超级合金锯片 |
|||||||
| 申请号 | CN202111286541.1 | 申请日 | 2021-11-02 | 公开(公告)号 | CN114433944A | 公开(公告)日 | 2022-05-06 |
| 申请人 | 维克库斯-施特格恩法布里克威廉; H.库尔曼有限责任及两合公司; | 发明人 | J·H·库尔曼; | ||||
| 摘要 | 一种具有齿承载体(2)和多个设置在齿承载体(2)上的齿(3)的分离工具(1)，用于分离由 钢 制成的 工件 ，该工件具有高温。该齿承载体(2)由超级 合金 (10)组成和/或用隔 热层 (11)和/或硬质材料层(12)涂覆。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种分离工具(1)，其包括齿承载体(2)和多个设置在该齿承载体(2)上的齿(3)，其特征在于，该齿承载体(2)由超级合金(10)组成。 |
||||||
| 说明书全文 | 超级合金锯片技术领域背景技术[0003] 在现有技术中一般性公知的是，利用氧气切割器以至少750℃的温度实施由钢制成的原始工件的分离。在此产生高的排放，这也使得抽吸变得需要。即使在强制需要的防护服的情况下，氧气切割器的应用对于操作者来说也是危险和不健康的。 [0004] 此外，在现有技术中一般性公知的是，以切割轮实施这样的分离方法。如果由此应分离不同直径的工件，那么必须非常大地选择切割轮的直径。替换地，具有不同直径的不同切割轮必须针对具有不同直径的不同工件使用。因此在更换切割轮时产生附加成本。切割轮具有高的磨损且在如此要求的应用中必须被经常替换。 [0005] 由德国专利申请DE 16 52 756 A公开了一种具有齿承载体和多个设置在齿承载体上的齿的圆锯片。圆锯片用于以在大约700至1000℃数量级的温度分离热轧钢。为此，齿和齿槽具有特别的几何结构。 发明内容[0007] 本发明的任务是，提供一种分离工具，利用该分离工具能够可靠、有效和环境友好地分离由钢制成的具有高温度的工件。 [0008] 按照本发明，本发明的任务通过本发明的优选实施方案的特征解决。 [0009] 本发明的另外的优选的设计方案可由可选技术方案得出。 [0010] 本发明涉及一种分离工具，其包括齿承载体和多个设置在齿承载体上的齿。该齿承载体由超级合金组成。 [0011] 此外，本发明还涉及一种用于分离工具的齿承载体，该分离工具具有该齿承载体和多个设置在该齿承载体上的齿，其中，该齿承载体由超级合金组成。 [0012] 本发明还涉及一种分离工具、分割工具或切削工具用作高温钢分离工具，用于以至少750℃的温度分离由钢制成的原始工件。 [0014] 定义： [0015] 分离工具：在本申请中，分离工具理解为符合标准DIN 8588的工具，利用该工具实施分离的制造方法。按照该标准，属于分离的主要有分割、以几何上确定的刃进行切削以及以几何上不确定的刃进行切削。 [0016] 分割：在本申请中，分割理解为符合标准DIN 8588的在不生成碎屑的情况下机械地分离工件。 [0017] 切削：在本申请中，切削或切削加工理解为符合标准DIN 8588的在伴随生成碎屑的情况下机械地分离工件。 [0018] 切削工具：在切削或切削加工中区分以几何上确定的刃进行切削加工和以几何上不确定的刃进行切削加工。按照标准DIN 8589‑6的锯切也属于以几何上确定的刃进行切削加工。但是，按照标准，锯切不属于以几何上不确定的刃进行切削加工。出于这个原因，在本申请中使用分离工具或切削工具的恰当的、普遍化的术语。但是，尽管如此，在实践中，该技术领域中的具有切割颗粒的切削工具大多被称为锯带或锯片。 [0020] 齿承载体：在本申请中，齿承载体理解为分离工具的如下部分，在该部分上设置分离工具的齿。经常地，就此而言也指的是分离工具的“基体”。然而，术语“齿承载体”应更好地表达的是：涉及分离工具的如下部分，该部分自身不可称为齿，但是在该部分上设置有齿。在此应注意的是，在齿承载体与齿之间在功能方面的区别与在材料方面的区别之间存在区别。在功能方面，齿以其齿基在齿根的区域中开始。然而，该齿基经常由与齿承载体相同的材料组成且与该齿承载体一件式地构成。换言之，该材料的一部分实现齿承载体的功能，并且另一部分实现齿基的并且从而实现齿的功能。于是，在材料方面的分离更加远离齿承载体地存在于齿尖的区域中。 [0021] 超级合金：在本申请中，超级合金理解为符合普遍认可的专业定义的用于高温应用的、具有复杂成分(铁、镍、铂、铬或钴基连同附加元素钴、镍、铁、铬、钼、钨、铼、钌、钽、铌、铝、钛、锰、锆、碳和/或硼)的金属材料。超级合金具有高的耐热性和高的蠕变稳定性。一种示例是镍基超级合金。 [0023] 硬质材料层：在本申请中，硬质材料层理解为施加到材料上的、由硬质材料组成的涂层。硬质材料层的硬度为至少2000HV1。此外，硬质材料层具有高耐热性。示例是氮化铬铝(AlCrN)和纳米复合材料层。 [0024] 另外的说明 [0025] 采用的是完全新型的用于分离由钢制成的热工件的分离工具。这特别是涉及在钢制造期间由钢制成的原始工件的分离。 [0026] 虽然原始工件具有至少750℃的、非常高的温度，但是该分离仍借助于分离工具、分割工具或切削工具实现。迄今为止，在现有技术中，由于高温，被视为不可能的是：以切削工具执行该方法。现在，首次通过以下方式克服了该偏见，即，齿承载体由超级合金组成。 [0027] 超级合金具有足够大的耐热性和蠕变稳定性且由此适用于这样的高温应用。超级合金的特征还在于，超级合金在其熔化温度的大约90％的情况下还能在结构上负载(高耐热性)。因此，该新型工具也可以称为超级合金分离工具。 [0028] 附加地，齿承载体可以涂有隔热层。由此能实现的是：该分离工具在提及的高温应用中具有所需的在结构上的负载能力。 [0029] 附加地，齿承载体可以涂有硬质材料层。由此能实现的是：该分离工具在提及的高温应用中具有所需的结构上的负载能力。 [0030] 除了齿承载体之外，齿也可以全部或部分由超级合金组成和/或涂有隔热层和/或硬质材料层。但是齿尖和/或刃特别是由另一材料组成或者未涂有隔热层。但是齿尖和/或刃可以涂有硬质材料层。 [0031] 在高温的情况下，分离不同于通常在切削时存在的显著更低的温度的情况下那样实现。形成少量碎屑或完全不形成碎屑。分离过程的至少一部分可以说是在排出由钢制成的原始工件的部分能流动的材料的意义上实现的。因此，在本申请中言及分离工具。但是这在如下方面没有发生变化，即工具是具有切削工具的符合定义的、具体的特征的工具。 [0032] 该新型分离工具能够实现的是，直接在制造和热处理之后再处理具有高温度的钢，而无需预先(使得)将其冷却到室温。也就是说，为了进行分离，原始工件不需要费事的冷却工艺并且因此紧接着为了进一步处理也不必再将其加热到加工温度。由此实现了时间、能源和成本的节省。此外，可以更早实施用于原始工件紧接着的检验和分析的分析步骤。 [0033] 分离工具特别是涉及锯切工具、特别是锯带或圆锯片。如果该分离工具具有齿，该齿具有在几何上不确定的刃，那么按照标准其不涉及锯切工具或锯片，而是其他切削工具。但是，如果由于高温在分离工具的应用中的出发点是不生成碎屑，那么这样的工具按照标准称为分割工具。但是由此在几何结构方面却没有变化。 [0035] 超级合金能实现在至少大约750℃、特别是至少大约800℃、特别是至少大约900℃、特别是至少大约1000℃、特别是在大约800℃与1400℃之间、特别是在大约900℃与1300℃之间、特别是在大约1000℃与1300℃之间的温度下应用分离工具。超级合金的在此存在的强度和蠕变稳定性足以在没有显著损坏工具的情况下实施分离方法。 [0036] 此外，超级合金是特别耐腐蚀的。 [0037] 超级合金可以涉及镍基超级合金。在镍基超级合金中，主要合金组成部分是镍。存在至少一种另外的化学元素作为合金元素。这样的镍基超级合金具有所需的特征，以满足期望的应用目的。熔化温度约为1300℃。耐热性和与此有关的、允许的应用温度约为1200℃。 [0038] 隔热层可以特别是氧化锆、锆化钆、莫来石(Mullit)、锆化镧或氧化钇稳定的氧化锆。隔热层的耐热性为特别是至少800℃、特别是至少900℃、特别是在大约1000℃与1400℃之间。 [0039] 硬质材料层由硬质材料组成。在此特别是可以涉及氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)、铝氮化钛(TiAlN)、碳氮化铝钛(TiAlCN)、氮化铝钛(AlTiN)、氮化铬铝钛(AlTiCrN)、氮化铬铝(AlCrN)、氮化铬锆(ZrCrN)、氮化锆‑锆(CrN‑Cr)、氮化锆(CrN)、氮化二锆(Cr2N)、碳氮化硼(BCN)、硼氮化钛(TiBN)、二硼化钛(TiB2)或类金刚石(DLC)。也可以涉及纳米复合材料层。硬质材料层的硬度特别是约为2000HV1与5000HV1之间、特别是在大约3000HV1与4500HV1之间的范围内。硬质材料层的耐热性为特别是至少800℃、特别是至少 900℃、特别是在大约1000℃与1200℃之间。 [0040] 为了使分离工具总体上——且不仅齿承载体——在存在的高温下具有所需的强度和蠕变稳定性，在齿、齿尖和刃的材料方面采取适合的措施。这些措施根据如下做出区分：即分离工具是如何构成的，例如构成为具有由超级合金组成的突出部和固定在其上的硬金属插件的锯片或构成为具有由超级合金组成的齿尖的分离工具，其中齿尖为了形成多个几何上不确定的刃而覆盖有切割颗粒。在下文中还将描述其细节。优选的是，整个分离工具的耐热性约为1000℃与1300℃之间。 [0041] 分离工具的齿可以各自具有如下齿尖，该齿尖具有在几何上确定的刃。也就是说，利用该分离工具实施的方法也属于利用在几何上确定的刃进行的切削加工。该切削也称为锯切。因此，该分离工具涉及锯片。该锯片可以构成为锯带、圆锯片或其他几何结构的锯片。如果涉及锯带，那么该锯带可以称为超级合金锯带。 [0042] 齿的刃可以具有包括负的切削角的切削面。已经表明：这种负的切削角相比于正的切削角促成显著更好的切割结果。其原因在于，利用具有负的切削角的切削面可以将材料更好地从切割通道除去。在这里存在的高温的情况下，很少涉及切削，而毋宁说是涉及将钢从切割通道驱逐或挤压出去。 [0043] 齿尖可以用一种硬质材料层(或所述硬质材料层)涂层。硬质材料层促成齿尖的温度敏感性降低，从而不仅齿承载体通过应用超级合金而且齿尖也适用于在存在的高温的情况下的该应用。此外，通过硬质材料层，改善了齿的硬度和耐磨损性。再者，硬质材料层形成有效的腐蚀保护。 [0044] 硬质材料层可以不仅在齿尖上延伸，而且也可以在齿的另一部分上延伸。硬质材料层也可以在整个齿上或者甚至或者部分地在齿承载体上延伸。在这些情况下，整个齿通过硬质材料层获得期望的硬度。期望的耐热性基于超级合金结合隔热层和/或硬质材料层存在。 [0045] 齿可以各自通过突出部和插件形成，其中该突出部设置在齿承载体上且插件设置在该突出部上。突出部“设置”在齿承载体上也应理解为一件式的构造。即该突出部也由超级合金组成。于是，该插件形成齿的齿尖和刃。 [0046] 该插件可以由硬金属组成。在该情况下言及的是配备有硬金属的锯片。硬金属特别是涉及如下的钢，该钢与钨和/或钴合金化。这样的硬金属具有直至大约900℃的耐热性。 [0047] 代替硬金属，插件也可以由高速钢(HSS)组成。高速钢具有高达大约600℃的耐热性。为了提高插件的耐热性，该插件涂有硬质材料层和/或隔热层。 [0048] 插件可以通过熔焊或高温钎焊固定在突出部上。该连接方法即使在存在的高温下也确保突出部与插件之间所需的固定连接。 [0049] 代替上述在几何上确定的刃，齿也可以各自具有如下齿尖，该齿尖为了形成多个在几何上不确定的刃而覆盖有切割颗粒。切割颗粒涉及的是具有所需硬度和耐热性的切割颗粒。它可以特别是立方氮化硼(CBN)、切割陶瓷、硬金属或其组合。 [0050] 分离工具也可以涉及所谓的双金属锯片、特别是双金属锯带。这样的双金属锯带具有承载带部段和固定在其上的棱边线部段。棱边线部段形成齿的齿尖和刃。即，在该情况下，承载带部段是齿承载体。因此，承载带部段由超级合金组成且可以用隔热层和/或硬质材料层涂层。 [0051] 除了在分离热钢时的高耐热性和蠕变稳定性方面，由超级合金组成的齿承载体在另一应用中还满足另一目的。在此涉及在水下分离工件，或者在水作为冷却润滑剂的应用中。即，本发明也涉及包括由超级合金组成的齿承载体和多个设置在齿承载体上的齿的切削工具的应用：用作用于在水下分离工件的工件水下‑分离工具或者用作用于以纯水作为冷却润滑剂来分离工件的工具。 [0052] 通过超级合金的高耐腐蚀性，该新型切削工具特别好地适用于在水下的应用。这样的应用例如用于在核电站的拆除中分离遭受污染或高度污染的构件，例如热交换器、管、蒸汽发生器或者反应堆压力容器。另一应用示例是风力发电设备的钢结构的水下维修或者在石油工业或天然气工业的领域中。如果切削工具彻夜地或者整个周末或者企业假期等较长时间地未与工件接合且遭受水，那么存在提高的腐蚀危险。该危险通过超级合金抵消。 [0053] 另一应用示例是切削如下工件，其中仅仅纯水可用作冷却润滑介质，因为例如正常添加给冷却润滑介质的油将污染工件或者进入要分离的工件的表面中且损坏该表面或者在其外观中不利地发生变化。 [0054] 优选的是，整个分离工具具有该耐腐蚀性。 [0055] 如果切削工具是双金属锯带且该双金属锯带被确定用于水下应用，那么棱边线不必由耐高温的材料组成或者具有耐高温的涂层。例如可以涉及工具钢或者高速钢，其具有期望的耐腐蚀性。即，在该情况下充分利用超级合金的耐腐蚀性而不利用其耐高温性。 [0056] 超级合金特别是具有比较高的铬份额。铬份额特别是可以为至少大约12％。由此得到特别好的耐腐蚀性。 [0057] 分离工具或切削工具的齿可以在相互间相同间隔的情况下——亦即具有恒定的节距地——设置在齿承载体上。但是也可能的是，齿可以在相互间不同间隔的情况下——亦即具有变化的节距地——设置在齿承载体上。 [0058] 齿可以是不受限的齿。但是也可能的是，涉及受限的齿。 [0059] 齿可以按照所谓的组团技术(Gruppentechnik)构成和设置。这意味着，不同齿的重复组团设置在齿承载体上。组团中的齿具有不同高度和/或宽度，从而这些齿满足不同的功能。但是也可能的是，齿在所谓的预切割和再切割技术的意义上构成。 [0060] 新型的带形分离工具(“锯带”)应用在用于分离由钢制成的工件的分离机(“锯床”)中。为了能实现在钢制造期间——其中工件具有至少750℃的温度——分离由钢制成的原始工件，该锯床具有冷却机构，用于冷却该锯床的处于用于分离工件的锯切区域之外的区域。该冷却以适合的冷却介质实现。冷却介质例如可以是水、油或空气。锯带以适合的带张力夹紧在锯床中，以便补偿基于热膨胀的长度变化。 [0062] 在说明书中所述的特征和多个特征组合的优点仅仅是示例性的且可以替换或累积地产生作用，而无需强制地由本发明的实施方式实现各优点。 [0063] 关于原始申请文件和专利的公开内容——非保护范围——适用如下：另外的特征可由附图得知，特别是示出的几何结构和多个构件相互间的相对尺寸以及其相对设置和作用连接。本发明不同实施方式的特征或者不同权利要求的特征的组合同样可以有别于权利要求中所选择的引用关系且在此给出启示。这也涉及这样的特征，这些特征在单独的视图中示出或者在其说明中被提及。这些特征也可以与不同权利要求的特征进行组合。同样地，在权利要求中列举的特征可以对于本发明另外的实施方式取消，但是这不适用于授权的专利的独立权利要求。 [0064] 在权利要求和说明书中提及的特征关于其数量应如此理解，存在正好该数量或者比该数量更大的数量，而无需明确应用副词“至少”。即，例如如果言及(一个)切削面，那么这应如此理解，存在正好一个切削面、两个切削面或更多切削面。这些特征可以通过其他特征补充或者是组成相应产品的唯一的特征。 [0065] 在权利要求中包含的附图标记并不构成对通过权利要求保护的内容的范围进行限制。附图标记仅仅用于使得权利要求更容易理解的目的。 附图说明[0066] 下面借助于在附图中示出的优选实施例进一步阐明和描述本发明。 [0067] 图1示出新的、带形的分离工具的第一示例性实施方式的一部分的侧视图； [0068] 图2示出从上面观察图1中的分离工具的视图； [0069] 图3示出新的、带形的分离工具的第二示例性实施方式的一部分的侧视图； [0070] 图4示出图3中的分离工具的一部分的细节视图； [0071] 图5示出新的、带形的分离工具的第三示例性实施方式的一部分的侧视图； [0072] 图6示出新的、圆形的分离工具的第四示例性实施方式的一部分的侧视图； [0073] 图7示出图6的细节A。 具体实施方式[0074] 图1和2示出新的、在此为带形构成的分离工具1的第一示例性实施方式的一部分的视图。该部分通过相应的中断线在图1的视图的左部和右部区域中标明。这样的带形分离工具1在现有技术中也经常称为锯带(或锯条)。 [0075] 该附图以及后面的附图的视图是按照正确比例的，从而分离工具1的各单个元件之间的几何关系可从这些附图得知。 [0076] 分离工具1具有齿承载体2和多个设置在齿承载体2上的齿3。齿3可以完全或部分地与齿承载体2一件式地构成。在本情况下，齿3以在几何上不同构成的齿3的重复组团沿着齿承载体2设置。齿3在此以变化的节距设置在齿承载体2上。但是，齿3也可以不按照组团技术和/或以恒定的节距设置在齿承载体2上。 [0077] 齿3各自具有齿尖7，该齿尖设置在相应的齿3的与齿承载体2对置的端部上。齿3各自通过齿承载体2的突出部4以及插件5形成。插件5由比分离工具1的突出部4和齿承载体2的材料更硬的材料组成。优选地，插件5的材料是硬金属。但是也可以涉及其他适合的材料。插件5与各自配属的突出部4(特别是通过钎焊或焊接)固定连接。 [0078] 在插件5上形成齿3的刃6。在本情况下，涉及的是在几何上确定的刃6。刃6具有切削面8，该切削面包括负的切削角。在此，分离工具1的带运行方向9由左向右延伸。但是，切削角也可以是正的或者为0°。 [0079] 该新的分离工具1具有特别的材料组成，该特别的材料组成引起：利用分离工具1能够可靠、有效和环境友好地分离由钢制成的、具有高温的工件。另一种应用可能性是将该分离工具1用来在水下分离工件或者用作用于以纯水作为冷却润滑剂来分离工件的工具。 [0080] 为此，齿承载体2由超级合金10组成。突出部4也由该超级合金10组成。附加地，齿承载体2可以用隔热层11和/或硬质材料层12涂层。在按照图1和2的分离工具1的实施方式中不存在所述层11、12，从而在图1和2中未提及附图标记11和12。因此参阅后面的附图，在这些附图中部分地存在层11、12。 [0081] 在本示例中，超级合金10是镍基超级合金13。但是也可以涉及其他超级合金10。 [0082] 图3和4示出新的分离工具1的另一示例性实施方式，该实施方式没有落入到独立权利要求的字面含义之下。在此涉及的又是具有长形延伸的带形齿承载体2的分离工具1。 [0083] 但是，与图1、2中的分离工具1的实施方式的不同之处在于，齿3各自具有如下的齿尖7：该齿尖为了形成多个在几何上不确定的刃6而覆盖有切割颗粒14。齿3以恒定的节距沿齿承载体2设置。在分离工具1的该实施方式中，齿承载体2不是由超级合金10组成，而是用隔热层11涂覆。但是也可能的是，齿承载体2附加地由超级合金10组成和/或用硬质材料层12涂覆。 [0084] 图5示出新的分离工具1的另一示例性实施方式，该实施方式没有落入到独立权利要求的字面含义之下。在该情况下，该分离工具1是具有承载带部段15和固定在其上的棱边线部段16的双金属锯带。 [0085] 该棱边线部段16形成齿3的齿尖7和刃6。最初连续带形的棱边线部段16的剩余部分通过铣削去除。该承载带部段15涂有硬质材料层12。该承载带部段15在该情况下不是由超级合金10组成。但是，它也可以由超级合金10组成和/或用隔热层11涂覆。 [0086] 图6和7示出分离工具1的另一示例性实施方式的视图。在该情况下，分离工具1构成为圆锯片。 [0087] 齿3按照组团技术且以变化的齿距设置在齿承载体2上。在齿承载体2上形成突出部4，插件5固定在该突出部上。切削面8具有负的切削角。齿承载体2由超级合金10组成。齿尖7和突出部4的另一部分涂有硬质材料层12。 [0088] 应注意的是，各个实施方式的涉及超级合金10、隔热层11和硬质材料层12的上述不同材料构成也可以应用于其他实施方式的几何结构。 [0089] 附图标记列表： [0090] 1 分离工具 [0091] 2 齿承载体 [0092] 3 齿 [0093] 4 突出部 [0094] 5 插件 [0095] 6 刃 [0096] 7 齿尖 [0097] 8 切削面 [0098] 9 带运行方向 [0099] 10 超级合金 [0100] 11 隔热层 [0101] 12 硬质材料层 [0102] 13 镍基超级合金 [0103] 14 切割颗粒 [0104] 15 承载带部段 [0105] 16 棱边线部段。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈