CS367490A3

CS367490A3 - Process for hardening cutting edges of saw blades, knives and punches

Info

Publication number: CS367490A3
Application number: CS903674A
Authority: CS
Inventors: Albert Dr Schuler; Wladimir Dr Tokmakov
Original assignee: Schuler Albert; Wladimir Dr Tokmakov
Priority date: 1989-07-25
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1992-01-15
Also published as: ATE115639T1; CN1027907C; WO1991001386A1; CN1049030A; FI920328A0; YU135290A; AU5960690A; DE59008039D1; PL286149A1; SK279015B6; FI95048C; EP0483182A1; CA2064032A1; EP0483182B1; FI95048B

Description

íS; i· F.L / . 1 ř i*íf * ji li <S ‘ -fi Iší* >f- í:í !í

N

H 4f; :p !ff K· <j / y -ír;í ti

Vynález se týká způsobu kalení řezných hran pil, obzvláš-tě pil pro zpracování dřeva,, jakož také způsobu kalení nožůnabo razníků pro: práci se dřevem, s papírem, s kartonáží, s plastickými hmotami, s kůží nebo s textiliemi. Řezné hrany i i o' ř ' ' ' těchto nástrojů,! určené ke kalení, se zahřívají energetický-mi paprsky. Řezné hrany pil, nožů nebo razníků pro shora uve-

; z z ! ' i · ' I 'děné účely podléhají opotřebení. Odolnostiěchto nástrjů, ne- i y · · j vj i boli jéjich žiyotnost, závisí na kvalitě ostří /na použitém .. . . -i · : materiálu, na způsobu kalení/, na charakteru řeziva a na řez- 1 [ - /+ ; / "i r ť ' - ř x nem výkonu., Po; ukončení živostnosti se tyto nástroje bud zno- ’ . Ϊ ‘ i! jí ' . ' ' ' λ ' . ' · '·. í vu ostří nebo, sě šrotují. ,'ι ..' · í· ' ’ 5 «· * ! r‘ -· 1 > . . > j · ‘ v ’t ’ . j' · ' ; 1- ' í ' J· 1 pil, nožů a razníků je z uhlíkaté oceli, kte- Í ' !'

Mnoho typů rá se dá }ohřevem a následujícím rychlým ochlazením snadno ka-j | í $ ; říf fl ' I : i ' jj lit. jelikož] jel takové kalení vždy spojeno s po kle sem·’hou že v- f í '· g ‘ i 1 j* : f natosti’, je|žádoucí vysoká tvrdost pouzejv' oblasti řezných hran. Ostatní části pily, nože nebo· řaznlcku máji vykazovat V 'k i" ; ? . i . !· ’ í: nižší tvrdost, ale za to větší houževnatost.

Známými způsoby k parciálnímu kalení řezných hran jepoužití elektronových nebo laserových paprsků jakožto zdrojeenergie. Nedostatkem při kalení svazkem elektronových pa- prsků nebo laserových paprsků jsóů nákladná’’ zářížeňí, potřebná k provádění takových postupů. Z toho důvodu se tako- ivé způsoby v . praxi .dosud ...sotva prosazují ,. ..... !\ ' ' * Dalším známým; způsobem kalení-je kalení indukční. Po obrou-jšení řezné hrany se zahřívá oblast břitu vířivými proudy, zís-ikávánými vysokofrekvenčním magnetickým střídavým polem a pak I ' •'se rychlým ochlazením zakalí. ' I - Dále je z WO 85/00051 známo, že lze povrchově kalit plochéčásti plasmovým paprskem. Kalení břitů plasmovým paprskem neby-lo -dosud vzato v úvahu, jelikož takové plasmové paprsky vykazujípříliš malou stabilitu. U,pil je známo navařování stellitů na špičky zubů. Navaře-ný stellitový materiál se pak vybrousí do žádaných tvarů špi-ček zubů. Tento postup je však velmi nákladný. Úkolem vynálezu je najít způsob ke kalení řezných hranpil, nožů a razníků, při kterém by bylo použito jednoduše získatel ného a levného energetického paprsku. ‘ i >. . . >

Dodle vynálezu se proto jako energetického paprsku použí-vá plasmového paprsku, přičemž plasmový paprsek je vůči nástro-ji, přiváděn relativní rychlostí 5 až 100 mm/s a vzdálenost me-zi výstupní tryskou plasmového hořáku a řeznou hranou je 2 až .f. S’ { . '·! 14 mm a výkon plasmového hořáku je1 1 až 10 kW, přičemž průměr , íJ · .-Íí i." / . , ' 1 J ’ ř-f výstupní trysky plasmového i hořáku je 5 až 7 mm. ' S překvapením;se zjistilo,’ že při přesně nastavené kon-stelaci parametrů je možno použít ke kálaní řezných hran plas-mového paprsku, přičemž je dále pouze při těchto parametrech V. n - 4- - možné kalení tak zvaným samozáj<alem, tedy bez dodatečného ochla-zování například.vzduchem nebo vodou. i Rychlostí posuvu v se přizpůsobí rychlost ohřevu a ochlazo-vání optimálním hodnotám pro různé tloušťky materiálu a pro růz- í né úhly břitu. U tenčích listů, zejména pod 3 mm, popřípadě i ;při menších úhlech břitů obzvláště,pod 25°, je nutno rychlost i ; -posuvu volit větší, neboť jinak by!rychlost ochlazování vlivem i . iomezeného odvádění tepla ze základního materiálu byla přílišmalá k dostatečně velkemu zakalení. Při větších tloušťkáchlistů, respektive při větších úhlech břitů, může být rychlostposuvu k dosažení větších zakalených zón volena menší. ; Plasmového paprsku se dosahuje ionizací argonu nebo dusí- jku popřípadě směsných plynů. K ionizaci dochází obloukovým elek- i . ' Ϊ !

Itrickým výbojem nebo vybuzením vysokofrekvenčním elektromagne- í ! ; . tickým polem.· Vhodným tvarem elektrod, případně trysek sezíská paprsek, v jehož ose se dosahuje teplot až 15 000 °C. • } ’ . ’ h e · · * . • > i

Jestliže se takový plasmový paprsek vede při parametrech ř ?*" | I·' - ‘•'i 1 '· podle vynálezu nad' obroušenou řeznou hranou pily, noze nebo razniku, dochází y lokálním oboru k ohřevu řezné hrany rych- ' ϊ· ’,ί lostí až 5000ΐΚ/sl Po1;ukončení přívodu energie se řezná hrá-zi ' řl. f i.: |.ή; n na ochlazůjef sámozákaíem, ·{ to je odváděním tepla do základní-ho materiálůhástrp jel rychlostmi ochlazování až 1000 k/s. Přitom vznikájemnozrnná martensitická struktura s tvrdos-tí až 1 000 HV /tvrdost' podle Vickerse/. Při způsobu podle vynálezu je však důležité, aby se řezná

'SX * 5. - hrana v průběhu tepelného zpracování nenatavila. Přesto musí i v oblasti řezné hrany dojít k dostatečně velkému ohřevu k za- I ' v 1 , , l i jištění žádaného zvýšení tvrdosti. Toho se dosahuje .pouze zadodržení shora uvedených parametrů.

Obzvlášť příznivé podmínky pro kalení jsou při následují-cích hodnotách: 1 i výkon plasmového zářiče průměr zářiče u výstupní trysky plasmového hořákuvzdálenost výstupní trysky plasmového hořáku odřezné hrany relativní rychlost plasmového zářiče vůči řeznéhraná - . .. .

1 až 5 kW 4 až 5,5 mm 5 až 9 mm M n, 1 » r nr? Hk £ - V; ' i f· Či’ >· '

OT 15 sž 50 mm/s i k S výhodou je nůž nebo razník veden podél řezné hrany plasmovým paprskem mechanickým pohybem, přičemž osa plasmového t | . zářiče koinciduje s- osem souměrnosti řezné hrany. V případě pil i >· ' se plasmový paprsek vede mechanickým pohybem plasmového hořáku; : ’ n-ÍF 1, napříč listu pily přes zadní stranu zubů v oblasti horní·, řez- . ' ’ m \ /.né hrany. Tak se dosahuje, pokud možno rovnoměrného působěníi f J ' · : i , ' fc ’ ‘5 ř' ? J· . * ; tepla po celé délce řezné hrany špičky zubů. U určitých tva-

t- < ' ', i P, \ f r I rů pil naopak výhodné a technicky jednodušší vést plasmový jhořák bez příčného pohybu podél listu pily. ElektromagnetΙο-ί kým^vychýlením pomocí cívky, uspořádané ý oblasti mezi katodou í ' { a spodní hranou trysky, je možné, definované rozšíření plasmo-vého paprsku a tím přizpůsobení geometrii zubu /například upil s vychýlenými zuby/. Rozdíl oproti známému způsobu elek-tromagnetického vychyíování plasmového pyprsku při’, natavo-•vání je založen na tom,-že tam dochází k. působení. elektro.- ... 0½ >^Ί V;’ · m

ti-•H

v 5l·'- 4V k V' l íp r *; v or 4/ i A?i Ví; t ’ť •n i f! ! y na obr. 2 \ V * ,r Λ * r {í\| magnetického pole v oblasti mezi spodní hranou trysky a povr- ' . ( i : . chém nástroje. Při tomto způsobu se musí nacházet ^ohnisko svě-' ' , , · i ( telného oblouku na povrchu nástroje. Tento známý způsob při kalení plasmou nefunguje, jelikož elektrický oblouk musí hořet i mezi katodou a spodní hranou trysky. ’ ! í Zm.ehšení}energetické náročnosti při kalení se dá dosáhnout 5 -d - tím, žeíplasmový paprsek pracuje v impulzním provozu s frekven-cí impulzů f , kde f - rychlost posuvu listu pily 'dělená rozte-čí zubů, přičemž doba impulzů je v rozmezí 0,2 až 0,8 sekund.

S V případě nožů je dále možné, že osa plasmového paprsku svírá s osou souměrnosti řezné hrany určitý úhel /například 90 ?, 135 ° nebo polovinu úhlu břitu/. Tak se dá dosáhnout nesymetrického rozdělení kalicí zóny vůči ose souměrnosti a tím přizpůsobení speciálním situacím opotřebení· Zejména*' u nožových... : V , v _ ί i listů otloušťce přes 5 mm je tím možné dobré přizpůsobeníkalené zóny nejrůznější geometrii břitu., ř

Vynález blíže objasňují připojené obrázkyi ’ ’= na obr. 1 je schematicky znázorněno principiální uspořádání ’ 5 * : ' μ - ’ ;· plasmové jednotky na příkladu kalení pily; - ’ , vfc· j . í je v axonometrickém pohledu detail Špičky zubu listu pily; ; Γ ? i · í, /· · na obr. 3 >je schéma principiálního uspořádání plasmové jednot- ky na příkladu kalení nože; na obr. 4 je schéma průřezu plasmového hořáku v oblasti vy— stupni trysky i plasmový výkon /kW/ 2,5 4,0 3,5 ......4,0 2, 0 4,0 ' h i vzdálenost /a v mm/ Ί — , 5,0 6,0 4,0 rychlos st posuvu /v v mm/s/ 25,0 30,0 2o., 0'· průtok plynu /l/min/ 7,0 10,0 7,0 maximáZ Lni tvrdost /HV/ 920,0 940,0 , 900,0 -Praktičké zkoušky na pilách prokázaly pětinásobné zvýšeníživotnosti. i a(! ξίi i *í !»;

R i . ri Ί jj. •1 Příklad 2

• I

Kalení okružní pily

Materiál': pilová ocel B 412, 50 zubů, rozteč zubů 30 mm,Šířka b řezné’hrany 4,0 mm, tvrdost v nezpracovaném stavu410 HV. ' \ plasmový výkon /kVf/ R 3,0 j ‘ . /průměr paprsku /d v mm/ . . 4,0 .» JM, i ' ' ' vzdálenost /a v mm/ 5,0 1; i · ř. rychlost posuvu /v v mm/s/ ¢. í r T ’ 5O’° Γ průtok plynu /l/min/ * 8,0 maximální tvrdost /HV/ ři -F 5 bsi i . i’.' ./ & 7’ i ‘900,0 i i í' < λ . ' ;ϊ 1 Příklad 3 ‘ : B ’ ’í <. “ ' < ;í, ' - ' :,·

Kalení pásové pily

Materiál: pilová ocel B 412, délka pásu 6 m, rbztéčwžubů-"-15 mm, šířka v řezné hrany 1,5 mm, tvrdost v nezpracovanémstavu 410 HV plasmový výkon /kW/, 7 i ' i ;· průměr paprsku /d v mm/ * } vzdálenost /a v mm/ rychlost posuvu /v v mm/s/ ! průtok plynu /l/min/ Ϊ ’ maximální tvrdost /HV/ 1,5: 5,01 5,020,0 7,0 900,0 Příklad

I

Kalení razníku pro kůže a textilie

Materiál: pásková ocel CK 60 /číslo:materiálu 1.1221/, tlouš-ťka 2 mm, tvrdost v;nezpracovaném stavu 300 HV /Vickers/plasmový výkon /kW/ 1 2 4 průměr paprsku /d v mm/ ; -4 4 ; 4 vzdálenost /a v mm/ : 4 6 > 8 i. ' j .. * uhel mezi osou plasmového paprsku f. ....... · á osou řezné hrany /°/ i | . 0 0 0 1. · V 1 f: I i il J., , ’ r ti . i ' 1 i rychlost posuvu /v v mm/s/ Γ ! 25 55 50 ! ’ p' v ? f r = ' / průtok plynu'/l/min/ ' \ ' 5 5 5 . * 1 , ' í maximální«tvrdost /HV/ 860 890 940 Příklad 5L ' : f

Kalení nože hoblíku k opracování dřeva 11

Materiál:" 80CrV 2 /číslo materiálů 1,2255/, tloušťka 8 mm’ ,' ’tvrdost v nezpracovaném stavu 280 HV /Vickers/ •6

plasmový výkon /kW/ 2 3 5 ! průměr paprsku /d v mm/ ......4 4 ... 4 vzdálenost /a v mm/ 4 6 8 úhel mezi osou plasmového paprsku a osou řezné hrany / 0/ 60 90 120 ryčhlost posuvu /v v mm/s/ 20 30 40 průtok plynu /l/min/ 5 5 6 maximální tvrdost /HV/ 840 880 ,905 li

I r -

Claims

- 11 -

PATENTOVÉ NÁROKY <' .<a \ / izníků, o 1· Způsob kalení řezných hran pil, nožů a razníků, ob- ř ’ 1 ' * zvláště pro zpracování dřevai papíru, kartonů, plastických i ’ i hmot, kůže a textili, pomocí' jednoho energetického paprsku, který . } : 1 i S f χ je veden nad oblastmi určenými ke kalení, vyznačený tím, že i . ; se jako energetického paprsku používá plasmového paprsku, přičemž plasmový paprsek /2/ je veden vůči řezné hraně ná- 1 stroje relativní rychlostí /v/ rovnou 5 až 100 mm/s, přičemž 3 , ' í vzdálenost výstupní trýsky plasmového hořáku /1/ od řezné ' 1 hrany je 2 až 14 mm a výkon plasmového zářiče je 1 až 10 í . . I kW a průměr /d/ výstupní trysky plasmového hořáku /1/ je , -z _ ' ' I , 3 az 7 mm. : 5 , .J . i 1 t ' , -f - í
2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že výkon plasmového , ! l· · i . , , H zářiče, je 1 až 5 kW. / i / 1 ' í i ΐ; ί ) ", i,i · i . i / Η5?·· V 3Í Způsob podlé/bodu 1 nebo 2, vyznačený tím, že průměr -4 ! I ·’ i ‘ J" * plasmového paprsku /2/ u výstupní trysky plasmového hořáku ’í j : : í · je 4/až. 6 mm. , , ?! ‘ ’ ». ?' · 4’ c ' i í.. i i. ·. » | k " >' v i < | Γ. ’ | o 4. i Způsob Fpodlejtbodu 1 až 3, vyznačený tím,' že vzdálenost· ·< i i '· ί -· í B 3 .Í / UB / *· : /a/ výstupní trysky/plasmového hoříku /1/ od<řezné/hraný Ije 3 až 10 mm.
5. Způsob podle bodu 1 až 4, vyznačený tím, že relativnírychlost /v/ plasmového paprsku /2/ vůči řezné hraně je '! í

1 1 ' ; t ř í 15 až 50 mm/s. . ; ‘ , - . π · j < ; í
6. Způsob podle bodu 1 až 5, vyznačený tím, že plasmovýpaprsek /2/ je mechanickým. pohybem plasmového hořáku /1/ veden napříč listu pily /5/ přes hřbet zubu /1/ v oblasti horní . • 1 řezné hrany. . , í ‘ J
7. Způsob podle bodu 6, vyznačený tím,1 že v průběhu příčné-ho pohybuplasmového paprsku je pila v klidu a pak se posune * í ’ dále o rozteč zubu, načež další příčný pohyb plasmového paprs-ku kalí následující špičku zubu /5/.
8. Způsob podle bodu 1 až 5, vyznačený tím, že plasmový paprsek je při kalení pil zaměřen na střed špičky zubu aflistpily se kontináálně a nebo po krocích pohybuje ve směru ozu- ; 5 bení. 1 í ‘ 9. Způsob podle bodu 8, vyznačený tím, že plasmový papr- sek pracuje v impulzním provozu s frekvencí impulzů f rovnou ·’. l-IMí t podílu rychlosti posuvu listu pily a rozteče zubů; přičemž J; ' p* 4 !' · doba impulzu je 0,2 až 0,8 sekund. ' «. ; .£· > } 1 až 1 . , jp ; . ί >
10. Způsob podle/bodu 8, vyznačený tím, že list pily /5/sesplynule pohybuje ve směru ozubení, zatímco plasmový papr-sek /2/ vykonává příčný pohybí s frekvencí 10 až 200 Hz vy-volávanou elektromagnetickým vychylováním mezi hrotem/ ka-tody a spodní hranou trysky plasmového hořáku. £ í ·
11. Způsob podle bodu 1 až 5, vyznačený tím, že osa plas-mového paprsku koinciduje s osou souměrnosti řezné hrany nože. '•Τ' ^'1 -13 - Způsob podle bodu 1 až 5, vyznačený tím, že osa plas-• paprsku svírá s osou souměrnosti řezné hrany nože uhel 12. mového T’V 'i ...... , . ¢( í který odpovídá přibližně polovině úhlu břitu β ·
15. Způsob podle bodu1 1 až 5» vyznačený tím, že osa plas- í movéhoípaprsků svírá s osou souměrnosti řezné hrany nože uhelrovný 90 ; - K í* 4 ! ; 14*. Způsob podle bodu 1 až 5, vyznačený .tím, že osa plas- ’ I mového paprsků svírá s osou souměrnosti řezné hrany uhel j : i · rovný přibližně 135 °. , ; . i i i ! ’ i · Ί

] !í* f » , * Ť

,*í y to fclt í‘,‘ f&,; i

v · 4 Z 1

! ii