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Feinschneidige Klinge und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die Erfindung betrifft Klingen aller Art mit feiner Schneide, sowohl dünne biegsame Klingen für Rasierapparate u. dgl., als auch Klingen von grösserer Starrheit. Allgemein betrachtet, besteht die Erfindung in einer Klinge aus einer verstickbaren Eisenlegierung, die in Zonen dicht neben der Schneide und einschliesslich derselben verstickt ist. Der Erfinder hat festgestellt, dass solche Klingen eine vorzügliche Schneidhaltigkeit aufweisen, was sowohl hinsichtlich glatten Schneidens, wie langer Gebrauchsdauer vorteilhaft ist.
Die Härtung von Schneidwerkzeugen durch Nitrierung ist bereits erörtert worden, doch hielt man sie dafür nur in Ausnahmefällen geeignet. Da ausserdem die betreffende Erörterung empfahl, anzustreben, die Kanten der zu nitrierenden Stücke abzurunden, so konnten, wenn überhaupt, dann jedenfalls nur verhältnismässig dickwandige Schneidwerkzeuge mit entsprechend grossem bzw. stumpfem Keilwinkel in Betracht kommen, bei denen ausserdem alle Teile der Oberfläche von der Härtung ergriffen werden.
Demgegenüber handelt es sich erfindungsgemäss um die Nitrierhärtung feinschneidiger, mit sehr kleinem Keilwinkel versehener, dünner Klingen, wie Sicherheitsrasierklingen, die nur in einer die Schneidkante bzw. Schneidkanten enthaltenden Zone bzw. Zonen verstickt sind und unverstickte Stützteile haben.
Dass hiebei gute Ergebnisse erzielbar wären, war nicht anzunehmen. Sogar in einer Veröffentlichung im "Journal of the Iron and Steele Institute"vom Jahre 1931, Seiten 238 und 239, welche die Möglichkeiten der Nitrierung für Schneiden an Hand praktischer Versuche erläutert, wird noch vor der Nitrierhärtung gewarnt, wenn die Schärfe der Teile sich der einer Rasierschneide nähert.
Der erfindunsgemäss verwendete Werkstoff ist eine Stahllegierung mit einem erheblichen Gehalt an Aluminium, gewöhnlich vereint mit Chrom, Molybdän oder Wolfram, die durch einen Verstickungsprozess härtbar ist. Eine geeignete Legierung dieser Art ist als Nitralloy bekannt. Wird dieses Metall bei hoher Temperatur Ammoniakdämpfen ausgesetzt, so wird es an der Oberfläche und noch etwas unter ihr verstickt und dadurch äusserst hart und spröde gemacht. Versuche zur Verarbeitung dieses Werkstoffes für Klingen sind bisher fehlgeschlagen, insbesondere deshalb, weil eine Zusammenziehung oder Ausdehnung beim Versticken eintritt, welche das Werkstück so zum Werfen oder Verziehen bringt, dass das Schleifen einer Schneide schwierig oder unmöglich wird.
Nach einem wichtigen Merkmal der Erfindung wird die Verstickung auf Zonen in der Nähe und einschliesslich der Schneide der Klinge beschränkt. Dies ermöglicht eine Ausdehnung der die Schneide enthaltenden Teile der Klinge durch innere Einstellung des Werkstückes in seinen unverstickten Zonen mit dem Ergebnis, dass die kritischen Teile der Klinge verzerrungsfrei bleiben.
Bei Herstellung einer feinschneidigen Klinge der neuen Art wird zunächst ein Werkstück gemäss der gewünschten Gestalt geformt und mindestens teilweise bearbeitet. Dann werden die nicht zuverstickenden Teile des Werkstückes abgedeckt, was in beliebiger Art geschehen kann, z. B, durch Plattieren oder Anstrichen mit einer Paste aus Metalloxyd oder durch teilweises Einbetten in plastische Schutzmasse oder durch Stapeln der Werkstücke mit oder ohne Abstandshalter in solcher Art, dass nur die Rumpfteile abgedeckt und ausser Bereich des Verstickungsmittels gehalten werden.
Nach Vorbereitung der Werkstücke in der ihrer Form bestentsprechenden Art wird das Versticken dadurch ausgeführt, dass man die Werkstücke in Gegenwart eines Verstiekungsmittels glüht, wodurch die nicht abgedeckten Teile der
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Werkstücke in einen äusserst harten Stoff umgewandelt werden, während die abgedeckten Teile unverstickt und verhältnismässig weich bleiben. Vorzugsweise wird das Werkstück durch Feinschliff fertiggestellt, was ohne Ausfransen der Schneide geschehen kann, da das abgeschliffene gehärtete Material glatt abgeht und die Schneide in vorzüglicher Verfassung für Wetzen oder Abziehen bleibt.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung liegt in der Verwendung für Sicherheitsrasierklingen, die hier als Beispiel beschrieben ist. Der Erfinder hat festgestellt, dass bei Beschränkung der Verstickung auf eine schmale Zone, die nur wenig mehr als den abgephasten Teil des Werkstückes oder den Scheitel der Schneide umfasst, die Klinge als Ganzes wegen ihres weicheren Rumpfteiles dauerhaft gemacht und zu der gewöhnlich von Sicherheitsrasierklingen verlangten Biegsamkeit befähigt wird. Die eigentliche Schneidkante einer solchen Klinge ist zwar äusserst hart und spröde, doch macht der zähere Teil der Klinge die Sprödigkeit ihrer Schneide wett und stützt sie während der Einspannung und Benutzung ab.
Der Erfinder hat festgestellt, dass eine Klinge mit diesen erwünschten Eigenschaften hergestellt werden kann, indem man das Werkstück mit einem für Ammoniakdämpfe undurchlässigen Metall plattiert und dann die Plattierung vom Rande des Werkstückes in einer schmalen, die Schneide einschliessenden Zone entfernt, um dort allein die Eisenlegierung des Werkstückes freizulegen. Das Werkstück wird dann verstickt mit dem Ergebnis, dass die Verstickung und Härtung nur in der schmalen Randzone bzw. den Randzonen erfolgt, von denen die Plattierung entfernt worden ist.
Vorzugsweise kennzeichnet sich das Verfahren nach der Erfindung dadurch, dass gleichzeitig mit dem Entfernen der Plattierung in einer schmalen Zone eine teilweise Ausbildung einer Schneidkante am Werkstück stattfindet. Dies kann zweckmässig dadurch geschehen, dass man die Schneide roh verschleift, wodurch in einem einzigen Arbeitsvorgänge zwei wichtige Funktionen erzielt werden, nämlich erstens die Freilegung der Eisenlegierung in der gewünschten beschränkten Zone, und zweitens die teilweise Ausbildung der Schneide. Nach dem Versticken i : ann die Klinge durch weiteres Schleifen oder Schärfen der roh abgeschrägten und verstickten Kante fertiggestellt werden.
Ein wichtiges Merkmal einer so hergestellten Klinge liegt auch darin, dass sie, durch diese Herstellung auf volle Erstreckung rostfest gemacht wird. Dies ist deshalb der Fall, weil die plattierten Oberflächen der Klinge an ihren unverstickten Teilen durch die Plattierung selbst geschützt werden, die aus einem korrosionsfesten Nichteisenmetall, wie Silber, Kupfer oder Zinn, bestehen kann, während die Verstickung den unplattierten Teilen die volle Rostbeständigkeit eines hochwertigen Chromstahls verleiht.
Die letztere Eigenschaft des Nitralloy und ähnlicher Eisenlegierungen ist bekannt, wurde aber bisher nicht zur Herstellung feinschneidiger Klingen'ausgenutzt, die durchwegs rostfest sind. Dieses Merkmal ist für Rasierklingen sehr wichtig, weil sie oft befeuchtet und unvollkommen oder hastig abgetrocknet werden.
Ein weiterer Vorteil einer Klinge dieser Art liegt in dem gefälligen Aussehen, das die Plattierung ergibt. Z. B. ist eine dünne Plattierung aus Silber ausreichend, um den Körper der Klinge gegen die
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Fällen als bei Sicherheitsrasierklingen kann das Vorschleifen schon ausreichen, um eine dem Zweck der
Klinge entsprechende Schneide fertig auszubilden.
Nach diesem Schleifen wird der Klingenstreifen in einzelne Werkstücke getrennt, indem man ihn an den eingeritzten Linien durchbricht. Die roh abgeschrägten Werkstücke werden aufgestapelt und in dieser Lage befestigt. Eine beliebige Zahl von Werkstücken kann aufgestapelt werden, und sie werden vorzugsweise in der durch Fig. 4 und 5 veranschaulichten Art zwischen einer dicken Unterplatte 20 und einer dicken Oberplatte 22 festgeklemmt, die durch Klemmbolzen 24 zusammengehalten werden, die durch die Platten und durch die Löcher der Werkstücke hindurchragen. Nachdem die Werkstücke in obiger Art mit oder ohne Abstandsbeilagen aufgestapelt worden sind, wird der Stapel in einem Ofen der Einwirkung von Ammoniakgas auf eine bestimmte Zeit und bei richtiger Temperatur für das Versticken ausgesetzt.
Man kann gute Klingen aus Nitralloy obiger Zusammensetzung bei Temperaturen von etwa 480-510 C bei einer Behandlung von zwei Stunden erzielen. Unter diesen Umständen erhalten die freiliegenden Schrägränder der Klingen einen harten, verstickten Panzer, aber nur diese Ränder, während die in flachem Zustande im Stapel aufeinanderliegenden übrigen Teile der Klingen unverstickt bleiben.
Die Panzerhärtung kann ganz durch den Werkstoff der Phase hindurchgehen oder sie braucht nur wenige Hundertstel eines Millimeters in die Oberfläche einzudringen, doch wird in jedem Falle der Scheitel der
Schneide vollständig verstickt.
Die Temperatur und die Zeit der Verstickung können als bestimmend für die Rasiereigenschaften angesehen werden. Z. B. ergibt eine zwei Stunden bei 5100 C verstickte Klinge nach üblichem Fertigschliff eineseharfe oder ziemlich rauhe Kante. Wird das Versticken bei 620 Cwährendzwanzig Minuten ausgeführt, wobei das Eindringen des Stickstoffes in das freiliegende Metall bei der höheren Temperatur rascher geschieht und ein weicheres Fertigprodukt entsteht, so zeigt die Klinge, wenn sie ebenso wie die ersterwähnte nachgeschliffen wurde, eine scharfe, aber glatte Kante. Manche Gebraucher bevorzugen Klingen mit glatter Kante und manche Klingen mit rauherer Kante. Diesen verschiedenen Wünschen kann man erfindungsgemäss durch Veränderung der Verstickungstemperatur entsprechen.
Die Länge der Ver- stickungszeit bestimmt bei einer gegebenen Temperatur die Tiefe der verstickten Schichte. Diese muss dick genug sein, um jeder beim Fertigschleifen erfolgenden Werkstoffabnahme Rechnung zu tragen. Die beiden angegebenen Temperaturen und Zeiten haben sich als befriedigend bewährt. Natürlich kann ein Mittelding zwischen einer glatten und einer rauhen Schneide dadurch erzielt werden, dass man bei einer Temperatur zwischen 5100 und 6200 C entsprechend lange Zeit verstickt. Höhere und tiefere Temperaturen als die vorbenannten mögen bei einer entsprechenden Verlängerung oder Verkürzung der für eine befriedigende Verstickung nötigen Zeit verwendet werden.
Bei dem obigen Verstickungsvorgang findet eine beträchtliche Gefügeänderung der behandelten Legierungen in einem Werkstück von der Form nach Fig. 1 statt. Diese kann unabhängig in jedem der durch den Schlitz 12 getrennten Seitenteile der Klinge geschehen, und da die Endzonen verhältnismässig weich bleiben und im wesentlichen durch den Verstickungsvorgang nicht beeinflusst werden, so kann sie sich in ihnen ohne störende Verzerrung der Klinge vollziehen.
Nach dem Versticken nimmt man den Stapel aus dem Ofen, lässt ihn abkühlen, löst die Klemmbolzen 24 und trennt die Klingen. Hierauf wird die rohe Phase 16 fertiggeschliffen, gewetzt und abgezogen, um die glatte Phase 17 der fertigen Klinge 11 nach Fig. 6 zu erzeugen. Die versilberte Oberfläche der Klinge sieht stets gefällig aus und kann durch ein leichtes Polieren Hochglanz erhalten. Die durch die Phase 17 bestimmte lange, schmale verstickte Zone in der fertigen Klinge ist äusserst hart und wird, obgleich sie auch spröde ist, von dem unverstickten, weichen und biegsamen Rumpfteil der Klinge so getragen, dass die Klinge als Ganzes sich sehr gut bewährt.
Statt Nitralloy können andere durch Verstickung härtbare Eisenlegierungen erfindungsgemäss verwendet werden.
Das Werkstück soll während des Verstickens flach gehalten werden. Dies geschieht laut Zeichnung durch Festklemmen der getrennten Werkstücke 10 in einem'Stapel zwischen Platten 20 und 22 (Fig. 4), könnte aber auch in anderer Art geschehen. Durch das Aufstapeln werden aber die Rumpfteil der Klingen ausserdem gegen Verstickung geschützt, da ihre Flächen in inniger Berührung miteinander gehalten werden.
Dies unterstützt den durch die Plattierung gebotenen Schutz, unter gewissen Umständen kann aber die Plattierung unterbleiben und die Stapelung allein den Schutz gegen Verstickung übernehmen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Feinschneidige Klinge, z. B. Sicherheitsrasierklinge, dadurch gekennzeichnet, dass sie nur an der Schneide bzw. in einer die Schneidkante bzw. Schneidkanten enthaltenden Zone bzw. Zonen verstickt ist und unverstickte Stützteile hat.