CN106661646A - 全钢配件 - Google Patents

Abstract

在根据本发明的方法中，设有齿（15）的钢丝（11）顺序地穿过第一电感器（16）和第二电感器（18）。电感器（16、18）以不同的频率运转，并且生成不同的温度。第一电感器（16）具体地将基底区段（17）加热至低于奥氏体化温度范围之下的高温，所述基底区段（17）将不被硬化。第二电感器（18）将所述齿（15）加热至处于奥氏体化温度范围内的还要更高的第二温度。在淬火时产生一贯高品质的限定的、硬化的齿。

Description

全钢配件

技术领域

本发明涉及一种用于制造全钢针布的针布钢丝的方法和一种带有感应硬化齿的针布钢丝。

背景技术

如例如从公开DE 2904841已知针布钢丝（锯齿钢丝）被用于制造全钢针布。这种针布钢丝具有厚度更大的基底区段和从基底区段延伸的带齿壁区段。形成于该处的齿被硬化（具体地，在齿尖附近）。总体地，针布钢丝具有四个硬度不同的区。在从齿尖延伸直至近似一半齿高度的第一区段中，针布钢丝具有至少60 HRC的硬度。在邻接区中，硬度固定在60HRC至55 HRC的值。在下一邻接区中，提供50 HRC至55 HRC的硬度，使得在齿基底的区域中仍存在近似40 HRC的硬度。由钢丝的基底部分占据的其余区不被硬化。

为进行硬化，首先使可硬化钢处于高温且接着进行淬火。

为实现这些，文献CH 670455 A5提供使用单脉冲或脉冲包借助于CO₂气体激光器将针布钢丝的齿大致加热到奥氏体化温度范围内的温度。由于齿的最小热容量，随后齿将在空气中非常迅速地再次冷却，因此实现淬火硬化。在带齿区域中能够实现950 HV的硬度，其中，齿基底处的硬度仅为200 HV。硬化材料与未硬化材料之间的边界沿弓形线或笔直线前进。

实际上，激光束的高能量引起迅速加热；然而，这能够造成与能量输入的均匀性及因此局部过热有关的问题。

公开DE 101 06 673 A1是基于以下发现：难以总是将硬化操作期间的热处理限制在限定范围内。与此相结合，该公开建议对针布钢丝进行感应加热，且在这样做时，用最高可能频率进行加热使得硬化效果基本上被限制于针布钢丝的齿的齿尖和表面。为这样做，使用1到2 MHz的频率。可在使用保护气体的情况下进行加热。通过用水、空气或油淬火进行硬化过程。随后，例如在仅130°的极低退火温度下处理针布钢丝，以便在不使针布钢丝丧失其硬度的情况下消除不期望的张力。

发明内容

本发明的目标是提供针对全钢针布的制造和实施例的改进的构思。与此相结合，具体地，在没有后续处理的情况下，将获得带有几何上准确的齿尖的齿。

这个目标是根据权利要求1的方法实现的：

在使用根据本发明的方法的情况中，首先使旨在制造针布的钢丝在第一站中经受加热过程，其中，当钢丝穿过时，钢丝在其基底区段中以及在其壁区段中被加热。该加热可以例如用任何方法执行，其中，热能被传递到钢丝并且在这样做时，具体地被传递到其基底区段，或在所述钢丝中生成。例如，可使钢丝穿过加热炉，在所述加热炉中，热能借助于辐射和/或自然对流和/或辅助对流被传递到钢丝。也有可能通过使电流穿过所述钢丝来利用其欧姆电阻加热钢丝。为这样做，可使钢丝在两个相对的电极（例如，碳电极）之间穿过，所述电极供应有直流电流或低频交流电流（例如，50 Hz）并且在侧向表面上接触钢丝。由于这样，具体地且优选地，钢丝沿横向方向在其基底区段中被注满电，且因此被加热。也有可能的是，沿钢丝纵向方向将两个电极或也将电极对或若干电极组布置成彼此相隔一定距离，使得电流在钢丝中的间隔分开的位置处被输入和输出。通过钢丝的纵向流动将运动钢丝中的电流的热效应分布到更长的区段，且因此使得可能均匀地加热具体地基底区段。在这两种方法中，被注满和加热的主要是基底区段。加热站可以包括一个或更多个热源。

然而，优选地，钢丝且在这样做时具体地其基底区段在第一加热站中被感应加热。在这样做时，针对该项工作使用第一频率，且使电感器的感应场取向成使得具体地，基底区段运动通过该电感器的感应场。优选地，选择第一频率使得形成在钢丝中的涡电流主要地注满基底区段，而齿更少地注有涡电流。优选地，电感器及由其生成的磁场取向为使得围绕钢丝纵向轴线（即，磁场的轴线）的涡电流至少近似地与钢丝的纵向轴线重合。因此，齿保持主要无涡电流。然而，也可能的是，使磁场的轴线相对于钢丝横向地取向。第一加热站可以包括以相同频率或不同频率操作的一个或更多个电感器。

在第一站中，将钢丝整体地或至少在其基底区段上预加热至第一温度。其后，钢丝在预加热状态下（至少在基底区段上）运动通过用于感应加热的第二站，在这种情况下，第二站的电感器以高于第一频率的第二频率操作。优选地，所述电感器的感应场取向为使得所述场仅覆盖壁区段（即，形成在该处的齿）。第二频率高于第一频率，使得实现齿直至齿尖内的均匀加热。此外，第二温度高于第一温度。具体地，其在奥氏体化温度范围内。第二站可以包括以相同频率或不同频率操作的一个或更多个电感器。它适用于第二电感器的频率高于第一电感器的频率的情况。

在穿过（至少一个）第二电感器之后，当穿过时，在冷却介质中对至少具有齿的壁区段（然而优选地，整个钢丝）淬火。冷却介质可以是气体、惰性气体、空气、气溶胶、油、水、乳液或另一种惰性、慢反应或快反应介质。通过在第一站中将钢丝预加热至第一温度并将该加热的钢丝馈送至第二电感器，同时很大程度上避免中间冷却，防止了齿在穿过第二电感器之后由于基底区段上的热能的释放而在与齿尖相隔一定距离处形成最大硬度。而且，实现的是，从齿尖开始实现均匀地高的硬度，所述硬度延伸直至过渡区。优选地，这个过渡区可以是条带状直线型且具有例如至多0.5 mm的条带宽度。取决于齿大小，尝试过渡区的宽度为从齿基底至齿尖测量的齿高度的至多20%。在这样做时，沿与齿高度相同的方向（相对于钢丝纵向方向垂直）测量区宽度。这适用于在齿胸（tooth breast）前方进行测量以及在齿背后方进行测量。能够用根据本发明的方法实现的在硬化操作期间的小空间温度梯度引起硬度过渡区的宽度被限制成几乎线状条带。这导致相比于火焰硬化的针布钢丝显著改进的操作行为。齿弹性地变形或断裂。避免了齿的塑性变形（即，所述齿的侧向弯曲），所述塑性变形将显著地干扰梳理过程。

在冲压过程中的连续操作期间，能够产生设在壁区段中的凹部以形成齿。为这样做，可以间歇地使钢丝运动穿过冲压站。替代性地，可以在冲压过程期间使冲压站连同钢丝一起运动，且接着在已经打开冲压工具之后使钢丝运动返回其起始位置。冲压站允许钢丝的特别均匀的前进运动（具体地，在电感器和淬火站中）。也可能在冲压站与电感器之间形成钢丝圈（loop），所述钢丝圈使冲压站中的冲击状（shock like）钢丝运动适应电感器中的均匀的钢丝运动。

优选地，由第一电感器生成的温度t1低于奥氏体化温度范围tA，而由第二电感器生成的温度t2处于奥氏体化温度范围tA内。优选地，第一温度t1高于500 °C且低于900 °C（例如，700 °C – 750 °C），而第二温度t2可以为近似950 °C。第一温度t1是软化退火温度且在这种情况下优选地被设定得足够高，使得在穿过第二电感器之后，齿的热损耗足够小使得齿在进入淬火站时仍然具有在奥氏体化温度范围内的温度。另一方面，两个加热站中且直至淬火操作的停留时间是如此低，使得基底区段在第二加热站中未经历就硬化而言相关的实质温度增加（由于涡电流或者由于热传导出齿外的任一者）。而且，确保了基底区域在进入淬火站时展现例如至多680 °C的软化退火温度。以此方式，避免了任何伴随的硬化且实现了良好的过程控制。可以在保护气体下操作第一电感器（或以其它方式第一加热站）和/或第二电感器。具体地，合适的保护性气体是低反应度气体或惰性气体，诸如氮、氩等等。与此相结合，术语“保护性气体”也包括高反应度气体（具体地，可以促成表面清洁的还原气体）。

如果第二频率f2是第一频率f1的至少5倍，那么这是有用的。例如，第一频率可以被设定为最大5 MHz，优选地最大3 MHz。在优选的例示性实施例中，其可在1与5 MHz之间。优选地，第二频率f2是至少10 MHz，进一步优选地至少15 MHz。在优选的例示性实施例中，其为20 MHZ至30 MHZ，优选地27 MHz。通过使用这种设定，可能实现均匀的品质和良好的过程控制。

在淬火之后，可使钢丝穿过以第三频率f3操作的第三电感器，该第三频率低于第二频率f2。可将钢丝加热至第三温度t3，所述第三温度至少低于第二温度t2且优选地也低于第一温度t1。因此，能够实现感应退火。

如果感应加热在两个电感器中在惰性气体（例如，氮）下进行，那么这是有利的。在没有结垢（scaling）、没有齿的部分尖端熔化且硬度发展受控的情况下，形成了光亮的全钢针布。具体地，可能在完全未硬化状态下执行赋形（shape-imparting）加工。在硬化状态下，机械加工之后的机械赋形（诸如，研磨齿尖）和/或化学加工等等是不必要的。

此外，如果在至少一个侧表面上对钢丝进行刷擦，那么这是有利的。在这种情况下，能够移除在冲压站中产生的冲压毛刺。由于材料的硬度，可以容易地折断冲压毛刺并且能够因此使其脱落。

根据所提到的方法制造的针布钢丝具有至少一个且优选地仅一个刷擦的侧表面。由于在保护性气体下进行感应硬化，未刷擦的侧表面、每个齿的齿胸表面和齿背均具有相同的化学组成。能够仅在针布钢丝的一个侧向侧面（flank）上找到源自刷的外来原子。

如权利要求10中限定的根据本发明的针布钢丝包括基底区段，所述基底区段具有大于壁区段的厚度和齿厚度的厚度。齿被硬化。齿的硬化区域与未硬化材料之间的边界优选地具有带有至多0.5 mm的宽度的笔直条带的形式。宽度优选地达到齿高度的最大20%。因此，齿优选地仅由已被完全硬化或者在小的过渡区中部分硬化的材料构成。优选地，其不包括未硬化且因此柔软（ductive）的材料。优选地，该区外侧的硬度在齿上均匀地高，且在基底区段上均匀地低。未记录局部硬度最大值以及具体地远离齿尖到齿基底的硬度增加。

更大齿中的条带形过渡区优选地与齿尖相隔例如3 mm的距离。在任何情况下，尝试齿高度的至少70%、优选地至少80%被完全硬化。这适用于在齿胸前方进行测量以及在齿背后方进行测量，因为优选地使过渡区取向成平行于钢丝纵向方向。因此，排除了齿的不利的侧向弯曲。优选地，过渡区终止在略微高于齿槽（tooth gullet）处。然而，也可能限定过渡区使得过渡区与齿槽接触。以此方式，在不过大地限制钢丝的可弯曲性的情况下，获得了最大程度地强健的齿胸。用根据本发明的方法，能够可靠地实现硬度边界的这种准确设定。

壁区段和/或齿可以被配置成以便具有梯形或三角形横截面且远离基底区段渐缩。即使考虑到从齿基底至齿尖的齿的明显厚度减小，仍可以以受控的方式继续进行齿的加热（具体地，在第二导体中），使得在此不发生任何部分齿尖熔化，如具体地当用气体火焰加热时必须担心的那样。例如，从齿基底至齿尖的齿厚度可以减小三分之一以上（例如，从0.6至0.37 mm）。

此外，能够用根据本发明的方法生产全钢针布，因为齿（从齿槽开始）持续以笔直方式延伸直至齿尖。这是真实的，具体地因为由于本发明的感应硬化使得后续研磨不必要。

附图说明

本发明的有利部分的额外细节能够从权利要求、描述和附图中推出。它们示于以下附图中：

图1是全钢针布的钢丝的创造性感应硬化的过程的图式化框图；

图2是针对全钢针布的生产的钢丝的图式化透视图表示；

图3是根据图2的钢丝的横截面视图；

图4是根据图3的钢丝的细节的侧视图；

图5是根据图3到图4的钢丝的齿的硬度发展；以及

图6是与图3类似的钢丝的细节的横截面表示，其图示硬度过渡区。

具体实施方式

图1示出用于生产如组装针布辊的全钢针布所需的钢丝11的装置10。所述装置10被布置成用于由异型钢丝12生产该钢丝11，使所述异型钢丝12沿其纵向方向L运动通过装置10的站。

除其它之外，装置10包括冲压站13，所述冲压站13被布置成将凹部14施加于异型钢丝12（图2）并因此形成齿15。在冲压站13的上游，可能提供一个或多个对齐站或其它站。额外地或补充地，可以将研磨站等等设置在冲压站的下游。可根据需要在冲压站13的上游或下游根据需要提供额外的站，例如以便使异型钢丝12或钢丝11对齐；然而，并未示出这些站。

加热站（例如，呈被布置成用于感应加热钢丝11的第一导体的形式）设置在冲压站13的下游。这样做，第一电感器16生成至少覆盖钢丝的基底区段17（然而可选地，也覆盖其齿15）的感应场。第一电感器16以100 kHz与5 MHz之间（优选地在500 kHz与2 MHz之间，在本例示性实施例中以1 MHz）的第一频率f1操作。这样做，在钢丝11的基底区段17的区域中，所述钢丝优选地被加热至优选地高于300 °C的第一温度t1。在本例示性实施例中，温度t1是700 °C至750 °C。优选地，设定温度t1使得在后续淬火期间将不存在基底区域17的硬化。

在与第一电感器16相隔某一距离（例如，几分米）处，提供以明显更高的频率f2操作的第二电感器18。其高于第一频率f1至少5倍、优选地至少10倍且最优选地至少20倍。例如，第二频率f2是20 MHz至30 MHz，优选地27 MHz。在这样做时，优选地将所述第二电感器18构造成使得第二电感器18仅覆盖齿15或每个齿15的一定区段。电感器16与18之间不存在主动冷却。而且，钢丝11在少于2秒（优选地，少于1秒）的时间内穿过该距离。

图4示出具有齿高H15的齿15，所述齿高垂直于纵向方向从齿槽21延伸至齿尖20。此外，限定齿15的区段19，所述区段沿齿槽21的方向从齿尖20延伸至近似其中心或略微更远处。区段19具有高度H19，优选地达到齿高度H15的70%以上、更佳地80%以上。然而，在任何情况下，第二电感器18至少覆盖每个齿15的区段19，或者也覆盖略微更大的区域。然而优选地，第二电感器18不覆盖齿槽21。第二电感器18且如果需要还有第一电感器16可在惰性气体（例如，氮）气氛中工作。可以使这种气体气氛运动至淬火站22。

在穿过电感器16和18之后，热钢丝11到达淬火站22。在这种情况下，基底区段17具有低于奥氏体化温度范围tA的温度t1，而每个齿15的区段19具有在奥氏体化温度范围tA内的温度t2。从区段19至基底区段17的温度梯度具有以下作用：当钢丝11运动进入淬火站22内时，钢丝11均匀地硬化（具体地，在区段19中）而钢丝11的其余部分保持不被硬化。

如从图3中显而易见的那样，基底区段17具有将横向于纵向方向且垂直于侧表面测得的厚度D17，所述厚度大于将在每个齿15上测得的厚度D15。基底D17的热能储存能力大于每个齿15的热能储存能力。然而，由于基底区段17的温度升高至第一温度t1，避免了在到达淬火站22之前从齿15至基底区段17的热流过大。

壁区段23延伸远离基底区段17，所述基底区段17通常具有矩形横截面，在这种情况下，壁区段23可以具有三角形或如图所示的梯形横截面。在穿过第二电感器18时，温度过渡区24设在钢丝11上，在所述温度过渡区中，温度从第二高温t2（例如，950 °C）下降到将在温度过渡区24下方在壁23的其余区段和基底区段17上测得的第一低温t1（例如，550 °C）。因此，在淬火过程期间，在穿过淬火站22之后，钢丝11中出现如图5中所描绘的硬度发展。在区段19中实现了大于800 HV 0.5的均匀硬度。温度过渡区24变成硬度过渡的过渡区24，其中，大于800 HV 0.5的硬度下降到近似200 HV 0.5或更低。该区展现了远离基底区段17测得的竖直硬度扩展H24，且优选地仅达到齿高度H15的20%。温度过渡区24形成沿纵向方向L延伸且具有对应于高度H24的宽度的笔直条带。该条带可以被设置在与齿槽24相隔一定距离A处。然而，将距离A减小至零也是可能的且是有利的，使得区24的基底区段侧边界接触齿槽21。此外，可能使过渡区24放置得更深，使得齿槽21位于过渡区24的硬度过渡区域中。

图6以横截面示出过渡区24。过渡区24的边界（如由线25、26所指示的）可沿横向方向笔直地延伸通过壁区段23或相应的齿15。然而，也（优选地）可能由硬化区域或未硬化区域沿弯曲线27、28对过渡区24划界。可以使线25和/或26取向成平行于基底区段17的槽表面17a。因此，线27和/或28在齿15的两侧上终止在相同高度处。优选地，线27、28沿循朝向槽表面17a弯曲的弧。优选地，曲率中心位于每条线27、28的远离基底区段17的一侧上（优选地，再次在齿15的横截面内）。过渡区24的边界在全钢针布的横截面中是可见的。然而，由于基底区段17的温度t1的对应设定以及钢丝11在其在第一电感器16（或另一加热站）与第二电感器之间的路径上的停留时间的设定，能够调节基底区段17的热负载（热源或热沉），使得线25和/或26相对于槽表面17a倾斜地延伸。于是其适用于在不同高度处终止于齿15的两侧上的线27和/或28。

在根据本发明的方法中，设有齿15的钢丝11顺序地穿过第一电感器16和第二电感器18。电感器16、18以不同频率f1、f2操作并生成不同温度t1、t2。第一电感器16具体地将基底区段17（其将不被硬化）加热至低于奥氏体化温度范围tA的高温t1。第二电感器18将齿15加热至在奥氏体化温度范围tA内的还要更高的第二温度t2。在淬火时产生具有一贯高品质的限定的硬化的齿。

为了改进钢丝11的性质（具体地，针对减小张力），钢丝可以穿过第三电感器29。所述第三电感器29以第三频率f3操作，所述第三频率f3可以在500 kHz与5 MHz之间且优选地在1 MHz与2 MHz之间。频率f3可对应于第一频率f1。由第三电感器29生成的温度t3是例如数百摄氏度的退火温度。

此外，在退火之前或之后，可以使钢丝11运动通过毛刺移除站。在该站中，能够移除当冲压凹部14时潜在地形成的冲压毛刺，例如由仅作用于齿15的一个平坦侧上的刷移除冲压毛刺。

在根据本发明的方法中，设有齿15的钢丝11顺序地穿过第一电感器16和第二电感器18。电感器16、18以不同频率运转并生成不同温度。第一电感器16具体地将基底区段17（其将不被硬化）加热至低于奥氏体化温度范围的高温。第二电感器18将齿15加热至在奥氏体化温度范围内的还要更高的第二温度。在淬火时产生具有一贯的高品质的限定的硬化的齿。

附图标记列表

10 装置

11 钢丝

12 异型钢丝

13 冲压站

14 凹部

15 齿

H15 齿高度

16 第一电感器或其它热源

17 基底区段

t1 第一温度

f1 第一频率

18 第二电感器

t2 第二温度

f2 第二频率

19 齿15的区段

20 齿15的尖端

21 齿的槽

H19 区段19的高度

22 淬火站

tA 奥氏体化温度范围

D17 基底区段17的厚度

D15 齿15的厚度

23 壁区段

24 温度过渡区

H24 区的高度

A 距离

25、26、27、28 线

f3 第三频率

t3 第三温度

29 第三电感器/其它热源

30 齿背

Claims (16)

1.一种用于生产用于梳理机的全钢针布的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

提供具有基底区段（17）和壁区段（23）的钢丝（11），所述壁区段（23）延伸远离所述基底区段（17）并且相比于所述基底区段具有更低的厚度（D15），

在所述原材料钢丝（12）的所述壁区段（23）中施加凹部（14），以便形成齿（15），

在馈通模式中，将所述钢丝（11）的至少所述基底区段（17）加热至第一温度（t1），

在馈通模式中，借助于处在特定频率（f2）下的至少一个电感器（18）将所述钢丝（11）的所述壁区段（23）至少逐区段地感应加热至第二温度（t2），所述钢丝（11）已至少在所述基底区段（17）上被预加热，

其中，所述第二温度（t2）高于所述第一温度（t1），

在馈通模式中，用冷却介质对所述钢丝（11）的至少所述壁区段（23）进行淬火。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在馈通模式中借助于冲压过程产生所述凹部（14）。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一温度（f1）低于奥氏体化温度范围（tA），且所述第二温度处于所述奥氏体化温度范围（tA）内。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在馈通模式中借助于处于第一频率（f1）下的至少一个第一电感器（16）进行加热至所述第一温度（t1），在所述情况下，用于将所述钢丝（11）加热至所述第二温度（t2）的所述电感器（18）是在高于所述第一频率（f1）的第二频率（f2）下操作的第二电感器（18）。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二频率（f2）是所述第一频率（f1）的至少五倍。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一频率（f1）为至多5MHz、优选地至多3 MHz，且所述第二频率为至少10 MHz、优选地至少15 MHz。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在淬火之后，使所述钢丝（11）穿过在低于所述第二频率（f2）的第三频率（f3）下操作的第三电感器（29），以便将所述钢丝加热至第三温度，所述第三温度至少低于所述第二温度（t2）且优选地低于所述第一温度（t1）。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，至少在所述第二频率（f2）下感应加热至所述第二温度（t2）在保护性气体下进行。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，至少在一个侧表面上刷擦所述钢丝（11）。

10.一种全钢针布，其包括限定纵向方向（L）的钢丝（11），所述钢丝具有基底区段（17）和带有齿（15）的壁区段（23），所述齿（15）具有齿高度（H15），所述壁区段具有展现出增加的硬度且延伸远离所述基底区段（17）的至少一个区段（19），

其中，所述基底区段（17）具有大于所述壁区段（23）的厚度（D17），

其特征在于

所述壁区段（23）具有遵循笔直线的边界，其呈平行于所述纵向方向（L）延伸的过渡区（24）的形式，在所述过渡区中硬度开始增加，且所述过渡区的宽度（H24）达到所述齿高度（H15）的至多20%。

11.根据权利要求10所述的全钢针布，其特征在于，所述壁区段（23）具有齿（15），且所述过渡区（24）形成在所述齿内。

12.根据权利要求10或11所述的全钢针布，其特征在于，齿槽（21）形成在所述齿（15）之间，在所述情况下，所述过渡区（24）距所述齿尖（20）的距离优选地达到所述齿高度（H15）的至少70%。

13.根据权利要求10所述的全钢针布，其特征在于，所述壁区段（23）具有齿（15），在所述齿（15）之间分别形成一个齿槽（21），且所述过渡区（24）接触或包含所述齿槽（21），或者在所述齿槽下方延伸。

14.根据权利要求10至13中的任一项所述的全钢针布，其特征在于，所述壁区段（23）具有被构造成远离所述基底区段（17）梯形地或三角形地渐缩的横截面。

15.根据权利要求10至14中的任一项所述的全钢针布，其特征在于，每个齿（15）具有齿尖（20）和笔直的齿背（30），所述齿背延伸直至所述齿尖（20）。

16.根据权利要求10至15中的任一项所述的全钢针布，其特征在于，其分别很大程度上有金属光泽且无垢，在所述情况下，所述针布无化学毛刺移除或后续加工的痕迹，以及在两侧上无任何机械精整的痕迹。