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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.
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The invention relates to a cutting tool, in particular machine knives, for use in food processing such as fish cutting and the like, which is formed at least in the cutting area from a chromium-containing, thermally tempered, highly corrosion-resistant and abrasion-resistant material.
Cutting tools in food processing are exposed to a variety of stresses, which places special demands on the material properties. The focus here is on hardness, corrosion resistance and the edge retention of the tool or knife. High hardness of the cutting material is important so that a sharp, burr-free, ground cutting edge can create the conditions for the best cutting properties.
It is important that the cutting material has a high level of corrosion resistance because even superficial corrosion on the one hand adversely affects the cutting properties and on the other hand can also impair the sliding properties of the knife surface in such a way that thin slices, for example smoked ham or in particular fish slices, such as salmon slices, cannot be removed from the knife in a flat shape. Of particular importance, for example, when thin-layer filleting raw fish is a high corrosion resistance of the material, because if the surface is attacked by salt water, i.e. by chlorine ions, the friction of the cutting surface of the knife is greatly increased and the smooth sliding of the clippings is thus hindered.
Furthermore, it is possible that due to partially reinforced material removal, for example caused by segregation or inhomogeneities in the structure, the cutting edge or the area close to the cutting edge of the knife becomes brittle and parts break out with the formation of a type of saw blade. A very special problem for the tool's edge retention is the sand that is often carried along with the raw fish or the like, so that the cutting or. Knife material should also have a high and homogeneous abrasion resistance.
Cutting materials with a high content of carbide-forming elements, in particular with a high chromium concentration which is important for good corrosion resistance and one for high hardness in the heat-treated
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Condition important high carbon content, mostly have an inhomogeneous carbide distribution in the matrix due to the production, which adversely affects the edge retention. A more even distribution or a reduction in the carbide content in the material can be achieved by complex special processes such as PM and remelting processes or by unconditional lowering of the carbon content, but this involves high manufacturing costs on the one hand or mostly too low material hardness on the other hand of the tool.
The invention was therefore based on the object of creating a cutting tool, in particular a machine knife for food preparation, which has material properties, at least in the cutting area, which, overall, bring about an improvement in the use properties with an increase in the service life, possibly until regrinding.
This object is achieved in a tool, in particular a knife, of the type mentioned at the outset in that the cutting area or cutting part and a carrier part of the tool consist of different materials, which parts are connected to one another in a metallic manner, preferably by electron beam or in particular laser beam welding, and the material in the cutting area has a hardness of at least 58 HRC, preferably at least 59 HRC, and has a chromium content of at least 14% by weight, the carbon content of the alloy or.
of the material is less than the value Z formed from
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The advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that with a hardness achieved by thermal tempering of at least 58 HRC and a chromium content of at least 14% by weight, the carbon content of the alloy in the cutting area is matched to its chromium content in such a way that none local carbide accumulations with a chromium depletion of the matrix around the chromium carbides, which may adversely affect the corrosion resistance, is formed. It is also advantageous from a manufacturing and economical point of view to take account of the respective stresses on the knife parts in a cost-effective manner by carefully selecting the material.
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In this way, a tool with particularly good long-term usage properties for food preparation can be produced in a simple manner and without high expenditure.
In an embodiment of the invention, it is particularly advantageous if the material in the cutting area has a nitrogen content of at least 0.05% by weight, preferably of at least 0.1% by weight. A nitrogen content of at least 0.05% by weight on the one hand increases the material hardness without causing carbide accumulation at certain points due to solidification, and on the other hand also increases the corrosion resistance of the material as a result of stabilizing the passivation layer on the surface.
Both for high corrosion resistance and for high hardness and wear resistance have been found to be particularly advantageous if the material in the cutting area is a cobalt-based alloy with an iron content of at most 5% by weight, preferably at most 2% by weight. The cutting area is advantageously formed from an alloy with the brand name STELLIT 6.
A particularly economical embodiment of the invention, as has been found otherwise, is given if at least the cutting area of the knife body consists of an alloy consisting of% by weight C 0.25 to 1.0, preferably 0.4 to 0.8 Si to 1, 0 M to 1, 6, preferably 0, 3 to 0, 8 N 0, 10 to 0, 35, preferably 0, 12 to 0, 29 Al to 1, 0, preferably 0, 002 to 0.8 Co to 2.8 Cr 14.0 to 25.0, preferably 16.0 to 19.0 Mo 0.5 to 3.0, preferably 0.8 to 1.5 Ni to 3.9, preferably 1.5 V 0, 04 to 0.4, preferably 0.05 to 0.2 W to 3.0? to 0, 18th
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Ti to 0, 20 with the proviso that the sum of the concentration of carbon and nitrogen has a value A of in% by weight of at least 0.5 and at most 1.2,
preferably of at least 0.91 and at most 0.95, the remainder being iron and melting-related impurities.
With this alloy composition, the mechanisms of action of the elements are coordinated with one another at the specified concentrations in such a way that thermal tempering can be carried out easily and without significant material distortion, that high hardness and good wear properties are achieved, in particular by accumulation of the carbon and nitrogen contents, and fine-grainedness and good quality Toughness with high resistance of the material to chlorine ions.
Furthermore, it can be advantageous if the cutting tool has a cross-section, at least on one side, in cross-section, in particular in the end region tapering to a tip, possibly with a concave area tapering to the cutting edge. It is particularly advantageous if a tip part made of the cutting part material is perpendicular to the longitudinal extension with a tool base part formed from the cutting area and the carrier part is connected metallically, in particular by electron beam, preferably laser beam welding.
The cutting area of the tool can also advantageously be created by so-called reflow alloying. There is an alignment
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After the surface area of the cutting zone of the tool has melted, it is moved relative to the heat jet and alloyed powder particles and / or powder mixtures created according to the desired composition of the cutting area are added to the jet and melted onto the tool while forming a layer. Below is a machining of the cutting tool or knife for training
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a sharp, highly corrosion-resistant and abrasion-resistant cutting edge.
The invention is explained in more detail below with the aid of drawings which illustrate only one embodiment.
1 shows a front part of a bimetal machine knife for fish filleting in view. FIG. 2 shows a cross section AB of the knife with a wedge-shaped cutting edge. FIG. 3 shows a cross section BC of the bimetal knife in the tip part with a concave region that runs out to the cutting edge to a tip of a machine knife 1 for fish filleting, consisting of a cutting area or part 2 and a carrier part 3. According to a preferred embodiment of the invention, parts 2 and 3 consist of different materials and are connected to one another by means of a laser beam welding 4.
An end region 6 of the machine knife 1 has a flat concave region 5 and is connected to it in a substantially perpendicular manner to the longitudinal extent of the knife by means of a laser beam welding 7. It is advantageous if the welded connection 7 lies largely exclusively in the cutting area 2, or if an end-area welding 7 is arranged exclusively in the area of the cutting materials, because this results in a particularly good connection with high durability and safe manufacture of the tip part 6.
FIG. 2 illustrates a cross section AB of the machine knife 1 shown in FIG. 1. A bimetallic tool 1 is formed from a cutting part 2 and a carrier part 3, which parts consist of different materials and are connected in the longitudinal extent of the knife or tool by means of laser welding 4. In addition to economic advantages, a metallic connection also has the beneficial effect of high vibration damping with little warpage.
FIG. 3 shows the cross section CD of the machine knife 1 shown in FIG. 1 in the tip part 6. A concave area 5, which is delimited to the cutting edge and runs out towards the cutting edge, is formed in the knife, which concave area 5 is particularly advantageous in fish filleting
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Applicability of a knife designed in this way.