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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von im Querschnitt doppeltkonischen Metallbändern durch Kaltwalzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zu dessen Durchführung erforderlichen Vorrichtungen zur Herstellung von im Querschnitt doppeltkonischen Metallbändern durch Kaltwalzen. Derartige Metallbänder werden insbesondere zur Erzeugung von Sägen und auch von Messern verwendet. Zu diesem Zwecke werden die doppeltkonischen Bänder in ihrer Längsmitte geteilt und jede der beiden Hälften entsprechend weiter verarbeitet.
Wie alle zum Schneiden von Holz und andern Werkstoffen bestimmten Sägen müssen auch-die aus
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Schneiden nicht klemmt.
Die gebräuchlichste Methode ist das Schränken der Zähne, seltener das Stauchen derselben. Dabei bleibt der Nachteil bestehen, dass das Blatt wegen zu grosser Schränkung bzw. zu grossem Spalt oftmals zu locker im Spalt liegt, sich seitlich ausbaucht, das Schneiden erschwert und schliesslich verläuft.
Die zweckmässigste Form der Sägeblätter ist die im Querschnitt konische, wobei ebenfalls, der Werkstoffart entsprechend. die Zähne entweder gar nicht oder nur geripgfügig geschränkt zu werden brauchen.
Durch die konischeSägel1form führt sich das Blatt in seinem Spalt von selbst. Die Gefahr des Ausbauchens und des Verlaufens ist hintangehalten. Der Kraftbedarf sinkt, der Schnittverlust wird kleiner und die Schnittflächen fallen sauberer aus.
Die Gründe der seltenen Verwendung konischer Sägen aus kaltgewalztem Bandstahl sind im geringen Angebot des letzteren und aieses wiederum in dem relativ schwierigen und daher teuren Herstellungsverfahren zu suchen.
Bisher diente nämlich als Ausgangsmaterial für die Herstellung kaltgewalzter konischer Blätter das an und fürsichnichtleichtherstellbare, entsprechend teure und kaum erhaltliche einfach- oder doppeltkonische Warmband, dessen Querprofil auf die Gesamtbreite hinsichtlich der prozentualen Streckung auf das Fertigkaltmass genau abgestimmt sein muss, damit beim nachfolgenden Kaltwalzen über den gesamten Querschnitt hin eine gleichmässige Verlängerung erfolgt, denn eine ungleiche Streckung ergibt eine Faltenbildung, die aus dem Fertigprodukt nicht mehr herauszubringen ist.
Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, anstatt de : teuren, mit Profil warm vorgewalzten konischen Bandstahles als Ausgangsmaterial für das Kaltwalzen die Verwendung von billigem, warmgewalzten Band von vorzugsweise rechteckigem Querschnitt möglich zu machen. Es ist offenkundig, dass hiemit von der Seite der Beschaffung und der Kosten des Ausgangsmaterials für die Kaltwalzung auch ein entscheidender wirtschaftlicher Fortschritt gemacht wird.
Diese Nachteile werden dadurch behoben, dass erfindungsgemäss ein Metallband von vorzugsweise rechteckigem Querschnitt als Ausgangsmaterial beim Walzen jeweils lediglich in einer Zone, derenBreite nur einen Teil der Gesamtbreite des Bandes beträgt, den Walzkräften ausgesetzt wird, wobei 1m we- sentlichen die ganze Bandbreite diesem zonenweisen Walzen ausgesetzt wird und sich das Band inden ausserhalb der jeweils den Walzkräften ausgesetzten Zone liegenden Teilen seines Querschnittes ungehindert verformen kann.
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Gemäss einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung wird die Zone, innerhalb welcher die Walzkräfte auf das Band einwirken, bei jeder weiteren Walzphase des Bandes, von dessen Rand ausgehend, näher zur Bandmitte hin verlegt, wobei der von je zwei einander gegenüberliegenden Berührungszone eingeschlossene Winkel von Walzphase zu Walzphase verringert wird. Unter"Walzphase"wird hiebei je- weils ein einziger Einstich des Bandes oder eine Folge von mehreren Einstichen verstanden, welche mit den gleichen Walzen durchgeführt werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass sie aus einem oder mehreren Walzenpaaren besteht, wobei jeweils mindestens eine der Walzen der einzelnenPaare doppeltkonisch geschliffen ist und dass die Gesamtkonizität des Walzenpaares für die folgende Walzphase immer geringer ist als die Gesamtkonizität des Walzenpaares für die vorhergegangene Walzphase.
Die Anwendung dieser Massnahmen bzw. die Verwendung der erfindungsgemässen Einrichtungen führt dazu, dass das Band immer nur in einer Zone verformt wird ; die übrigen Teile des Bandquerschnittes können sich frei ausdehnen oder stauchen, ohne dass es hiebei zu Stauchungen an den Walzen kommen kann, da die Walzen gegenüber diesen übrigen Teilen des Bandes einen wenn auch geringen Abstand haben.
Die inneren Verspannungen des Bandes, welche sonst nach dem Trennen desselben in zwei einfachkonische Bänder Verbiegungen derselben hervorriefen, treten am Schluss der Bearbeitung nicht mehr auf.
Das Band wird nämlich bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens nacheinander am Rande und sodann immer wieder innen den Walzkräften ausgesetzt ; diejenigen Teile desBandes, die von den dem Walzdruck ausgesetzten Zonen jeweils mitgenommen und hiebei gedehnt werden (Zugbeanspruchung), gelangen bei den nächsten Einstichen selbst unter die Einwirkung des Walzdruckes und werden hiebei unter Erzeugung von Druckspannungen gestreckt, so dass die vorher entstandenen, latenten Spannungen völlig aufgehoben werden.
Die nach dem Kaltwalzen vorliegenden Bänder erfordern nach ihrem Trennen in zwei einfachkonische Bänder keinerlei oder nur mehr die übliche Richtarbeit.
Weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert. In dieser zeigen die Fig. 1-3 verschiedene Sägenprofile, die Fig. 4 den Querschnitt eines bisher als Ausgangsmaterial verwendeten, duren Warmwalzen erhaltenen doppeltkonischen Bandes, Fig. 5 das nach der bisherigen Methode erhaltene Endprodukt, nämlich ein kaltgewalztes doppeltkonisches Band, Fig. 6 schematisch die Ansicht eines Walzenpaares, Fig. 7 den Querschnitt durch ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Band und die Fig. 8a-8d mit gegenüber Fig. 7 geänderten Massstäben einzelne Phasen des Verfahrens, ausgehend von dem in Fig. 8a ersichtlichen Ausgangsmaterial, mit übertriebener Darstellung der Konizität, bis zu dem Endprodukt gemäss Fig. 5.
In Fig. 1 ist ein übliches, aus rechteckigem Bandstahl hergestelltes Sägeblatt gezeigt, welches geschränkte Zähne hat, um sich im Holz od. dgl. freiarbeiten zu können. Ein Sägeblatt dessen Zähne durch Stauchen verbreitert sind, ist in Fig. 2 zu sehen. Die vollkommenste Form eines Sägeblattes ist die in Fig. 3 gezeigte ; die Stärke des Blattes nimmt von den Zähnen bis zum Rücken des Blattes stetig ab.
Zur Herstellung solcher Sägeblätter wurden bisher stark überkonische Bänder verwendet, wie eines in Fig. 4 im Querschnitt gezeigt ist. Die stärkere Konizität als beim. Endprodukt war notwendig, um beim Kaltwalzen ein hinreichend gerades Band zu erhalten ; aus Fig. 5 ist im Vergleich mit Fig. 4 ersichtlich, dass dasEndprodukt eine geringere Konizität aufweist als das warmgewalzte Ausgangsmaterial. Die Trennfuge, längs welcher das Band geteilt wird, ist mit T bezeichnet.
Gemäss dem erfindungsgemässenverfahren wird aber vorzugsweise einfaches Bandmaterial von rechteckigem Querschnitt, wie in Fig. 8a ersichtlich, verwendet. Die Walzen, mit deren Hilfe das Band verarbeitet wird, sind doppeltkonisch hohlgeschliffer. Die Gesamtkonizität der beiden Walzen ist gleich der Summe der beiden mit a und b bezeichneten Masse, d. s. die Differenzen der grössten und kleinsten Radien.
Es ist klar, dass die Masse a und b nicht gleich sein müssen. Vielmehr können die Walzen verschieden stark konisch sein bzw. kann eine der Walzen zylindrisch geschliffen bleiben, während die andere dann die ganze Konizität aufweisen muss. Ebenso können mit diesem Verfahren Bänder erzeugt werden, welche bezüglich ihrer Querebene unsymmetrisch sind bzw. kann eine Bandseite plan bleiben.
Das Ausgangsmaterial ist also ein Band von rechteckigem Querschnitt. Dieses Band wird in ein Paar konischer Walzen eingestochen. Die Walzen verformen das Band nur in der Nähe seiner Ränder ; die Mitte des Querschnittes des Bandes wird aber dadurch, dass sich das Band infolge der Einwirkung der Walzkräfte verlängert, ebenfalls verformt, u. zw. nur verlängert. Das Ergebnis des ersten Einstiches ist in Fig. 8b gezeigt. Die Ränder des Bandes sind somit konisch verformt worden, während die Bandmitte lediglich - un-
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ter Verlängerung des ganzen Bandes - ihre Stärke etwas verringert hat. Der Winkel, welchen die beiden einander gegenüberliegenden Berührungszonen zwischen Walzen und Band miteinander einschliessen, ist mit ce bezeichnet.
- Die Walzen, in welche das Band beim zweiten Walzvorgang eingestochen wird, haben eine Gesamtkonizität, welche etwas geringer ist als die Gesamtkonizität des ersten Walzenpaares, so dass die Berührung zwischen den Walzen und dem Band etwas näher zu dessen Mitte erfolgt, als dies bei den Walzen für den ersten Walzvorgang der Fall war. Es ergibt sich also eine Verformung des Bandes, wie sie der in Fig. 8c ersichtliche Querschnitt zeigt. Das Band hat also bereits einen Querschnitt, der am Rande ein wenig steiler zusammenlaufende Flanken hat als in der Mitte.
Die Walzen für den nächsten Walzvorgang haben wieder eine etwas geringere Gesamtkonizität als die für den zweiten Einstich. In Fig.-Sd, und mit übertrieben dargestellter Kvnizität auch in Fig. 7 ist der Querschnitt eines mit drei Einstichen (und entsprechenden Zwischenglühungen) gewalzten Bandes ersichtlich.
Die dem Rande des Bandes zunächst liegende Zone ist mit 1 bezeichnet. Sie besitzt die grösste Konizität, d. h., die einander gegenüberliegenden Seitenflächen schliessen miteinander den grössten Winkel ein. Die darauf folgenden Zonen, deren Konizität jeweils etwas geringer ist als die der vorhergehenden Zone, sind mit 2 und 3 bezeichnet. Die Zone 4, welche zu beiden Seiten der Längsmittelebene liegt, ist beim beschriebenen Ausführungsbeispiel von zueinander parallelen Seiten begrenzt, d. h., diese Zone ist bisher keiner unmittelbaren Berührung durch die Walzen ausgesetzt gewesen. Das Material des Bandes ist in dieser Zone aber gedehnt worden, wobei die Banddicke naturgemäss abgenommen hat, wie dies in den Fig. 8b-8c auch dadurch ersichtlich gemacht ist, dass der ursprüngliche Querschnitt des Bandes in strichpunktierten Linien miteingezeichnet ist.
Die Breitseiten des in den Zwischenstufen erhaltenen Bandes sind also nicht von je zwei Ebenen begrenzt, sondern von einer Reihe aneinander anschliessenden Ebenen. Im Querschnitt ergibt sich demnach für jede Breitseite des Bandes ein konvexer Linienzug, so dass das Band zylinderähnliche Breitseiten erhält. Nur dann ist es nämlich möglich, dass trotz der Tatsache, dass bis zum letzten Stich der konische Einschliff der Walzen etwas steiler bleiben muss als die Konizität des Bandes beträgt, das Band in den letzten Phasen des Kaltwalzvorganges in der Nähe der Längsmitte stärker gedrückt wird als am Rand und dieser Druck bis zur Längsmitte ausgedehnt wird.
Dieser entscheidende Umstand ermöglicht es, die in den ersten Phasen des Kaltwalzvorganges gegebene, stärkere Streckung der Randzonen des Bandes in den letzten Phasen durch eine Streckung in der Nähe der Längsmitte zu kompensieren und damit die inneren Spannungen aufzuheben, welche das Verkrümmen des Bandes nach seiner Trennung in zwei einfachkonische Bänder verursachten, sowie auch zu bewirken, dass das Blatt effektiv bzw. praktisch plan wird.
Im folgenden wird ein Beispiel des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben. Ausgegangen wurde von einem Sägen-Warmbandstahl von 3, 5 mm Dicke und 70 mm Breite. Die Kaltwalzen für den ersten Walzenstich hatten eine Konizität von je 1, 2 mm, also zusammen von 2,4 mm, eingeschliffen erhalten. Mit dieser starken Walzenkonizität wird jedoch im Bandstahl nur eine Konizität von etwa 0, 8 bis 0, 9 mm hervorgerufen, wenn man, unter selbstverständlicher Einschaltung der Zwischenglühungen, mit diesen Walzen mehrere Stiche vornimmt, und auf eine Banddicke am Rand von etwa 1, 3 bis l, 4 mm herunter arbeitet ; das Band ist dann in der Längsmitte infolge der Streckung etwa 2, 1 - 2, 3 mm dick.
In der nun folgenden Phase der Kaltwalzung ist die Walzenkonizität etwas kleiner ; in der letzten Phase ist die Walzenkonizität gleich etwa 2 x 0,2 bis 2 x 0, 3 mm, also insgesamt etwa 0, 4 - 0, 6 mm.
Die Gesamtkonizität des Bandes - soweit hier von einer solchen gesprochen werden kann, da die Seiten des Bandes nicht von je zwei einzigenEbenen begrenzt sind, sondern von mehreren, aneinander anschlie- ssendenE0enen - betrug bei dem beschriebenen Beispiel etwa 0, 2 - 0, 3 mm. Unter "Gesamtkonizität des Bandes"ist die Differenz zwischen der Stärke des Bandes in seiner Mitte und der Bandstärke am Rande zu verstehen.
Die konische Form und die beim Kaltwalzen eingetretene Kaltverfestigung des Materials machen die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Bänder in hervorragendem Masse zur Erzeugung von Messern und Sägen aller Art, z. B. Handsägen, Kleinsägen, Einmannsägen usw., geeignet. Da nach dem erfindungsgemässen Verfahren Bänder praktisch beliebiger Länge hergestellt werden können, steht der Verwendung dieser Bänder auch für Gattersägen und Bandsägennichts im wege. Ebenso eignen sich diese Bänder auch zur Erzeugung von Zylindersägen, wie sie etwa bei der Knopferzeugung, in Fassbindereien usw. verwendet werden. Auch Bandmesser, welche an Stelle der Zähne gerade oder wellige Schneiden. besitzen, können aus den konischen Bändern hergestellt werden.