AT402482B

AT402482B - Stanzmesser für stanzwerkzeuge mit gekrümmtem schnitt

Info

Publication number: AT402482B
Application number: AT257693A
Authority: AT
Inventors: Erwin Ing Zeitlhofer
Original assignee: Boehler Ybbstalwerke
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1997-05-26
Also published as: DE4445755A1; DE4445755B4; ATA257693A

Description

AT 402 482 B

Die Erfindung betrifft Stanzmesser in Band- oder Stabform aus Eisenbasislegierungen zur Herstellung von Stanzwerkzeugen für einen gekrümmten Schnitt bestehend im wesentlichen aus, im Querschnitt gesehen, einem flachen Messerrückenteil mit mindestens einem daran anschließenden Übergangsteil, welcher zur Schneidkante hin verjüngt, vorzugsweise mit einem Winkel ß von 5 bis 204.', insbesondere von ca. 124’, verjüngt, ausgebildet ist und einem weitergeführten keilförmigen Schneidteil mit einem Schneidkantenwinkel von 40 bis 604 *, vorzugsweise 45 bis 554 *.

Zur Herstellung von Werkzeugen für ein Ausstanzen von Flächenteilen aus flächigen Materialien wie Gerbwaren, Geweben, Stoff oder dergleichen, wie es beispielsweise in der Leder- und Textilindustrie üblich ist, werden Stanzmesserbänder oder Stanzmesserstäbe derart gebogen, daß die durch die Schneidkante gebildete im wesentlichen geschlossene Linie dem gewünschten Umriß des Flächenteiles entspricht. Dabei kann es erforderlich sein, das gebrauchsfertige Stanzmesserband mit geringen Radien zu biegen, um möglichst wenig gerundete Schnittecken im Stanzgut auszuformen. Ein Biegen des Stanzmessers bewirkt jedoch eine mit geringer werdenden Biegeradien und höherem Biegewinkel steigende Materialbeanspruchung bei einer plastischen Verformung im Zug- und Druckbereich des Messers. Zur Vermeidung von Trennbrüchen und Brucherscheinungen im Schneidkantenbereich muß daher der Stanzmesserwerkstoff einerseits eine ausreichend hohe Duktilität aufweisen; um andererseits hohe Stanzserien-Stückzahlen zu erreichen, soll das Messer eine möglichst hohe Härte und Festigkeit aufweisen, weil auch geringe Formänderungen sich äußerst nachteilig auf den Stanzvorgang und das Austragen des Stanzgutes auswir-ken können.

Zur Verbesserung der Gebrauchseigenschalten und Erhöhung der Standzeit von Stanzwerkzeugen ist es bekannt, die Schneidkante des Stanzmessers zu härten, wobei durch eine thermische Behandlung eine Einhärtetiefe mit erhöhter Materialhärte von 0,4 bis 0,8 mm vielfach vorgesehen ist. Mit derartig schneidengehärteten Stanzmesserbändern oder Stanzmesserstäben sind vergleichsweise hohe Stanzserien von ca. 30.000 bis 50.000 Stuck und mehr erreichbar, allerdings ist eine Härtungssprödigkeit im oberflächennahen schnitterzeugenden Bereich oft nicht verhinderbar, wodurch gelegentlich Schnittkantenbrüche oder- ausbrü-che auftreten können. Derartige Fehlererscheinungen treten besonders ausgeprägt auf, wenn, im Querschnitt gesehen, die Schneidkante nicht in der Breitseiten-Längsteilungsebene liegt.

Aus der AT-B-396773 ist ein nachschleifbares Spanermesser bekannt geworden, welches Ritzmesser aufweist, die mit einer ebenen Anlagefläche senkrecht auf die Trägerfläche des Messerkörpers aufgesetzt und längs der Anlagekanten schweißverbunden sind. Derartige Spanermesser dienen zur Herstellung von Holzspänen mit begrenzter Breite.

Gemäß JP-B 79005366 ist auch eine Messerform für gekrümmte Schnitte bekannt, wobei die Messerklingen hohe Flexibilität, aber keine entsprechende Schneidhaltigkeit aufweisen.

Ein Stanzmesser mit hoher Stabilität ( EP-A1-99004), welches einen Schneidteil aus Sinterhartmetallen aufweist, der mit einem Substrat durch Löten, Kleben od. dgl. verbunden ist, kann für feststehende Schneidformen vorteilhaft genutzt werden, jedoch ist eine Ausbildung von gekrümmten Schneiden aufwendig und of nicht ausführbar.

Es wurde auch versucht, die Schneidenbelastung durch eine Hartstoff- oder Gleitstoffbeschichtung der Schneidflanken zu erhöhen. Dadurch konnte zwar der Schneidstaubabfall verringert und der Schneiddruck verkleinert werden, eine wesentlich vergrößerte Standzeit des Werkzeuges im praktischen Einsatz konnte jedoch durch diese Oberflächenbehandlung nicht bewirkt werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Stanzmesser in Band- oder Stabform zu schaffen, welches bei einer Stanzwerkzeugherstellung scharfkantig gebogen werden kann und durch hohe Härte und gute Verschleißeigenschaften im Schneidkantenbereich wesentlich verbesserte Langzeit-Gebrauchseigenschaften des Werkzeuges bewirkt.

Diese Aufgabe wird mit einem Stanzmesser der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein aus Messerrückenteil sowie Übergangsteil gebildeter Trägerteil und der Schneidteil aus unterschiedlichen Legierungen bzw. Werkstoffen mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung bestehen und daß die Verbindung zwischen den Teilen zusatzwerksttofffrei durch eine metallische Bindungsfläche erstellt ist.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß der spezifisch hoch beanspruchte Schneidteil mit der Schneidkante, welche gute Langzeitschnitteigenschaften aufweisen soll, aus einem Schnellarbeitsstahl gebildet ist, welchem Werkstoff durch eine Wärmebehandlung eine hohe Festigkeit bzw. Stabilität bei besonderer Schneidhaltigkeit der Kante vermittelt werden kann. Es war für den Werkstoffachmann durchaus überraschend, daß ein aus Schnellarbeitsstahl gebildeter Schneidteil rißfrei mit dem Trägerband auch scharfkantig gebogen werden kann, ohne daß Kantenrisse bzw. Materialbrüche entstehen.

Legierungstechnisch hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Trägerteil aus einem Vergütungs- oder Werkzeugstahl mit einer chemischen Zusammensetzung im wesentlichen in Gew.-% von 2

Claims

AT 402 482 B 0,35 bis 0,7 C 1,0 bis 2,5 Si 0,40 bis 2,0 Mn 0,5 bis 2,0 Cr 0,01 bis 0,5 V gegebenenfalls weiteren Zusätzen bis zu einer Gesamtkonzentration von 2,0 sowie Eisen und herstellungsbedingten Verunreinigungen besteht und daß der Schneidteil aus Schnellarbeitsstahl mit einer Zusammensetzung in Gew.-% von 0. 75 bis 1,2 C 1,2 bis 2,4 V und im wesentlichen die Legierungselemente Cr, Mo und/oder W sowie Co in an sich bekannten Konzentrationen enthaltend gebildet ist. Durch eine derartige Wahl der chemischen Zusammensetzung der Stähle wird erreicht, daß eine erforderliche Duktilität der Werkstoffe im gebrauchsfertigen Zustand des Stanzmessers eingestellt werden kann und eine Versprödung der metallischen Bindungsfläche durch zum Beispiel Diffusionserscheinungen wie eine Kohlenstoffdiffusion mit Sicherheit vermieden wird. Wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Form zumindest die Oberfläche des Trägerteiles vorzugsweise mit einer Tiefe von etwa 0,2 mm entkohlt ist, wobei die Schneidkante durch im Kantenbereich entkohlungsfreie Seitenflächen des Schneidteiles gebildet ist, wird eine besondere Stabilität des scharfkantig rißfrei gebogenen Bandes im Werkzeug erreicht. Bevorzugt weist das gebrauchsfertige Stanzmesserband bzw. der Stanzmesserstab folgende Materialhärtewerte auf: Trägerteil bzw. Messerrückenteil: Zentrum 36 bis 41 HRC Trägerteil bzw. Messerrückenteil: Oberfläche unter 204 HB Schneidteil bzw. Schneidkante : 50 bis 60 HRC. Mit obigen Materialeigenschaften waren auch bei Werkzeugen mit im Verlauf scharfeckigen Schneidkantenlinien hohe Dauerstandseigenschaften zu erreichen. Mit besonders hoher Sicherheit wird eine Biegebrucherscheinung am Messer vermieden, wenn, im Querschnitt gesehen, die Länge der Verbindung zwischen Trägerteil und Schneidteil 0,12 bis 0,5, vorzugsweise 0,2 bis 0,4 mal die Dicke des Messerrückenteiles betragt. Anhand von einer lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. In Fig. 1 ist ein symmetrisches Stanzmesserband 1 im Querschnitt dargestellt. An einem planparallelen flachen Messerrückenteil 2 schließt einseitig ein Übergangsteil 3 mit einem Keilwinkel ß von 12,54 * an. Am Ende des Übergangsteiles 3 ist ein keilförmiger Schneidteil 4 unter Bildung einer Bindungsfläche 43 durch Elektronenstrahl- Schweißung mit dem Übergangsteil 3 verbunden, wobei eine Quererstreckung der Bin-dungsfläche 0,25 mal die Dicke des Messerrückenteiles beträgt. Ein derartiges Band mit einer Messerrückendicke von 2,2 mm und einer Gesamtbreite von 35 mm wurde aus Werkstoffen DIN Werkstoff Nr. 1.8159 für den Trägerteil und DIN Werkstoff Nr. 1.3247 für den Schneidteil hergestellt, wärmebehandelt, vergütet und bearbeitet. Die Seitenflanken des Messerrückenteiles 2 und des Übergangsteiles 3 wiesen eine entkohlte Randschicht mit einer Dicke von 0,22 mm auf, welche entkohlte Randschicht sich rasch verkleinernd noch geringfügig in den Schneidkantenteil 4 fortsetzte. Die Flanken, die mit einem Winkel von 484. * die Schneidkante 41 bildeten, waren im Schneidkantenbereich völlig entkohlungsfrei. Eine Materialprüfung ergab folgende Härtewerte: Zentrum Messerückenteil 38 HRC Oberfläche Messerrückenteil 200 HB (entkohltes Material) Schneidteilkante und Kantenbereich 54 HRC Mit obigem Stanzmesserband wurden Stanzwerkzeuge hergestellt, welche zur Bearbeitung von Glasfasermatten und Kohlenstoffasergewebe-Verbundstofflagen verwendet wurden. Es konnten beim Einsatz der erfindungsgemäßen Messer im Vergleich mit schneidengehärteten Stanzmessern bis zu 8,3-fache Standzeiten des Werkzeuges erzielt werden. Patentansprüche 1. Stanzmesser (1) in Band- oder Stabform aus Eisenbasislegierungen zur Herstellung von Stanzwerkzeugen für einen gekrümmten Schnitt, bestehend im wesentlichen aus, im Querschnitt gesehen, einem flachen Messerrückenteil (2) mit mindestens einem daran anschließenden Übergangsteil (3), welcher zur Schneidkante (41) hin verjüngt, vorzugsweise mit einem Winkel (ß) von 5 bis 204 *. insbesondere 3 AT 402 482 B von ca. 12 4- *, verjüngt, ausgebildet ist und einem weitergeführten keilförmigen Schneidteil (4) mit einem Schneidkantenwinkel (a) von 40 bis 60 & ·, vorzugsweise von 45 bis 55 4. ·, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Messerrückenteii (2) sowie Übergangsteil (3) gebildeter Trägerteil (2,3) und der Schneidteil (4) aus unterschiedlichen Legierungen bzw. Werkstoffen mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung bestehen und daß die Verbindung zwischen den Teilen zusatzwerkstofffrei durch eine metallische Bindungsfläche (43) erstellt ist.
2. Stanzmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerteil (2,3) aus einem Vergütungs- oder Werkzeugstahl mit einer chemischen Zusammensetzung im wesentlichen in Gew.-% von 0,35 bis 0,7 C 1,0 bis 2,.5 Si 0,40 bis 2,0 Mn 0,5 bis 2,0 Cr 0,01 bis 0,5 V gegebenenfalls weiteren Zusätzen bis einer Gesamtkonzentration von 2,0 sowie Eisen und herstellungsbedingten Verunreinigungen besteht und daß der Schneidteil (4) aus Schnellarbeitsstahl mit einer Zusammensetzung in Gew.-% von 0,75 bis 1,2 C 1,2 bis 2,4 V und im wesentlichen die Legierungsielemente Cr, Mo und/oder W sowie Co in an sich bekannten Konzentrationen enthaltend gebildet ist.
3. Stanzmesser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß zumindest die Oberfläche des Trägerteiles (2,3) vorzugsweise mit einer Tiefe von etwa 0,2 mm entkohlt ist, wobei die Schneidkante (41) durch im Kantenbereich entkohlungsfreie Seitenfläche des Schneidteiles (4) gebildet ist.
4. Stanzmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß folgende Materialhärtewerte eingestellt sind: Trägerteil (2,3) bzw. Messerrückenteil (2): Zentrum 36 bis 41 HRC Trägerteil (2,3) bzw. Messerrückenteil (2): Oberfläche unter 205 HB Schneidteil (4) bzw. Schneidkante (41): 50 bis 60 HRC.
5. Stanzmesser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß, im Querschnitt gesehen, die Länge der Verbindung (34) zwischen Trägerteil (2,3) und Schneidteil (4) 0,12 bis 0,5, vorzugsweise 0,2 bis 0,4, mal die Dicke des Messerrückenteiles beträgt.
6. Stanzmesser (1) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß dessen Oberfläche zumindest im Bereich der Schneidkante (41) des Schneidteiles (4) hartstoffbeschichtet ist.
7. Stanzmesser (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Hartstoffschicht eine Dicke von 0,2 bis 7,5 um, v orzugsweise von 0,5 bis 3 um, aufweist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4