CH712310B1

CH712310B1 - Metal circular saw blade and method for producing a metal circular saw blade.

Info

Publication number: CH712310B1
Application number: CH00420/16A
Authority: CH
Inventors: Bisig Johann
Original assignee: Sw Wil Werkzeug Und Maschinenhandel Ag
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2020-02-28
Also published as: CH712310A2; DE102017105128A1

Abstract

Ein Metallkreissägeblatt (1) aus Stahl umfasst zwei Seitenflächen (1a) und Zähne entlang des Umfangsrandes (1b) und ist um eine senkrecht zu den Seitenflächen (1a) durch sein Zentrum führende Drehachse (2) drehend einsetzbar. In einem radial äusseren Randbereich (3) bei den beiden Seitenflächen (1a) des Metallkreissägeblattes (1) sind mittels Induktionshärten zwei voneinander abgewandte Aussenschichten mit erhöhter Härte ausgebildet. Der radial äussere Randbereich (3) erstreckt sich über eine radiale Ausdehnung im Bereich von 30 mm bis 150 mm und zwischen den beiden Aussenschichten sowie radial innerhalb des äusseren Randbereichs (3) ist eine weniger harte Struktur des Stahls erhalten. In einer bevorzugten Ausführung nimmt die Mächtigkeit des Metallkreissägeblattes (1) im radial äusseren Randbereich (3) in der Richtung radial von der Drehachse (2) nach aussen zu. Diese Metallkreissägeblätter (1) ermöglichen auch bei hohen mechanischen Belastungen lange Standzeiten und können nachgeschärft werden.A metal circular saw blade (1) made of steel comprises two side surfaces (1a) and teeth along the circumferential edge (1b) and can be rotated about an axis of rotation (2) leading through the center of the side surfaces (1a). In a radially outer edge region (3) at the two side surfaces (1a) of the metal circular saw blade (1), two outer layers facing away from each other with increased hardness are formed by means of induction hardening. The radially outer edge region (3) extends over a radial extent in the range from 30 mm to 150 mm and between the two outer layers and radially within the outer edge region (3) a less hard structure of the steel is obtained. In a preferred embodiment, the thickness of the metal circular saw blade (1) in the radially outer edge region (3) increases in the direction radially outward from the axis of rotation (2). These metal circular saw blades (1) enable long tool life even with high mechanical loads and can be re-sharpened.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf Metallkreissägeblätter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 8.Description: The invention relates to metal circular saw blades according to the preamble of claim 1 and to methods according to the preamble of claim 8.

[0002] Die Erfindung betrifft Metallkreissägeblätter zum Warm- und Kaltsägen von Metall, insbesondere zum Durchtrennen von Metallrohren. Solche Metallkreissägeblätter sind Kreissäge-Werkzeuge, die hohe Temperaturschwankungen aushalten müssen. In Rohrproduktionsanlagen wird beispielsweise eine flache Metallbahn zu einem Rohr umgeformt und entlang der Stossstelle in Rohrlängsrichtung verschweisst. Vom entstehenden Rohr werden Abschnitte abgetrennt. Der Trennvorgang darf die Rohrherstellung nicht verlangsamen. Daher wird das Sägeblatt einer mit dem Rohr mitbewegten Kreissäge während einer kurzen Sägephase durch das Rohr durchgeführt. Danach wird das Sägeblatt radial aus dem Rohr herausbewegt und für den nächsten Trennvorgang in Rohrrichtung an den Ausgangspunkt zurückbewegt.The invention relates to circular metal saw blades for hot and cold sawing of metal, in particular for cutting through metal pipes. Such metal circular saw blades are circular saw tools that have to withstand high temperature fluctuations. In tube production plants, for example, a flat metal sheet is formed into a tube and welded along the joint in the longitudinal direction of the tube. Sections are cut off from the resulting pipe. The cutting process must not slow down the pipe production. Therefore, the saw blade of a circular saw moving with the pipe is passed through the pipe during a short sawing phase. The saw blade is then moved radially out of the pipe and moved back to the starting point in the pipe direction for the next cutting process.

[0003] Während der kurzen Sägezyklen mit der grossen Vorschubgeschwindigkeit senkrecht zum Rohr wird das Metallkreissägeblatt stark erhitzt. Während der Rückstellbewegung erfolgt ein schnelles Abkühlen. Diese starken Temperaturschwankungen stellen an das Metallkreissägeblatt hohe Anforderungen. Dies gilt umso mehr, je grösser der Durchmesser der zu sägenden Rohre und somit der verwendeten Metallkreissägeblätter ist. Häufig werden Metallkreissägeblätter mit Durchmessern im Bereich von 600 bis 3000 mm verwendet. Die Mächtigkeit bzw. Dicke der verbreiteten Sägeblätter liegt im Wesentlichen im Bereich von 4 bis 12 mm und bei Durchmessern von 1000 mm beispielsweise bei 7 oder 8 mm.During the short sawing cycles with the high feed rate perpendicular to the tube, the metal circular saw blade is heated up strongly. A rapid cooling takes place during the reset movement. These strong temperature fluctuations place high demands on the metal circular saw blade. This applies all the more, the larger the diameter of the pipes to be sawn and thus of the metal circular saw blades used. Metal circular saw blades with diameters in the range from 600 to 3000 mm are often used. The thickness or thickness of the common saw blades is essentially in the range from 4 to 12 mm and, for diameters of 1000 mm, for example 7 or 8 mm.

[0004] Weil beim Sägen von Metallrohren am Kreissägeblatt ein hoher Verschleiss und grosse Temperaturschwankungen entstehen, wird Stahl verwendet, der widerstandsfähig ist und die hohen Temperaturschwankungen erträgt. Es wird meist ein niedrig legierter Werkzeugstahl eingesetzt. Geeignet sind beispielsweise Chrom-Vanadium-Stähle und auch mit Wolfram legierte Stähle, die eine hohe Schockresistenz bei hohen Temperaturunterschieden haben.Because high wear and large temperature fluctuations arise when sawing metal pipes on the circular saw blade, steel is used which is resistant and can withstand the high temperature fluctuations. A low-alloy tool steel is usually used. For example, chrome-vanadium steels and also steels alloyed with tungsten, which have a high shock resistance at high temperature differences, are suitable.

[0005] Entlang des Umfangs der Metallkreissägeblätter sind Zähne ausgebildet, wobei verschiedene bekannte Zahnformen möglich sind, wie beispielsweise Trennjägerzähne oder Dachzähne mit und ohne Fläche am vorstehenden Bereich. Die bekannten Metallkreissägeblätter werden nach einer bestimmten Abnützung der Zähne nachgeschärft oder ersetzt. Beim Auswechseln ergeben sich beispielsweise bei der Rohrherstellung Stillstandzeiten. Um die Summe der Stillstandzeiten im Verhältnis zur Betriebsdauer so kurz wie möglich zu halten, werden Metallkreissägeblätter mit möglichst langen Standzeiten gewünscht.Teeth are formed along the circumference of the metal circular saw blades, various known tooth shapes being possible, such as, for example, separator teeth or roof teeth with and without a surface on the projecting area. The known metal circular saw blades are sharpened or replaced after a certain wear of the teeth. When replacing, there are downtimes, for example, during pipe production. In order to keep the total downtime as short as possible in relation to the operating time, metal circular saw blades with the longest possible service life are desired.

[0006] Gemäss US 6 220 797 B1 soll ein Schneidwerkzeug aus Stahl durch eine Oberflächenbehandlung gute Schneideigenschaften und eine längere Lebensdauer erhalten. Die Oberflächenbehandlung erzielt in einem ersten Behandlungsschritt mit Stickstoff und/oder Kohlenstoff eine harte Oberflächenschicht, die als Verbindungsschicht Eisen-Nitrid, EisenKarbid oder Eisen-Karbonitrid umfasst. Weil diese harte Oberflächenschicht spröde bzw. brüchig ist, wird in einem zweiten Schritt eine Überzugsschicht mit Nitriden, Karbiden oder Karbonitriden von Metallen aus der Gruppe Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta sowie Legierungen damit aufgetragen. Der Auftrag erfolgt mit PVD-Verfahren (physical vapour deposition) wie lonen-Beschichtung (ion plating) oder Sputtern (sputtering). Die Herstellung der beiden Schichten ist aufwendig. Zudem ist sie vor allem geeignet für Werkzeuge aus HSS oder Hartmetall mit kleinen Oberflächen, wie Fräswerkzeuge, Bohrwerkzeuge und Schneidwerkzeuge von Drehbänken.[0006] According to US Pat. No. 6,220,797 B1, a steel cutting tool is to be given good cutting properties and a longer service life by a surface treatment. In a first treatment step with nitrogen and / or carbon, the surface treatment achieves a hard surface layer which comprises iron nitride, iron carbide or iron carbonitride as the connecting layer. Because this hard surface layer is brittle or brittle, a coating layer with nitrides, carbides or carbonitrides of metals from the group Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta and alloys is applied with it in a second step. The application takes place with PVD processes (physical vapor deposition) such as ion coating (ion plating) or sputtering (sputtering). The production of the two layers is complex. It is also particularly suitable for tools made of HSS or hard metal with small surfaces, such as milling tools, drilling tools and cutting tools on lathes.

[0007] Metallkreissägeblätter haben grosse Oberflächen sowie kleine Materialdicken und weisen ein Vergütungsgefüge auf. Sie sind daher nicht geeignet zum Anbringen einer Hartstoffschicht. Bei Metallkreissägeblättern mit spröden Oberflächenschichten müsste aufgrund der grossen mechanischen Belastungen und der Temperaturschwankungen beim Abtrennen von Metallrohrstücken mit Rissbildungen, Brüchen, Eigenspannungen und Abplatzungen gerechnet werden. Dies auch, wenn eine Hartstoffschicht aufgetragen ist. Die aus der US 6 220 797 B1 bekannten Oberflächenbehandlungen sind nicht geeignet, um die Standzeiten von Metallkreissägeblättern zu erhöhen. Zudem wäre die Behandlung mit Stickstoff mit einem grossen Aufwand verbunden, weil die Behandlungszeiten lang sind und weil für Metallkreissägeblätter ein grosser Reaktionsraum benötigt würde. Ein anschliessendes Aufbringen einer Überzugsschicht würde den Gesamtaufwand weiter erhöhen.Metal circular saw blades have large surfaces and small material thicknesses and have a tempering structure. They are therefore not suitable for applying a hard material layer. In the case of metal circular saw blades with brittle surface layers, cracks, breaks, residual stresses and flaking would have to be expected due to the large mechanical loads and the temperature fluctuations when cutting off metal pipe pieces. This also applies when a hard material layer is applied. The surface treatments known from US 6 220 797 B1 are not suitable for increasing the service life of metal circular saw blades. In addition, the treatment with nitrogen would involve a great deal of effort because the treatment times are long and because a large reaction space would be required for metal circular saw blades. Subsequent application of a coating layer would further increase the total effort.

[0008] US 2 326 674 beschreibt das Induktionshärten von dünnen streifenförmigen Sägeklingen von Bügelsägen, wobei die angegebene Mächtigkeit der Sägeklingen bei 1,65 mm liegt. Mit einem Vorschub von ca. 6,4 mm/s werden die Zähne der Sägeklingen durch eine Induktionsvorrichtung mit einer Leistung von 6 kW geführt und dort mit induzierten hochfrequenten Wirbelströmen mit einer Frequenz von 0,5 MHz innerhalb von 2,5 Sekunden auf Temperaturen im Bereich von 1300 °C erhitzt und anschliessend schnell unter eine vorgegebene Temperatur abgekühlt. Die Sägeklingen bestehen aus Werkzeugstahl mit mindestens einem der Elemente Wolfram, Molybdän, Chrom oder Vanadium. Beim Erhitzen sollen Karbide oder Kohlenstoffkomponenten des Stahls in der austenitischen Matrix verteilt bzw. gelöst werden. Beim schnellen Kühlen entsteht ein martensitisches Härtegefüge. Anschliessend ist eine Wärmebehandlung bzw. ein Anlassen bei Temperaturen im Bereich von 566 °C beschrieben, welches ein zweites Härtemaximum erzielbar macht. Das Härtegefüge im behandelten Bereich der Zähne erhöht die Gefahr, dass bei hohen mechanischen Belastungen Zähne abbrechen.US 2 326 674 describes the induction hardening of thin strip-shaped saw blades of hacksaws, the specified thickness of the saw blades being 1.65 mm. With a feed of approx. 6.4 mm / s, the teeth of the saw blades are passed through an induction device with a power of 6 kW and there with induced high-frequency eddy currents with a frequency of 0.5 MHz within 2.5 seconds to temperatures in Heated range of 1300 ° C and then quickly cooled below a predetermined temperature. The saw blades are made of tool steel with at least one of the elements tungsten, molybdenum, chrome or vanadium. When heated, carbides or carbon components of the steel should be distributed or dissolved in the austenitic matrix. Rapid cooling creates a martensitic hardness structure. A heat treatment or tempering at temperatures in the range of 566 ° C. is then described, which makes it possible to achieve a second hardness maximum. The hardness structure in the treated area of the teeth increases the risk of teeth breaking off under high mechanical loads.

[0009] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Lösung zu finden für Metallkreissägeblätter, die auch bei hohen mechanischen Belastungen lange Standzeiten ermöglichen und nachgeschärft werden können.The present invention has for its object to find a simple solution for circular saw blades that allow long service life and can be sharpened even with high mechanical loads.

[0010] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte bzw. alternative Ausführungsformen.This object is solved by the features of claim 1 and claim 8. The dependent claims describe preferred or alternative embodiments.

CH 712 310 B1 [0011] Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass bei einer Induktionshärtung gemäss der US 2 326 674 die behandelte Sägeklinge im gehärteten Bereich über ihre gesamte Mächtigkeit ein Härtegefüge aufweist und darum hart und auch spröde wirkt, was bei hohen mechanischen Belastungen zum Abbrechen von Zähnen oder zumindest zu Rissbildungen, Brüchen, Eigenspannungen und Abplatzungen führt. Es wurde erkannt, dass bei einem erfindungsgemässen Metallkreissägeblatt die Härtestruktur nur in den beiden Schichten bei den Seitenflächen des Metallkreissägeblattes und dort nicht nur im radialen Bereich der Zähne, sondern in einem äusseren Randbereich mit einer radialen Ausdehnung im Bereich von 30 mm bis 150 mm, vorzugsweise von 60 mm bis 120 mm, insbesondere von 80 mm bis 110 mm ausgebildet werden muss. Radial innerhalb dieses äusseren Randbereichs ist das Metallkreissägeblatt nicht mit einer Induktionshärtung gehärtet.CH 712 310 B1 Within the scope of the invention it was recognized that, in the case of induction hardening according to US Pat. No. 2,326,674, the treated saw blade in the hardened area has a hardness structure over its entire thickness and therefore has a hard and brittle effect, which is associated with high mechanical loads breaking teeth or at least cracking, fracturing, residual stress and chipping. It was recognized that in the case of a metal circular saw blade according to the invention, the hardness structure is preferably only in the two layers on the side faces of the metal circular saw blade and there not only in the radial area of the teeth, but in an outer edge area with a radial extent in the range from 30 mm to 150 mm from 60 mm to 120 mm, in particular from 80 mm to 110 mm. Radially within this outer edge area, the metal circular saw blade is not hardened with induction hardening.

[0012] Bei einem Metallkreissägeblatt, das zwei zueinander parallel verlaufende Seitenflächen und entlang des Umfangsrandes Zähne umfasst, kann in einem äusseren Randbereich mit einer radialen Ausdehnung von mindestens 30 mm eine Induktionshärtung so durchgeführt werden, dass im behandelten Bereich bei beiden Seitenflächen je eine Aussenschicht mit einer erhöhten Härte ausgebildet ist und zwischen diesen beiden Aussenschichten die ursprüngliche, weniger harte Struktur des Werkzeugstahls erhalten ist. Diese Stabilitätserhöhung in einem äusseren Randbereich bei beiden Seitenflächen ist bei schnell arbeitenden, scheibenförmigen Metallkreissägeblättern vorteilhaft. Die beiden härteren ringförmigen Aussenschichten sind voneinander beabstandet und erhöhen die mechanische Stabilität des Metallkreissägeblattes, welches dadurch beim radial äusseren Randbereich einen Sandwichaufbau erhält.In the case of a metal circular saw blade which comprises two mutually parallel side surfaces and teeth along the circumferential edge, induction hardening can be carried out in an outer edge region with a radial extent of at least 30 mm in such a way that an outer layer with two side surfaces in the treated area an increased hardness and between these two outer layers the original, less hard structure of the tool steel is preserved. This increase in stability in an outer edge area on both side surfaces is advantageous in the case of rapidly working, disc-shaped metal circular saw blades. The two harder annular outer layers are spaced apart from one another and increase the mechanical stability of the metal circular saw blade, which is thereby given a sandwich structure in the radially outer edge region.

[0013] Die geschlossene Ringform der beiden induktiv gehärteten Aussenschichten, die weniger harte Mittelschicht und der weniger harte radial innere Bereich gewährleisten, dass bei Temperaturschwankungen und mechanischen Schwingungen im Vergleich zu herkömmlichen Metallkreissägeblättern höhere Standzeiten und ein verbessertes dynamisches Verhalten erzielt wird. Das Metallkreissägeblatt ist um eine senkrecht zu den Seitenflächen durch sein Zentrum führende Drehachse drehend einsetzbar.The closed ring shape of the two inductively hardened outer layers, the less hard middle layer and the less hard radially inner area ensure that in the event of temperature fluctuations and mechanical vibrations, a longer service life and improved dynamic behavior are achieved in comparison with conventional metal circular saw blades. The metal circular saw blade can be used to rotate about an axis of rotation leading perpendicularly to the side faces through its center.

[0014] Bezüglich der Abriebfestigkeit der einem abzutrennenden Teil, insb. einem Rohr, zugewandten Umfangsfläche des Metallkreissägeblattes bzw. der Sägezähne ergibt sich eine klare Verbesserung. Diese Verbesserung der Abriebfestigkeit ergibt sich durch den Sandwichaufbau. Die beiden gehärteten seitlichen Aussenschichten werden weniger schnell abgetragen als die dazwischenliegende Mittelschicht. Dadurch wird die vom Metallkreissägeblatt auf das Rohr wirkende Vorschubkraft vor allem über die beiden schmalen seitlichen Aussenschichten mit erhöhter Härte wirksam. Die erhöhten Kräfte in den beiden schmalen festeren Bereichen führen zu einer besseren Schneidleistung. Diese erhöhte Schneidleistung bleibt auch nach einem Nachschärfen erhalten. Weil auf eine über die gesamte Mächtigkeit harte und spröde Schicht im Schneidbereich verzichtet werden kann, wird das Nachschärfen nicht wesentlich erschwert.With regard to the abrasion resistance of the peripheral surface of the metal circular saw blade or the saw teeth facing a part to be separated, in particular a tube, there is a clear improvement. This improvement in abrasion resistance results from the sandwich structure. The two hardened lateral outer layers are removed less quickly than the intermediate middle layer. As a result, the feed force exerted by the metal circular saw blade on the tube is effective above all via the two narrow lateral outer layers with increased hardness. The increased forces in the two narrow, firmer areas result in better cutting performance. This increased cutting performance is retained even after resharpening. Because there is no need for a hard and brittle layer in the cutting area over the entire thickness, resharpening is not made much more difficult.

[0015] Die Mächtigkeit der gehärteten Schicht kann über die Frequenz und die Leistung der Induktionshärtung reguliert werden. Bei einem Metallkreissägeblatt wird die Schichtdicke S der beiden härteren ringförmigen Aussenschichten in einem Verhältnis zur Dicke bzw. Mächtigkeit B des jeweiligen Metallkreissägeblattes 1 gewählt. Ein bevorzugtes Verhältnis hängt von den Abmessungen, insbesondere vom Durchmesser, des Metallkreissägeblattes ab. Die Mächtigkeit B der gängigen Metallkreissägeblätter hängt von deren Radius L ab. Gängige Metallkreissägeblätter haben eine Mächtigkeit B im Bereich von 4 bis 12 mm. Die Schichtdicke S soll im Bereich von 0,2 mm bis 1,8 mm liegen. Bei Metallkreissägeblättern mit einer Mächtigkeit B im Bereich von 4 bis 6 mm liegt S vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 1,3 mm. Bei B im Bereich von 7 bis 9 mm liegt S vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm. Bei B im Bereich von 10 bis 12 mm liegt S vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 1,8 mm. Die optimale Schichtdicke wird vorzugsweise an den Durchmesser bzw. den Radius L des Metallkreissägeblattes angepasst, wobei auch unabhängig vom Durchmesser die Schichtdicke im Bereich von 0,2 bis 1,8 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 1,5 mm und insbesondere von 0,8 bis 1,2 mm liegt.The thickness of the hardened layer can be regulated via the frequency and the power of the induction hardening. In the case of a metal circular saw blade, the layer thickness S of the two harder annular outer layers is selected in relation to the thickness or thickness B of the respective metal circular saw blade 1. A preferred ratio depends on the dimensions, in particular on the diameter, of the metal circular saw blade. The thickness B of the common metal circular saw blades depends on their radius L. Common metal circular saw blades have a thickness B in the range from 4 to 12 mm. The layer thickness S should be in the range from 0.2 mm to 1.8 mm. In the case of metal circular saw blades with a thickness B in the range from 4 to 6 mm, S is preferably in the range from 0.3 to 1.3 mm. For B in the range of 7 to 9 mm, S is preferably in the range of 0.5 to 1.5 mm. For B in the range from 10 to 12 mm, S is preferably in the range from 0.8 to 1.8 mm. The optimum layer thickness is preferably adapted to the diameter or the radius L of the metal circular saw blade, the layer thickness also in the range from 0.2 to 1.8 mm, preferably from 0.5 to 1.5 mm and in particular from 0, regardless of the diameter , 8 to 1.2 mm.

[0016] Die Metallkreissägeblätter mit zwei beidseitig ausgebildeten härteren ringförmigen Aussenschichten haben eine deutlich erhöhte Blattstabilität bzw. Steifigkeit. Die Standzeit des Metallkreissägeblattes wird deutlich erhöht. Weil sich die Gefügestruktur und Festigkeit von einer Seitenfläche zur anderen ändern, können Eigenschwingungen des unbehandelten Blattes verändert und stärker gedämpft werden. Es hat sich gezeigt, dass diese Vorteile insbesondere bei Metallkreissägeblättern mit grossen Durchmessern, also bei einem Durchmesser von mindestens 1000 mm, vorzugsweise von mindestens 1600 mm, erzielbar sind.The metal circular saw blades with two harder annular outer layers formed on both sides have a significantly increased blade stability or rigidity. The service life of the metal circular saw blade is significantly increased. Because the structure and strength change from one side surface to the other, natural vibrations of the untreated sheet can be changed and damped more. It has been shown that these advantages can be achieved in particular in the case of metal circular saw blades with large diameters, that is to say with a diameter of at least 1000 mm, preferably of at least 1600 mm.

[0017] Das Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemässen Metallkreissägeblätter umfasst das Induktionshärten in einem radial äusseren Randbereich bei den beiden Seitenflächen des Metallkreissägeblattes. Das Induktionshärten wird so durchgeführt, dass im radial äusseren Randbereich über eine radiale Ausdehnung im Bereich von 30 mm bis 150 mm zwei voneinander abgewandte Aussenschichten mit erhöhter Härte ausgebildet werden, wobei zwischen den beiden Aussenschichten sowie radial innerhalb des äusseren Randbereichs Bereiche vorliegen, in denen das Induktionshärten im Wesentlichen keine Änderung der Härte erzielt, sodass die ursprüngliche Struktur des Stahls erhalten bleibt.The method for producing the metal circular saw blades according to the invention comprises induction hardening in a radially outer edge region at the two side faces of the metal circular saw blade. Induction hardening is carried out in such a way that two outer layers facing away from each other with increased hardness are formed in the radially outer edge region over a radial extent in the range from 30 mm to 150 mm, areas between the two outer layers and radially inside the outer edge region in which the Induction hardening essentially does not change the hardness, so the original structure of the steel is retained.

[0018] Um dieses auf vorgegebene Aussenschichten beschränkte Induktionshärten durchzuführen, muss das eingesetzte elektromagnetische Feld mit der passenden Ausdehnung, der passenden Frequenz und der passenden Leistung angewendet werden, sodass die im Metallkreissägeblatt induzierten Wirbelströme in den vorgegebenen Aussenschichten entstehen und dort die für das Härten nötige Temperatur über dem Curiepunkt erzeugen. Die eingesetzten Temperaturen und Einwirk- bzw. Härtungszeiten hängen vom Werkstoff der Metallkreissägeblätter und deren Ausgangsgefüge sowie vom Kohlenstoffgehalt ab. Die zu erzielenden Temperaturen liegen im Bereich von ca. 800 °C bis ca. 1100 °C.In order to carry out this induction hardening, which is restricted to given outer layers, the electromagnetic field used must be applied with the appropriate expansion, the appropriate frequency and the appropriate power, so that the eddy currents induced in the metal circular saw blade arise in the given outer layers and there the necessary for hardening Generate temperature above the Curie point. The temperatures and exposure or hardening times depend on the material of the metal circular saw blades and their initial structure as well as on the carbon content. The temperatures to be achieved are in the range of approx. 800 ° C to approx. 1100 ° C.

CH 712 310 B1 [0019] Aufgrund des Skineffektes kann mit einer genügend hohen Frequenz des elektromagnetischen Feldes gewährleistet werden, dass die Wirbelströme nur in der vorgegebenen Aussenschichtangeregt werden. Für die bevorzugten Schichtdicken von 0,2 bis 1,8 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 1,5 mm und insbesondere von 0,8 bis 1,2 mm der Aussenschichten mit erhöhter Härte werden hochfrequente oder mittelfrequente Felder mit angepasster Leistung und Einwirkungszeit eingesetzt. Bei Feldern mit Frequenzen im Bereich von 0,5 bis 5 MHz wird eine Flächenleistung im Bereich von 0,4 kW/cm²bis 3 kW/cm² sowie eine Einwirkungszeit im Bereich von 0,2 s bis 5 s gewählt und bei Feldern mit Frequenzen im Bereich von 5 bis 500 kHz eine Flächenleistung im Bereich von 0,7 kW/cm² bis 3,5 kW/cm² sowie eine Einwirkungszeit im Bereich von 0,5 s bis 5 s.CH 712 310 B1 Because of the skin effect, it can be ensured with a sufficiently high frequency of the electromagnetic field that the eddy currents are only excited in the predetermined outer layer. For the preferred layer thicknesses from 0.2 to 1.8 mm, preferably from 0.5 to 1.5 mm and in particular from 0.8 to 1.2 mm of the outer layers with increased hardness, high-frequency or medium-frequency fields with adapted power and exposure time are used used. For fields with frequencies in the range of 0.5 to 5 MHz, an area power in the range of 0.4 kW / cm ² to 3 kW / cm ² and an exposure time in the range of 0.2 s to 5 s are selected and for fields with Frequencies in the range from 5 to 500 kHz, an area power in the range from 0.7 kW / cm ² to 3.5 kW / cm ² and an exposure time in the range from 0.5 s to 5 s.

[0020] Beispielsweise wird bei einer Frequenz von ca. 1 MHz für eine Schichtdickengrenze von 0,2 mm eine Flächenleistung von ca. 3 kW/cm² sowie eine Einwirkungszeit von ca. 0,2 s vorgesehen, für eine Schichtdickengrenze von 1,2 mm eine Flächenleistung von ca. 0,4 kW/cm² sowie eine Einwirkungszeit von ca. 5 s. Bei einer Frequenz von ca. 10 kHz wird der Schichtdickengrenze 1,0 mm eine Flächenleistung von ca. 3,5 kW/cm² sowie eine Einwirkungszeit von ca. 0,5 s zugeordnet und der Schichtdickengrenze 1,8 mm eine Flächenleistung von ca. 0,7 kW/cm² sowie eine Einwirkungszeit von ca. 5 s.For example, at a frequency of approximately 1 MHz for a layer thickness limit of 0.2 mm, an area power of approximately 3 kW / cm ² and an exposure time of approximately 0.2 s are provided for a layer thickness limit of 1.2 mm an area performance of approx. 0.4 kW / cm ² and an exposure time of approx. 5 s. At a frequency of approx. 10 kHz, the layer thickness limit of 1.0 mm is assigned an area performance of approx. 3.5 kW / cm ² and an exposure time of approx. 0.5 s and the layer thickness limit 1.8 mm is assigned an area performance of approx. 0.7 kW / cm ² and an exposure time of approx. 5 s.

[0021] Das elektromagnetische Feld wird mit Induktoren erzeugt, welche Leiterspulen umfassen. Die kurzen Einwirk- bzw. Erwärmungszeiten und die hohen Härtungstemperaturen bedingen eine exakte Ausführung der Induktoren hinsichtlich ihrer Form und ihrer Lage am Metallkreissägeblatt. Um am Ende der Haltezeit die Temperatur rechtzeitig und in genügendem Umfang zu reduzieren, muss eine passende Abschrecktechnik eingesetzt werden. Vorzugsweise werden Brausen mit Kühlflüssigkeit oder gegebenenfalls auch Bäder eingesetzt.The electromagnetic field is generated with inductors which comprise conductor coils. The short exposure or heating times and the high hardening temperatures necessitate an exact design of the inductors with regard to their shape and their position on the metal circular saw blade. In order to reduce the temperature in time and to a sufficient extent at the end of the holding time, a suitable quenching technique must be used. Showers with cooling liquid or, if appropriate, baths are preferably used.

[0022] Die Induktoren sind an das gewählte Arbeitsverfahren angepasst. Bei einem Standverfahren stehen der Induktor und gegebenenfalls auch das Metallkreissägeblatt still. Die beiden Aussenschichten des gesamten radial äusseren Randbereichs werden erwärmt und abgeschreckt. Für jeden gewünschten Durchmesserder Metallkreissägeblätter müssen ein passender Induktor und eine passende Abschreckvorrichtung bereitgestellt werden. Um mit dem gleichen Induktor Metallkreissägeblätter mit unterschiedlichen Durchmessern behandeln zu können, wird vorzugsweise ein Vorschubverfahren angewendet. Der Induktor deckt nur einen Teil der beiden Aussenschichten des radial äusseren Randbereichs ab. Mit Hilfe einer Relativbewegung zwischen Induktor und Metallkreissägeblatt wird die Behandlungszone über die zu härtende Zone verschoben. Das Abschrecken erfolgt ebenfalls kontinuierlich mittels dem Induktor funktional nachgeführter Brause. In der einfachsten Ausführung sind Induktor und Brause fest stehend am Umfang des drehenden Metallkreissägeblatts positioniert. Beim Durchführen der Härtung entlang des gesamten Umfangs wird darauf geachtet, dass die Überlappung bzw. der mögliche Schlupf minimal gehalten wird.[0022] The inductors are adapted to the selected working method. In a standing process, the inductor and possibly also the metal circular saw blade stand still. The two outer layers of the entire radially outer edge region are heated and quenched. A suitable inductor and a suitable quenching device must be provided for each desired diameter of the metal circular saw blades. In order to be able to treat metal circular saw blades with different diameters with the same inductor, a feed method is preferably used. The inductor covers only a part of the two outer layers of the radially outer edge area. The treatment zone is moved over the zone to be hardened with the help of a relative movement between the inductor and the metal circular saw blade. The quenching is also carried out continuously by means of a shower functionally tracked by the inductor. In the simplest version, the inductor and shower are fixedly positioned on the circumference of the rotating metal circular saw blade. When performing the hardening along the entire circumference, care is taken to keep the overlap or possible slip to a minimum.

[0023] Um Eigenspannungen abzubauen und gegebenenfalls eine gewisse Zähigkeit aufzubauen, werden die Metallkreissägeblätter nach der Induktionshärtung vorzugsweise einer Wärmebehandlung bzw. einem Anlassen unterzogen. Schon bei Anlasstemperaturen von 150 bis 200 °C und Haltezeiten von 1 bis 2 Stunden wandelt sich verspannter Martensit in zäheren Anlassmartensit um. Gegebenenfalls wird die Wärmebehandlung auch induktiv, insbesondere mit den gleichen Induktoren, aber angepasster Leistung, durchgeführt. Die Wärmebehandlung hat nur einen geringen Härteabfall, keine Verringerung der Verschleissfestigkeit zur Folge.In order to relieve residual stresses and, if necessary, to build up a certain toughness, the metal circular saw blades are preferably subjected to a heat treatment or tempering after the induction hardening. Even at tempering temperatures of 150 to 200 ° C and holding times of 1 to 2 hours, strained martensite is transformed into tougher tempering martensite. If necessary, the heat treatment is also carried out inductively, in particular using the same inductors but with adapted power. The heat treatment has only a slight drop in hardness, and does not result in a reduction in wear resistance.

[0024] Es wurde erkannt, dass das Sägeverhalten wesentlich verbessert werden kann, wenn die Mächtigkeit des Metallkreissägeblattes im radial äusseren Randbereich in der Richtung radial von der Drehachse nach aussen zunimmt, vorzugsweise konisch. Der äussere Randbereich, in dem die Mächtigkeit zunimmt, hat eine radiale Ausdehnung im Bereich von 30 mm bis 150 mm, vorzugsweise von 60 mm bis 120 mm, insbesondere von 80 mm bis 110 mm. In der Ausführungsform mit einem konischen Bereich verlaufen die Schnittlinien der beiden ringförmigen voneinander abgewandten Aussenflächen mit einer Schnittebene, welche die Drehachse umfasst, unter einem spitzen Winkel zur Mittelebene des Metallkreissägeblattes, wobei dieser spitze Winkel im Bereich von 0,5° bis 2°, vorzugsweise im Bereich von 0,7° bis 1,2° und insbesondere im Bereich von 0,8° bis 1° liegt und insbesondere auch von der radialen Ausdehnung des konischen Bereichs abhängt.It has been recognized that the sawing behavior can be significantly improved if the thickness of the metal circular saw blade increases radially outward in the direction radially outward from the axis of rotation, preferably conically. The outer edge area, in which the thickness increases, has a radial extent in the range from 30 mm to 150 mm, preferably from 60 mm to 120 mm, in particular from 80 mm to 110 mm. In the embodiment with a conical area, the cutting lines of the two annular outer surfaces facing away from one another with a cutting plane which includes the axis of rotation run at an acute angle to the central plane of the metal circular saw blade, this acute angle preferably in the range from 0.5 ° to 2 ° is in the range from 0.7 ° to 1.2 ° and in particular in the range from 0.8 ° to 1 ° and in particular also depends on the radial extent of the conical region.

[0025] Mit der Zunahme der Mächtigkeit des Metallkreissägeblattes im radial äusseren Randbereich in der Richtung radial von der Drehachse nach aussen kann sichergestellt werden, dass das Metallkreissägeblatt nur mit den am Umfangsrand ausgebildeten Zähnen in Kontakt zum zu sägenden Teil gelangt.With the increase in the thickness of the metal circular saw blade in the radially outer edge region in the direction radially outward from the axis of rotation, it can be ensured that the metal circular saw blade only comes into contact with the part to be sawed with the teeth formed on the peripheral edge.

[0026] Zur Herstellung eines Metallkreissägeblattes mit einem äusseren Randbereich, in dem die Mächtigkeit gegen aussen zunimmt, wird von einem Metallkreissägeblatt ausgegangen, dessen Mächtigkeit der gewünschten maximalen Mächtigkeit beim Umfangsrand entspricht. Mittels Drehen und/oder Fräsen und/oder Schleifen wird der konische Randbereich und ein radial innen daran anschliessender Bereich mit im Wesentlichen konstanter reduzierter Mächtigkeit ausgebildet. Ein zentraler Befestigungsbereich behält vorzugsweise die ursprüngliche Mächtigkeit.To produce a metal circular saw blade with an outer edge area in which the thickness increases towards the outside, a metal circular saw blade is assumed whose thickness corresponds to the desired maximum thickness at the peripheral edge. By means of turning and / or milling and / or grinding, the conical edge region and a region adjoining it radially on the inside are formed with a substantially constant reduced thickness. A central fastening area preferably retains the original thickness.

[0027] In einer bevorzugten Ausführungsform des Metallkreissägeblattes mit einer im radial äusseren Randbereich in einer Schnittdarstellung konischen Ausbildung der Aussenflächen ist das Metallkreissägeblatt im sich nach aussen aufweitenden äusseren Randbereich mit einer Induktionshärtung gehärtet.In a preferred embodiment of the metal circular saw blade with a conical design of the outer surfaces in the radially outer edge region in a sectional view, the metal circular saw blade is hardened with induction hardening in the outer edge region which widens towards the outside.

[0028] Die bevorzugten Metallkreissägeblätter bestehen aus einem niedrig legierten Werkzeugstahl, vorzugsweise mit Chrom-Vanadium oder Wolfram, welcher insbesondere zu der Gruppe der Stähle 80CrV2 (DIN-Stoffnummer 1.2235),The preferred metal circular saw blades consist of a low-alloy tool steel, preferably with chrome vanadium or tungsten, which in particular belongs to the group of steels 80CrV2 (DIN material number 1.2235),

CH 712 310 B1CH 712 310 B1

80CrV23 (DIN 1.2236) und 73WCrMoV22 (DIN 1.2604) gehört sowie einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,55% aufweist.80CrV23 (DIN 1.2236) and 73WCrMoV22 (DIN 1.2604) belongs and has a carbon content of at least 0.55%.

[0029] Die Zeichnung erläutert die erfindungsgemässe Lösung. Dabei zeigt[0029] The drawing explains the solution according to the invention. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch einen Bereich eines Metallkreissägeblattes mit im Vergleich zur radialen Richtung vergrössertem Massstab in Richtung der Drehachse.Fig. 1 is a schematic representation of a section through an area of a metal circular saw blade with an enlarged scale in the direction of the axis of rotation compared to the radial direction.

[0030] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bereichs eines Metallkreissägeblattes 1, wobei dessen Ausdehnung in der Richtung der Drehachse 2 im Verhältnis zur Ausdehnung in radialer Richtung vergrössert dargestellt ist. Das Metallkreissägeblatt 1 umfasst zwei Seitenflächen 1 a und erstreckt sich von der Drehachse 2 radial bis zu einem Umfangsrand 1 b. Die Mächtigkeit des Metallkreissägeblattes 1 nimmt in einem radial äusseren Randbereich 3 in der Richtung radial von der Drehachse 2 nach aussen zu. Diese Zunahme der Mächtigkeit ist im dargestellten Schnitt konisch ausgebildet und die Schnittlinien der beiden ringförmigen voneinander abgewandten Aussenflächen 4 im radial äusseren Randbereich 3 verlaufen unter einem spitzen Winkel 5 zur Mittelebene des Metallkreissägeblattes 1. Dieser spitze Winkel 5 liegt im Bereich von 0,5° bis 2°, vorzugsweise im Bereich von 0,7° bis 1,2° und insbesondere im Bereich von 0,8° bis 1 °.1 shows a schematic illustration of a region of a metal circular saw blade 1, the extent of which in the direction of the axis of rotation 2 is shown enlarged in relation to the extent in the radial direction. The metal circular saw blade 1 comprises two side surfaces 1 a and extends radially from the axis of rotation 2 to a peripheral edge 1 b. The thickness of the metal circular saw blade 1 increases in a radially outer edge region 3 in the direction radially outward from the axis of rotation 2. This increase in thickness is conical in the section shown and the cutting lines of the two annular outer surfaces 4 facing away from one another in the radially outer edge region 3 run at an acute angle 5 to the central plane of the metal circular saw blade 1. This acute angle 5 is in the range from 0.5 ° to 2 °, preferably in the range from 0.7 ° to 1.2 ° and in particular in the range from 0.8 ° to 1 °.

[0031] Radial innerhalb des konischen Randbereichs ist in einem mittleren Bereich 6 bei beiden Seitenflächen 1a eine mittels Drehen und/oder Fräsen und/oder Schleifen reduzierte Mächtigkeit des Metallkreissägeblattes 1 ausgebildet. Ein zentraler Befestigungsbereich 7 ohne Material abhebende Bearbeitung weist eine ursprüngliche Mächtigkeit auf.Radially within the conical edge region, a thickness of the metal circular saw blade 1 reduced by turning and / or milling and / or grinding is formed in a central region 6 on both side surfaces 1a. A central fastening area 7 without processing lifting material has an original thickness.

[0032] Fig. 1 dient auch zur Erläuterung der Erfindung mit den im radial äusseren Randbereich 3 bei den beiden Seitenflächen 1a des Metallkreissägeblattes 1 mittels Induktionshärten gehärteten Aussenschichten. Der radial äussere Randbereich 3 erstreckt sich über eine radiale Ausdehnung im Bereich von 30 mm bis 150 mm. Zwischen den beiden Aussenschichten sowie radial innerhalb des äusseren Randbereichs 3 ist ohne darauf angewendetes Induktionshärten eine weniger harte Struktur des Werkzeugstahls erhalten. Der radial äussere Randbereich 3 kann auch mit konstanter Mächtigkeit ausgebildet sein.1 also serves to explain the invention with the outer layers hardened by means of induction hardening in the radially outer edge region 3 at the two side surfaces 1 a of the metal circular saw blade 1. The radially outer edge region 3 extends over a radial extent in the range from 30 mm to 150 mm. A less hard structure of the tool steel is obtained between the two outer layers and radially within the outer edge region 3 without induction hardening applied to it. The radially outer edge region 3 can also be designed with constant thickness.

Claims

1. Metal circular saw blade (1) made of steel with two side surfaces (1 a) and teeth along the peripheral edge (1 b), which can be used to rotate about an axis of rotation (2) leading perpendicularly to the side surfaces (1a) through its center, characterized in that that in a radially outer edge region (3) on the two side surfaces (1a) of the metal circular saw blade (1) two outer layers facing away from one another are formed with increased hardness by means of induction hardening, the radially outer edge region (3) extending over a radial extent in the region of 30 extends mm to 150 mm and between the two outer layers and radially within the outer edge area (3) without induction hardening applied a less hard structure of the steel is obtained.

2. Metal circular saw blade (1) according to claim 1, characterized in that the radially outer edge region (3) extends over a radial extent in the range from 60 mm to 120 mm, preferably from 80 mm to 110 mm.

3. Metal circular saw blade (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the layer thickness of the outer layers with increased hardness in the range from 0.2 to 1.8 mm, preferably from 0.5 to 1.5 mm and in particular from 0, 8 to 1.2 mm.

4. Metal circular saw blade (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thickness of the metal circular saw blade (1) increases in the radially outer edge region (3) in the direction radially from the axis of rotation (2) to the outside.

5. Metal circular saw blade (1) according to claim 4, characterized in that the thickness of the metal circular saw blade (1) increases conically in the radially outer edge region (3) and the cutting lines of the two annular outer surfaces (4) facing away from one another in the radially outer edge region (3) a cutting plane, which comprises the axis of rotation (2), runs at an acute angle (5) to the central plane of the metal circular saw blade (1), this acute angle in the range from 0.5 ° to 2 °, preferably in the range from 0.7 ° to 1.2 ° and in particular in the range from 0.8 ° to 1 °.

6. Metal circular saw blade (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the steel is a low-alloy tool steel, preferably with chrome vanadium or tungsten, and in particular to the group of steels 80CrV2 with the DIN material number 1.2235, 80CrV23 with the DIN substance number 1.2236 and 73WCrMoV22 with the DIN substance number 1.2604 and has a carbon content of at least 0.55%.

7. Metal circular saw blade (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the diameter of the metal circular saw blade (1) is at least 1000 mm, preferably at least 1200 mm and in particular at most 3000 mm.

8. A method for producing a metal circular saw blade (1) from steel with two side surfaces (1a) and teeth along the peripheral edge (1b), the metal circular saw blade (1) about an axis of rotation (2) leading perpendicularly to the side surfaces (1a) through its center. is rotatable, characterized in that with induction hardening

CH 712 310 B1 in a radially outer edge area (3) of the metal circular saw blade (1) over a radial expansion in the range from 30 mm to 150 mm, two outer layers facing away from each other with increased hardness are formed, with between the two outer layers and radially inside the outer edge area ( 3) There are areas in which induction hardening essentially does not change the hardness, so that the original structure of the steel is retained.

9. The method according to claim 8, characterized in that the induction hardening outer layers with a layer thickness in the range from 0.2 to 1.8 mm, preferably from 0.5 to 1.5 mm and in particular from 0.8 to 1.2 mm forms and uses high-frequency or medium-frequency fields with a specified power and exposure time, preferably high-frequency fields in the range from 0.5 to 5 MHz with an area power in the range from 0.4 kW / cm ² to 3 kW / cm ² and an exposure time in Range from 0.2 s to 5 s or, if applicable, medium-frequency fields in the range from 5 to 500 kHz with an area power in the range from 0.7 kW / cm ² to 3.5 kW / cm ² and an exposure time in the range from 0.5 s to 5 s.

10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the metal circular saw blade (1) is subjected to a heat treatment after induction hardening, preferably at temperatures of 150 to 200 ° C and holding times of 1 to 2 hours.

11. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the metal circular saw blade (1) is processed before induction hardening so that the thickness of the metal circular saw blade (1) increases conically in the radially outer edge region (3) and preferably the cutting lines of two ring-shaped Outer surfaces (4) facing away from one another in the radially outer edge region (3) with a cutting plane, which includes the axis of rotation (2), run at an acute angle to the central plane of the metal circular saw blade (1), this acute angle in the range from 0.5 ° to 2 °, preferably in the range from 0.7 ° to 1.2 ° and in particular in the range from 0.8 ° to 1 °.