DE19906885A1

DE19906885A1 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: DE19906885A1
Application number: DE19906885A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wagegg
Original assignee: Hawera Probst GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2000-03-23
Anticipated expiration: 2019-02-20
Also published as: DE19906885B4; DE29816823U1

Abstract

Es wird ein Bohrwerkzeug insbesondere ein Gesteinsbohrer vorgeschlagen, bei welchem die Oberflächenbeschaffenheit hinsichtlich der Wandreibung sowie Korrosionseigenschaften verbessert werden soll. Hierfür wird die Förderwendel und/oder der Einspannschaft ganz oder teilweise mit einer Beschichtung versehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bohrwerkzeuge und insbesondere Gesteinsbohrer bestehen aus einem Bohrerkopf, einer sich hieran anschließenden Förderwendel zur Abführung des Bohrmehls und einem sich hieran anschließenden Einspannschaft zum Einspannen in eine Antriebsmaschine.

Je nach Anwendungsart sind der Bohrerkopf sowie die Boh rer-Förderwendel einem Verschleiß unterworfen.

Bei Gesteinsbohrern übernimmt die Hartmetallschneide im Bohrerkopf in Verbindung mit der schlagenden Beanspruchung des abzutragenden Materials die Hauptarbeit des Bohrens. Der Durchmesser der Hartmetallschneide ist im allgemeinen größer ausgebildet, als der Außendurchmesser der Förderwendel. Bei Gesteinsbohrern hat deshalb die Förderwendel keine abtragende, sondern im wesentlichen führende und Bohrloch glättende Funktion. Aufgrund dieser Führungseigenschaften ist es für Bohrwerkzeuge und insbesondere für Gesteinsbohrer äußerst wichtig, eine möglich geringe Wandungsreibung aufzuweisen. Dies wird durch einen niedrigen Reibungskoeffizienten erreicht.

Der Reibungskoeffizient zwischen dem Material des Bohrwerkzeugs, nämlich Werkzeugstahl und dem zu bohrenden Werkstoff, nämlich Gestein oder Beton, liegt in aller Regel in einer Größe, die verbesserungswürdig erscheint. Darüberhinaus muß das Verschleißverhalten zwischen Stahl und dem abzutragenden Beton beachtet werden, da eine verschlissene Förderwendel zu erheblichen Reibungsverlusten führt. Schließlich sind auch Korrosionseigenschaften des Bohrwerkzeugs zu beachten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug vorzuschlagen, das den zuvor diskutierten Problemen Rechnung trägt.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Unteransprüche sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Bohrwerkzeugs verwirklicht.

Der Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, daß ein Bohrwerkzeug mit einer zusätzlichen Beschichtung versehen wird, die dann Vorteile bringt, wenn diese Beschichtung bestimmte technische Eigenschaften aufweist. Zum einen muß die Beschichtung eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen und zu einer Verminderung des Reibungskoeffizienten zwischen Werkzeug und Werkstück führen. Hierdurch wird das Bohrergebnis verbessert, da die in das Werkzeug eingebrachte Energie im wesentlichen zur Zertrümmerung beispielsweise des Gesteins umgesetzt werden kann. Eine hochfeste Förderwendel führt dabei zu einer guten Führung des Bohrwerkzeugs im Bohrloch, wobei eine zusätzliche Glättung des Bohrwerkzeugs erfolgt. Dabei soll der Verschleiß des Bohrwerkzeugs und insbesondere der Förderwendel möglichst gering gehalten werden.

Die Erfindung wird dadurch spezifiziert, indem die Förderwendel ganz oder teilweise mit einer korrosionswirksamen und/oder verschleißfesten Beschichtung versehen wird. Dabei kann die Beschichtung aus einer druckbeständigen Dispersionsschicht bestehen, die einen äußerst niedrigen Reibungskoeffizient aufweist und dadurch verschleißfest und auch korrosionsfest ist. Dies erfolgt auch bis in Temperaturbereiche, denen die Bohrwerkzeuge im Bereich der Förderwendel normalerweise ausgesetzt sind.

Besonders vorteilhaft wird eine druckbeständige Dispersionsschicht verwendet, die aus festen Schmierstoffen wie z. B. Molybdändisulfid, PTFE oder Graphit besteht, die in ein organisches oder anorganisches Bindersystem mit Lösungsmittel eingelagert sind.

Bei einer solchen Schicht findet eine Glättung der Oberflächenrauhigkeit des Grundmaterials statt, indem das Beschichtungsmaterial in die Oberfläche eingelagert wird. Hierdurch erniedrigt sich der Reibungskoeffizient auf Werte von µ ≈ 0,04. Die Beschichtung kann eine zusätzliche Grundschicht aufweisen, die zur Verbesserung der Haftung der aufzubringenden Dispersionsschicht dient und darüber hinaus einen erhöhten Verschleiß- und Korrosionsschutz bietet. Die Schichtdicke beträgt z. B. ca. 5 bis 10 µm.

Derartige Schichten sind aus anderen Anwendungsgebieten grundsätzlich bekannt und werden beispielsweise von der Fa. Gebrüder Gramm GmbH & Co. KG als sogenannte "Gleitcoat"-Be schichtungen angeboten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich deshalb auf die Verwendung einer derartigen Beschichtung speziell für Bohrwerkzeuge und die mit hier verbundenen erheblichen Vorteile, wie zuvor beschrieben.

Weiterhin wirkt sich die Beschichtung des Bohrwerkzeugs bzw. des Einsteckendes eines Bohrwerkzeuges mit einer reibungsmindernden, abriebfesten und korrisionsbeständigen Schicht positiv auf dessen Lebensdauer aus. Insbesondere bei Bohrwerkzeugen, die als sogenannte Hammerbohrer eingesetzt werden, kommt der Qualität des Einsteckendes eine besondere Bedeutung zu, da der Hammerbohrer während des Bohrvorgangs axial im Futter der Schlagbohrmaschine schwingt. Um einen zu großen Verschleiß bzw. das Fressen zu verhindern, muß auf das Einsteckende des Hammerbohrers regelmäßig Fett aufgetragen werden. Durch eine Beschichtung des Einsteckendes können diese Schmierintervalle beträchtlich vergrößert werden und der Hammerbohrer besitzt für den Fall, daß das Schmierintervall nicht eingehalten wird, sogenannte Notlaufeigenschaften. Selbstverständlich wirkt sich eine Beschichtung des Einsteckendes auch bei Bohrwerkzeugen, die nicht als Hammerbohrer zum Einsatz kommen, positiv auf die Lebensdauer im Bereich des Einsteckendes aus.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von Bohrwerkzeugen, bei denen die Beschichtung im Lackierverfahren aufgebracht wird und bei Bedarf bei Temperaturen unter 200°C eingebrannt werden kann. Eine solche Beschichtung der Bohrwerkzeuge ist besonders vorteilhaft, da sie mit technisch einfachen Verfahren aufgebracht werden kann und einen zusätzlichen Arbeitsgang zur Konservierung der Bohrer überflüssig macht. Bei Bedarf kann dann die im Lackierverfahren aufgebrachte Schicht noch bei Temperaturen unter 200°C eingebrannt werden, so daß ihre Qualität entscheidend erhöht wird, ohne daß die Gefahr besteht, das Grundmaterial durch die Temperatureinwirkung zu schädigen.

Aus dem Stand der Technik sind zwar für Bohrwerkzeuge aus Stahl oder Hartmetall CVD und PVD-Beschichtungen bekannt. Bei diesen besteht aber immer die Gefahr einer Schädigung der Grundmaterialien, da z. B. eine PVD-Beschichtung bei ca. 500°C erfolgt. Außerdem sind diese Beschichtungen aufgrund ihres komplizierten Verfahrens sehr teuer.

Claims

1. Bohrwerkzeug, insbesondere Gesteinsbohrer, bestehend aus einem Bohrerkopf, einer Bohrer-Förderwendel sowie einem Einspannschaft, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Förderwendel und/oder der Einspanschaft ganz oder teilweise eine reibungsmindernde und/oder korrosionswirksame und/oder verschleißfeste Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtung wenigstens eine druckbeständige Dispersionsschicht umfaßt und die Oberflächenrauhigkeit des Bohrer-Grundmaterials in Form einer Einlagerung des Beschichtungsmaterials geglättet sind.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einem organischen oder anorganischen Bindersystem mit Lösungsmittel besteht, in welches feste Schmierstoffe eingelagert sind.

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als feste Schmierstoffe Molybdändisulfid (M_OS₂), PTFE oder Graphit verwendbar sind.

4. Bohrwerkzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung einen niedrigen Reibungskoeffizienten von µ ≈ 0,04 aufweist.

5. Bohrwerkzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine Schichtdicke von 5 bis 10 µm aufweist.

6. Bohrwerkzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das Einsteckende des Bohrwerkzeugs mit einer reibungsmindernden, abriebfesten und korrisionsbeständigen Schicht versehen ist.

7. Bohrwerkzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung auf das Bohrwerkzeug im Lackierverfahren aufgebracht wird und bei Bedarf bei Temperaturen unter 200°C eingebrannt ist.