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Verfahren zum Einbringen eines komplementären Prägemusters auf durchhärtete
Walzen eines Prägewalzenpaares Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung oder
das Einbringen eines komplementären Prägemusters auf durchgehärteten Prägewalzen,
die miteinander ein Prägewalzenpaar bilden, und mit denen Bleche geprägt werden
sollen.
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Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Prägewalzen aus
Stahl wird zuerst das gewünschte Muster auf einer kleinen Matrizenwalze ausgebildet
und auf eine Ursprungswalze ähnlicher Größe und Form in bekannter Weise, z. B. durch
Eingravieren oder Ätzen, übertragen. Diese Ursprungswalze wird dann gehärtet und
unter großem Druck mit einer großen Walze aus einem weichen Metall in Berührung
gebracht, wodurch diese weiche Walze eine Gravierung erhält. Diese gravierte weiche
Walze wird dann gehärtet, und ihre Muster oder Formen werden auf eine weitere Walze
übertragen, indem die erste mit einem säurebeständigen Überzug auf der zweiten Walze
in Berührung gebracht wird. Durch dieses Verfahren werden Teile des Überzugs auf
der zweiten Walze entfernt, wonach die zweite Walze geätzt und das Metall an den
freiliegenden Flächen entfernt wird, so da.ß Prägewalzen entstehen, die je ein komplementäres
Prägemuster tragen.
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Ein erheblicher Nachteil des nach diesem Verfahren hergestellten Prägewalzenpaares
liegt darin, daß diese Walzen in einzelnen Fällen keineswegs Stößen oder anderen
Kräften genügend Widerstand bieten, die z. B. dann entstehen, wenn metallische Streifen
oder Bleche ungleichmäßiger Dicke bei der Prägung zwischen ihnen hindurchgehen.
Dieser Nachteil ist auf eine unzureichende Tiefenhärtung der Prägewalzen zurückzuführen.
Die Lösung dieser Schwierigkeit liegt anscheinend nur darin, die Walzen einfach
bis in größere Tiefe hinein zu härten. Wie bereits erwähnt, muß sich jedoch die
erste Walze in einem weichen Zustand befinden, so daß eine Gravierung durch die
kleine Walze möglich ist; die erste Möglichkeit, diese erste Walze zu härten, besteht
also dann, wenn das Muster oder die Formen eingraviert sind. Zu diesem Zeitpunkt
muß ein Wärmebehandlungsverfahren zu Zwecken der Härtung bereits sorgfältig gesteuert
werden, um ein Verziehen oder eine Störung des Musters auszuschließen. Auch wenn
eine solche Steuerung erfolgt, können sich noch ein unerwünschtes Verziehen und
Störungen während der Ausdehnung und Zusammenziehung bei der Wärmebehandlung insbesondere
dann ergeben, wenn man versucht, die Walzen bis zu beträchtlichen Tiefen zu härten.
Folglich ist die einzige Härtebehandlung, die sich als praktisch, wirtschaftlich
und zufriedenstellend erwiesen hat, die Flammenhärtung, bei der die Walzen jedoch
nur an ihrer Außenfläche hart werden.
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Ein Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem ein komplementäres
Prägemuster auf im voraus durchgehärteten Prägewalzen eines Prägewalzenpaares eingebracht
wird, und das von einer das Prägemuster tragenden Ursprungswalze seinen Ausgang
nimmt.
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Bei einem Verfahren zum Einbringen eines komplementären Prägemusters
auf durchgehärtete Walzen eines Prägewalzenpaares mit Hilfe einer ein Muster tragenden
Ursprungswalze wird das Muster gemäß der Erfindung von der Ursprungswalze auf eine
etwa die Länge der Prägewalzen aufweisende, weiche Zwischenwalze übertragen; diese
Zwischenwalze wird anschließend gehärtet und das Muster auf der einen durchhärteten
Prägewalze in an sich bekannter Weise z. B. durch Ätzen eingebracht. In bekannter
Weise kann der Umfang der Zwischenwalze einen ganzzahligen Teil des Umfangs der
Prägewalze betragen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt Fig.1
eine Ansicht eines Prägewalzenpaares, Fig. 2 bis 8 die einzelnen Verfahrensschritte
bei der Herstellung eines Musters auf den Walzen nach
Fig. 1 in
schematischen Ansichten oder Querschnitten der Walzen.
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In Fig. 1 bilden die Walzen 6 und 8 ein Paar herzustellender, zusammenpassender
Prägewalzen.
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In Fig. 2 ist eine kleine zylindrische Matrizenwalze 10 zu sehen,
.die ein gewünschtes Grundmuster oder eine Grundform trägt, die schließlich auf
den Walzen 6 und 8 hergestellt werden soll; dieses Muster kann auf der Matrizenwalze
nach einem üblichen Verfahren hergestellt werden. Die dargestellte Matrizenwalze
10 weist Lagerzapfen 12 auf, damit sie in einem üblichen Gerät (nicht gezeigt) gelagert
werden kann. Eine Gegenwalze 14 trägt auch Lagerzapfen 16 und hat dieselbe Größe
wie die Matrizenwalze 10, so daß eine genaue Übertragung des Musters von der Matrizenwalze
auf diese erleichtert wird. Obwohl die Übertragung in üblicher Weise geschehen kann,
zieht man es doch vor, das Muster auf der Gegenwalze einzugravieren. Wenn das Muster
von der Matrizenwalze 10 auf die Gegenwalze 14 durch Gravierung übertragen wird,
ist die Matrizenwalze gehärtet, während die Gegenwalze weich ist. Um die gewünschte
Übertragung zu erzielen, werden die beiden Walzen in gegenseitiger Berührung (Fig.
2) unter genügendem Druck aufeinander abgerollt. Die Matrizenwalze 10 und die Gegenwalze
14 bestehen beide aus Metall; nachdem das Grundmuster auf der Gegenwalze
14
entstanden ist, wird diese durch eine entsprechende Behandlung gehärtet.
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Das Muster wird nun von der Gegenwalze 14 auf eine Zwischen- oder
Hauptmusterwalze 18 übertragen. Die Walze 18 (Fig. 3) ist größer als die Gegenwalze
14. Das Muster wird vorzugsweise durch eine Eingravierung übertragen. Die gehärtete
Gegenwalze 14 wird also unter Druck in gegenseitiger Berührung mit der Fläche der
Walze 18 abgerollt, die sich bei diesem Vorgang in einem ungehärteten oder weichen
Zustand befindet. Diese Gravierung (nach Fig.3) erfolgt mit einer üblichen Apparatur
(nicht gezeigt). Die Walze 18 weist herausragende Lagerzapfen 20 zu
Zwecken der Lagerung auf. Die Gegenwalze 14 wird dann achsparallel zur Walze
18 bei der Gravierung entlanggeführt, damit das gewünschte Muster auf der ganzen
Außenfläche entsteht. Es ist klar, daß das Verhältnis des Durchmessers der Walze
18 zu dem der Gegenwalze 14 ein ganzzahliges Vielfaches, z. B. das Zweifache, ist,
so daß das Grundmuster auf der Gegenwalze 14 ganzzahlig rund um den Umfang wiederholt
werden kann, damit Unregelmäßigkeiten oder Unvollkommenheiten des auf der Walze
eingravierten Musters vermieden werden.
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Nachdem die Walze 18 graviert ist, wird sie gehärtet und bildet nun
eine Hauptmusterwalze, die zur Herstellung zusammenpassender Prägewalzen 6, 8 verwendet
werden kann.
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Bevor das Muster von der Walze 18 her abgenommen wird, werden die
Walzen 6 und 8 nach einem geeigneten Verfahren gehärtet und dann an ihrer Außenfläche
glattgeschliffen. Je nach Wunsch können die Walzen dann poliert werden. In allen
Fällen kann die Härtung der Walzen 6 und 8 bis zu einer gewünschten Tiefe erfolgen.
Infolgedessen kann auch die gesamte Metallmasse der Walzen durch und durch gehärtet
werden.
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Das Muster wird dann von der Walze 18 auf eine der gehärteten Walzen
6 bzw. 8 übertragen. Die eine Walze, die das Muster aufnehmen soll, z. B. die Walze
8, erhält zuerst einen säurebeständigen Überzug 26 auf ihrer gesamten zylindrischen
Fläche, wie in Fig. 6 zu sehen ist. Dieser Überzug kann wachsartig sein, z. B. eine
Asphaltgummimischung, und in üblicher Weise z. B. mit einem Wischer oder mit Auftragwalzen
(nicht gezeigt) aufgebracht werden. Die nun überzogene Walze 8 und die Walze 18
sind in der in Fig. 4 gezeigten Stellung mit ihren Lagerzapfen 20 bzw. 22 in einer
üblichen Apparatur (nicht gezeigt) gelagert. In einer solchen Apparatur ist die
Walze 18 gegenüber der Walze 8 ausgerichtet, so daß beide Walzen in Längsrichtung
völlig miteinander in Berührung stehen. Die axiale Länge der mit Muster versehenen,
zylindrischen Außenfläche der Walze 18 ist gleich der axialen Länge der zylindrischen
Außenfläche der Walzen 6 oder 8, wie man in den Figuren sehen kann. Wenn sich die
Walze 18 und die Walze 8 in dieser Stellung befinden, wird eine Kraft ausgeübt,
um die Walzen miteinander in Berührung zu bringen und Teile des Überzugs 26 auf
der Walze 8 zu entfernen, wodurch die Außenfläche der Walze 8 in Bereichen freigelegt
wird, die durch das besondere Muster auf der Walze 18 vorgesehen sind, wie
in Fig. 7 zu sehen ist.
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Das Verhältnis des Durchmessers der Musterwalze 18 zum Durchmesser
der Walze 8 ist eine ganze Zahl, so daß keine Unregelmäßigkeiten im Überzug auf
der Walze 8 auftreten. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird das Muster der Walze
18 auf der Walze beliebig oft ganzzahlig unter Vermeidung von Restwerten wiederholt.
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Nachdem der Überzug an diesen vorgegebenen Bereichen auf der Walze
8 entfernt ist, wird die Walze dann durch Eintauchen und Rollen in einem ätzenden
Medium 28 (Fig. 8) geätzt, wobei das Metall nur an den nicht überzogenen, also freigelegten,
vorgegebenen Bereichen weggeätzt wird. Das ätzende Medium kann z. B. aus Salpetersäure
oder einer Mischung von Salpetersäure und Essigsäure bestehen. Diese Verfahrensschritte,
also das Aufbringen eines säurebeständigen Überzugs 26 auf der Walze 8, das Abrollen
in gegenseitiger Berührung auf der Walze 18, damit die dem Muster auf der Walze
18 entsprechenden Teile entfernt werden, und das anschließende Ätzen der freigelegten
oder nicht überzogenen Bereiche der Walze 8 können beliebig häufig wiederholt werden,
falls ein Muster oder eine Form von gewünschter Tiefe in der Walze 8 hergestellt
werden soll, die zum Muster auf der Walze 18 komplementär ist. Der Überzug 26 auf
der Walze 8 und der Säurefilm können durch Abwaschen oder Abspülen auf übliche Weise
entfernt werden, nachdem die Walze geätzt ist.
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Wenn die Bildung des Musters von gewünschter Tiefe an der Walze .8
abgeschlossen und die Walze abgewaschen ist, erhält die Walze 6 einen ähnlichen,
säurebeständigen Überzug wie die andere, tiefere Walze 8; sie wird dabei ausgerichtet
und in inniger Berührung mit der bereits geprägten und unbedeckten Walze 8 (Fig.
5) abgerollt. Wenn auch in Fig. 5 die Walze 8 in der oberen Lage bei diesem Verfahrensschritt
gezeigt ist, kann sie doch je nach Wunsch die Stellung unter der Walze 6 einnehmen.
In diesem Verfahrensschritt werden Teile des Überzugs der Walze 6 entsprechend den
nicht geätzten Teilen der Walze 8 in derselben Weise entfernt, wie es in Fig. 7
dargestellt ist. Diese nicht überzogenen oder freigelegten 'feile der endgültigen
oberen Walze 6 werden dann in derselben Weise geätzt, wie zuvor bei der
Herstellung
der Formen auf der unteren Walze 8 beschrieben wurde.
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Die überzogene Walze 6 kann also in dem Ätzbad 28 eingetaucht und
darin gerollt werden, bis die gewünschte Tiefe des Musters entstanden ist.
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Die beiden Walzen 6 und 8 bilden nun ein zusammenpassendes oder ineinandergreifendes
Walzenpaar, das zuvor gehärtet ist und anschließend keiner schädlichen Wärmebehandlung
mehr unterzogen zu werden braucht, nachdem die Muster oder Formen darauf ausgebildet
sind.
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Es hat sich in einigen Fällen als wünschenswert erwiesen, z. B. wenn
dickes Blech von den Walzen 6 und 8 geprägt werden soll, einen Spielraum zwischen
den Mustereinkerbungen auf der einen Walze und den entsprechenden Mustervorsprüngen
auf der anderen Walze vorzusehen. Dies kann durch eine genügend tiefe Ätzung der
Walze 6 geschehen, nachdem der in Fig. 5 dargestellte Verfahrensschritt ausgeführt
ist. Wenn auch der Durchmesser der Walzen 6 und 8, wie bereits erwähnt, der gleiche
ist, so hat man doch in der Praxis herausgefunden, daß es zweckmäßig ist, den der
unteren Walze 8 ein wenig größer als den der oberen Walze 6, z. B. 0,5 mm zu machen.
Von Anfang an kann daher ein Ausgleich für den Verschleiß oder das nachfolgende
erneute Ätzen der unteren Walze vorgesehen sein, um den erwähnten Spielraum erforderlichenfalls
beizubehalten.