本发明涉及一种用于处理研磨材料特别是岩石、沙子、油砂或矿石的工具。
背景技术：
用于处理研磨材料的工具在用于处理岩石、沙子、油砂或矿石的已知设备——例如破碎机，比如辊式破碎机或筛选机或挖掘机——中使用。诸如破碎机齿或挖掘机齿之类的工具易受高度磨损，并因此需要定期更换。特别是在工具安装在处理设备上的不同位置处的情况下，对工具的磨损差别很大。例如，布置在通过粉碎设备的材料流内的破碎工具比材料流边缘处的破碎工具磨损得明显快得多。由于这种不规则的磨损，已知的是例如仅仅更换或修理各个破碎工具。
当修理破碎工具时，磨损发生之前的破碎工具的原始几何形状被重新建立。例如从ep2891522a1中已知，对磨损区域施加堆积焊缝(build-upweld)，以便在一方面重新建立破碎工具的几何形状并且在另一方面将额外的抗磨层施加到破碎工具。但是，由于用于堆积焊缝的填充材料中的低碳化物浓度最大为约61％，因此这种堆积焊缝具有低硬度。
技术实现要素：
在此基础上，本发明的目的是提供一种具有高耐磨性的工具以及用于生产或处理这种工具的方法。
该目的通过具有权利要求1的独立装置的特征并具有权利要求12的独立方法的特征的工具来实现。有利的进一步的开发由从属权利要求披露。
根据第一方面，用于处理研磨材料特别是岩石、沙子或矿石的工具包括工具主体和布置在工具主体上的至少一个硬金属板，其中，向硬金属板的表面和工具主体施加堆积焊缝，硬金属板通过堆积焊缝结合至工具主体。
研磨材料应被理解为特别是指矿物，例如岩石、矿石、煤、砂子和油砂。
特别地，该工具包括用于粉碎岩石、油砂、矿石或其他产生磨损的材料的破碎工具，例如辊式破碎机的破碎机齿或锤击臂、锤式破碎机的破碎锤或模块化结构的破碎颚板的冲击板或棱柱元件。例如，该工具还包括挖掘机齿。该工具优选地包括能够局部限定磨损的区域，该区域布置在破碎工具的大致沿力方向特别是沿破碎方向指向的侧面上，并且在工具的操作期间被磨损。破碎工具的磨损区域例如是工具的表面上的凹口。
工具主体至少包括在研磨材料的处理期间经受磨损的工具区域。工具主体例如由钢制成。
硬金属板应被理解为基本上指由硬金属制成的板，例如特别是由90％-94％的碳化钨和6％-10％的钴组成的烧结金属碳化物。布置在工具主体上的硬金属板为工具主体的表面提供高水平的磨损保护。特别是，磨损保护仅仅包括工具主体的在工具操作期间发生最大磨损的区域。
堆积焊接应被理解为意指用于表面处理的热涂层方法。堆积焊缝在基材上提供耐磨和耐腐蚀的层。借助于热源，例如激光束，将要被提供有堆积焊缝的区域的表面加热，并且呈粉末形式或者作为线材的填充材料被供应并且同样被热源加热并被应用于工具主体的表面。填充材料几乎完全熔化。填充材料例如包括硬金属，例如具有高镍含量、碳化钨或碳化钛的材料。堆积焊接例如包括激光堆积焊接或等离子转移弧焊接(pta)。堆积焊缝应用于硬金属板的表面和工具主体的表面。这能够实现硬金属板至工具主体的可靠的附接，其中该附接承受作用在工具上的沉重的机械载荷，特别是破碎力。与其他附接方式不同，例如将硬金属板钎焊或熔焊至工具主体的表面上，堆积焊缝具有高强度的优点，并且堆积焊缝仅导致硬金属和工具主体的材料的轻微的温度升高。该工具的工具主体例如由淬火和回火的钢形成，其中，熔焊或钎焊特别是在约600℃以上的高温下破坏该工具的材料的晶粒结构，因此降低了工具的材料的硬度和强度。堆积焊缝具有通过冶金结合与硬金属和工具主体的材料结合的优点，使得堆积焊缝牢固地结合至工具主体的表面并且结合至硬金属板并且承受重的机械载荷。堆积焊缝特别地应用于硬金属板和工具主体，其中仅前者的硬金属和后者的材料轻微混合。激光堆积焊接或等离子转移弧焊接(pta)特别地仅允许工具主体的材料和硬金属轻微混合。
混合特别地应被理解为意指部件的总质量与通过堆积焊接过程熔化和结合的质量之间的比率。常规地，在熔化和随后的凝固过程中，材料的晶粒结构被改变，例如被破坏。仅保持对晶粒结构的主要部分的轻微混合，使得材料的硬度和强度完全不受影响或仅受非常轻微的影响。因此，在堆积焊接期间的破碎工具和硬金属板的材料的低混合量减少了硬金属板和工具主体的机械性能恶化的量。特别地，硬金属板至少部分地被堆积焊缝包封。
根据第一实施方式，在工具主体上安装多个硬金属板，所述多个硬金属板各自通过堆积焊缝结合至工具主体。例如，硬金属板具有不同的几何形状。
根据另一实施方式，硬金属板彼此平行地布置。硬金属板的相互平行的布置允许最佳地吸收作用在工具上的力，例如在加工岩石、矿石或沙子期间产生的力，比如破碎设备的破碎力。
根据另一实施方式，每个硬金属板通过堆积焊缝结合至相应的相邻硬金属板。硬金属板特别地以均匀的相互间隔布置在工具主体上，其中，两个相邻的硬金属板之间的距离优选地使得堆积焊缝可以借助于激光堆积焊接而应用在硬金属板之间。特别地，两块硬金属板的间隔具有5-15mm的值。
根据另一实施方式，至少一个硬金属板以至少一个硬金属板沿作用在工具上的力起作用的方向延伸的方式布置在工具主体上。特别地，平行的硬金属板平行于破碎机的破碎力延伸。在用于处理研磨材料的工具的操作过程中，应用于硬金属板的堆积焊缝比硬金属板磨损得更快，因为堆积焊缝具有比硬金属板更低的耐磨性。因此，在工具的操作过程中，随着堆积焊缝的磨损的进行，在硬金属板之间形成凹处，使得硬金属板用作切削刃并且简化待处理材料的处理，例如粉碎。另外，在工具的操作过程中，材料沉积在堆积焊缝已经磨损的相邻的硬金属板之间，由此减少了堆积焊缝的进一步磨损。
根据另一实施方式，在形成于工具主体的表面中的凹槽中布置至少一个硬金属板。这简化了至少一个硬金属板在凹口中的定位，并且特别地简化了堆积焊缝到硬金属板的施加。
根据另一实施方式，工具主体包括多个凹槽，其中，各个硬金属板布置在相应的凹槽中。
根据另一实施方式，工具主体包括凹口，特别是磨损区域，其中，至少一个硬金属板布置在凹口中。凹口例如是工具主体的表面中的在工具操作期间已经磨损的区域。
根据另一实施方式，至少一个硬金属板形成并布置在凹口中，使得至少一个硬金属板填充凹口的横截面。特别地，至少一个硬金属板布置成使得它重新建立工具的原始几何形状。该工具的原始几何形状被理解为表示在处理研磨材料的过程中在工具主体的表面发生磨损之前的几何形状。特别地，硬金属板的几何形状对应于凹口的横截面，使得布置在凹口中的硬金属板基本上重新建立了工具的原始横截面几何形状。例如，硬金属板具有不同的几何形状，并且布置在凹口中，其中，堆积焊缝施加到所述硬金属板，使得硬金属板填充凹口。优选地，在凹口中应用多个凹槽，各个凹槽用于容纳一个硬金属板。
堆积焊缝优选地包括特别是碳化钨或碳化钛的填充材料。特别地，填充材料的碳化物浓度为大约50％-61％，因此实现了高水平的堆积焊缝的耐磨性。
根据另一实施方式，堆积焊缝的厚度大于至少一个硬金属板的厚度。对于成本相对较高的硬金属板而言，这使得材料能够被经济地制造。
本发明还包括用于处理研磨材料的处理设备，包括至少一个如上所述的工具。处理设备例如包括诸如辊式破碎机或锤式破碎机之类的破碎设备，其中，多个工具优选地围绕辊式破碎机的破碎辊的周边布置。
本发明还包括用于生产或制备用于处理研磨材料——特别是岩石、沙子或矿石——的工具的方法，其中，工具包括工具主体，其中所述方法包括下述步骤：
在工具主体上布置至少一个硬金属板并向硬金属板和工具主体施加堆积焊缝，使得至少一个硬金属板附接至工具主体。
参照该工具描述的实施方式和优点也适于用于生产或制备工具的方法的细节变化。如前所述的工具通过用于生产或制备工具的方法生产。特别地，通过激光焊接或等离子转移弧焊接(pta)施加堆积焊缝。
根据一个实施方式，在工具主体上彼此平行地布置有多个硬金属板。根据另一实施方式，通过堆积焊缝将各个硬金属板至少结合至相邻的硬金属板和工具主体。
根据另一实施方式，在将至少一个硬金属板布置在工具主体上之前，工具主体被机加工。这实现了一致的、简单的工具主体的几何形状，由此简化了用于布置在工具主体上的硬金属板的构型。例如，工具主体被铣削出。
根据另一实施方式，硬金属板以硬金属板大致沿作用在工具上的力起作用的方向延伸的方式布置在工具主体上。特别地，至少一个硬金属板的平面沿力——特别是破碎装置的破碎力——作用的方向延伸。
根据另一实施方式，在将至少一个硬金属板布置在工具主体上的步骤之前，至少一个凹槽被引入到工具主体的表面中，其中，至少一个硬金属板被布置在凹槽中。这简化了硬金属板在工具主体上的定位，其中，将堆积焊缝施加到至少一个硬金属板的步骤也被明显简化。
根据另一实施方式，在将至少一个硬金属板布置在工具主体上的步骤之前，多个平行凹槽被引入到工具主体的表面中，其中，在每种情况下，在每个凹槽中布置一个硬金属板。
根据另一实施方式，工具主体包括凹口，特别是磨损区域，其中，至少一个硬金属板布置在凹口中。特别地，凹槽形成在工具主体的凹口中。
附图说明
下面借助于多个示例性实施方式并参照附图更详细地解释本发明。
图1是根据一个示例性实施方式的具有硬金属板的工具的侧视图的示意图。
图2是根据图1的示例性实施方式的具有多个硬金属板的工具的正视图的示意图。
图3是根据另一个示例性实施方式的具有多个硬金属板的工具的正视图的示意图。
图4是具有根据另一个示例性实施方式的工具的破碎设备的侧视图的示意图。
具体实施方式
图1示出了的用于处理研磨材料例如岩石、沙子或矿石的设备(未示出)的工具10。示意性描绘的工具10特别地包括用于安装在破碎辊或挖掘机铲斗上的破碎齿。作为示例，该工具包括主体18，该主体18的横截面具有大致平行四边形的形状，其中工具10的侧面沿处理方向、特别是沿破碎工具的破碎方向倾斜。处理方向特别地是工具10在用于处理材料的破碎装置的操作期间移动的方向。在图1的左侧示出的工具10的侧面在处理设备的操作期间沿处理方向指向。工具10例如安装在辊式破碎机的辊上，其中，在工具10的操作期间，在图1的左侧示出的基本上以齿的方式倾斜的侧面以及工具10的上面易受最大的磨损。工具10可以另外包括其他工具，特别是具有能够局部限定磨损的表面的工具，例如任何齿形状的破碎齿或锤式破碎机的锤头。
工具10包括具有凹口14的工具主体18，该凹口14例如包括在工具主体18的表面上的在处理设备的操作期间遭受磨损的区域。凹口14例如从沿处理方向指向的侧面延伸到工具10的上面。
凹口14中布置硬金属板12。硬金属板12大致具有凹口14的横截面的形状并且在凹口14中布置成使得硬金属板填充凹口的横截面。在磨损工具10的情况下，布置在凹部14中的硬金属板12重新建立在表面中形成与磨损有关的凹口14之前的工具的原始横截面。硬金属板12通过堆积焊缝16结合到工具10的主体18。
图2示出了与图1的工具对应的工具10的正视图的横截面。凹口14例如在沿处理方向指向的侧面的整个宽度上延伸。多个硬金属板12平行布置，并且在凹口14中相对于彼此均匀地隔开。硬金属板全部呈现大致相同的形状，并在凹口14中布置成使得它们大致沿处理方向延伸。在每种情况下，堆积焊缝16布置在相邻的硬金属板12之间，将相邻的硬金属板12彼此结合并且将硬金属板12结合至工具10的工具主体18。硬金属板12之间的堆积焊缝16在硬金属板12的整个高度上延伸。硬金属板12和堆积焊缝16布置在工具主体18的凹口14中，使得在磨损的工具主体18的情况下，重新建立在与磨损相关的凹口14形成之前的工具主体18的原始形状。
特别地，硬金属包含烧结金属碳化物，优选地具有嵌入到6％-10％钴——特别是钴基质——中的90％-94％的碳化钨。堆积焊缝例如包括硬金属的填充材料，特别是碳化钨或碳化钛。堆积焊缝优选地通过冶金结合与硬金属板的硬金属结合。例如，堆积焊缝通过激光焊接施加到硬金属板和工具10的工具主体18。特别地，堆积焊缝以使得在硬金属和堆积焊缝之间仅发生轻微混合的方式施加到硬金属板。
硬金属板12的间隔构造成使得可以例如借助于激光焊接在两个相邻的硬金属板12之间施加堆积焊缝16。
图3示出了基本上对应于图2的工具10的工具10，其中，与图2的工具相比，在凹口14中应用多个凹槽20。凹槽20基本彼此平行地延伸并且具有与硬金属板的宽度相对应的宽度。凹槽20形成用于硬金属板12的保持器并且特别地在凹口的整个长度上延伸。在每种情况下，一个硬金属板12布置在各个凹槽20中。在图3所示的示例性实施方式中，堆积焊缝16仅施加在相邻的硬金属板12和凹口14的表面之间。堆积焊缝16不施加在凹槽20内。
凹槽20允许硬金属板12精确地定位在工具10的凹口14中，其中将堆积焊缝16施加到硬金属板12和凹口14的表面被进一步简化。
图4示出了处理设备22，特别是具有辊式破碎机的破碎设备和具有布置在凹口14——尤其是磨损区域——中的硬金属板12的工具10，如参照图1、2或3所描述的。破碎装置22包括沿彼此相反的方向、即沿箭头所示的方向旋转的两个破碎辊24，其中破碎辊24的旋转方向是破碎方向。多个工具10以彼此均匀地间隔的方式布置在破碎辊24的外周上。在破碎辊24之间形成破碎间隙26，破碎的材料被供给到破碎间隙26中。工具10布置在破碎辊24的外周上，使得凹口14——特别是磨损区域——沿破碎辊24的旋转方向指向。
附图标记列表
10工具
12硬金属板
14凹口
16堆积焊缝
18工具主体
20凹槽
22处理设备
24破碎辊
26破碎间隙