AT453U1

AT453U1 - Schneidwerkzeug zur verwendung in der lebensmittelaufbereitung

Info

Publication number: AT453U1
Application number: AT0809095U
Authority: AT
Inventors: Karl Dipl Ing Leban; Manfred Ing Gstettner; Hubert Ing Eichler
Original assignee: Boehler Ybbstalwerke
Priority date: 1994-11-03
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 1995-11-27

Description


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  Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, insbesondere Maschinenmesser, zur Verwendung in der Lebensmittelaufbereitung wie Fischzerteilung und dergleichen, welches zumindest im Schneidenbereich aus einem   chromhältigen,   thermisch vergüteten, hochkorrosionsbeständigen sowie abriebfesten Werkstoff gebildet ist. 



  Schneidwerkzeuge in der Lebensmittelaufbereitung sind einer Vielzahl von Beanspruchungen ausgesetzt, wodurch besondere Anforderungen an die Werkstoffeigenschaften gestellt werden. Im Vordergrund stehen dabei die Härte, die Korrosionsbeständigkeit und die Schneidhaltigkeit des Werkzeuges bzw. des Messers. Hohe Härte des Schneidwerkstoffes ist wichtig, damit eine scharfe gratfreie, geschliffene Schneide die Voraussetzungen für beste Schneideigenschaften schaffen kann.

   Dabei ist wichtig, dass eine hohe Korrosionsbeständigkeit des Schneidwerkstoffes gegeben ist, weil eine auch nur oberflächliche Korrosion einerseits die Schneideigenschaften nachteilig beeinflusst, andererseits auch die Gleiteigenschaften der   Messeroberfläche   derart verschlechtern kann, dass dünne Scheiben, zum Beispiel   Rauchschinken- oder   insbesondere Fischscheiben, wie Lachsscheiben, nicht in ebener Form vom Messer abnehmbar sind. Von ganz besonderer Bedeutung ist zum Beispiel beim dünnschichtigen Filetieren von Rohfisch eine hohe Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffes, weil bei einem   Oberflächenangriff   durch Salzwasser, also durch Chlorionen, die Friktion der die Schneide bildenden Fläche des Messers stark vergrössert und somit das ebenflächige Abgleiten des Schnittgutes behindert wird. 



  Weiters ist es möglich, dass durch eine partiell verstärkte, zum Beispiel durch Seigerungen oder Inhomogenitäten im Gefüge bewirkte Materialabtragung, die Schneide bzw. der schneidennahe Bereich des Messers brüchig wird und ein Ausbrechen von Teilen unter Bildung von einer Art Sägeschneide erfolgt. Ein ganz besonderes Problem für die Schneidhaltigkeit des Werkzeuges stellt der mit dem Rohfisch oder dergleichen oftmals mitgeführte Sand dar, so dass das Schneiden-bzw. Messermaterial auch eine hohe und homogen ausgebildete Abriebfestigkeit aufweisen soll. 



  Schneidwerkstoffe mit einem hohen Gehalt an karbidbildenden Elementen, insbesondere mit einer für eine gute Korrosionsbeständigkeit wichtigen hohen Chromkonzentration und einem für eine hohe Härte im thermisch vergüteten 

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 Zustand wichtigen hohen Kohlenstoffgehalt, weisen zumeist herstellungsbedingt eine inhomogene Karbidverteilung in der Matrix auf, welche die Schneidhaltigkeit nachteilig beeinflusst. Eine gleichmässigere Verteilung oder eine Verringerung der Karbidanteile im Werkstoff können durch aufwendige   Sonderverfahren   wie PM sowie Umschmelzverfahren oder durch bedingungsloses Absenken des Kohlenstoffgehaltes erreicht werden, womit jedoch hohe Herstellkosten einerseits oder meist zu geringe Werkstoffhärte andererseits des Werkzeuges verbunden sind. 



  Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein Schneidwerkzeug, insbesondere ein Maschinenmesser für die Lebensmittelaufbereitung zu schaffen, weiches zúmindest im Schneidenbereich Werkstoffeigenschaften aufweist, die insgesamt eine Verbesserung der Gebrauchseigenschaften bei Erhöhung der Einsatzdauer gegebenenfalls bis zum Nachschliff bewirken. 



  Diese Aufgabe wird bei einem Werkzeug, insbesondere Messer, der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass der Schneidenbereich bzw. Schneidteil und ein Trägerteil des Werkzeuges aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, welche Teile miteinander metallisch, vorzugsweise durch Elektronenstrahl- oder insbesondere Laserstrahl-Schweissung verbunden sind und der Werkstoff im Schneidenbereich eine Härte von mindestens 58 HRC, vorzugsweise von mindestens 59 HRC, besitzt und einen Chromgehalt von mindestens 14   Gew.-%   aufweist, wobei der Kohlenstoffgehalt der Legierung-bzw.

   des Werkstoffes geringer ist als der Wert Z gebildet aus 
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 Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass bei einer durch thermisches Vergüten erreichten Härte von mindestens 58 HRC und einem Chromgehalt von mindestens 14   Gew.-%   der Kohlenstoffgehalt der Legierung im Schneidenbereich derart auf deren Chromgehalt abgestimmt ist, dass keine örtlichen Karbidanhäufungen mit einer gegebenenfalls die Korrosionsbeständigkeit nachteilig beeinflussenden Chromverarmung der Matrix rund um die Chromkarbide gebildet wird. Auch fertigungstechnisch und wirtschaftlich ist dabei von Vorteil, den jeweiligen Beanspruchungen an die Messerteile durch gezielte Werkstoffwahl in günstiger Weise Rechnung zu tragen. 

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  Auf einfache Weise und ohne hohe Aufwendungen ist dadurch ein Werkzeug mit besonders guten Langzeit-Gebrauchseigenschaften für die Lebensmittelaufbereitung erstellbar. 



  In Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn der Werkstoff im Schneidenbereich einen Stickstoffgehalt von mindestens 0, 05 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens   0, 1 Gew.-%,   aufweist. Durch einen Stickstoffgehalt von mindestens   0, 05 Gew.-%   wird einerseits die Materialhärte erhöht, ohne eine erstarrungsbedingte Karbidanreicherung an bestimmten Stellen zu bewirken, andererseits wird auch die Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffes infolge einer Stabilisierung der Passivierungsschicht der Oberfläche erhöht. 



  Sowohl für eine hohe Korrosionsbeständigkeit als auch für eine hohe Härte und   Verschleissfestigkeit   hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Werkstoff im Schneidenbereich eine   Kobaltbasislegierung   mit einem Eisengehalt von höchstens 5 Gew.-%, vorzugsweise von höchstens 2   Gew.-%,   ist. In günstiger Weise ist der Schneidenbereich aus einer Legierung mit dem Markennamen STELLIT 6 gebildet. 



  Eine besonders wirtschaftliche Ausführungsform der Erfindung ist, wie im übrigen gefunden wurde, gegeben, wenn zumindest der Schneidenbereich vom Messerkörper aus einer Legierung bestehend in   Gew.-%   C 0, 25 bis 1, 0, vorzugsweise 0, 4 bis 0, 8 Si bis 1, 0 M bis 1, 6, vorzugsweise 0, 3 bis 0, 8 N 0, 10 bis   0, 35, vorzugsweise 0, 12   bis 0, 29 Al bis 1, 0, vorzugsweise 0, 002 bis 0, 8 Co bis 2, 8 Cr 14, 0 bis 25, 0, vorzugsweise 16, 0 bis 19, 0 Mo 0, 5 bis 3, 0, vorzugsweise 0, 8 bis 1, 5 Ni bis 3, 9, vorzugsweise 1, 5 V 0, 04 bis 0, 4, vorzugsweise 0, 05 bis 0, 2 W bis 3, 0   ?   bis 0, 18 

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 Ti bis 0, 20 mit der Massgabe, dass die Summe der Konzentration von Kohlenstoff und Stickstoff einen Wert A von in   Gew.-%   mindestens 0, 5 und höchstens 1, 2,

   vorzugsweise von mindestens 0, 61 und höchstens 0, 95 ergibt, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen gebildet ist. 



  Bei dieser Legierungszusammensetzung sind synergetisch die Wirkungsmechanismen der Elemente bei den angegebenen Konzentrationen aufeinander derart abgestimmt, dass eine thermische Vergütung leicht und ohne wesentlichen Materialverzug durchführbar ist, dass hohe Härte und gute   Verschleisseigenschaften,   insbesondere durch eine Summenbildung der Kohlenstoffund Stickstoffgehalte erreicht werden und eine Feinkömigkeit sowie gute   Zähigkeit   bei hoher Beständigkeit des Werkstoffes gegen Chlorionen vorliegen. 



  Weiters kann günstig sein, wenn das Schneidwerkzeug im Querschnitt teilweise, insbesondere im zu einer Spitze auslaufenden Endbereich, zumindest einseitig, einen zur Schneide auslaufenden, gegebenenfalls ebenflächig begrenzten Konkavbereich, aufweist Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn ein Spitzenteil aus dem Schneidteilwerkstoff senkrecht zur Längserstreckung mit einem aus Schneidenbereich und Trägerteil gebildeten Werkzeugbasisteil metallisch, insbesondere durch Elektronenstrahlvorzugsweise Laserstrahl-Schweissung, verbunden ist. 



  Der Schneidenbereich des Werkzeuges kann auch in vorteilhafter Weise durch ein sogenanntes   Aufschmelzlegieren   erstellt werden. Dabei erfolgt eine Ausrichtung 
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 nach einem Aufschmelzen des Oberflächenbereiches der Schneidzone des Werkzeuges, wird dieses relativ zum Hitzestrahl bewegt und dem Strahl legierte Pulverteilchen und/oder, entsprechend der gewünschten Zusammensetzung des Schneidenbereiches erstellte, Pulvergemische beigemengt und diese unter Schichtbildung auf das Werkzeug aufgeschmolzen. Nachfolgend ist eine spanabhebende Bearbeitung des Schneidwerkzeuges oder Messers zur Ausbildung 

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 einer scharfen hochkorrosionsbeständigen sowie abriebfesten Schneide vorgesehen. 



  Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. 



  Es zeigen Fig. 1 einen Vorderteil eines Bimetall-Maschinenmessers zur Fischfiletierung in Ansicht Fig. 2 einen Querschnitt AB des Messers mit keilförmiger Schneide   Fig'3   einen Querschnitt BC des Bimetall-Messers im Spitzenteil mit einem zur Schneide auslaufenden Konkavbereich In Fig. 1 ist ein zu einer Spitze auslaufender Vorderteil eines Maschinenmessers 1 zur Fischfiletierung bestehend aus einem Schneidenbereich bzw. -teil 2 und einem Trägerteil 3 dargestellt. Einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach bestehen die Teile 2 und 3 aus unterschiedlichen Werkstoffen und sind mittels einer   Laserstrahlschweissung   4 metallisch miteinander verbunden.

   Ein Endenbereich 6 des Maschinenmessers 1 weist einen ebenflächigen Konkavbereich 5 auf und ist im wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Messers durch eine   Laserstrahischweissung   7 mit diesem metallisch verbunden. Dabei ist von Vorteil, wenn die Schweissverbindung 7 weitgehend ausschliesslich im Schneidenbereich 2 liegt, bzw., wenn eine Endenbereichschweissung 7 ausschliesslich im Bereich der Schneidenwerkstoffe angeordnet ist, weil dadurch eine besonders gute Verbindung mit hoher Haltbarkeit bei sicherer Fertigung des Spitzenteiles 6 erreicht wird. 



  In Fig. 2 ist ein Querschnitt AB des in Fig. 1 dargestellten Maschinenmessers 1 veranschaulicht. Ein Bimetall-Werkzeug 1 ist aus einem Schneidenteil 2 und einem   Trägerteil 3   gebildet, welche Teile aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen und in Längserstreckung des Messers bzw. Werkzeuges mittels Laserschweissung 4 verbunden sind. Eine metallische Verbindung hat ausser wirtschaftlichen Vorteilen noch die günstige Wirkung einer hohen Vibrationsdämpfung bei geringem Verzug. 



  Fig. 3 zeigt den Querschnitt CD des in Fig. 1 in Ansicht dargestellten Maschinenmessers 1 im Spitzenteil 6. Zur Spitze hin ist ein zur Schneide auslaufender ebenflächig begrenzter Konkavbereich 5 im Messer ausgeformt, welcher Konkavbereich 5 bei einer Fischfiletierung eine besonders vorteilhafte 

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 Anwendbarkeit eines derart gestalteten Messers erwirkt.

Claims

ansprüche 1. Schneidwerkzeug (1), insbesondere Maschinenmesser, zur Verwendung in der Lebensmittelaufbereitung wie Fischzerteilung und dgl., welches zumindest im Schneidenbereich (2) aus einem chromhältigen, thermisch vergüteten, hochkorrosionsbeständigen sowie abriebfestem Werkstoff gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidenbereich bzw.

Schneidteil (2) und ein Trägerteil (3) des Werkzeuges (1) aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, welche Teile miteinander metallisch, vorzugsweise durch Elektronenstrahl- oder insbesondere Laserstrahl-Schweissung (4), verbunden sind und der Werkstoff im Schneidenbereich (2) eine Härte von mindestens 58 HRC, vorzugsweise von EMI7.1 EMI7.2 EMI7.3 Werkstoff im Schneidenbereich (2) einen Stickstoffgehalt von mindestens 0, 05 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0, 1 Gew.-%, aufweist.

3. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff im Schneidenbereich (2) eine Kobaltbasislegierung mit einem Eisengehalt von höchstens 5 Gew.-%, vorzugsweise von höchstens 2 Gew.-%, ist.

4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Schneidenbereich (2) vom Messerkörper (1) aus einer Legierung bestehend in Gew.-% C 0, 25 bis 1, 0, vorzugsweise 0, 4 bis 0, 8 Si bis 1, 0 Mn bis 1, 6, vorzugssweise 0, 3 bis 0, 8 EMI7.4 0, 35, vorzugsweise 0, 12 bis 0, 29Al bis 1, 0, vorzugsweise 0, 002 bis 0, 8 Co bis 2, 8 <Desc/Clms Page number 8> Cr 14, 0 bis 25, 0, vorzugsweise 16, 0 bis 19, 0 Mo 0, 5 bis 3, 0, vorzugsweise 0, 8 bis 1, 5 Ni bis 3, 9, vorzugsweise bis 1, 5 V 0, 04 bis 0, 4, vorzugsweise 0, 05 bis 0, 2 W bis 3, 0 Nb bis 0, 18 Ti bis 0, 20 mit der Massgabe, dass die Summe der Konzentration von Kohlenstoff und Stickstoff einen Wert A von in Gew.-% mindestens 0, 5 und höchstens 1, 2, vorzugsweise von mindestens 0, 61 und höchstens 0, 95 ergibt,

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen gebildet ist.

5. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidenbereich (2) aus einer Kobaltbasislegierung mit dem Markennamen STELLLIT 6 gebildet ist.

6. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass dieses im Querschnitt teilweise, insbesondere im zu einer Spitze auslaufenden Endbereich (6), zumindest einseitig einen zur Schneide auslaufenden, gegebenenfalls ebenflächig begrenzten Konkavbereich (5) aufweist.

7. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spitzenteil (6) aus dem Schneidteilwerkstoff senkrecht zur Längserstreckung mit einem aus Schneidenbereich (2) und Trägerteil (3) gebildeten Werkzeugbasisteil metallisch, insbesondere durch Elektronenstrahl- vorzugsweise Laserstrahl-Schweissung (7), verbunden ist.

8. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidenbereich (2) durch ein sogenanntes Aufschmelzlegieren, zum Beispiel mittels pulverbeladenen Laserstrahls, gebildet ist.