AT392485B - Werkstoff zur herstellung von stanz- und gegenplatten - Google Patents

Description

AT 392 485 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkstoff zur Herstellung von Stanz- und Gegenplatten, wie sie beispielsweise in Stanzautomaten verwendet werden.

Bei Stanz- und Gegen- bzw. Bodenplatten handelt es sich um Werkzeuge, die allseitig spanabhebend durch Hobeln, Fräsen oder Schleifen bearbeitet werden und die mit auf die Maschine abgestimmten Bohrungen und S Ausnehmungen zur Fixierung der Werkzeuge in der Maschine und zur Fixierung der Schneidlinien versehen sind.

Die Werkzeuge müssen eine hohe Härte aufweisen und besonderen Anforderungen an die Planparallelität und an die Ebenheit ensprechen.

Als Vormaterial für Stanz- und Gegenplatten werden vorzugsweise gehärtete Platten aus niedriglegierten oder mittellegierten Vergütungsstählen oder Werkzeugstählen wie z. B. DIN 50 CrMo 4, W. Nr. 1.7228, AISI4150, 10 mit einer Einsatzhärte von 45 - 53 HRc verwendet Erfahrungsgemäß weisen diese Stahllegierungen im gehärteten Zustand eine hohe Verschleißbeständigkeit auf.

Diese Stahllegierungen sind nicht rostbeständig. Bei Bildung eines Feuchtigkeitsfilmes auf der Oberfläche, z. B. bei klimatisch bedingter Kondensation von Luftfeuchtigkeit bei Temperaturveränderung, entsteht an der Oberfläche ein dünner, im Anfangsstadium punktförmiger, bräunlich gefärbter Rostbelag. Der Rostbelag würde 15 das Produkt aus Papier, Pappe oder Wellpappe verunreinigen und muß daher durch eine zeitaufwendige Pflege vor

Produktionsbeginn entfernt werden. Die Entfernung erfolgt je nach Stärke des Belages durch Abwischen oder Schleifen. Zusätzlich zum Aufwand für die Reinigung tritt bei ungünstigen Umweltbedingungen wie z. B. bei tropischem Klima, Standort in Meeresnähe oder bei Lagerung der Werkzeuge im Freien eine zusätzliche Verringerung der Lebensdauer ein. 20 Bei diesen und bei durch höhere Chromgehalte rostbeständigen Stanzplatten tritt noch eine besondere Korrosion und zwar die Spannungsrißkorrosion auf, da - wie leicht vorstellbar - besonders hohe Spannungen in den Platten aufgrund der Stanzdrücke eintreten. Eine Legierung X 90CrMoV18, DIN 1.4112, welche für Schneidwaren Anwendung findet, ist zwar auf hohe Härte vergütbar, tendiert jedoch zu Grobkombildung sowie Verzug bei der Wärmebehandlung und neigt schon bei geringen Spannungen sowie Einwirkung von 25 Lösungsmitteln und verunreinigter feucht»' Luft zu Spannungsrißkorrosion. Aus der DE-PS 2 018 939 sind nichtrostende aushärtbare Stähle bekannt, die bei hohen Chromgehalten und niedrigen Ni-Gehalten durch Cu-Zusätze bis zum Wert von 45 HRc härtbar sind. Bei steigenden Ni-Konzentrationen zur sicheren Vermeidung der Spannungsrißkorrosion werden jedoch bei Fehlen von Titanzusätzen und insbesondere bei hohen Chromgehalten die Härte des Werkstoffes und die Bildung der für die mechanischen Eigenschaften günstig wirkenden Gamma-30 Strich-Phase verringert.

Ziel der vorliegenden Erfindung war, einen Werkstoff aufzufinden, der einerseits den hohen mechanischen Beanspruchungen und andererseits den hohen Korrosionsbeanspruchungen bei Stanzplatten gewachsen ist

Der erfmdungsgemäße Werkstoff zur Herstellung von Stanz- und Gegenplatten mit hoher Verschleißfestigkeit und niedrigen Materialspannungen, insbesondere für den Einsatz in Stanzautomaten der Verpackungsindustrie 35 besteht im wesentlichen darin, daß er einen Gehalt in Gew.-% von

Kohlenstoff 0,46 bis 0,8 Silizium max. 1,00 Mangan max. 1,5 40 Chrom 14 bis 16,5 Molybdän 0,75 bis 1,0 Vanadin 0,14 bis 0,42 Kobalt max. 1,65 Nickel max. 1,0 45 Stickstoff max. 0,1

Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei die Stauchelastizitätsgrenze der, vorzugsweise im Quettenverfahren vergüteten, Stanz- und Gegenplatten höher als 1000 N/mm^, die Härte zwischen 45 HRc bis 54 HRc, vorzugsweise 48 HRc, liegt, und die Initial- oder Grenzspannung für die Auslösung der 50 Spannungsrißkorrosion bei Einwirkung von Lösungsmitteln oder feuchter, gegebenenfalls feuchtigkeitsgesättigter, verunreinigter Industrie- und/oder Meeresluft größer als 950 N/mm^ ist

Es war durchaus überraschend, daß eine derartige Legierung sowohl den hohen mechanischen Anforderungen als auch den hohen korrosiven Beanspruchungen, insbesondere Spannungsrißkorrosionsbeanspruchungen gewachsen ist. Wie bekannt, unterliegen gerade an sich korrosionsbeständige Legierungen, insbesondere Chrom-55 Legierungen, spannungsrißkorrosionsmäßigen Angriffen, wenn die Einsatzhärte zwischen 45 und 53 HRc eingestellt wird.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Werkstoff zur Herstellung von Stanz- und Gegenplatten mit hoher Verschleißfestigkeit und niedrigen Materialeigenspannungen, insbesondere für den Einsatz in Stanzautomaten der Verpackungsindustrie, besteht darin, daß er in Gew.-% folgende Zusammensetzung auf weist: 60

AT392485B

Kohlenstoff max. 0,05 Silizium max. 1,0 Mangan max. 1,5 Chrom 11,0 bis 14,0 Molybdän max. 1,5 Nickel 7,0 bis 10,0 Kupfer 1,5 bis 4,0 Niob 0,05 bis 0,45 Titan 0,5 bis 1,5 Stickstoff max. 0,1

Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei die Stauchelastizitätsgrenze der, vorzugsweise im Quettenverfahren, ausscheidungsgehärteten Stanz- und Gegenplatten höher als 1000 N/mm2, die Härte zwischen 45 HRc bis 54 HRc, vorzugsweise 48 HRc, liegt, und die Initial- oder Grenzspannung für die Auslösung der Spannungsrißkorrosion bei Einwirkung von Lösungsmitteln oder feuchter, gegebenenfalls feuchtigkeitsgesättigter, verunreinigter Industrie- und/oder Meeresluft größer als 950 N/mm2 ist.

Eine derartige Legierung stellt einen aushärtbaren Chromstahl dar. Wie schwierig die Auswahl derartiger Legierungen ist, kann man bereits daran ermessen, daß bei der Durchführung von Stanzungen die Stanzung so genau durchgeführt werden muß, daß beispielsweise zwei Papiere, die übereinander liegen, derart gestanzt sein müssen, daß das obere, welches mit dem Schneidwerkzeug zuerst in Kontakt kommt, durchgestanzt ist, wohingegen das untere Papier keinerlei Schnittflächen, sondern nur Drucklinien aufweisen darf. Derartige Stanzungen sind beispielsweise für die Anfertigung von Klebeschildem und dgl. erforderlich. Auch nur geringste Unebenheiten in den Stanzplatten und Gegenplatten können zu einem Produktionsausfall größten Ausmaßes führen, weil evident ist, daß derartige Stanzungen nicht durchgehend gleichmäßig sein können.

Im folgenden wird die Erfindung näher »läutert

Vergleichsversuche mit Stanzplatten aus Stahl A, B, C, D, E und Stahl F, Analyse und Härte gemäß der Tabelle, wurden auf einem Stanzautomaten mit 7000 Hüben pro Stunde durchgeführt Jeweüs nach 430 Stunden, d. h. nach 3,01 Mill. Hüben, zeigten die Platten visuell im Schräglicht erkennbare leichte Eindrücke, die auf die hohen Druck- und Zugspannungen beim Stanzen zurückzuführen sind, entsprechend der Form der Stanzmesser. Ein Unterschied zwischen beiden Stanzplatten war nicht zu erkennen. Ein Korrosionsschaden, der auf Spannungsrißkorrosion zurückzuführen ist, war ebenfalls nicht zu bemerken. Anschließend erfolgte eine Lagerung der Platten bzw. Proben in einer Klimakammer bei einer mittleren Temperatur von + 25 °C. Durch Sättigung der Atmosphäre mit Wasserdampf wurde eine laufende Befeuchtung der Probenoibeifläche erreicht.

Die Proben aus Stahl A, B und C zeigten bereits nach 24 Stunden eine leichte braune Verfärbung an der Oberfläche. Nach einer Lagerung von 4 Wochen zeigten diese Proben einen gleichmäßigen dünnen braunen Rostbelag. Nach dem Entfernen des Belages war an der Oberfläche dieser Proben eine örtliche Korrosion der Oberfläche mit der Lupe bei 4-facher Vergrößerung erkennbar. Die Proben wären als Standplatten ohne Nacharbeit nicht mehr verwendbar gewesen.

Die Platten aus Stahl D, E und F zeigten auch nach 4 Wochen in der Klimakammer keine Anrostung, jedoch kleine Risse im Bereich der Eindrücke. Stanzplatten mit der erfindungsgemäßen chemischen Zusammensetzung blieben korrosions- und rißfrei.

Tabelle

Stahl Werkstoff nummer Masse-% Härte HRc C Si Mn P S Cr Mo Ni V Cu Co Sonstige A 1.2108 0,91 1,11 0,62 0,018 0,012 1,22 49 B 1.1525 0,82 © OO 0,22 0,017 0,019 48 C 1.7228 0,51 0,33 0,72 0,023 0,018 1,10 0,17 50 -3-

Claims (2)

1. AT 392 485 B Tabelle (Fortsetzung Stahl Werkstoff nummer Masse-% Härte HRc C Si Mn P S Cr Mo Ni V Cu Co Sonstige D 1.4122 0,38 0,42 0,60 0,022 0,014 15,95 0,92 0,74 49 E 1.4528 1,05 0,35 0,48 0,024 0,015 17,20 1,01 0,38 0,10 1,32 51 F 1.4542 0,05 0,42 0,84 0,019 0,009 16,82 3,94 4,10 0,34 Nb 49 PATENTANSPRÜCHE 1. Werkstoff zur Herstellung von Stanz- und Gegenplatten mit hoher Verschleißfestigkeit und niedrigen Materialeigenspannungen, insbesondere für den Einsatz in Stanzautomaten der Verpackungsindustrie, gekennzeichnet durch die Verwendung einer rost-, witterungs- und lösungsmittelbeständigen Stahllegierung mit einem Gehalt in Gewichtsprozent von Kohlenstoff 0,46 bis 0,8 Silizium max. 1,00 Mangan max. 1,5 Chrom 14 bis 16,5 Molybdän 0,75 bis 1,0 Vanadin 0,14 bis 0,42 Kobalt max. 1,65 Nickel max. 1,0 Stickstoff max. 0,1 Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei die Stauchelastizitätsgrenze der, vorzugsweise im Quettenverfahren vergüteten, Stanz- und Gegenplatten höher als 1000 N/mm^, die Härte zwischen 45 HRc bis 54 HRc, vorzugsweise 48 HRc, liegt, und die Initial- oder Grenzspannung für die Auslösung der Spannungsrißkorrosion bei Einwirkung von Lösungsmitteln oder feuchter, gegebenenfalls feuchtigkeitsgesättigter, verunreinigter Industrie- und/oder Meeresluft größer als 950 N/mrn^ ist.
2. 2. Werkstoff zur Herstellung von Stanz- und Gegenplatten mit hoher Verschleißfestigkeit und niedrigen Materialeigenspannungen, insbesondere für den Einsatz in Stanzautomaten der Verpackungsindustrie, gekennzeichnet durch die Verwendung einer rost-, witterungs- und lösungsmittelbeständigen Stahllegierung mit einem Gehalt in Gewichtsprozent von Kohlenstoff Silizium Mangan Chrom Molybdän Nickel max. 0,05 max. 1,0 max. 1,5 11.0 bis 14,0 max. 1,5 7.0 bis 10,0 -4- 5 AT 392 485 B Kupfer 1,5 bis 4,0 Niob 0,05 bis 0,45 Titan 0,5 bis 1,5 Stickstoff max. 0,1 Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei die Stauchelastizitätsgrenze der, vorzugsweise im Quettenverfahren, ausscheidungsgehärteten Stanz- und Gegenplatten höher als 1000 N/mm^, die Härte zwischen 45 HRc bis 54 HRc, vorzugsweise 48 HRc, liegt, und die Initial· oder Grenzspannung für die Auslösung der 10 Spannungsrißkorrosion bei Einwirkung von Lösungsmitteln oder feuchter, gegebenenfalls feuchtigkeitsgesättigter, verunreinigter Industrie- und/oder Meeresluft größer als 950 N/mm^ ist -5-