kühlmediums auf das Werkzeug erfolgt beispielsweise mittels einer Brause, die zu einer Induktionsspule parallel angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Werkzeug unmittelbar nach dem Verlassen der Induktionsspule abgeschreckt.

[0014] Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:

Fig.1

ein erfindungsgemässes Meisselwerkzeug in Form eines Spitzmeissels; teilweise geschnitten;

Fig. 2

ein weiteres erfindungsgemässes Meisselwerkzeug in Form eines breiten Flachmeissels; teilweise geschnitten.

[0015] Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Werkzeuge 1, 10 setzen sich zusammen aus einer Bearbeitungszone B, einer sich an die Bearbeitungszone B anschliessenden Schaftzone S, einer sich an die Schaftzone S anschliessenden Einsteckzone E und einer sich an die Einsteckzone E anschliessende Aufschlagzone A. Die Bearbeitungszone B sowie das Aufschlagende A sind durchgehärtet und bei der Schaftzone S sowie der Einsteckzone E sind nur die Randbereiche gehärtet. Der Kernbereich der Schaftzone S und der Einsteckzone E weist eine Härte auf, die höchstens 35 HRc beträgt. Die Härte des Randbereiches der Schaftzone S und der Einsteckzone E beträgt 57 ± 3 HRc und die Härte der Bearbeitungszone B sowie die Härte der Aufschlagzone A betragen 57 ± 3 HRc. Die Tiefe D2 der gehärteten Randbereiche der Schaftzone S und der Einsteckzone E entspricht dem 0,10 bis 0,15-fachen Durchmesser D1 der Schaftzone S. Der Durchmesser D1 entspricht dem Eckmass bei polygonförmigen Querschnitten. Der polygonförmige Querschnitt in der Schaftzone S und der Einsteckzone E der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Werkzeuge weist sechs Ecken auf.

[0016] Die Bearbeitungszone B des in Fig. 1 dargestellten Werkzeugs in Form eines Spitzmeissels 1 verjüngt sich in Bearbeitungrichtung zu einer Spitze. Die Schaftzone S und die Einsteckzone E weisen einen senkrecht zur Längsachse des Werkzeugs verlaufenden Querschnitt mit einer sechseckigen Aussenkontur auf. Die Einsteckzone E ist in einem der Schaftzone S naheliegenden Bereich mit einer umlaufend ausgebildeten Vertiefung 2 versehen, die der Aufnahme von Verriegelungselementen einer Werkzeugaufnahme dienen, in der das erfindungsgemässe Werkzeug einsetzbar ist. Der Übergangsbereich von der Einsteckzone E zur Aufschlagzone A und die gesamte Aufschlagzone A sind zylindrisch ausgebildet. Dieser zylindrische Bereich 3 und die umlaufend ausgebildete Vertiefung 2 weisen beispielsweise einen Durchmesser auf, der höchstens dem Abstand zweier parallel zueinander verlaufenden Flächen der Schaftzone S entspricht.

[0017] Die Bearbeitungszone B des in Fig. 2 dargestellten Werkzeugs 10 in Form eines Flachmeissels 10, erweitert sich zum freien Ende hin spatenförmig auf eine Breite L. Die Schaftzone S und die Einsteckzone E weisen einen senkrecht zur Längsachse des Werkzeugs verlaufenden Querschnitt mit einer sechseckigen Aussenkontur auf. Die Einsteckzone E ist mit mehreren gleichmässig am Umfang verteilt angeordneten langlochartigen Ausnehmungen 11 versehen, die der Aufnahme von Verriegelungselementen einer Werkzeugaufnahme dienen, in der das erfindungsgemässe Werkzeug einsetzbar ist.

Ansprüche

1. Werkzeug, insbesondere Meisselwerkzeug zur Bearbeitung von harten Untergründen, insbesondere Gestein, Beton oder dergleichen mit einer Bearbeitungszone (B) an einem ersten Endbereich, einer sich an die Bearbeitungszone (B) anschliessenden Schaftzone (S), einer sich an die Schaftzone (S) anschliessenden Einsteckzone (E) und einer sich an die Einsteckzone (E) anschliessenden Aufschlagzone (A), wobei die Bearbeitungszone (B) und die Aufschlagzone (A) durchgehärtet sind und ein Kernbereich sowie ein Randbereich von Schaftzone (S) und Einsteckzone (E) unterschiedliche Härten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kembereich der Schaftzone (S) und/oder der Kernbereich der Einsteckzone (E) weicher ist als die jeweiligen Randbereiche.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte des Kernbereiches der Schaftzone (S) und/oder die Härte des Kernbereiches der Einsteckzone (E) höchstens 35 HRc beträgt.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte des Randbereiches der Schaftzone (S) und/oder die Härte des Randbereiches der Einsteckzone (E) mindestens 50 HRc beträgt.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (D1) des Randbereiches der Schaftzone S und/oder die Tiefe (D2) des Randbereiches der Einsteckzone (E) dem 0,10 bis 0,15-fachen Durchmesser (D1) der Schaftzone (S) entsprechen.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der Bearbeitungszone (B) und/oder die Härte der Aufschlagzone (A) mindestens 50 HRc beträgt.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungszone (B) aus einem gegenüber der Aufschlagzone (A), der Einsteckzone (E) sowie der Schaftzone (S) unterschiedlichen Material gebildet ist und durch Reibschweissen mit der Schaftzone (S) verbunden ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Werkzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Härten des Werkzeugs durch Induktionshärten mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten bei konstanter Wechselstromfrequenz erfolgt.

Claims

1. Tool, in particular a chisel tool for working hard formations, in particular rock, concrete or the like, with a working zone (B) in a first end region, a shank zone (S) adjacent to the working zone (B), an insertion zone (E) adjacent to the shank zone (S) and a striking zone (A) adjacent to the insertion zone (E), wherein the working zone (B) and the striking zone (A) are through-hardened and a core region and a peripheral region of the shank zone (S) and insertion zone (E) have different hardnesses, characterized in that the core region of the shank zone (S) and/or the core region of the insertion zone (E) is [or are] softer than the corresponding peripheral regions.

2. Tool according to Claim 1, characterized in that the hardness of the core region of the shank zone (S) and/or the hardness of the core region of the insertion zone (E) is [or are] not more than 35 HRc.

3. Tool according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that the hardness of the peripheral region of the shank zone (S) and/or the hardness of the peripheral region of the insertion zone (E) is [or are] not less than 50 HRc.

4. Tool according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that the depth (D1) [sic; should read (D2)] of the peripheral region of the shank zone (S) and/or the depth (D2) of the peripheral region of the insertion zone (E) [is or] are equal to 0.10 to 0.15 times the diameter (D1) of the shank zone (S).

5. Tool according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the hardness of the working zone (B) and/or the hardness of the striking zone (A) is [or are] not less than 50 HRc.

6. Tool according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that the working zone (B) is formed from different material to the striking zone (A), the insertion zone (E) and the shank zone (S), and is joined to the shank zone (S) by friction welding.

7. Method for the manufacture of a tool according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that the hardening of the tool is performed by induction hardening with non-uniform rates of feed at constant alternating current frequency.

Revendications

1. Outil, en particulier outil de burinage pour traiter des supports durs, en particulier la roche, le béton ou similaire, comportant une zone d'usinage (B) dans une première partie terminale, une zone de tige (S) qui fait suite à la zone d'usinage (B), une zone d'enfoncement (E) qui fait suite à la zone de tige (S) et une zone de percussion (A) qui fait suite à la zone d'enfoncement (E), la zone d'usinage (B) et la zone de percussion (A) étant trempées à coeur et une région du coeur ainsi qu'une région de bordure de la zone de tige (S) et de la zone d'enfoncement (E) présentant des duretés différentes, caractérisé en ce que la région du coeur de la zone de tige (S) et/ou la région du coeur de la zone d'enfoncement (E) sont plus molles que les régions de bordure correspondantes.

2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dureté de la région du coeur de la zone de tige (S) et/ou la dureté de la région du coeur de la zone d'enfoncement (E) est au plus égale à 35 HRc.

3. Outil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la dureté de la région de bordure de la zone de tige (S) et/ou la dureté de la région de bordure de la zone d'enfoncement (E) sont au moins égales à 50 HRc.

4. Outil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la profondeur (D1) de la région de bordure de la zone de tige (S) et/ou la profondeur (D2) de la région de bordure de la zone d'enfoncement (E) correspondent à 0,10 à 0,15 fois le diamètre (D1) de la zone de tige (S).

5. Outil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la dureté de la zone d'usinage (B) et/ou la dureté de la zone de percussion (A) sont au moins égales à 50 HRc.

6. Outil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone d'usinage (B) est constituée d'une matière différente de celle de la zone de percussion (A), de la zone d'enfoncement (E) et de la zone de tige (S), et est reliée à la zone de tige (S) par soudage par friction.

7. Procédé de fabrication d'un outil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la trempe de l'outil s'effectue par trempe par induction à des vitesses d'avance différentes et à une fréquence de courant alternatif constante.

Zeichnung