DE102012200425A1

DE102012200425A1 - Messer sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102012200425A1
Application number: DE102012200425A
Authority: DE
Inventors: Christoph Wolff
Original assignee: Heusch GmbH and Co KG
Current assignee: Heusch GmbH and Co KG
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2013-07-18
Also published as: EP2732056B1; EP2732056A1; CN104145031A; CN104145031B; EP2732056B9; WO2013104789A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft zum einen ein Verfahren zur Herstellung eines schraubenlinienförmigen Messers (1) mit einer Schneidkante (9), insbesondere zum Einsatz in der Lederbearbeitung, wobei das Messer (1) aus härtbarem Stahl gefertigt ist und einen Schneidenschenkel (10) aufweist, der sowohl an einem unteren Ende eine Fußfläche (11) als auch an einem oberen Ende eine Schneidenfläche (12) aufweist, wobei die Schneidenfläche (12) entlang eines vorderen Randes (13) die Schneidkante (9) aufweist, und zum anderen ein schraubenlinienförmiges Messer (1) mit einer Schneidkante (9), insbesondere zum Einsatz in der Lederbearbeitung, wobei das Messer (1) aus härtbarem Stahl gefertigt ist und einen Schneidenschenkel (10) aufweist, der sowohl an einem unteren Ende eine Fußfläche (11) als auch an einem oberen Ende eine Schneidenfläche (12) aufweist, wobei die Schneidenfläche (12) entlang eines vorderen Randes (13) die Schneidkante (9) aufweist. Um ein Messer sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung hervorzubringen, das sowohl nichtrostende Eigenschaften als auch eine ausreichende Härte aufweist, so dass es insbesondere zum Einsatz in der Lederbearbeitung geeignet ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Stahl des Messers (1) zu einem nichtrostenden Stahl gewählt wird und eine Randschicht (2) des Messers (1) mit Kohlenstoff angereichert wird, so dass das Messer (1) eine mit Kohlenstoff angereicherte Randschicht (2) aufweist.

Description

Einleitung
Die Erfindung betrifft ein schraubenlinienförmiges Messer mit einer Schneidkante, insbesondere zum Einsatz in der Lederbearbeitung, wobei das Messer aus härtbarem Stahl gefertigt ist und einen Schneidenschenkel aufweist, der sowohl an einem unteren Ende eine Fußfläche als auch an einem oberen Ende eine Schneidenfläche aufweist, wobei die Schneidenfläche entlang eines vorderen Randes die Schneidkante aufweist.
Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines schraubenlinienförmigen Messers mit einer Schneidkante, insbesondere zum Einsatz in der Lederbearbeitung vorgeschlagen, wobei das Messer aus härtbarem Stahl gefertigt ist und einen Schneidenschenkel aufweist, der sowohl an einem unteren Ende eine Fußfläche als auch an einem oberen Ende eine Schneidenfläche aufweist, wobei die Schneidenfläche entlang eines vorderen Randes die Schneidkante aufweist, vorgeschlagen.
Stand der Technik
Messer der eingangs beschriebenen Art sind insbesondere in der Leder- und der Textilbearbeitung seit geraumer Zeit bekannt, wobei sie im Bereich der Lederbearbeitung zum so genannten „Entfleischen“ und/oder „Falzen“ und in der Textilbearbeitung zum Scheren der Textilfasern eingesetzt werden. Als Oberbegriff für eine Maschine, die zur Bearbeitung entweder von Tierhäuten – insbesondere Leder – oder von fasrigen Materialien – insbesondere Textilfasern – zum Einsatz kommt, wird nachfolgend der Begriff „Schneidaggregat“ verwendet. Wird hingegen ausschließlich auf die Lederverarbeitung Bezug genommen, werden – je nach Anwendungsfall im Rahmen der Lederbearbeitung – die Begriffe „Entfleischaggregat“ oder „Falzaggregat“ verwendet. Messer der eingangs beschriebenen Art kommen beispielsweise bei dem Schneidaggregat gemäß der Gebrauchsmusterschrift DE 74 03 463 U zum Einsatz, wobei es sich bei dem dort offenbarten Schneidaggregat um eine Schervorrichtung zur Bearbeitung von Textilien handelt.
Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der Schneidaggregate, auf denen die Messer montiert sind, sind vor allem lange Standzeiten der Messer entscheidend. Der Einsatz härtbarer Stähle und folglich gehärteter Messer ist daher von zentraler Bedeutung, um eine Abrasion im Bereich der Schneidkante der Messer möglichst gering zu halten und den Wechsel der Messer möglichst lange hinauszuzögern. Zwar sind die zu schneidenden Waren meist von geringer Härte, der dauerhafte Einsatz und Eingriff der Schneidkante mit dem zu schneidenden Material führt jedoch unweigerlich zu einem Abstumpfen der Schneidkante. Dies trifft insbesondere auf das „Falzen“ und „Entfleischen“, also Prozesse im Zuge des Schneidens von Tierhäuten, zu, da diese typischerweise eine verhältnismäßig hohe Schnittkraft erfordern und die Messer entsprechend stark beansprucht werden. Ein weiterer Verschleiß der Messer beziehungsweise der Schneidkante ergibt sich durch ein permanentes Nachschärfen der Messer mittels eines Schleifsteins, welches automatisiert abläuft.
Das Problem der Dauerhaftigkeit einer scharfen Schneidkante der Messer wird abgesehen von einem rein mechanischen Abrieb der Messer außerdem durch eine Oxidation des Messerstahls bestimmt beziehungsweise reduziert. Dies ist insbesondere im Bereich der Lederverarbeitung problematisch, da hier im Zuge der Bearbeitung des Leders im Vorfeld des Einsatzes des Entfleischaggregats aggressive Chemikalien, insbesondere Salze, verwendet werden, um die Lederhaut von der so genannten Oberhaut zu befreien. Die Abtrennung der Unterhaut von der Lederhaut muss hingegen mechanisch erfolgen, was typischerweise durch den Einsatz von Entfleischmessern erreicht wird. Dies wird als „Entfleischen“ bezeichnet. Die Messer des Entfleischaggregats kommen während dieses Entfleischens in besonderem Maße mit den zuvor genutzten Chemikalien in Kontakt. Aufgrund der Aggressivität der Chemikalien korrodiert der Stahl der Messer besonders zügig, insbesondere dann, wenn das Entfleischaggregat nicht permanent im Einsatz ist Im laufenden Betrieb des Entfleischaggregats unterliegen die Messer einem ständigen Abrieb, so dass sich bildender Rost, der sehr weich ist, direkt abgeschliffen wird. Die Mengen des oxidierten Materials (Rost), die dabei auf die Lederhaut gelangen, sind so gering, dass eine optische Beeinträchtigung des Leders nicht feststellbar ist. Sobald allerdings das Entfleischaggregat längere Zeit still steht (Wochenende, Feiertage, Nichtnutzung etc.) kommt es zur Bildung einer ausgeprägten Rostschicht auf den Messern, da der Stahl dem aggressiven Milieu der eingesetzten Chemikalien und Salze nicht standzuhalten vermag. Sobald das Entfleischaggregat nach der Standzeit wieder in Betrieb geht, kann es besonders einfach zu einem prozessbedingtem Abtrag des entstandenen Rosts kommen, der zu einer farblichen Beeinträchtigung der Lederhaut führt. Derartige Verfärbungen lassen sich meist nicht beseitigen, so dass das verfärbte Material herausgeschnitten werden muss, nicht weiter verwertet werden kann und so ein wirtschaftlicher Schaden entsteht.
Um die Problematik zu beheben, ist der Einsatz nichtrostender Stähle für die Messer in Erwägung gezogen worden. Diese weisen jedoch typenbedingt eine verhältnismäßig geringe Härte von weniger als 600 HV auf und sind aufgrund der hohen mechanischen Beanspruchung der Schneidkante des Messers folglich nicht für den Falz- oder den Entfleischbetrieb geeignet. Gerade beim Falzen, das heißt der Bearbeitung der Dicke der Lederhaut, also des Schneidens von gegärbtem Leder, werden die Schneidkanten besonders stark abrasiv beansprucht und bedürfen für eine hohe Dauerhaftigkeit der Schneidkantenschärfe unbedingt einer hohen Härte. Aus diesen Gründen konnten nichtrostende Stähle für die Herstellung von Messern für eine Verwendung im Ledersektor bislang nicht realisiert werden.
Aufgabe
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik darin, ein Messer sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung hervorzubringen, das sowohl korrosionsbeständige Eigenschaften als auch eine ausreichende Härte aufweist, so dass es insbesondere zum Einsatz in der Lederbearbeitung bei hohen Anforderungen an die Schnittqualität geeignet ist.
Lösung
Die zugrunde liegende Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stahl des Messers ein nichtrostender Stahl ist und eine Randschicht des Messers mit Kohlenstoff angereichert wird.
Durch diesen Verfahrensschritt wird der Kohlenstoffgehalt der Randschicht des Messers gegenüber dem restlichen Messer erheblich erhöht. Dieses Vorgehen der „Aufkohlung“ eines bereits härtbaren Stahls ist untypisch, da die Anreicherung eines Stahls mit Kohlenstoff normalerweise durchgeführt wird, um den jeweiligen Stahl überhaupt härtbar zu machen und folglich eher auch nicht härtbare Stähle angewandt wird.
Die weitere Anreicherung des Stahls mit Kohlenstoff, das so genannte „Aufkohlen“, das durchgeführt wird, obwohl der Stahl schon härtbar ist, führt insofern zu einer deutlich verbesserten Härtbarkeit des Messers im Hinblick auf besagte Randschicht, als dass die erreichbaren Härtewerte im Zuge einer anschließenden Härtung des Messers im Bereich der Randschicht erheblich über den sonst realisierbaren Werten liegen und beispielsweise Härtewerte von über 700 HV erreicht werden können. Zwar werden die nichtrostenden Eigenschaften des verwendeten Stahls in dem aufgekohlten Randbereich des Messers durch die Anreicherung mit Kohlenstoff negativ beeinflusst, allerdings wird die Korrosionsbeständigkeit des Stahls nur minimal gemindert, während die Härtbarkeit deutlich zunimmt. Auf diese Weise kann der Stahl bei guter Korrosionsbeständigkeit ferner mit einer hohen Härte versehen werden, so dass sich das fertig gestellte Messer hervorragend für die Bearbeitung von Leder, insbesondere für das Entfleischen und Falzen, eignet. Das Verfahren ist dann besonders vorteilhaft, wenn das Messer nach dem Anreichern der Randschicht mit Kohlenstoff gehärtet wird. Mittels einer Härtung des auf diese Weise hergestellten Messers kann die Härte der Randschicht erheblich angehoben werden und besonders einfach das Maß von mindestens 630 HV überschreiten. Vorteilhafterweise sollte eine Härte von mindestens 670 HV, weiter vorzugsweise von mindestens 720 HV überschritten werden. Im Zuge einer Härtemessung sollte beachtet werden, dass eine bekannter Weise im Zuge des Aufkohlens entstehende äußere Randoxidationsschicht, die typischerweise eine Dicke von etwa 20 μm ± 10μm aufweist, nicht für die Beurteilung der Härte der erfindungsgemäßen Randschicht berücksichtigt wird. Eine korrekte Härtebestimmung ist besonders einfach möglich, indem die Randoxidationsschicht auf dem gehärteten Messer mittels Schleif-Polier-Vorgängen entfernt wird und anschließend mit einer möglichst geringen Prüflast die metallisch blanke Oberfläche des Messers geprüft wird.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird vorrichtungstechnisch ausgehend von einem Messer der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stahl des Messers ein nichtrostender Stahl ist und das Messer eine mit Kohlenstoff angereicherte Randschicht aufweist.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann ein solches Messer besonders gut, das heißt auf ein besonders hohes Maß, gehärtet werden und auf diese Weise sowohl eine hohe Härte im Bereich der Randschicht erreichen (typischerweise von mindestens 630 HV) als auch seine nichtrostenden Eigenschaften im Wesentlichen erhalten und daher nur in verhältnismäßig geringem Maß korrodieren. Versuche haben zeigen können, dass auch nach erheblichen Verweilzeiten eines solchen erfindungsgemäßen Messers in einem korrosiven Milieu nur sehr geringe Anzeichen von Korrosion auftreten („Flugrost“), während die Korrosion bei herkömmlichen, nicht korrosionsbeständigen Messern bereits weit fortgeschritten ist und die Form regelrechter „Rostkrater“ großer Tiefe angenommen hat.
Wie vorstehend bereits beschrieben ist, ist ein solches Messer besonders vorteilhaft, bei dem eine Härte der Randschicht mindestens 630 HV, vorzugsweise mindestens 670 HV, weiter vorzugsweise mindestens 720 HV, beträgt. Messer, die Härten in diesem Bereich aufweisen, eignen sich hinsichtlich ihrer Anfälligkeit für abrasiven Verschleiß besonders gut für die Textil- und Lederbearbeitung, da sie dem jeweiligen Textil beziehungsweise dem Leder gut standzuhalten vermögen.
Das erfindungsgemäße Messer sollte ferner so ausgestaltet sein, dass die aufgekohlte Randschicht eine Dicke zwischen 0,001 mm und 0,2 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 mm und 0,15 mm, aufweist. Eine derartige Schichtdicke ist ausreichend, um eine hohe Standzeit des Messers garantieren zu können, da ein Abtrag dieser Schichtdicke im Zuge des Betriebs der zugehörigen Schneidaggregats einige Zeit in Anspruch nimmt. Ferner bietet die geringe Schichtdicke den Vorteil, dass ein umso größerer Teil des Messers im Kern bei einem im Verhältnis zur Randschicht geringen Kohlenstoffanteil verbleibt und das gesamte Messer auf diese Weise trotz der besonders harten Randschicht eine hohe Zähigkeit behält, wodurch die Bruchgefahr reduziert wird. Außerdem kann die Aufkohlzeit, das heißt die Zeit, die der Messerstahl aufgekohlt werden muss, kurz gehalten werden, was zu einer größeren Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung führt. Bei der Angabe der Dicke der aufgekohlten Randschicht ist zu beachten, dass die vorstehend erwähnte Randoxidationsschicht, die im Zuge des Aufkohlprozesses gebildet wird, nicht mitgerechnet wird.
Im der Randschicht sollte das Messer vorzugsweise über einen Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,6 %, vorzugsweise von mehr als 0,8 %, weiter vorzugsweise von ca. 1,0 % aufweisen. Auf diese Weise wird die Randschicht besonders leicht härtbar, so dass sie der abrasiven Beanspruchung des Schneidbetriebs mittels Härten besonders lange standhalten kann.
Der für das Messer verwendete Stahl sollte dabei vor der Aufkohlung der Randschicht einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,10 % und 0,55 %, vorzugsweise zwischen 0,15 % und 0,5 %, aufweisen. Derartige Stähle zeichnen sich durch eine besonders hohe Zähigkeit bei guter Härtbarkeit aus, wobei gerade letzteres stark von den Anteilen der übrigen Legierungselemente abhängt. Beispielhaft sei hier als Messerstahl der X20Cr13 aus der Gruppe der nichtrostenden, härtbaren Stähle genannt, der definitionsgemäß über 0,2 % Kohlenstoff und 12,5 % Chrom verfügt. Der hohe Chromanteil verleiht diesem Stahl seine Korrosionsbeständigkeit, gleichzeitig ein starker Karbidbildner, wodurch der Stahl trotz des verhältnismäßig geringen Kohlenstoffgehalts von 0,2 % härtbar ist.
Je nach Zusammensetzung des jeweiligen Stahls kann auch ein höherer Kohlenstoffanteil von 0,4 % sinnvoll sein, wobei vorteilhafterweise der Stahl, aus dem das Messer gefertigt ist, einen Chromgehalt von mindestens 12,5 %, aufweisen sollte. Durch die Einhaltung dieses Minimums im Hinblick auf den Chromgehalt wird die nichtrostende beziehungsweise korrosionsbeständige Eigenschaft des jeweiligen Stahls begünstigt beziehungsweise sichergestellt. Dies gilt insbesondere für die aufgekohlte Randschicht des Messers, welche bei einem derartigen Chromgehalt trotz des Aufkohlens auf beispielsweise 1,0 % Kohlenstoff trotzdem eine hohe Korrosionsbeständigkeit behält.
Ausführungsbeispiele
Das erfindungsgemäße Messer sowie das erfindungsgemäße Verfahren werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert.
Es zeigt:
1: Eine mikroskopische Aufnahme eines erfindungsgemäßen Messers und
2: Einen Entfleischzylinder mit einer Mehrzahl der erfindungsgemäßen Messer.
Ein erfindungsgemäßes Messer 1, das in 1 dargestellt ist, weist eine Randschicht 2 sowie eine Randoxidationsschicht 3 auf. Die Randschicht 2 und die Randoxidationsschicht 3 gehen entlang eines Übergangsbereichs 4 fließend ineinander über. Die Randschicht 2 ist in 1 dabei insbesondere durch eine helle Darstellung und die Randoxidationsschicht 3 durch eine dunkle Darstellung besonders gut erkennbar. Die Randoxidationsschicht 3 ist ein Produkt eines Aufkohlens des Messers 1. Sie weist typischerweise keine Härte auf.
Das Messer 1 ist aus einem Stahl vom Typ X20Cr13 gefertigt und weist entsprechend einen Kohlenstoffgehalt von 0,2 % und einen Chromgehalt von 12,5 % auf. Dieser Stahl ist härtbar und gleichzeitig nichtrostend. Am Beispiel von Messer 1 treffen die angegebenen Werte auf einen nicht dargestellten Kernbereich zu, während die Randschicht 2 des Messers 1 hingegen mit Kohlenstoff angereichert ist und daher einen Kohlenstoffanteil von ca. 1,0 % aufweist. Eine Dicke der Randschicht 2 des Messers 1 beträgt ca. 0,15 mm. Die Anreicherung der Randschicht 2 mit Kohlenstoff erfolgt im Zuge eines so genannten „Aufkohlens“.
Der hohe Kohlenstoffgehalt der Randschicht 2 des Messers 1 führt dazu, dass selbiger in diesem Bereich in Folge eines Abschreckvorgangs eine besonders hohe Härte entwickelt (die durch Oxidation inaktiv gewordene Randoxidationsschicht 3 bleibt unberücksichtigt), wobei die dem Stahl innewohnende Korrosionsbeständigkeit zwar reduziert, aber in umfangreichem Maße erhalten bleibt. Durch diese Kombination von hoher Härte bei guter Korrosionsbeständigkeit ist das Messer 1 besonders gut für den Einsatz in der Lederbearbeitung einsetzbar.
Beispielhaft ist in 2 ein Entfleischzylinder 5, der im Zuge der Lederbearbeitung verwendet wird, dargestellt. Dieser verfügt über eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Messern 1, die auf einer Mantelfläche 6 eines Zylinderkörpers 7 des Entfleischzylinders 5 angeordnet sind. Der Entfleischzylinder 5 dreht sich im Betrieb um eine Längsachse 8, wobei eine Schneidkante 9 der Messer 1 mit einem zu bearbeitenden Material in Eingriff gebracht wird und dieses infolgedessen schneidet. Die Messer 1 weisen jeweils einen Schneidenschenkel 10 auf, der an einem unteren Ende eine Fußfläche 11 aufweist, mit dem die Messer 1 jeweils auf der Mantelfläche 6 des Zylinderkörpers 7 angeordnet sind. Ferner weisen die Messer 1 an einem oberen Ende des Schneidenschenkels 10 eine Schneidenfläche 12 auf. Diese umfasst an einem vorderen Rand 13 die Schneidkante 9 des Messers 1. Die Messer 1 sind dabei mittels Verstemmen mit Kupfer 14 in Nuten des Zylinderkörpers 7 befestigt.
Bezugszeichenliste

1: Messer
2: Randschicht
3: Randoxidationsschicht
4: Trennbereich
5: Entfleischzylinder
6: Mantelfläche
7: Zylinderkörper
8: Längsachse
9: Schneidkante
10: Schneidenschenkel
11: Fußfläche
12: Schneidenfläche
13: Rand
14: Kupfer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 7403463 U [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines schraubenlinienförmigen Messers (1) mit einer Schneidkante (9), insbesondere zum Einsatz in der Lederbearbeitung, wobei das Messer (1) aus härtbarem Stahl gefertigt ist und einen Schneidenschenkel (10) aufweist, der sowohl an einem unteren Ende eine Fußfläche (11) als auch an einem oberen Ende eine Schneidenfläche (12) aufweist, wobei die Schneidenfläche (12) entlang eines vorderen Randes (13) die Schneidkante (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl des Messers (1) ein nichtrostender Stahl ist und eine Randschicht (2) des Messers (1) mit Kohlenstoff angereichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer (1) nach dem Anreichern der Randschicht (2) mit Kohlenstoff gehärtet wird.
Schraubenlinienförmiges Messer (1) mit einer Schneidkante (9), insbesondere zum Einsatz in der Lederbearbeitung, wobei das Messer (1) aus härtbarem Stahl gefertigt ist und einen Schneidenschenkel (10) aufweist, der sowohl an einem unteren Ende eine Fußfläche (11) als auch an einem oberen Ende eine Schneidenfläche (12) aufweist, wobei die Schneidenfläche (12) entlang eines vorderen Randes (13) die Schneidkante (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl des Messers (1) ein nichtrostender Stahl ist und das Messer (1) eine mit Kohlenstoff angereicherte Randschicht (2) aufweist.
Messer (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Härte der Randschicht (2) mindestens 630 HV, vorzugsweise mindestens 670 HV, weiter vorzugsweise mindestens 720 HV, beträgt.
Messer (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Randschicht (2) eine Dicke zwischen 0,001 mm und 0,2 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 mm und 0,15 mm, aufweist.
Messer (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl, aus dem das Messer (1) gefertigt ist, in der Randschicht (2) einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,6 %, vorzugsweise von mindestens 0,8 %, weiter vorzugsweise von ca. 1,0 %, aufweist.
Messer (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl, aus dem das Messer (1) gefertigt ist, einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,10 % und 0,55 %, vorzugsweise zwischen 0,15 % und 0,5 %, aufweist.
Messer (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl, aus dem das Messer (1) gefertigt ist, einen Chromgehalt von mindestens 12,5 %, aufweist.