Warum Gewindeknöpfe so gut funktionieren – die Geheimnisse der Befestigung der Knöpfe
Gewindeknopfmeißel haben sich in der modernen Gesteinsbohrung als Standardwerkzeug etabliert. Sie werden durch Einbetten von Hartmetall-Knopfeinsätzen in einen Meißelkörper hergestellt und werden gegenüber herkömmlichen Wendeschneidplattenmeißeln zunehmend bevorzugt, da sie für ein breites Spektrum an Bohrbedingungen geeignet sind und mehrere entscheidende Vorteile bieten.
Hauptvorteile: vielseitig, effizient und langlebig. Die flexible Anordnung der Tastenbohrkronen ist ein wesentlicher Vorteil. Anwender können Anzahl und Position der peripheren und zentralen Tasten an Bohrlochgröße und Gesteinszerkleinerungsanforderungen anpassen. Da der Bohrkronendurchmesser nicht stark eingeschränkt ist, eignen sich diese Bohrkronen für viele verschiedene Anwendungen. Die Gesteinszerkleinerung erfolgt durch mehrere Aufprallpunkte, wodurch unzerkleinerte Bereiche („tote Zonen“) reduziert und ein erneutes Zerkleinern von Gesteinsfragmenten vermieden wird. Dies verbessert die Bohrleistung und senkt den Energieverbrauch.
Die Langlebigkeit ist ein weiterer großer Vorteil. Die Hartmetall-Wendeschneidplatten nehmen beim Bohren den Großteil der Druckkräfte auf, während ältere Flach-Wendeschneidplatten eher Zugkräften ausgesetzt sind. Da die Hartmetall-Wendeschneidplatten härter sind, weisen sie eine deutlich höhere Verschleißfestigkeit auf. Bei häufigen Bohrvorgängen spart die Minimierung der Bohrerwechsel wertvolle Zeit; die längere Standzeit der Wendeschneidplatten reduziert die Austauschhäufigkeit und steigert die Gesamtproduktivität – ein wesentlicher Grund für ihre wachsende Beliebtheit.
Entscheidend für die Leistung: Drei gängige Techniken zur Befestigung der Hartmetallknöpfe. Die Befestigung der Hartmetallknöpfe am Bohrkörper – die sogenannte Knopfbefestigung – ist von entscheidender Bedeutung. Sie muss verhindern, dass die Knöpfe während des Bohrvorgangs verloren gehen oder sich verschieben, um die Lebensdauer zu verlängern. In der Industrie werden üblicherweise drei Verfahren angewendet: Hartlöten, Einpressen (Kaltpassung) und thermisches Einpressen (Heißpassung). Jedes Verfahren hat spezifische Eigenschaften und eignet sich für unterschiedliche Bohrertypen und Betriebsanforderungen.
Hartlöten: ein frühes, heute weitgehend ausrangiertes Verfahren. Hartlöten war das erste Befestigungsverfahren und ist relativ einfach: Die Löcher für die Knöpfe und deren Abmessungen werden maschinell an den Lötspalt angepasst, die Löcher in den Bohrkörper gebohrt und die Knöpfe anschließend mit Kupfer- oder Silberlot verbunden. Da Hartlöten keine sehr engen Fertigungstoleranzen erfordert, war es anfangs weit verbreitet. Es hat jedoch deutliche Nachteile: Es können Lötspuren entstehen, die das Erscheinungsbild beeinträchtigen, und schlecht ausgeführte Lötstellen können vorzeitig versagen. Heute wird Hartlöten hauptsächlich noch für Bohrer mit kleinem Durchmesser und konischen Aufnahmen verwendet und wurde in den meisten Anwendungen nach und nach ersetzt.
Presspassung (Kaltpassung): einfach und schnell, für Anwendungen mit geringerer Beanspruchung. Die Kaltpassung basiert auf einer Presspassung. Anhand der Streckgrenze des verwendeten Stahls berechnen die Hersteller den Spalt zwischen Knopf und Bohrung und pressen den Knopf anschließend mit Kraft in die Bohrung. Diese Methode ist leicht zu erlernen und eignet sich gut für die Massenproduktion. Allerdings kann das Pressen sowohl den Bohrkörper als auch die Knöpfe belasten und beschädigen, was die Lebensdauer verkürzt; bei längerem Gebrauch kommt es häufig zum Verlust oder Bruch der Knöpfe. Daher wird die Presspassung typischerweise für Gewindekopf-Bits mit geringerer Beanspruchung oder für Anwendungen eingesetzt, bei denen kein häufiges Nachschleifen erforderlich ist.
Thermisches Einpressen (Heißschrumpfpassung): Die optimale Wahl für Höchstleistungen. Für Hochleistungs-Gewindeschneidköpfe ist das thermische Einpressen (Heißschrumpfpassung) die bevorzugte Methode. Dabei wird ein Bohrkörper aus legiertem Stahl verwendet, der sich durch gute Wärmeausdehnung und hohe Zähigkeit auszeichnet. Durch Ausnutzung der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahlkörper und Hartmetallknöpfen erhitzen die Hersteller den Körper (bzw. die Knöpfe), um das erforderliche Spiel zu erzeugen, setzen die Knöpfe ein und lassen die Baugruppe anschließend abkühlen. Die Kontraktion des Stahls fixiert die Knöpfe fest. Im Vergleich zu Löt- und Kaltpassverfahren ist das thermische Einpressen einfach durchzuführen und übt während der Montage deutlich geringere Spannungen auf die Komponenten aus. Dadurch wird das Beschädigungsrisiko reduziert und eine stabilere, sicherere Verbindung erzielt, die sich ideal für intensives Bohren eignet.
