具有硬质材料的工具制造技术

本发明专利技术涉及具有硬质材料的工具以用于加工矿物的和/或植物的材料层，尤其交通路面和/或农业土壤表面或它们彼此的结合物。对此规定，切割元件的至少一部分通过包含富勒体的或由富勒体形成的硬质材料形成或覆盖。通过非常硬的硬质材料可明显改善工具的耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有硬质材料的工具
本专利技术涉及具有硬质材料的工具以用于加工矿物的和/或植物的材料层，尤其交通路面和/或农业土壤表面或它们彼此的结合物。
技术介绍
例如在借助铣路机拆除路面或在翻新路面时使用的工具、尤其铣刀经受连续的磨损过程。如果工具达到确定的磨损状态，需要更换工具，因为否则下一过程将失效(效率)。由于铣削机所需的停机时间以及所需的替换件更换铣刀是昂贵的。由US2010/0263939A1已知耐冲击的工具，其例如也可作为铣刀使用。对此，多晶金刚体与硬金属基底连接。多晶金刚体形成切割尖。多晶金刚体具有大的硬度，这使得该切割尖相比于未经涂层的硬金属切割尖具有延长的使用寿命。在US4,604,106中描述了具有多晶金刚石的复合材料，其例如作为防护层用于受到大的机械负荷的工具表面。多晶金刚石相比于单晶金刚石具有较高的耐冲击性。金刚石颗粒的尺寸在1至100μm。DE3926627描述了一种具有杆和凿刀头的呈圆杆凿刀形式的凿刀。例如由细颗粒的碳化钨、碳化钽或类似的硬质材料构成的硬销形成切割尖。该切割尖可额外地进行金刚石涂层。此外，在凿刀头的外表面上施加在等离子体粉末堆焊方法中施加的防磨损层。用于凿刀的凿刀保持件可涂有这种防磨损层。由US6,245,312B1公开了用于制造由富勒碳、例如由富勒碳C60构成的富勒体的方法。对此需要高压和高温。根据制造时的压力和温度，富勒体具有非常高的直至170GPa的硬度。因此富勒体比天然金刚石更硬。由专利文献WO2015/034399已知用于制造由富勒碳、尤其由富勒碳C60构成的富勒体的方法。在此处规定的高压方法中给富勒碳添加添加剂，在这种情况下为二硫化碳(CS2)。在上部凸模可实施旋转的金刚石压力机中制造富勒体，以便在材料中引起剪切力。该方法实现了在相对较低的在8-10GPa的范围中的压力条件下制造富勒体。由此获得的材料同样高于金刚石的硬度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于工具的硬质材料，该工具相比于现有技术已知的工具具有改进的耐磨性能。该目的通过以下方式实现，即，切割元件的至少一部分借助包含富勒体的或由富勒体形成的硬质材料形成和/或覆盖。富勒体由于其特殊的晶体结构构造具有大的硬度，根据相应的制造方法，该硬度大于金刚石的硬度。由此获得的工具具有非常高的耐磨性能。由此这种工具的使用寿命相比于已知的工具明显更长。这使得用于工具的更换间隔时间更长且由此替换件成本更低以及工具机的停机时间更少。在适当地设计工具、例如铣路机的凿刀的情况下，该工具可实现的耐磨性能处于工具保持件、例如铣削滚轮上的凿刀保持件的耐磨性能的范围中。因此，设有富勒体的工具可固定地与工具保持件连接或与工具保持件一件式实施，由此可松开的连接不再是必需的。例如铣路机的凿刀可固定地或一件式地与凿刀保持件实施，该凿刀保持件布置在铣削滚轮上。由此可明显降低整体系统的制造成本。尤其可通过以下方式延长工具的使用寿命，工具的承载切割元件的工具头至少部分地通过硬质材料覆盖。在加工过程期间，例如在铣削路面时，尤其切割元件以及紧接在切割元件上的工具头、例如铣路机凿刀的凿刀头经受很大的机械应力。通过覆盖切割元件和工具头可明显减小对构件的磨损。对工具表面或工具表面的一部分的大面积且同时成本有利地涂层可通过以下方式实现，即，通过涂层工艺将硬质材料施加到切割元件和/或工具头的至少一部分上。通过以下方式可实现硬质材料的自身构型，即，硬质材料通过包含富勒体的烧结材料的烧结工艺来施加。此时通过在烧结工艺期间使用相应的形状进行构型。本专利技术的优选的改进方案的特征是，在硬质材料与切割元件和/或工具头之间布置中间材料。对此可优选地规定，中间材料是防止材料扩散进入硬质材料中或从硬质材料中出来的阻隔体；和/或中间材料具有的热膨胀系数处于硬质材料的热膨胀系数与切割元件的热膨胀系数和/或工具头的热膨胀系数之间。通过该阻隔体可避免材料从工具表面扩散到硬质材料中，由此富勒体通过扩散从起催化作用的铁部分地转变成石墨。硬质材料通常具有的热膨胀系数明显不同于工具的待覆盖的区域。在接合工艺中或在将硬质材料施加到工具上时，根据使用的工艺有很高的温度。这导致在工具和硬质材料之间的高机械应力。这种应力会导致硬质材料的破坏或剥落。通过中间材料的膨胀系数的调节，可明显降低机械应力。根据本专利技术的另一实施方式可规定，该硬质材料覆盖工具的硬质材料，尤其硬金属和/或多晶金刚石。由此例如切割元件可由硬金属或多晶金刚石制成，硬金属或多晶金刚石的高度机械耐受性可通过施加的硬质材料再次得到明显改善。如果规定，硬质材料覆盖工具的由钢形成的区域，则在该区域中可明显改善凿刀的耐磨性。由此例如可通过施加的硬质材料使由钢制成的工具头、例如凿刀头的使用寿命匹配由硬金属或多晶金刚石制成的切割元件的使用寿命，该切割元件同样通过硬质材料覆盖。由此可避免由于工具头的高磨损而使整个工具提前失效。通过以下方式可获得特别耐磨的工具，即，切割元件至少局部地覆盖工具头。由此，切割元件保护工具头以防高磨损。为了确保硬质材料的不变的高硬度可规定，富勒体由富勒碳、尤其由富勒碳C60作为原始材料形成。对此，尤其通过以下方式可实现期望的硬度，即，在高压条件下和/或在高温条件下形成富勒体；和/或通过加入另一物质、例如二甲苯或二硫化碳形成富勒体。通过以下方式可实现工具的高负荷能力，即，富勒体具有的硬度大于或等于130GPa，尤其大于或等于170GPa。因此，富勒体的硬度高于天然金刚石的硬度，由此可实现凿刀的特别高的铣削功率。通过以下方式可延长铣路机的维修间隔时间且由此降低铣路机的运行成本，即，工具是用于铣路机的凿刀，具有凿刀头作为工具头且具有联接件，该工具头承载至少一个切割元件，该联接件用于连接凿刀与凿刀保持件或其他基础件。附图说明下面根据在附图中示出的实施例详细阐述本专利技术。其中：图1以侧视示意图示出了用于铣路机的凿刀，该凿刀具有实施成凿刀杆的联接件、构造成凿刀头的工具头和切割元件；图2至图5示出了用于凿刀的切割元件的不同实施方式；图6以侧视的部分实施为剖面的示意图示出了凿刀头的具有切割元件的区段；图7示出了铣路机的铣削滚轮；图8以侧视图示出了凿刀，即，用于铣路机的圆杆凿刀，该圆杆凿刀装入用于这种机械的更换式保持工具的保持件中；以及图9以侧视图示出了用于铣路机的凿刀，该凿刀固定地与凿刀保持件连接。具体实施方式图1以侧视示意图示出了用于铣路机的凿刀10，凿刀具有联接件40、构造成凿刀头的工具头30和切割元件20。凿刀10作为代表工具的实施例用于加工矿物的和/或植物的材料层，尤其是交通路面和/或农业土壤表面或它们彼此的结合物。凿刀10构造成圆杆凿刀。为工具头30分配切割元件20，切割元件由硬质材料、例如由硬金属构成。该切割元件与凿刀头13的锥形地朝向切割元件20逐渐变细的基础件31连接，在该实施例中通过沿着连接面26钎焊进行连接。从切割元件20开始，工具头30在至凸缘33的过渡区域32上以恒定的外直径扩张。凸缘一件式地过渡到实施为凿刀杆的联接件40中。联接件40在其外表面上具有凹部(凹槽)以便容纳沿轴向方向开缝的夹紧套筒41。夹紧套筒由弹簧弹性的材料、例如钢板构成。由于纵向缝使得固定套筒直径可变化，其中，套筒边缘可朝向彼此运动(小的直径)或彼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有至少一个切割元件(20)的工具，以用于加工矿物的和/或植物的材料层，尤其交通路面和/或农业土壤表面或它们彼此的结合物，其特征在于，所述切割元件(20)的至少一部分通过包含富勒体的或由富勒体形成的硬质材料(50)形成和/或覆盖。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.06 DE 102015119123.71.具有至少一个切割元件(20)的工具，以用于加工矿物的和/或植物的材料层，尤其交通路面和/或农业土壤表面或它们彼此的结合物，其特征在于，所述切割元件(20)的至少一部分通过包含富勒体的或由富勒体形成的硬质材料(50)形成和/或覆盖。2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述工具的承载所述切割元件(20)的工具头(30)至少部分地通过所述硬质材料(50)覆盖。3.根据权利要求1或2所述的工具，其特征在于，通过涂层工艺将所述硬质材料(50)施加到所述切割元件(20)的和/或所述工具头(30)的至少一部分上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的工具，其特征在于，所述硬质材料(50)通过包含富勒体的烧结材料的烧结工艺来施加。5.根据权利要求1至4中任一项所述的工具，其特征在于，在所述硬质材料(50)与所述切割元件(20)和/或所述工具头(30)之间布置中间材料(51)。6.根据权利要求5所述的工具，其特征在于，所述中间材料(51)是防止材料扩散进入所述硬质材料中或从所述硬质材料(50)中出来的阻隔体；和/或所述中间材料(51)具有的热膨胀系数处于所述硬质材料的热膨胀...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·克雷默，D·赫梅利克，
申请(专利权)人：必泰克有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE