DE3505563A1 - SLIDING GUIDE - Google Patents
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- F16C2322/39—General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators
Description
HEPCO SLIDE SYSTEMS LIMITED, 1 AINTREE ROAD, GREENFORD, MIDDLESEX. UB6. 7LA., ENGLANDHEPCO SLIDE SYSTEMS LIMITED, 1 AINTREE ROAD, GREENFORD, MIDDLESEX. UB6. 7LA., ENGLAND
GleitführungsuorrichtungSliding guide device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleitführungsuorrichtung und insbesondere auf ein Rohelement dafür, auf ein Verfahren zur Herstellung des Rohelements und der Gleitführungsuorrichtung und auf ein System zur Verwendung der Gleitführungsuorrichtung.The invention relates to a sliding guide device and in particular to a raw element therefor, to a method for producing the raw element and the Gleitführungsuorrichtung and on a system for Use of the Gleitführungsuorrichtung.
Gleitführungssysteme wie z.B. linear bewegbare Maschinengleitführungsuorrichtungen,bei denen eine lineare Präzisionsbewegung für z.B. eine Druckmaschine oder Maschinenwerkzeuge uorgesehen werden soll, sind bekannt. Sie haben jedoch die Tendenz, insbesondere in der Umgebung zu korrodieren, in der sie arbeiten sollen, und dies kann zu Ungenauigkeiten in ihrer Bewegung oder in der Bewegung der Maschine führen, zu deren Kontrolle sie beitragen sollen, was bedeutet, daß sie oft ersetzt werden müssen. Dies ist sowohl bezüglich der Austauschteile als auch bezüglich der Ausfallzeit der Maschine kostspielig. Diese Tendenz bedeutet auch, daß die Gleitführungselemente nicht allgemein, beispielsweiseSlide guide systems such as linearly movable machine slide guide devices which a linear precision movement is to be provided for e.g. a printing press or machine tools are known. However, they have a tendency to corrode especially in the environment in which they are intended to work, and this can lead to inaccuracies in its movement or in the movement of the machine, its control they are supposed to contribute, which means that they often need to be replaced. This is both with regard to the replacement parts and costly in terms of machine downtime. This tendency also means that the Sliding guide elements not general, for example
Asamstrasse 8, D-8000 München 90 Telefon (089) 653665; Telefax (089) 653218 Telex: 5214168 soza dAsamstrasse 8, D-8000 Munich 90 Telephone (089) 653665; Fax (089) 653218 Telex: 5214168 soza d
Patentanwalt Dr. Ing. Dipl.-Ing. A SoIf (München) Patentanwalt Dipl.-Ing. Chr. Zapf (Wuppertal)Patent attorney Dr. Ing. Dipl.-Ing. A SoIf (Munich) Patent attorney Dipl.-Ing. Chr. Zapf (Wuppertal)
in der Nahrungsmittelindustrie oder in der Hochpräzisionsfotograf ieindustrie verwendet werden können, wo Hygiene wesentlich ist.in the food industry or in the high-precision photographer he industry can be used where hygiene is essential.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben.The invention is based on these disadvantages to fix.
Diese Aufgabe ist durch die Lehren der Ansprüche 1, 2, 7 und 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.This problem is solved by the teaching of claims 1, 2, 7 and 11. Advantageous further training of the Invention are characterized by the subclaims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Rohelement aus rostfreiem Stahl für eine Gleit führungsvorrichtung geschaffen, die bei Gebrauch einen Teil besitzt, der mit einem Lager zusammenwirkt, wobei der Teil härtbar ist und zumindest ein Teil des Rests relativ unhärtbar ist.According to one aspect of the invention, a raw element made of stainless steel for a sliding guide device created which, in use, has a part which cooperates with a bearing, the part being hardenable and at least some of the remainder is relatively uncurable.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Rohelement aus rostfreiem Stahl zur Herstellung einer Gleit führungsvorrichtung geschaffen worden, die einen Körper und einen Teil besitzt, der bei Gebrauch mit einem Lager zusammenwirkt, wobei das Rohelement einen härtbaren rostfreien Stahl zur Bildung des Teils und einen rostfreien Stahl, der relativ unhärtbar ist, zur Bildung des Körpers aufweist und die beiden Stähle zusammen befestigt sind.According to a second aspect of the invention is a raw element Made of stainless steel for the manufacture of a sliding guide device having a Has body and a part which, in use, cooperates with a bearing, the raw element having a hardenable stainless steel for forming the part and a stainless steel that is relatively non-hardenable for Has formation of the body and the two steels are fastened together.
Die härtbaren und relativ unhärtbaren Teile oder Stähle können integral durch Elektronenstrahlschweißen verschmolzen sein.The hardenable and relatively non-hardenable parts or steels can be integrally fused by electron beam welding be.
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Die härtbaren und relativ/ unhärtbaren Teile oder Stähle können durch einen Laser verschmolzen bzw. zusammengeschmolzen sein.The hardenable and relatively / non-hardenable parts or Steels can be fused or fused together by a laser.
Die Zusammensetzung des härtbaren Teils oder Stahls kann auf einer Gewichtsprozentbasis 0,95 - 1,20 C, ungefähr 1,0 Si, ungefähr 1,0 Mn, 16 - 18 Cr, ungefähr 0,75 Mo, ungefähr 0,03 S und ungefähr 0,04 P enthalten und die Zusammensetzung des relativ/ unhärtbaren Teils oder Stahls kann enthalten 0,09 - 0,15 C, 0,00 - 1,0 Si, ungefähr 1,00 Mn, ungefähr 1,0 Ni, 11,00 - 14 Cr, 0,030 - 0,045 S und 0,040 - 0,045 P.The composition of the hardenable part or steel can be on a weight percent basis 0.95-1.20C, about 1.0 Si, about 1.0 Mn, 16-18 Cr, about 0.75 Mo, about 0.03 S, and about 0.04 P. and the composition of the relative / uncurable part or steel may contain 0.09-0.15 C, 0.00-1.0 Si, about 1.00 Mn, about 1.0 Ni, 11.00-14 Cr, 0.030 - 0.045 S and 0.040 - 0.045 P.
Die Zusammensetzung des relativ/ unhärtbaren rostfreien Stahls kann vorzugsweise 0,12 Min C, 1,0 Max Si, 1,00 Mn, 1,00 Ni, 12 - 14 Cr, 0,045 Max S und 0,045 P enthalten.The composition of the relative / unhardenable stainless steel can preferably be 0.12 Min C, 1.0 Max Si, 1.00 Mn, Includes 1.00 Ni, 12-14 Cr, 0.045 Max S, and 0.045 P.
Das Rohelement kann ein im wesentlichen ebenes Rohelement sein und der Teil kann eine Seitenkante bzw. Schmalseite von diesem Teil sein.The raw element can be an essentially flat raw element and the part can have a side edge or a side edge. Be the narrow side of this part.
Es können zwei Teile vorgesehen sein, die entsprechende Seitenflächen des Rohelementes umfassen.Two parts can be provided, the corresponding one Include side surfaces of the raw element.
Das Rohelement kann ein gebogenes, im wesentlichen ebenes Rohelement umfassen, wobei der Teil eine Seitenfläche des Rohelementes ist.The raw element can be a curved, essentially comprise planar raw element, wherein the part is a side surface of the raw element.
Es können zwei Teile vorgesehen sein, die die entsprechenden Seitenflächen des Rohelementes umfassen.Two parts can be provided which comprise the corresponding side surfaces of the raw element.
Das Rohelement kann ein toroidförmiges oder zylindri-The raw element can be a toroidal or cylindrical
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sches Rohelement umfassen und der Teil kann ein radial gerichteter Flansch sein, der sich um dessen Umfang herum erstreckt.cal raw element include and the part can be a radial be directed flange extending around its periphery.
Der Flansch kann zum Zentrum des Toroids oder Zylinders gerichtet sein.The flange can point to the center of the toroid or cylinder be directed.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Gleitstück bzw. eine Gleit führungsvorrichtung aus rostfreiem Stahl geschaffen, ] Ü die aus einem Rohelement entsprechend den oben beschriebenen Rohelementen hergestellt ist, wobei der Teil gehärtet ist und zumindest ein Teil des Restes ungehärtet ist.According to a third aspect of the invention, a slider or a sliding guide device made of stainless steel created,] Ü made of a raw element according to those described above Raw elements is made, the part is hardened and at least part of the remainder is unhardened is.
Der oder jeder Teil kann sich zu einer V-Formation bzw. -Gestalt verjüngen.The or each part may taper into a V-shape.
Der Spitzenwinkel des "V" kann 90° sein.The point angle of the "V" can be 90 °.
Der oder jeder Teil kann eine Härte im Bereich von 58 60 Rockwell "C" besitzen.The or each part can have a hardness in the range of 58-60 Own Rockwell "C".
Der Rest oder Körper kann eine Einrichtung zum Befestigen der Gleitführungsvorrichtung an einer Träger-, Unterstutzungs- oder Aufspannplatte umfassen.The remainder or body may have a device for attaching the sliding guide device to a carrier, Include support or platen.
Die Befestigungseinrichtung kann eines oder mehrere Durchgangs löcher aufweisen.The fastening device can have one or more through holes.
3Ü Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Rohelementes aus rostfreiem Stahl für eine Gleitführungsvorrichtung ge-3Ü According to a fourth aspect of the invention is a method for the production of a raw element made of stainless steel for a sliding guide device
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lifi'llifi'l
schaffen, die bei Gebrauch einen Teil besitzt, der mit einem Lager zusammenwirkt, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß zwei rostfreie Stähle mit unterschiedlicher Zusammensetzung vorgesehen werden, von denen einer härtbar und einer relativ unhärtbar ist, daß die beiden Stähle zusammengehalten werden und ihre benachbarten Kanten bzw. Randbereiche so vereinigt bzw. aufgeschmolzen werden, daß sie verschmelzen, daß das verschmolzene Metall verfestigt wird, daß das Rohelement roh zur benötigten allgemeinen Gestalt geformt wird und daß dann das roh geformte Rohelement einem Härtungsprozess unter Vakuum unterworfen wird, bei dem lediglich der Teil gehärtet wird.create which, in use, has a part that cooperates with a bearing, the method which Steps include providing two stainless steels of different composition one of which is hardenable and one relatively non-hardenable that the two steels are held together and their neighboring edges or marginal areas are united or melted in such a way that they merge, that the fused metal is solidified, that the raw element is raw to the required general shape is shaped and that then the roughly shaped raw element is subjected to a hardening process under vacuum, in which only the part is hardened.
Das Verfahren kann die Schritte umfassen, daß das Rohelement vom dem vakuumhärtenden Ofen entnommen wird, und daß dann das Rohelement über im wesentlichen seinen gesamten Oberflächenbereich geschliffen und/oder poliert wird, um eine glatte fertig bearbeitete Gleitführungsvorrichtung zu schaffen.The method may include the steps of removing the blank from the vacuum curing oven, and that the raw element is then ground and / or over substantially its entire surface area is polished to a smooth finished sliding guide device to accomplish.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist ein Gleitführungssystem geschaffen, das eine Gleitführungsvorrichtung aus rostfreiem Stahl, wie sie oben beschrieben,oder nach einem oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist, und eine Anzahl von Lagern in einem Schlitten oder Wagen umfaßt, wobei die Gleitführungsvorrichtung und der Schlitten relativ hin und her bewegbar sind, wobei die Lager bzw. Traganordnungen an der oder jeder gehärteten Schmalseite oder jedem Flansch der Gleitführungsvorrichtung bzw. des Gleitstücks unterstützen.According to a fifth aspect of the invention is a sliding guide system created that a sliding guide device made of stainless steel as described above or by a method described above is, and comprises a number of bearings in a slide or carriage, the sliding guide device and the carriage are relatively reciprocable, with the bearings or support assemblies on the or each hardened narrow side or each flange of the sliding guide device or the sliding piece support.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand einer erfindungsgemäßen Gleitführungsvorrichtung und der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigen:The invention is explained below with the aid of an inventive Slide guide device and the drawing, for example explained in more detail; show in the drawing:
cj Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Gleitstück aus rostfreiem Stahl, c j Fig. 1 is a plan view of a sliding piece according to the invention made of stainless steel,
Fig. 2 eine Endansicht des in Fig. 1 gezeigten Gleitstücks, und
10Figure 2 is an end view of the slider shown in Figure 1, and
10
Fig. 3 in größerem Maßstab eine isometrische Explosions ansicht eines Gleitführungssystems,in dem ein Gleitstück gemäß Fig. 1 oder 2 eingebaut ist.Fig. 3, on a larger scale, is an exploded isometric view of a sliding guide system in which a Slider according to Fig. 1 or 2 is installed.
1'; Das in der Zeichnung gezeigte Gleitstück (Schieber) 1 ist im allgemeinen rechteckförmig und eben und besitzt gegenüberliegende Längsschmalseiten oder Teile 2, die aus einem härtbaren, rostfreien Stahl hergestellt sind, und einem Körper oder Restteil 3, der aus einem relativ 0 unhärtbaren oder weichen rostfreien Stahl hergestellt ist. Das gesamte Gleitstück 1 ist präzisionsgeschliffen und korrosionsbeständig. Die Schmalseiten 2 sind U-förmig, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die geneigten Oberflächen 4 der V-fömigen Seitenflächen bilden im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Winkel von 90° miteinander. Das Präzisionsschleifen liefert eine Parallelität von 0,013 mm pro Meter über die V-förmigen Schmalseiten 4 und eine ähnliche Toleranz kann bezüglich der Geradheit erzielt werden, indem das Gleitstück 1 auf einer präzisionsgeschliffenen Oberfläche angebracht wird, beispielsweise auf einer Rückoder Stützplatte la aus rostfreiem Stahl oder Aluminium,1'; The slide (slide) shown in the drawing 1 is generally rectangular and planar and has opposite longitudinal narrow sides or parts 2, which are made of a hardenable, stainless steel, and a body or remainder 3 made of a relatively unhardenable or soft stainless steel is. The entire slide 1 is precision ground and corrosion resistant. The narrow sides 2 are U-shaped, as shown in FIG. 2. The inclined Form surfaces 4 of the V-shaped side surfaces in the embodiment shown an angle of 90 ° together. The precision grinding provides a parallelism of 0.013mm per meter over the V-shaped Narrow sides 4 and a similar tolerance with regard to straightness can be achieved by the Slider 1 on a precision ground surface is attached, for example on a back or support plate la made of stainless steel or aluminum,
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an der das Gleitstück 1 mittels einer geeigneten Befestigungseinrichtung, wie z.B. mittels Schrauben oder Bolzen befestigt wird, die durch eine Befestigungseinrichtung des Gleitstücks 1 in Form von Durchgangslöchern 6 gesteckt werden, die leicht geformt werden, indem sie z.B. durch den Körper 3 gebohrt werden. Es sind vier solcher Löcher 6 gezeigt.on which the slider 1 by means of a suitable fastening device, such as is fastened by means of screws or bolts, which are fastened by a fastening device of the slider 1 are inserted in the form of through holes 6 which are easily shaped, e.g. by drilling them through the body 3. Four such holes 6 are shown.
Die Schmalseiten 2 sind aus einem rostfreien Stahl gebildet, der bis zu 58 Rockwell "C" gehärtet worden ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der rostfreie Stahl für die Schmalseiten 2, der als 440C (AISI) bekannte Stahl, der die Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) 0,95 - 1,20 C, 1,0 Si, 1,0 Mn, 16 - 18 Cr, 0,75 Mo, 0,030 S und 0,040 P besitzt. Der weiche rostfreie Stahl des Körpers oder Teils 3 ist der als EN56A bekannte Stahl, der die Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) 0,12 Max C, 1,0 Max Si, 1,00 Mn, 1,00 Ni, 12 - 14 Cr, 0,045 S und 0,045 P besitzt. 20The narrow sides 2 are formed from a stainless steel that has been hardened up to 58 Rockwell "C". In the exemplary embodiment shown, the stainless steel for the narrow sides 2 is known as 440C (AISI) Steel, which has the composition (in percent by weight) 0.95 - 1.20 C, 1.0 Si, 1.0 Mn, 16 - 18 Cr, 0.75 Mo, 0.030 S and 0.040 P. The soft body or part 3 stainless steel is that as EN56A known steel, which has the composition (in percent by weight) 0.12 Max C, 1.0 Max Si, 1.00 Mn, 1.00 Ni, 12-14 Cr, 0.045 S and 0.045 P. 20th
Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Gleitstück 1 wird in einem System 7 (Fig. 3) verwendet, in dem vier winklige (V-förmige) Kontaktlager 8 aus rostfreiem Stahl das Gleitstück 1 führen, dessen Schmalseiten bzw. Kanten 2 durch die V-förmigen Spalte 9 in den Kontaktlagern 8 hindurchgehen, die jeweils zwei Lagerteile 10 und 11 umfassen, so daß sie bei einer Anordnung übereinander einen V-förmigen Spalt 9 bilden. Die Lager 8 sind abgedichtet und geschmiert, um einen hochgradigen Schutz zu schaffen.The slide 1 shown in Figs. 1 and 2 is used in a system 7 (Fig. 3) in which four angled (V-shaped) contact bearings 8 made of stainless steel guide the slider 1, its narrow sides or edges 2 pass through the V-shaped column 9 in the contact bearings 8, each of the two bearing parts 10 and 11 so that they form a V-shaped gap 9 when arranged one above the other. The bearings 8 are sealed and lubricated to provide a high level of protection.
Die Lager 8 sind von konzentrischen 12 oder exzentrischenThe bearings 8 are of concentric 12 or eccentric
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13 Zapfen oder Bolzen getragen, von denen die letzteren gegenüber den ersteren 12 angebracht sind, um einen einfachen und dennoch wirksamen Weg für die Einstellung des freien 5piels im System 7 vorzusehen. Da der Umfang der Lagerteile am größeren Durchmesser größer als der kleinere Durchmesser ist, wird ferner eine konstante Wisch- bzw. Schmierwirkung erzeugt, wenn das Gleitstück 1 und die Lager 8 bei der Bewegung des einen relativ zum anderen aufeinander einwirken.13 tenons or bolts carried, the latter of which over the former 12 are attached to provide a simple yet effective way of adjustment of free play in system 7. Because the scope of the bearing parts on the larger diameter is larger than the smaller diameter, a constant wiping or lubricating effect is also generated when the Slider 1 and the bearings 8 act on one another during the movement of one relative to the other.
Die Gl eitführungsvorrichtung 1 aus rostfreiem Stahl ist aus einem Rohelement hergestellt, das selbst dadurch hergestellt worden ist, daß zwei Streifen aus härtbarem rostfreien Stahl für die Schmalseiten 2 des Gleitstücks 1 und ein relativ unhärtbarer rostfreier Stahl für den Körper oder restlichen Teil 3 des Gleitstücks 1 genommen werden und die Oberflächen grob maschinell bearbeitet werden, die einander benachbart sind oder miteinander in Kontakt stehen. Diese Ober-0 flächen werden dann zueinander hingehalten und die Stähle werden zusammengeklemmt bzw. -gespannt. Die gespannten oder aufgerichteten/hochgestellten Stähle werden dann in einer Vakuumkammer angeordnet und ein Elektronenstrahlschweißkopf wird dann längs der Verbindung der aneinanderstoßenden Kanten vorbeigeführt. Der Strahl ist 1 Elektron dick und verschmilzt die benachbarten Kanten bzw. Schmalseiten der beiden Stähle im wesentlichen augenblicklich durch und durch deren Dicke,wobei die Stähle wirksam verschmelzen, um eine integrale zusammengesetzte Anordnung bei der Verfestigung zu schaffen. Sehr wenig Hitze wird verbreitet; die Hitze wird durch die relativ große Masse der StähleThe sliding guide device 1 made of stainless steel is made from a raw element, which itself thereby has been made that two strips of hardenable stainless steel for the narrow sides 2 of the Slider 1 and a relatively non-hardenable stainless steel for the body or remaining part 3 of the slider 1 and roughly machined the surfaces that are adjacent to each other are or are in contact with each other. This upper 0 surfaces are then held towards each other and the steels are clamped or clamped together. the tensioned or erect / raised steels are then placed in a vacuum chamber and an electron beam welding head is then placed along the joint the abutting edges passed. The beam is 1 electron thick and fuses the neighboring edges or narrow sides of the two steels essentially instantaneous through and through theirs Thickness, the steels effectively fusing to form an integral composite assembly upon solidification to accomplish. Very little heat is diffused; the heat is due to the relatively large mass of the steels
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rasch zerstreut, die dem Elektronenstrahl nicht ausgesetzt sind. Daher tritt keine Formänderung oder Deformation des Metalls auf.rapidly dispersed that are not exposed to the electron beam. Therefore, no shape change or deformation occurs of the metal.
Die zusammengesetzte Anordnung wird dann aus der Vakuumkammer entfernt, wird grob flach maschinell bearbeitet, und die Löcher 6 der V-Kante 4 werden ausgebildet. Dann wird das Rohelement bzw. der Rohling in einem Vakuumofen angeordnet, um die Schmalseiten 2 zu härten. Wieder tritt keine Verformung auf, da die zusammengesetzte Einheit von Natur aus stark ist. Sowie die Schmalseiten 2 gehärtet sind, wird das Rohelement aus dem Ofen entnommen und endbearbeitet, d.h. es wird überall geschliffen bzw. poliert, um das Gleit stück 1 zu bilden. Dieses Schleifen glättet das Gleitstück, obwohl es zusätzlich poliert werden kann, falls dies erforderlich oder gewünscht ist. Der Härtungsprozess bewirkt lediglich ein Härten der Schmalseitenteile oder Streifen 2, die zusätzlich dazu, daß sie gehärtet sind, lediglich im gehärteten und polierten Zustand korrosionsfrei sind. Der Stahl für den Körper oder restlichen Teil 3, der ungehärtet bleibt, bleibt weich und korrosionsfrei. Beide rostfreien Stähle sind von der martensitischen Art.The composite arrangement is then derived from the Vacuum chamber removed, machined roughly flat, and holes 6 of V-edge 4 are formed. Then the raw element or the blank is placed in a vacuum furnace around the narrow sides 2 to harden. Again, no deformation occurs because the composite unit is inherently strong. As soon as the narrow sides 2 have hardened, the raw element is removed from the furnace and finished, i.e. it is sanded or polished everywhere to ensure the glide piece 1 to form. This grinding smooths the slider, although it can be additionally polished if this is necessary or desired. The hardening process only causes hardening of the narrow side parts or strips 2 which, in addition to being hardened, are merely hardened and polished Condition are corrosion-free. The steel for the body or the remaining part 3, which remains uncured, remains soft and corrosion-free. Both stainless steels are of the martensitic kind.
Die für den Elektronenstrahlkopf benötigte Leistung ist 6 kW und der Rohling kann 1200 mm lang sein.The power required for the electron beam head is 6 kW and the blank can be 1200 mm long.
Die oben beschriebene Erfindung kann abgewandelt werden. Beispielsweise kann lediglich eine Schmalseite 2 aus härtbarem rostfreien Stahl sein. Auch kann das Gleitstück 1 gekrümmt, gebogen, toroidförmig oderThe invention described above can be modified. For example, only one narrow side 2 be made of hardenable stainless steel. The slider 1 can also be curved, bent, toroidal or
zylindrisch anstatt gerade sein; der Teil 2, der
gehärtet wird, ist dann ein Flansch, wenn das Gleitstück toroidförmig oder kreisförmig ist. Die Bildung
des zusammengesetzten Rohlings kann auch ausgeführt
werden, indem eine Laser- oder Plasmatechnik für das Schweißen verwendet wird.be cylindrical instead of straight; the part 2 which is hardened is then a flange if the slider is toroidal or circular. The formation of the composite blank can also be carried out
by using a laser or plasma technique for welding.
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