DE2054939A1

DE2054939A1 - Verfahren zur Herstellung von Stahl schneiden, insbesondere Sageblattern

Info

Publication number: DE2054939A1
Application number: DE19702054939
Authority: DE
Inventors: Cyril Leslie Crawley Sussex Norfolk (Großbritannien)
Original assignee: Frys (London) Ltd , Crawley, Sussex (Großbritannien)
Priority date: 1969-11-12
Filing date: 1970-11-07
Publication date: 1971-05-19
Also published as: SE370886B; GB1266616A; FR2069172A5; US3685373A

Description

Dr EMIL VORWERK «». gröbenze-.l/München, 5. November 1970

' PATENTANWALT Mozarts*.9-Telefon 08142/6359

Postscheckkonto-München 175659 ^ ^{V V} Bank t Deutiche Bank München, Zweigst. Maximilians!!-., Kto. 41/36230

F 573/70 DrV/L

J¹RY¹S (LONDON) LIMITED, Crawley, Sussex, England.

Verfahren zur Herstellung von Stahlschneiden, insbesondere Sägeblättern.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Stahlschneiden, insbesondere Sägeblättern, z.B. für Metallsägen.

Bei Sägeblättern sind die optimalen mechanischen und metallurgischen Eigenschaften für

a) den Schneidkantenteil, z.B. die Zähne eines Sägeblattes,

b) den übrigen Teil der Schneide (Schneidrücken) sehr oft unterschiedlich. So soll der Stahl für die Zähne einer Säge häufig eine große Härte und Schnittkraft haben, während der restliche Teil des Sägeblattes Festigkeit und Nachgiebigkeit aufweisen soll» Ähnliche Anforderungen werden an andere Schneiden oder Klingen gestellt.

109821/U07

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Sägeblätter aus zwei.zusammengeschweißten Stahlbändern herzustellen, um ein zusammengesetztes Blatt mit einem Zahnteil aus einer Stahlsorte und dem restlichen Blatteil aus einer anderen Stahlsorte zu erhalten. Die HauptSchwierigkeit bei der Herstellung derartiger Blätter besteht darin, zwischen den zwei verschiedenen Stahlsorten eine einwandfreie Schweißung ohne Verzerrungen zu erzielen.

Eine Technil«; die in dieser Hinsicht angewandt wurde, besteht in dem Zusammenschweißen zweier Stahlbänder durch Elektronenstrahlschweißung. Dieses Verfahren ist jedoch in der Anwendung teuer und umständlich und schwierig zu kontrollieren. Ferner sind die Ergebnisse im Hinblick auf die Schweißfestigkeit im allgemeinen ungenügend. Ferner ist es erforderlich, die zusammenzufügenden Oberflächen zu entfetten und zu schleifen.

Es wurde nun gefunden, daß überraschend verbesserte Ergebnisse durch Anwendung des Mikroplasmaschweißens erreicht werden. Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht demgemäß darin, bei einem Verfahren zur Herstellung von Schneiden, die aus zwei verschiedenen, an ihren Rändern miteinander verschweißten Stahlbändern zusammengesetzt sind, von denen eines die Schneidkante der endgültigen Schneide und das andere den Restteil der Schneide bildet, die Stahlbänder durch Mikroplasmaschweißen miteinander zu verbinden und das verschweißte Band dann zu einer Schneide weiterzuverarbeiten.

Gewöhnlich wird beim Mikroplasmaschweißen ein Lichtbogen zwischen einem mittleren Wolfram-Kathodenstab und einer umgebenden Hohlkegel-Kupferanode erzeugt, die in der Nähe der Kegelspitze in einen kreis-zylinderförmigen Abshnitt von geringem Durchmesser (z.B. 0,72 mm) auδläuft. In die Kupferanode wird Argon eingeblasen, das durch den Lichtbogen am Ende des Kegels als ein gerichteter Plasmaetrom von extrem hoher Temperatur austritt und auf das zu schweißende Material

109821 / U07

-Z-

gelenkt wird. Um die Schweißqualität zu verbessern, wird der Plasmastrom in bekannter V/eise in einen Schutzgasstrom eingehüllt, der üblicherweise aus einer Mischung aus Argon und einigen Prozent Wasserstoff besteht.

Im vorliegenden Fall wird der Plasmastrahl auf die Trennlinie zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Bändern aus unterschiedlichem Stahl gerichtet; und es ist - wiederum im Hinblick auf die Schweißqualität - vorteilhaft, auf die der Plasmaquelle gegenüberliegenden Seiten der Bänder einen weiteren Schutzgasstrom, z.B. aus Argon, zu richten.

Die Hikroplasma-Schweißeinrichtung kann von bekannter Bauart sein. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Breite der Schweißung durch Steuerung des Lichtbogenstromes und durch den Abstand Anode Schweißstelle einzustellen und die Eindringtiefe des Plasmastromes in den Lichtbogen durch die Gasdurchflußmenge durch den Bogen zu regulieren.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß es vorteilhaft ist, wenn der den Plasmastrahl umgebende Argon-Schutzgasstrom mehr Wasserstoff enthält als dies bisher üblich war. Durch Erhöhung des Wasserstoffgehalts, z.B. auf 15 Vol.-Prozent, konnte die Schweißgeschwindigkeit ohne Verminderung der Schweißqualität gesteigert werden, was natürlich ein großer wirtschaftlicher Vorteil ist. Durch eine Versuchsserie wurde gefunden, daß die h<üühste empfohlene Schweißgeschwindigkeit von 35 cm/min durch Verwendung einer Scnutzgasmischung aus 85 % Argon und 15 % Wasserstoff ohne jegliche "Verminderung der Schweißqualität auf über 48 cm/min gesteigert werden konnte.

BAD ORIGINAL

109821/U07

_ Ζμ ■"

Nach dem Zusammenfügen der verschiedenen Stähle durch Mikroplasmaschweißung werden die Stähle im allgemeinen lediglich in Luft abgekühlt, was zu einer sehr spröden und harten Schweißstelle führt. Um das Band für die Herstellung von Sägeblättern oder dergleichen bearbeitbar zu machen, ist es vorteilhaft, das Band nach dem Schweißen zu tempern. Dies kann durch Erwärmung des Bandes in einem geschlossenen Behälter auf eine Temperatur zwischen 750 und IO5O⁰ C für ca. eine Stunde geschehen, wonach dann das Band langsam auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Eine Erwärmungsti
besonders vorteilhaft.

wird. Eine Erwärmungstemperatur von etwa 800° G ist

Nach dem Tempern kann das geschweißte Band mit Hilfe üblicher Behandlungsmethoden zu der gewünschten Schneide, z.B. einem Sägeblatt, verarbeitet werden. Im allgemeinen wird das Band zunächst kalt gewalzt, um vorstehendes Schweißmetall oder dergleichen einzuwalzen,und dann in einer üblichen Richtvorrichtung gerichtet. Danach kann das Material mit einer Schneidpresse in Blattlängen geschnitten werden, falls erwünscht, mit gleichzeitiger Herstellung von Befestigungslöchern. Schließlich wird die Schneidkante hergestellt. Bei Messerschneiden kann ein SchleifVorgang ausgeführt werden, während es für die Herstellung von Sägeblättern üblich ist, mehrere Rohlinge in eine schraubstockartige Vorrichtung einzuspannen und die Zähne auf der dafür vorgesehenen Seite des zusammengeschweißten Streifens einzufrasen. Schließlich werden die Zähne gerichtet. Nachdem so die Schneidkante hergestellt ißt, wird das Blatt einer Wärmebehandlung unterworfen, um der Schneidkante die erforderliche Härte zu verleihen.

Bei der Herstellung von bimetallischen Schneiden, d.h. Schneiden, die aus mehr als einer

109821/UQ7 ^BAD original

Stahlsorte zusammengesetzt sind, können durch eine Wärmebehandlung wegen der unterschiedlichen optimalen V/ärrnebehandlungszeiten und -temperaturen für die verschiedenen Stähle sowie deren verschiedene Eigenschaften, z.B. verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten, Probleme entstehen.

Ein bevorzugtes Wärmebehandlungsverfahren für derartige bimetallische Schneiden besteht nach einer Ausgestaltung der Erfindung darin, die Schneiden zunächst bei hoher, auf den Schneidkantenteil abgestellter Temperatur einer Wärmebehandlung auszusetzen, dann die Schneide verhältnismäßig langsam auf eine Temperatur unterhalb 800° zu kühlen, um sie dann bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 600° C für eine genügende Zeit zu tempern und dadurch die Korngröße des Stahls in dem übrigen Schneidenteil (Schneidrücken) zu reduzieren und dadurch die gewünschte Widerstandsfähigkeit zu erreichen. Vorzugsweise wird die Temperung in einem Zirkulationsofen im Bereich von etwa 550° C für die Dauer von 2 1/2 bio ⁷J) Stunden durchgeführt. Die anfängliche Wärmebehandlung bei hoher Temperatur erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 1240 bis 1280° C während der Dauer von 45 bis 60 Sekunden, worauf die Temperatur über einen Zeitraum von etwa 1 Minute auf 800° C abgesenkt wird. Danach kann die Schneide, falls dies erwünscht ist, vor dem Tempern zunächst auf Raumtemperatur abgekühlt werden.

Aus Gründen einer bequemeren und wirtschaftlicheren Durchführung ist es besonders vorteilhaft, die oben beschriebene Schneidenherstellung durch Mikroxjlasraaschweißung in der Weise vorzunehmen, daß drei Stahlbänder zusammengeschweißt werden und dann da.^cJ mittlere Band in seiner Längsrichtung mittig

BAD ORIGINAL

109821/U07

durchgeschnitten wird, so daß zwei Bänder aus zweierlei Material entstehen. Auf diese Weise können z.B. zwei äußere Stahlbänder von 9 mm Breite, die für den nichtgezahnten Teil einer Metallsäge geeignet sind, und ein mittlerer 6 mm breiter Streifen aus Stahl von Schnellschneidqualität zusammengeschweißt werden, der für die Zähne des Sägeblattes geeignet ist.

Die beigefügte Zeichnung zeigt beispielsweise eine geeignete Anordnung für das Zusammenschweißen der Stahlstreifen. Die Vorrichtung weist Führungsorgane für Stahlbänder auf, durch die sie auf einem kurvenförmigen Wege von einer (nicht dargestellten) Vorratsrolle (im rechten Teil der Zeichnung) zu einer (ebenfalls nicht dargestellten) Aufnahmerolle (im linken Teil der Zeichnung) gefünrt v/erden. Gemäß der Zeichnung werden Bänder 1, 2 und längs des dargestellten gekrümmten Weges zusammengeführt und seitlich durch die Führungsrollen 4-, 5, 6 und 7 gehalten. Jedes Bandpaar wird fest auf einen nicht dargestellten Maschinenteil gedrückt, und zwar mittels einer federbelasteten losen Rolle 8, die unmittelbar vor der Schweißstelle 9 angeordnet ist. Die Schweißung erfolgt durch zwei Mikroplasma-Lichtbogengebläse 10, an deren oberen Ende die hervortretenden Wolfram-Schweißstäbe 11 sichtbar sind. Als Schweißgas (purge gas) wird Argon während des Schweißens sowohl von den Gebläsen 10 auf die Bänder als auch, zusätzlich durch Düsen 12 geblasen. Eine Schutzgasmischung von 85 % Argon und 15 % Wasserstoff wird rings um den Argon-Plasmastrom nach unten geblasen. Die Plasma-Lichtbogen-Schweißgebläse 10 werden in bekannter Weise durch eine Steuervorrichtung 13 versorgt und gesteuert.

• ·

BAD ORIGINAL

109821/U07

In einem ausgeführten Beispiel wurden die

folgenden Stähle benutzt:

Schneidrücken-Stahl: Ein mittlerer Kohlenstoffstahl

entsprechend der Standardausführung EN 19 mit einer Dicke von 0,6 mm und einer Breite von 9 mm.

Schneidkanten-Stahl: Schnellschneidstahl vom Typ 652,

mit einer Dicke von 0,6 mm und einer Breite von 6 mm.

Ein Band des erstgenannten Stahles wurde durch Mikroplasmaschweißung an jeder Seite des zweitgenannten Stahlbandes in der vorbeschriebenen Vorrichtung und mit Hilfe konventioneller Mikroplasmaschweißvorrichtungen angeschweißt. Die Schweißung erfolgte bei einer Schutzgasmenge (Argon-Wasserstoff-Mischung) von 215 1 P^ro Stunde und bei einer Schweißgeschwindigkeit von 49 cm/min. Der Schweißstrom betrug 12 bis 15 Ampere und die Plasma-Argon-Durchflußmenge betrug 140 bis 280 1/Stunde. Die Anode befand sich im Abstand von 2,25 mm von der Schweißstelle.

Das zusammengerollte dreifache Band wurde dann eine Stunde lang bei einer Temperatur von 800°£ getempert und dann langsam, d.h. etwa um 100 pro Stunde,auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Band wurde dann in Längsrichtung geschnitten, kalt gewalzt, gerichtet und in Schneidenrohlinge geteilt. Die Rohlinge wurden dann gruppenweise eingespannt, um die Zähne zu fräsen- Die Schneiden wurden danach durch eine Richtmaschine geführt, um die Zähne zu richten, und dann auf Gestellen gelagert in einen Wärmebehandlungsofen gebracht.

Die Sägeblätter wurden schnell auf 1260° erwärmt und für 50 Sekunden in reduzierender

109821/U07

Atmosphäre gehalten, um eine Oxydation des Materials zu verhindern, sowie dann für eine Minute in einem Gasstrom auf 800⁰C gehalten. Anschließend wurden die Sägeblätter auf Raumtemperatur abgekühlt und danach in einem Zirkulationsofen für drei Stunden auf einer Temperatur von 550° 0 gehalten.

Nach dieser Temperung wurden die Sägeblätter gestrichen und waren damit gebrauchsbereit.

Nach dem vorbeschriebenen Verfahren gefertigte Metallsägen wurden zusammen mit Metallsägen, die nach einem ähnlichen Verfahren, jedoch mit Hilfe von Elektronenstrahlschweißungen, hergestellt wurden, in einer Metallverarbeiter-Lehrlingswerkstatt je nach Bedarf zur Bearbeitung von Stählen mit niedrigem und mittleren Kohlenstoffgehalt eingesetzt. Der Querschnitt der bearbeiteten Werkstücke variierte im Bereich von 3 mm dicken Blechen bis zu Rechteckstäben von 30 mm χ 18 mm und Winkelstäben mit Querschnittaabmessungen von 18 mm χ 18 mm χ 4,5 *mi bis 60 mm χ 60 mm χ 6 mm. Bei den nach dem Elektronenstrahlschweißverfahren gefertigten Sägeblättern löste sich der Zahnteil nach einer Einsatzzeit von zwei bis drei Stunden ununterbrochenen Sägens von dem Rückenteil aus weichem Stahl. Bei der Untersuchung der Sägeblätter stellte sich heraus, daß die Schweißflächen sehr spröde waren, und nach vorhergehendem Bruch in der Werkstatt konnten die Stahlbänder von Hand getrennt werden.

Bei den durch das Mikroplaßmaschweißverfahren hergestellten Sägeblättern blieb die Schneidkante über eine wesentlich längere Zeit vollständig erhalten. Sie wurden von den Lehrlingen in der Werkstatt über eine Zeit von zehn Tagen ohne merkbare Verminderung ihrer Wirksamkeit benutzt. Es ergaben sich in dieser Zeit keine sichtbaren Mangel im Bereich der Schweißstelle.

109821/U07

Aus diesem Test ergibt sich, daß die durch das Elektronenschweißverfahren hergestellten Schneiden in der praktischen Anwendung und Qualität nicht genügend waren, wogegen der bloße Wechsel des Schweißverfahrens Schneiden von hoher Qualität, hoher Verschleißfähigkeit und hoher lebensdauer erbrachte.

Es wurde festgestellt, daß das Verfahren der Erfindung für die Herstellung der verschiedensten Sägeblätter verwertet werden kann, z.B. für Hetallsägeblätter, Schweifsägeblätter, Bandsägeblätter, Bügelsägeblätter und Stichsägeblätter. Das Verfahren kann ebenso vorteilhaft für die Herstellung von kreisförmigen Sägeblättern für Lochsägen verwendet werden sowie für die Herstellung der verschiedensten industriellen Schneidklingen oder dergleichen.

BAD ORIGINAL

109821/U07

Claims

Patentansprüche

( 1./Verfahren zur Herstellung von Stahlschneiden, insbesondere von Sägeblättern, bei dem zwei Stahlbänder an ihren Kanten zusammengeschweißt werden, von denen eines den Schneidkantenteil der fertigen Schneide und das andere Band den übrigen Teil (Rückenteil) der Schneide bildet, wonach dann diese zusammengeschweißten Bänder zu einer Schneide weiterverarbeitet werden, gekennzeichnet durch eine Verbindung der Bänder durch Mikroplasma-Schweißung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmastrom während des Mikroplasmaschweißens durch eine Mischung von Wasserstoff und Argon abgeschirmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzgasstrom im wesentlichen 15 Vol.-Prozent Wasserstoff und 85 Vol.-Prozent Argon enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück sofort nach dem Mikroplasmaschwexßen getempert wird.
5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Mikroplasmaschweißen die Schneidkante der Schneide geformt wird, danach die gesamte Schneide einer auf den Stahl der Schneidkante abgestimmten Hochtemperaturwärmebehandlung ausgesetzt wird, das Werkstück dann verhältnismäßig langsam auf eine Temperatur unter 800 C abgekühlt wird und danach bei einer Temperatur von 500 bis 6S0° G eine ausreichende Zeit getempert wird,

10982 1/1407

um dem Rückenteil der Schneide die gewünschte Festigkeit und Nachgiebigkeit zu verleihen.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet;, daß das Tempern zweieinhalb bis drei Stunden lang durchgeführt wird.

7- Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturbehandlung 45 bis 60 Sekunden bei 1240 bis 1280° C durchgeführt wird.

109821 / U07

Leerseite