HERRAMIENTA DE MATERIAL COMPUESTO PARA ESFUERZOS DE PERCUSIÓN Y/O ABRASIVOS.

Herramienta de material compuesto para esfuerzos de percusión y/o abrasivos con un cuerpo base (2) producido a partir de una aleación a base de hierro que endurece por percusión y de alta ductilidad y al menos un cuerpo moldeado (3,

13, 23, 33', 33", 33"') colado en el cuerpo base (2) y apoyado en el cuerpo base (2) mediante unión de ajuste de forma excluyendo en la medida de lo posible una unión de materiales, que está dispuesto en el área de la herramienta de material compuesto (1, 11, 21, 31) directamente expuesta al esfuerzo de percusión y que está prefabricado como cuerpo sólido a partir de un material metálico de alta resistencia al desgaste distinto del material de hierro del cuerpo base (2), caracterizada porque el cuerpo moldeado (3, 13, 23, 33', 33", 33"') posee una forma que se estrecha a partir de una superficie base (3a, 13a, 33a) en la dirección de su superficie frontal (3b, 13b, 33b) opuesta a la superficie base (3a, 13a, 33a) y porque la superficie frontal (3b, 13b, 33b) está asociada al área (2a) de la herramienta de material compuesto (1, 11, 21, 31) directamente expuesta al esfuerzo de percusión

La invención se refiere a una herramienta de material compuesto para esfuerzos de percusión. Las herramientas de este tipo se usan, por ejemplo, para triturar materiales metálicos, de roca o de derribo. A este respecto, las herramientas están sometidas a esfuerzos extremos tanto en el área de sus superficies que se ponen directamente en contacto con el género que va a triturarse como también en el área en la que se apoyan en la máquina trituradora respectiva.

De la práctica se conocen y en el documento DE 28 29 847 A1 se describen herramientas sometidas a esfuerzos de percusión y/o abrasivos en el uso que se exponen como el llamado “monobloque”. Realizaciones sencillas de estas herramientas de tipo bloque constituidas por un único material metálico presentan generalmente una dureza homogénea a lo largo de su sección transversal y su longitud. Por el contrario, las herramientas de monobloque mejor adaptadas a los esfuerzos que respectivamente se producen presentan normalmente al menos dos zonas de diferente dureza de las que la más dura se expone al esfuerzo de percusión directo, mientras que en el área de la zona menos dura más tenaz se hace la sujeción de la herramienta en la máquina respectiva.

Una desventaja de las herramientas de monobloque realizadas de modo sencillo previamente explicadas es que poseen una dureza base continuamente baja o se fabrican a partir de materiales que endurecen por percusión. Generalmente presentan una resistencia al desgaste excesivamente baja. Por el contrario, en herramientas de monobloque altamente o diferenciadamente endurecidas de forma distinta en varias secciones existe frecuentemente el riesgo de una rotura en las zonas que poseen una dureza especialmente alta y, por tanto, va acompañado de una ductilidad baja.

Se ha intentado eliminar las desventajas de las herramientas de monobloque mediante herramientas de materiales con propiedades mecanotecnológicas que se diferencian entre sí. Las piezas moldeadas resistentes al desgaste que absorben altos esfuerzos de percusión mecánicos están sujetas a este respecto mediante medios auxiliares mecánicos en el cuerpo base respectivo. No obstante, en el uso práctico se muestra que las uniones mecánicas entre los elementos acoplados entre sí son susceptibles a fatiga como consecuencia de los altos esfuerzos que aparecen en el funcionamiento.

También se conocen herramientas para esfuerzos de percusión que se han generado mediante fundición combinada. En el caso de estas herramientas, los cuerpos moldeados resistentes al desgaste se apoyan en el material del cuerpo base generalmente mediante una unión de conexión de materiales. No obstante, en estas herramientas son desventajosos los altos costes de su fabricación que resultan de un alto coste de material y un complejo control de proceso. Además, en el funcionamiento existe continuamente el riesgo de una rotura de la unión metálica entre el elemento moldeado resistente al desgaste y el cuerpo base. Las herramientas de este tipo se conocen, por ejemplo, por el documento DE-PS 592 580.

También se conocen herramientas de material compuesto en las que un inserto diseñado de forma porosa de tipo esponja que puede estar constituido por metal o una cerámica se vierte en el material del cuerpo base. En el transcurso del vertido el material del cuerpo base penetra en la abertura y los huecos del inserto de manera que resulta un anclaje intensivo del cuerpo base con la pieza insertada. Sin embargo, en el uso de tales herramientas fabricadas de tal forma es problemático que la fragilidad de los óxidos metálicos usados como material para el material de la pieza insertada repercute desventajosamente sobre el comportamiento de uso de las herramientas en determinadas aplicaciones.

Finalmente, por el documento US 5.238.046 se conoce una herramienta de material compuesto según el preámbulo de la reivindicación 1 en la que el cuerpo base está unido al cuerpo moldeado esencialmente mediante exclusivamente unión de ajuste de forma presentando el cuerpo moldeado una constricción. Sin embargo, las constricciones de este tipo forman puntos débiles que repercuten desventajosamente sobre la durabilidad de la herramienta de material compuesto.

A partir del estado de la técnica previamente explicado el objetivo de la invención se basó en lograr una herramienta de material compuesto del tipo especificado al principio que presentara una alta resistencia al desgaste minimizando el riesgo de una rotura de la herramienta y en la que el cuerpo moldeado estuviera apoyado de forma segura en el cuerpo base durante un tiempo de funcionamiento prolongado.

Este objetivo se ha resuelto según la invención mediante una herramienta de material compuesto para esfuerzos de percusión y/o abrasivos que está formada por un cuerpo base producido a partir de una aleación a base de hierro de alta ductilidad que endurece por percusión y al menos un cuerpo moldeado colado en el cuerpo base apoyado en el cuerpo base mediante unión de ajuste de forma excluyendo en la medida de lo posible una unión de conexión de materiales que está dispuesto en el área de la herramienta de material compuesto directamente expuesta al esfuerzo de percusión y que está prefabricado como cuerpo macizo a partir de un material metálico de alta resistencia al desgaste distinto del material de hierro del cuerpo base, poseyendo el cuerpo moldeado una forma que se estrecha a partir de una superficie base en la dirección de su superficie frontal opuesta a la superficie base y estando la superficie frontal asociada al área de la herramienta de material compuesto directamente expuesta al esfuerzo de percusión.

Una forma tal se da, por ejemplo, cuando el cuerpo moldeado posee la forma básica de una pirámide truncada. En una conformación tal que se estrecha esencialmente cónicamente desde la base hacia la superficie frontal se asegura de forma sencilla que el cuerpo moldeado todavía está apoyado de forma segura en el cuerpo base después de un tiempo de funcionamiento prolongado.

La herramienta de material compuesto según la invención está constituida esencialmente por un cuerpo base que se produce a partir de un material colado de alta ductilidad. En la zona de este cuerpo base sometida a esfuerzo de percusión y/o abrasivo durante el funcionamiento está colocado un cuerpo moldeado que está prefabricado de una aleación de alta resistencia, también metálica, preferiblemente a base de hierro. La forma del cuerpo moldeado se elige a este respecto de forma que el cuerpo moldeado esté apoyado de forma segura en el material del cuerpo base que le rodea mediante unión de ajuste de forma. Al mismo tiempo, los materiales del cuerpo base y el cuerpo moldeado están coordinados entre sí de forma que no se produzca ninguna unión de conexión de forma considerable entre el cuerpo moldeado y el cuerpo base. Según la invención tampoco se propone que el cuerpo moldeado esté apoyado en el cuerpo base mediante medios auxiliares de acción mecánica adicionales.

Con la invención se facilita una herramienta de material compuesto que puede fabricarse de forma especialmente sencilla que puede usarse universalmente en máquinas trituradoras, que en su zona de trabajo expuesta al desgaste primario posee una alta resistencia al desgaste debido al cuerpo moldeado allí dispuesto y al mismo tiempo presenta una sensibilidad a la rotura claramente reducida. Como los altos esfuerzos de percusión o abrasivos son absorbidos por el cuerpo moldeado constituido por material duro resistente al desgaste, el material del cuerpo base y los tratamientos térmicos aplicados en su procesamiento pueden orientarse hacia una ductilidad del cuerpo base lo más alta posible sin tener en cuenta los esfuerzos que se producen en el funcionamiento práctico.

El tratamiento térmico aplicado durante la producción de herramientas de material compuesto según la invención prevé que el control térmico considere durante el proceso de fabricación los parámetros necesarios para los dos materiales que van a combinarse. A este respecto, el objetivo es producir en el cuerpo base una ductilidad lo más alta posible y en el cuerpo moldeado una dureza lo más alta posible. Esto se consigue mediante un tratamiento en el intervalo de alta temperatura de 950 -1100 ºC. Luego se realiza un endurecimiento de líquido fraccionado en el intervalo de 350 -600 ºC, al que le sigue a su vez un enfriamiento en aire y una relajación posterior a temperaturas de 300 -400 ºC.

Otra ventaja esencial de la invención consiste en que el cuerpo moldeado puede prefabricarse de un modo rentable... [Seguir leyendo]

1. Herramienta de material compuesto para esfuerzos de percusión y/o abrasivos con un cuerpo base (2) producido a partir de una aleación a base de hierro que endurece por percusión y de alta ductilidad y al menos un cuerpo moldeado (3, 13, 23, 33', 33", 33"') colado en el cuerpo base (2) y apoyado en el cuerpo base (2) mediante unión de ajuste de forma excluyendo en la medida de lo posible una unión de materiales, que está dispuesto en el área de la herramienta de material compuesto (1, 11, 21, 31) directamente expuesta al esfuerzo de percusión y que está prefabricado como cuerpo sólido a partir de un material metálico de alta resistencia al desgaste distinto del material de hierro del cuerpo base (2), caracterizada porque el cuerpo moldeado (3, 13, 23, 33', 33", 33"') posee una forma que se estrecha a partir de una superficie base (3a, 13a, 33a) en la dirección de su superficie frontal (3b, 13b, 33b) opuesta a la superficie base (3a, 13a, 33a) y porque la superficie frontal (3b, 13b, 33b) está asociada al área (2a) de la herramienta de material compuesto (1, 11, 21, 31) directamente expuesta al esfuerzo de percusión.

2. Herramienta de material compuesto según la reivindicación 1, caracterizada porque la aleación de hierro del

3. Herramienta de material compuesto según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el material metálico del cuerpo moldeado (3, 13, 23, 33', 33", 33"') contiene (en % en peso)

Cr: 6,0 -16,0 %

Mo: 0,3-1,5%

W: 0,3-1,4%

C: 0,6-2,2%

y como resto Fe e impurezas inevitables.

4. Herramienta de material compuesto según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el área en la que el material de hierro del cuerpo base (2) rodea lateralmente los cuerpos moldeados (3, 13, 23, 33', 33", 33"'), la relación del espesor medio (dG1, dG2) del material base medido en un eje de medición (X, Y) con respecto al espesor medio (dF1 ,dF2) del cuerpo moldeado colado (3, 13, 23, 33', 33", 33"') medido respectivamente en el mismo eje de medición (X, Y) asciende a 0,2 a 1,0.

5. Herramienta de material compuesto según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el cuerpo moldeado (3, 13, 23, 33', 33", 33"') presenta la forma de una pirámide truncada.

6. Herramienta de material compuesto según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en las superficies laterales (23c, 23d, 23e, 23f) del cuerpo moldeado (23) están formadas indentaciones.

7. Herramienta de material compuesto según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en las superficies laterales (23e, 23f) del cuerpo moldeado (23) están formadas elevaciones (23h).