DE1020660B - Verfahren zur Verbesserung der Haltbarkeit von Gesteinshohlbohrern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Haltbarkeit von Gesteinshohlbohrern mit einer in den axialen Spülkanal mündenden seitlichen Spülbohrung, besonders zum Bohren mit Bohrhämmern von hoher Schlagleistung.

Die bekannten Gesteinshohlbohrer dieser Art weisen auf ihrer ganzen Länge, also sowohl am Einsteckende als auch am Bohrerschaft, zumeist eine Rockwellhärte bis 40 Rc im walzharten oder vergüteten Zustand auf. In Sonderfällen sind solche Hohlbohrer zur Gänze auf 50 Rc vergütet und ihr Einsteckende gegebenenfalls gehärtet. Bei solchen Bohrern tritt der Bruch hauptsächlich am Einsteckende im Bereich der seitlichen Spülbohrung ein. Beim Bohren mit schweren Bohrhämmern, die man mit einem Druck von über 5 bis 7 atü arbeiten läßt, hat sich jedoch gezeigt, daß solche Gesteinshohlbohrer der erhöhten Beanspruchung nicht genügen, da der Bruch des Bohrers an der seitlichen Spülbohrung schon nach ganz kurzer Bohrdauer, manchmal sogar nach einer Standzeit von nur 2 Stunden erfolgt. Die Ursache dieser hohen Bruchgefahr liegt darin, daß im Bereich der seitlichen Spülbohrung eine Anhäufung von Kraftlinien, also eine Spannungsspitze auftritt, die eine erhöhte Beanspruchung des Werkstoffes bedingt.

Bei gehärteten oder vergüteten Maschinen- und sonstigen Bauteilen, die mit Bohrungen od. dgl. versehen und schwingungsbeansprucht sind, ist es zwar bekannt, in der Richtung des Kraftflusses vor bzw. hinter den Bohrungen od. dgl. Entlastungskerben vorzusehen, die durch ihre Formgebung geeignet sind, den Kraftfluß allmählich aus dem Bereich der Bohrungen od. dgl. abzulenken und dadurch eine Anhäufung der Kraftlinien in der unmittelbaren Umgebung der Bohrungen sowie eine übermäßige Werkstoffbeanspruchung an diesen Stellen zu verhindern.

Bei Gesteinshohlbohrern mit einer seitlichen Spülbohrung sind jedoch Entlastungskerben wohl deshalb noch nicht angewendet worden, weil selbst bei Maschinen- und sonstigen Bauteilen die Kerbwirkungszahl und die Formziffern erst durch Versuche bestimmt werden müssen und aus der Wirksamkeit einer bestimmten Anordnung von Entlastungskerben an massiven Maschinen- und sonstigen Bauteilen ein Schluß auf diese Gesteinshohlbohrer, die einer mannigfachen, ein ausgesprochenes Sondergebiet darstellenden Beanspruchung ausgesetzt sind, um so weniger gezogen werden konnte, als solche Gesteinshohlbohrer für eine hohe Schlagleistung an sich schon sehr schwach bemessen sind und daher bei Anordnung von querschnittsvermindernden Entlastungskerben in der Nähe des durch die seitliche Spülbohrung besonders geschwächten Bereiches eher eine Erhöhung der Bruchgefahr zu erwarten war.

Verfahren zur Verbesserung
der Haltbarkeit von Gesteinshohlbohrern

Anmelder:

Schoeller-Bleckmann Stahlwerke
Aktiengesellschaft,
Ternitz (Österreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Jourdan, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Kronberger Str. 46

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 4. Dezember 1954

Dr.-Ing. Hugo Juvan, Ternitz (Österreich),
ist als Erfinder genannt worden

Nach verschiedenen Bohrversuchen hat sich aber dennoch gezeigt, daß auch bei Gesteinshohlbohrern mit seitlicher Spülbohrung durch die Anordnung von Entlastungskerben bei entsprechender Wärmebehandlung des Bohrers eine sehr erhebliche Verminderung der Bruchgefahr erreicht werden kann.

Die Erfindung bezweckt, die Leistung von Gesteinshohlbohrern mit seitlicher Spülbohrung, besonders beim Bohren mit Bohrhämmern von hoher Schlagleistung, dadurch zu erhöhen, daß das Einsteckende mit oder ohne den Bund, zumindest aber im Bereich der seitlichen Spülbohrung, vorzugsweise auch ein daran anschließender kurzer Teil des Bohrerschaftes, gegebenenfalls sogar der ganze Bohrerschaft, auf eine Rockwellhärte von 40 bis 54 Rc, vorteilhaft von 50 Rc, vergütet oder direkt gehärtet und in das Einsteckende, in der Richtung zur Bohrer schnei de betrachtet, vor der äußeren Mündung sowie nach der inneren Mündung der seitlichen Spülbohrung je eine Entlastungskerbe eingearbeitet wird.

Sofern der Bohrerschaft eine geringere Härte als das Einsteckende aufweist, wird das vergütete oder gehärtete Einsteckende mit dem vergüteten oder gehärteten Bund, gegebenenfalls auch der vergütete oder gehärtete anschließende kurze Teil des Bohrerschaftes, in der Richtung zur Bohrerschneide betrachtet, erst in einiger Entfernung, vorzugsweise 15 mm, von der nach der inneren Mündung der seitlichen Spülbohrung angeordneten Entlastungskerbe auf die
Härte des Bohrerschaftes angelassen.

niedrigere

709 809/233

Claims (5)

1. Die vor der äußeren Mündung der seitlichen Spülbohrung einzuarbeitende Entlastungskerbe wird vorzugsweise so angeordnet, daß der Abstand zwischen ihrer Mittelachse und der Mittelachse der äußeren Mündung der seitlichen Spülbohrung 6,5 bis 7,5 mm beträgt.

   Die nach der inneren Mündung der seitlichen Spülbohrung einzuarbeitende Entlastungskerbe wird hingegen vorteilhaft so angeordnet, daß der Abstand

   aufweist. Denn auch bei solchen zur Gänze vergüteten Gesteinshohlbohrern kann durch die erfindunggemäße Anordnung der Entlastungskerben die damit erstrebte Herabsetzung der Bruchgefahr im 5 Bereich der seitlichen Spülbohrung erzielt werden. Allerdings wird dadurch die bei gänzlich vergüteten Gesteinshohlbohrern schon bisher bestandene erhöhte Bruchgefahr am Bohrerschaft nicht beseitigt.

   Wie sich auf Grund eingehender Versuche ergab.

   zwischen ihrer Mittelachse und der Mittelachse der io ist es für die Erzielung des mit den Entlastungs

   kerben angestrebten Fortschrittes nicht gleichgültig, wo die Entlastungskerben am Einsteckende angeordnet werden. Es hat sich vielmehr gezeigt, daß die vor der äußeren Mündung 6 der seitlichen Spülbohrung 8 ein-

   od. dgl.

   Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform eines Gesteinshohlbohrers gemäß der Erfindung, und zwar in

   Fig. 1 in Vorderansicht und in Fig. 2 in Seitenansicht.

   Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird das Einsteckende 1 des Gesteinshohlbohrers 2 mit oder

   inneren Mündung der seitlichen Spülbohrung 1.5 bis 3 mm beträgt.

   Ein weiteres Merkmal des Verfahrens besteht darin, daß Entlastungskerben von halbrundem Querschnitt

   eingearbeitet werden, z. B. vor oder nach dem Härtein 15 zuarbeitende Entlastungskerbe 9 bei Bohrern, deren des Einsteckendes durch Warmpressen, Feilen, Fräsen Einsteckende im zylindrischen Teil einen Durchmesser

   von 25 mm aufweist, am besten so angeordnet wird, daß der in Fig. 1 dargestellte Abstand α zwischen der Mittelachse 11 der Entlastungskerbe 9 und der Mittel-20 achse 12 der äußeren Mündung 6 der seitlichen Spülbohrung 8 etwa 6,5 bis 7,5 mm beträgt. Die Anordnung der nach der inneren Mündung 7 der seitlichen Spülbohrung 8 einzuarbeitenden Entlastungskerbe 10 erfolgt hingegen bei Bohrern von solchem Durchohne den Bund 3 zumindest im Bereich der seitlichen 25 messer vorteilhaft so, daß zwischen ihrer Mittelachse Spülbohrung 8 auf eine Rockwellhärte bis 54 Rc, am 14 und der Mittelachse 13 der inneren Mündung 7 besten auf 50 Rc, vergütet oder direkt gehärtet. Vor- der seitlichen Spülbohrung 8 ein Abstand b von etwa teilhaft wird jedoch die Wärmebehandlung über den 1,8 bis 3 mm besteht. Immerhin sind von diesen Maß-Bund 3 hinaus auch auf einen kurzen, etwa 15 bis 20 cm angaben gewisse Abweichungen zulässig, ohne daß der betragenden Teil 4 des Bohrerschaftes 5 erstreckt. In 30 mit den Entlastungskerben erstrebte Fortschritt ausdas Einsteckende 1 wird, in der Richtung zur Bohrer- bleibt. Beträgt jedoch der vorerwähnte Abstand α der schneide betrachtet, vor der äußeren Mündung 6 sowie vor der äußeren Mündung der seitlichen Spülbohrung nach der inneren Mündung 7 der seitlichen Spülboh- angeordneten Entlastungskerbe über etwa 12 mm und/ rung 8, jedoch oberhalb der Mündung7, je eine Ent- oder der Abstand b der nach der inneren Mündung lastungskerbe 9, 10 eingearbeitet. Durch diese Ent- 35 der seitlichen Spülbohrung angeordneten Entlastungslastungskerbe wird erreicht, daß die beim Bohren an kerbe über etwa 8 mm, dann erreichen die Bohrer der seitlichen Spülbohrung 8 auftretenden Spannungen keine höhere Standzeit als gleiche Bohrer ohne Entabgelenkt werden, derart, daß die Spannungsspitze im lastungskerben.

   Bereich der seitlichen Spülbohrung 8 abgeflacht und Die Länge der im Querschnitt halbrunden Ent-

   somit die Bruchgefahr in der seitlichen Spülbohrung 8 40 lastungskerben 9, 10 beträgt l>ei dem vorerwähnten weitestgehend vermieden wird. Durchmesser des Einsteckendes etwa 15 mm und ihre

   Das an sich bekannte Anlassen des Gesteinshohl- Tiefe 1 bis 1,2 mm. Die Ränder der Entlastungsbohrers zwecks Überführung der höheren Härte des kerben sollen abgestumpft werden. Die Entlastungs-Einsteckendes auf die niedrigere Härte des Bohrer- kerben können die in der Zeichnung dargestellte oder schaftes 5 kann auf verschiedene Art erfolgen. Wesent- 45 irgendeine andere zweckentsprechende Form auflich ist jedoch dabei, daß das Einsteckende im Bereich weisen.

   der beiden Entlastungskerben 9, 10 auf der geforder- Beim Bohren mit gemäß der Erfindung hergestellten Härte bleibt. Die Anlaßbehandlung erfolgt er- ten Gesteinshohlbohrern aus einem Stahl mit etwa findungsgemäß erst im Bereich der Entlastungskerbe 0,98% C, 0.30% Mn, 0,17% Si,UO⁰A) Cr und 0,25% 10 und dem Bund 3, und zwar, in der Richtung zur 50 Mo wurden unter Verwendung eines Bohrhammers Bohrerschneide betrachtet, in einer etwa 15 mm lie- mit einem Druck von etwa 6 atü bedeutend höhere tragenden Entfernung von der Entlastungskerbe 10. Standzeiten erzielt als mit bekannten Gesteinshohiso daß durch das Anlassen von hier aus ein allmäh- bohrern aus dem gleichen Stahl. Die erfindungslicher Übergang der Härte des Einsteckendes auf d,ie gemäßen Gesteinshohlbohrer waren am Einsteckende Härte des Bohrerschaftes entsteht. Ist jedoch die 55 samt Bund sowie an einem daran anschließenden, etwa

   Härte des Einsteckendes über den Bund 3 hinaus auch auf den vorerwähnten kurzen Teil 4 des Bohrerschaftes 5 erstreckt worden, dann kann das Anlassen entweder erst am harten Teil des Bohrerschaftes erfolgen

   20 cm langen Teil des Bohrerschaftes auf 50 Rc gehärtet und an der gehärteten Stelle des Bohrerschaftes über eine entsprechende Länge allmählich auf die etwa 40 Rc betragende Härte des restlichen Bohrer

   oder sich vorteilhafter von der vorerwähnten Stelle 60 schaftes angelassen. Im Abgleich mit einem bekannbei der Entlastungskerbe 10 aus über den Bund 3 all- ten Gesteinshohlbohrer aus einem Vergütungsstahl

   mit etwa 0,49% C. 0,50·/» Mu, 1,39%, Si, l%Cr.

   0,07% V und 0,13% Ni konnte mit Gesteinshohlbohrern gemäß der Erfindung sogar eine über das

   mählich bis in den harten Teil des Bohrerschaftes erstrecken, wodurch ein längerer allmählicher Übergangsbereich von der Härte des Einsteckendes auf

   jene des Bohrerschaftes, also kein zu plötzlicher, die 65 Dreifache liegende Standzeit erreicht werden.

   Bruchgefahr erhöhender Härteabfall, entsteht. _n

   Am Wesen der Erfindung würde es jedoch nichts Patentansprüche:

   ändern, wenn nicht nur das Einsteckende, sondern. 1. Verfahren zur Verbesserung der Haltbarkeit

   wie es an sich bekannt ist, auch der ganze Bohrer- von besonders zum Bohren mit Bohrhämmern von

   schaft eine Rockwellhärte von über 45 bis 50 Rc 70 hoher Schlagleistung bestimmten Gesteinshohl-

   bohrern mit einer in den axialen Spülkanal mündenden seitlichen Spühlbohrung, bei welchen das Einsteckende mit oder ohne den Bund, zumindest aber im Bereich der seitlichen Spülbohrung, vorzugsweise auch ein daran anschließender kurzer Teil des Bohrerschaftes, gegebenenfalls sogar der ganze Bohrerschaft, auf eine Rockwellhärte von 40 bis 54 Rc, vorteilhaft von 50 Rc, vergütet oder direkt gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in das Einsteckende (1), in der Richtung zur Bohrerschneide betrachtet, vor der äußeren Mündung (6) sowie nach der inneren Mündung (7) der seitlichen Spülbohrung (8) je eine Entlastungskerbe (9, 10) eingearbeitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gesteinshohlbohrer, dessen Bohrerschaft eine geringere Härte als das Einsteckende aufweist, das vergütete oder gehärtete Einsteckende (1) mit dem vergüteten oder gehärteten: Bund (3), gegebenenfalls auch der vergütete oder gehärtete anschließende kurze Teil (4) des Bohrerschaftes (5), in der Richtung zur Bohrerschneide betrachtet, erst in einiger Entfernung, vorzugsweise 15 mm, von der nach der inneren Mündung (7) der seitlichen Spülbohrung (8) angeordneten Entlastungskerbe (10) auf die niedrigere Härte des Bohrerschaftes (5) angelassen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vor der äußeren Mündung (6) der seitlichen Spülbohrung (8) einzuarbeitende Entlastungskerbe (9) so angeordnet wird, daß der Abstand (a) zwischen ihrer Mittelachse (11) und der Mittelachse (12) der äußeren Mündung (6) der seitlichen Spülbohrung (8) 6,5 bis 7,5 mm beträgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der inneren Mündung (7) der seitlichen Spülbohrung (8) einzuarbeitende Entlastungskerbe (10) so angeordnet wird, daß der Abstand (6) zwischen ihrer Mittelachse (14) und der Mittelachse (13) der inneren Mündung (7) der seitlichen Spülbohrung (8) 1,8 bis 3 mm beträgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Entlastungskerben (9, 10) von halbrundem Querschnitt eingearbeitet werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   »Metals Handbook«, Cleveland, 1948, S. 251/252.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 709 809/233 12.