DE2812590A1 - Verfahren zur herstellung eines bohrkopfs - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem

Frankfurt/Main Staufenstraße 36

Anm. s

SKP Industrial Trading &
Development Company B.V.
Plattenburgerweg

Nieuwegein / Holland

Verfahren zur Herstellung eines Bohrkopfs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrkopfs, bestehend aus einem Kernkörper und darin mit einem Schaft eingesetzten, nach außen vorstehenden Elementen aus einem harten, verschleißfesten Material«

Die Erfindung betrifft weiterhin einen nach einem solchen Verfahren hergestellten Bohrkopf.

Ein Bohrkopf der genannten Art ist z.B. aus der US-PS 2 687 875 bekannt. Er ist an geeigneten Bohrwerkzeugen zu befestigen und dient zum Bohren von Löchern, Öffnungen oder Hohlräumen in harten Materialien, Gesteinen und Erde. In bekannter Ausführung werden solche Bohrköpfe aus einem Kernkörper aus hartem Stahl hergestellt, in den Auf— nahmebohrungen mit sehr engen Toleranzen eingearbeitet werden müssen, in welche dann mit Preßsitz die Schäfte von verschleißfesten vorstehenden Elementen, z.B. Schneidelementen, eingesetzt werden. Dieses bekannte Herstellungs—

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verfahren beschränkte bisher die Formgebung der Schäfte der Einsätze auf zylindrische oder ähnliche Formen. Abgesehen von der teuren spanenden Bearbeitung des ebenfalls harten Kernkörpers, hatte das bisher bekannte Herstellungsverfahren den weiteren praktischen Nachteil, daß die verschleißfesten Elemente bzw. Einsätze unter der Wirkung der verhältnismäßig großen äußeren Kräfte, denen sie ausgesetzt sind, in ihren· zylindrischen oder rohrförmigen Lagerungen vorzeitig gelockert wurden, so daß die Funktionstüchtigkeit des Werkzeugs beeinträchtigt oder dieses gar unbrauchbar wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrkopf und ein zu dessen Herstellung geeignetes Verfahren zu schaffen, durch welche die genannten Nachteile vermieden werden, also mit geringeren Kosten erreicht wird, daß den verschleißfeste Einsätzen im Kernkörper eine Gestalt gegeben werden kann, welche vorzeitiges Lockern verhindert.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Herstellungsverfahren gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß eine kompressible Form oder Schablone mit Metallpulver gefüllt wird, wobei die harten Elemente eingebettet werden, und daß die Gesamtheit dieser Teile dann isostatisch zusammengedrückt wird.

Bei Verwendung dieses Herstellungsverfahrens können verschleißfeste Elemente oder Schneideinsätze benutzt werden, deren Schaft unlösbar fest im Kernkörper sitzt, denn dem Schaft kann jede beliebige Form gegeben werden, also z.B. auch eine sich nach unten verbreiternde oder mit Nuten oder Vor— Sprüngen versehene Form, so daß eine unlösbare Verbindung zwischen den Elementen oder Schneideinsätzen und dem isostatisch verdichteten Kernkörper gewonnen wird.

Durch die Erfindung wird weiterhin ein Bohrkopf geschaffen, der sich verhältnismäßig leicht und einfach herstellen läßt, somit weniger kostet,und dessen Form und Eigenschaften außerdem genau vorausbestimmt werden können.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen?

Fig. 1 einen Teil eines rotierend antreibbaren Bohrkopfs, der für Bohrarbeiten in der Erdkruste geeignet ist,

Fig. 2 in größerem Maßstab Ausschnitte aus der und 3 Schnittdarstellung nach Fig. 1, wobei

unterschiedliche verschleißfeste Elemente mit im Beispielsfall abgerundeten, vorstehenden äußeren Enden als beispielhafte Einsätze des Bohrkopfs dargestellt sind,

Fig. 4 eine andere Art eines rotierend antreibbaren Bohrkopfs zum Gesteinsbohren, welcher in diesem Fall mit Druckluft betrieben wird,

Fig. 5 einen Teil eines rotierend antreibbaren Bohrkopfs mit einem Schneideinsatz.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist ein konischer Werkzeugteil 3 mittels einer Lagerung 4 auf einem Tragarm 1 eines rotierend antreibbaren Bohrkopfs 2 gelagert. Der Werkzeugteil 3 besteht aus einem Kernkörper 5 aus verdichtetem Metallpulver 5 und harten, verschleißfesten Elementen 6, 7 oder 8, die schon bei der Herstellung des Kernkörpers mit eingelassen werden und über dessen Oberfläche nach außen vorstehen. Die Herstellung des Werkzeugteils 3 geschieht vorzugsweise so, daß die äußeren Enden 6a oder 7a (siehe Fig. 2 und 3) der Elemente 6, 7 in einen Teil einer nicht gezeigten Gummiform eingesetzt werden, welche danach mit Metallpulver gefüllt wird, bevor die Gesamtheit dieser Teile, bestehend aus der Gummiform bzw. - schablone, welche das Metallpulver und die Elemente 6 oder 7 enthält, zusammengepreßt und verdichtet wird, wodurch die harten, verschleißfesten Elemente im Kernkörper des durch isoetatische Verdichtung hergestellten Werkzeug-

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teils 3 genau positioniert werden. Nach der Verdichtung - im ersten Arbeitsschritt Kaltverdichtung - wird die Gummiform entfernt, und man erhält den "festen" konischen Werkzeugteil 3 mit den im Ausführungsbeispiel nach Fig. und 3 dargestellten verschleißfesten Elementen.

Durch die besondere Formgebung des Schafts der verschleißfesten Elemente 6, 7 oder 8 (siehe Fig. 2, 3 und 4), bei dem den Widerstand vergrößernde Maßnahmem, wie z.B. Nuten 10, Vorsprünge 12 oder eine nach unten divergierende Gestaltung Verwendung finden, wird eine unlösbare Verbindung zwischen den Elementen 6, 7 oder 8 und dem verdichteten Kernkörper des Werkzeugte.ils 3 erzielt. Zur vollständigen Verdichtung des Materials des Kernkörpers ist danach oft noch eine heiße isostatische Verdichtung erforderlich, so daß mechanische Eigenschaften vergleichbar denen von Stahl erreicht werden, jedoch mit dem wesentlichen Unterschied, daß nicht nur eine bessere, d.h. eine unlösbare Verbindung zwischen den harten, verschleißfesten Elementen 6, und 8 einerseits und dem Kernkörper 3 andererseits erzielt wird, sondern auch der Nachteil der bisher erforderlichen spanenden Bearbeitung zur Herstellung der Aufnahmebohrungen für die Schäfte 9 der verschleißfesten Elemente im Kernkör— per vermieden wird. Es sollte bemerkt werden, daß gemäß Fig. 3 das Element 7 am unteren Ende des konischen Schafts einen teilweise darüber vorstehenden Fuß 12 hat, welcher die unlösbare Verbindung zwischen dem Element 7 und dem Kernkörper noch sicherer macht.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt eines Bohrkopfβ 13, der gemäß Pfeil 14 mit Druckluft betrieben wird. Die Luft kann dabei über exzentrisch angeordnete Löcher 15 in der Vorder— fläche 16 des Bohrkopfs entweichen. In die Vorderfläche sind außerdem harte, verschleißfeste Elemente 8 mit divergierendem oder konischen Schaft 9 eingelassen·

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Pig. 5 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel einen Teil 17 eines Bohrkopfs, welcher ebenfalls im Kern.aus kalt und/oder heiß isostatisch verdichtetem Metallpulver — hier wie bei dem Kernkörper gemäß Fig. 1 mit 5 bezeichnet - besteht, wobei jedoch in diesem Fall als Einsatz ein Schneidelement 18 aus hartem, verschleißfestem Material vorgesehen ist, dessen verhältnismäßig scharfe Schneidkante mit 19 bezeichnet ist· Auch in diesem Fall ist der Einsatz 18 mit von der Schneidkante 19 aus divergierenden Flächen 20 ausgebildet, mit deren Hilfe der Widerstand des Schneideiasatzes gegenüber einer Lockerung seines Sitzes infolge äußerer Kräfte vergrößert wird, d.h. eine solche Lockerung ist nunmehr praktisch unmöglich.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, da sie grundsätzlich eine Lösung für Probleme auf dem Gebiet der Befestigung metallurgisch unterschiedlicher Komponenten darstellt, welche denselben äußeren Verschleißbedingungen ausgesetzt sind.

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Claims (6)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Bohrkopfs, bestehend aus einem Kernkörper und darin mit einem Schaft eingesetzten, nach außen vorstehenden Elementen aus einem harten, verschleißfesten Material, dadurch gekennzeichnet, daß eine !compressible Form oder Schablone mit Metallpulver gefüllt wird, wobei die harten Elemente eingebettet werden, und daß die Gesamtheit dieser Teile dann isostatisch zusammengedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Positionierung der harten Elemente diese mit ihren äußeren Enden oder Schneidkanten in die Wandung der Form eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß nach dem isostatischen Zusammendrücken der Gesamtheit im kalten Zustand die Form abgenommen und der erhaltene Bohrkopf im erhitzten Zustand nochmals isostatisch zusammengedrückt und fertig verdichtet wird.

4· Nach einem der Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 hergestellter Bohrkopf, dadurch gekennzeich net, daß die harten Elemente (6, 7» 8, 18) unlösbar formschlüssig im Kernkörper (5) aus verdichtetem Metallpulver sitzen.

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5, Bohrkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schaft (9) der harten Elemente (6, J_t 18) nach umten verbreitert.

6. Bohrkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (9) der harten Elemente (6, 7» 8, 18) mit Einbuchtungen, Nuten (10) oder Vorsprüngen (12) vergehen ist.

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