DE4134976A1 - Galvanische strukturgebung von endlos-pressbaendern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines in einem Säurebad behandelten mit einer Schweißnaht versehenen Stahl­ bandes mit bestimmten Legierungsbestandteilen zur galva­ nischen Strukturgebung von Endlos-Preßbändern.

Preßbänder werden eingesetzt zur kontinuierlichen Fertigung von Schichtstofflaminaten und für die Beschichtung von Holz­ spanplatten. Die Oberflächenstruktur der Preßbänder wird im Preßvorgang durch Druck und Temperatur auf das Schichtstoff­ laminat bzw. auf die beschichteten Spanplatten übertragen. Als Prägestrukturen sind heute feine Kornstrukturen, Holzporendarstellungen und andere geometrische Dessins üblich. Die Strukturträgerfläche ist in allen Fällen die Preßband­ außenfläche, welche zusätzlich mit einer verschleißfesten Hartchromschicht überzogen ist, um die Belastung während des Preßeinsatzes in sogenannten Etagen-Heizpressen auszuhalten. Häufig wird bei den Preßbändern aber auch die Innenseite mit einer solchen Hartchromschicht versehen. Im Betrieb sind immer ein Ober- und ein Unterband im Einsatz, welche synchron mit­ einander laufen und wobei zwischen den einander zugewandten Trumen der beiden Preßbänder die beschichtete Spanplatte oder das sonstige Preßlaminat bearbeitet wird.

Solche Endlos-Preßbänder werden bisher hergestellt aus 1 bis 2 mm dickem Stahlbandmaterial, wobei die beiden Enden des Stahl­ bandes mittels herkömmlicher Schweißverfahren, zum Beispiel Laser- oder Plasmaschweißung, miteinander verbunden werden.

Nach der Bildung der Schweißnaht muß die Schweißnahtzone überarbeitet werden. Die Überarbeitung erfolgt dabei in der Regel durch Abschleifen des Schweißwulstes unter gleich­ zeitiger Entfernung von Zunderrückständen in der Warmzone bzw. dem Materialwulstbereich. Nach diesen Vorbereitungsar­ beiten in der Schweißnahtzone werden die Endlos-Rohbänder noch auf der gesamten Außen- und Innenfläche feingeschliffen, damit jedes Band eine einheitliche Materialdicke hoher Toleranzgenauigkeit erhält. Gegebenenfalls werden weitere Oberflächenbearbeitungen vorgenommen, zum Beispiel eine Hoch­ glanzpolierung.

Bisher ist es üblich, für das Stahlbandmaterial vorwiegend austenitische und martensitische Stähle mit bestimmten Le­ gierungsbestandteilen einzusetzen. Bei dem austenitischen Stahlmaterial umfassen die Legierungsbestandteile folgende Mittelwerte: Kohlenstoff 0,1%, Silizium 0,6%, Mangan 1,4%, Chrom 17,5%, Nickel 7,5%. Bei diesen austenitischen Stählen liegen die Materialwerte bei einer Zugfestigkeit von ca. 1200 N pro mm², einer Streckgrenze von 980 N pro mm², einer Elastizitätsgrenze von 600 N pro mm² und einer Dehnung von 22%.

Bei den martensitischen Stählen umfassen die Legierungsbe­ standteile folgende Mittelwert-Anteile: Kohlenstoff 0,05%, Silizium 1%, Mangan 1%, Chrom 13%, Nickel 4% und Titan 0,3 %. Die Materialwerte hierbei liegen bei einer Zugfestigkeit von 1080 N pro mm², einer Streckgrenze von 1000 N pro mm², Elastizitätsgrenze von 850 N pro mm² und einer Dehnung von 5%.

Probepreßbänder aus martensitischen und austenitischen Legierungen mit einer oder mehreren Schweißnähten innerhalb eines Endlosbandes wurden zu Versuchszwecken zunächst mit einer ätzfesten Druckfarbe in Form eines Dessinmusters ver­ sehen, das wahlweise ein Korn- oder Holzporenmuster war. Das Probeband wurde in ein handelsübliches Säuretauchbad eingehängt, so daß in bekannter Weise an den von der Druck­ farbe freien, metallblanken Stellen ein Metallabtrag statt­ fand, durch den das spätere Druckbild entsteht. Diesem Metallabtragprozeß sind zwangsläufig auch die Schweißnaht­ zonen ausgesetzt. Nach Beendigung des Metallabtragprozesses in dem Tauchbad zeigte sich bei allen Preßbändern in der Schweißnahtzone ein uneinheitliches Strukturbild. So wurden unerwünschte wulstförmige Erhöhungen in der Schweißnahtzone sichtbar, die möglicherweise darauf zurückzuführen sind, daß in der unmittelbaren Schweißnahtzone eine geringere Ätzge­ schwindigkeit in dem Säurebad stattfindet als in den übrigen schweißnahtfreien Bereichen. Bei anderen Probebändern zeigten sich statt wulstförmiger Erhöhungen in den Schweißnahtbe­ reichen kehlförmige Vertiefungen der Schweißnahtzonen, was vermutlich darauf zurückzuführen war, daß an diesen Stellen die Ätzgeschwindigkeit höher als in den übrigen Bereichen war. Die Erklärung für diese Mißverhältnisse im gleichen Tauchbad, jedoch bei verschiedenen Bandproben, ist vermutlich darin zu suchen, daß über den Querschnitt der Schweißnähte unterschied­ liche Härteverhältnisse vorliegen. Trotz zahlreicher Ver­ gleichsversuche von auf dem Markt erhältlichen Endlos- Stahlbandproben wurde kein den Forderungen der Praxis gerecht werdendes Strukturbild im Bereich der Schweißnahtzonen erzielt. Ausnahmslos führten solche Bänder bei späteren Abpressungen auf den Endprodukten zu sichtbaren Markierungen auf den Preß­ laminaten bzw. den beschichteten Spanplatten.

Bei anderen bekannten Strukturverfahren (DE-OS 29 50 795) hat man versucht, die beschriebenen Probleme im Bereich der Schweiß­ nahtzonen zu umgehen, indem man auf die Schweißnahtzone eine Metallschicht aufgalvanisiert hat, die dicker ist als die spätere Ätzgravur. Der Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, daß die Aufbringung der galvanischen Schicht, die praktisch als spätere Strukturträgerschicht dient, sehr kostenaufwendig ist. Da die Duktilität der galvanischen Schicht auf dem Preßband zudem nicht in allen Fällen fehlerfrei ist, besteht die Gefahr, daß es zumindest in Teilbereichen zu Ablösungserscheinungen der galvanischen Schicht auf dem Preßband kommen kann. Dies wird vor allem dadurch begünstigt, daß die Preßbänder beim späteren Einsatz in Etagen-Heizpressen starken Zug- und Biegebelastungen ausgesetzt sind.

Ein anderes aus der DE-OS 33 37 962 der Anmelderin bekanntes Verfahren, nach dem der Aufbau der Oberflächenstruktur des Preßbandes mit Hilfe eines Elektrolytbades stattfindet, macht zwar eine zusätzliche Metallschicht im Schweißnahtbereich ent­ behrlich, jedoch bestehen auch bei dieser Verfahrensweise gewisse Probleme hinsichtlich der Haftung der galvanisch auf­ getragenen Strukturfiguren auf dem Stahlblech.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine geeignete Stahl­ legierung für das Preßband zu finden, die einen extrem geringen Härteabfall in der Schweißnahtzone aufweist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die Ver­ wendung eines Stahlbandes mit den Legierungsbestandteilen, wie in den Patentansprüchen 1 und 2 beansprucht. Nach dem Auffinden dieser besonderen Stahllegierung anhand zahl­ reicher Vergleichsversuche mit anderen Legierungszusammen­ setzungen wurde in überraschender Weise festgestellt, daß der Einsatz solcher Stahllegierungen bei geschweißten Endlos- Preßbändern nach der galvanischen Abtragung Strukturierungs­ ergebnisse in den Schweißnahtzonen zeigte, die bei unter­ schiedlichen Probebändern einheitliche Ergebnisse erbrachten. Besonders beachtenswert war, daß dieses positive Ergebnis auch erreicht wurde bei geringfügig abweichenden Legierungs­ anteilen und abweichenden Mischungsverhältnissen der Tauch­ badsäure.

Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt beim Einsatz eines Säurebades, das einen Phosphoranteil von 40-50%, vorzugs­ weise 45%, und einen Schwefelsäureanteil von 30-40%, vorzugsweise 34% enthält. Dieses Säurebad wurde nach einem weiteren Merkmal der Erfindung mit einem Gleichstrom von einer Stromdichte von 3 Ampere pro dm² beaufschlagt. Vorzugs­ weise werden nach einem weiteren Erfindungsvorschlag die Innen- und/oder Außenseiten galvanisch behandelt. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Preßbänder zur Strukturgebung zwischen 30-60 Minuten der Säureeinwirkung in dem Tauchbad ausgesetzt werden. In diesem Fall lassen sich Strukturtiefen von 30-60tausendstel Millimeter erreichen.

Nachstehend wird anhand eines Beispieles beschrieben, wie ein solches Stahlband hergestellt und bearbeitet wird.

Aus einem Stahlbandcoil mit einem Legierungsaufbau nach der Erfindung wird zunächst die gewünschte Länge des Preßbandes entnommen, wobei die Schweißstoßstelle gerade oder schräg abgeschnitten ist. Das Stahlbandcoil ist in den meisten Fällen beidseitig vorgeschliffen, d. h. frei von Zunder und Beiznarben. Als Schweißverfahren können verschiedene Methoden zum Einsatz kommen. Häufig wird das unter der Bezeichnung WIG-Verfahren bekannte Verfahren eingesetzt. Danach wird die Schweißnaht und die gesamte Außen- und Innenfläche des Preßbandes auf eine gleichmäßige Materialdicke geschliffen. Die feingeschliffene Oberfläche wird anschließend auf einen Rauhtiefenwert von gleich oder kleiner 1mu feinpoliert. Danach wird die Band­ außenseite mit einem gewünschten Dessinmuster so bedruckt, daß sie die gesamte Außenfläche gleichmäßig überdeckt und das Druckmuster am Druckanfang und -ende einen nahtlosen Übergang bildet. Dann wird das so vorbereitete Preßband in ein Säure­ tauchbad eingehängt, in welchem die metallblanken Stellen zwischen den Druckmustern aufgelöst werden. Die Einwirkzeit der Säure ist von der gewünschten Strukturtiefe abhängig. Eventuelle Gradbildungen in der geätzten Struktur werden mit einer Polierwalze abgetragen, nachdem das Preßband dem Tauch­ bad entnommen wurde. Später wird das strukturierte Band in einem anderen Tauchbad mit einer Hartchromschicht versehen, die zum Beispiel durch Sandstrahlen auf einen einheitlichen Glanzgrad gebracht wird.

Claims (5)

1. Verwendung eines in einem Säurebad behandelten, mit einer Schweißnaht versehenen Stahlbandes mit den Legierungsbe­ standteilen Kohlenstoff:|0-0,03% Silizium: 2-4% Mangan: 0,15-0,5% Chrom: 11-14% Nickel: 6-8% zur galvanischen Strukturgebung von Endlos-Preßbändern.

2. Verwendung eines Stahlbandes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bevorzugten Legierungsbestand­ teile für Kohlenstoff:|0,01% Silizium: 3% Mangan: 0,25% Chrom: 13% Nickel: 7,3% betragen.

3. Verwendung eines in einem Säurebad behandelten Stahl­ bandes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Säurebad einen Phosphoranteil von 40-50%, vorzugsweise 45%, und einen Schwefelsäureanteil von 30-40%, vorzugsweise 34%, enthält.

4. Säurebad nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß es mit Gleichstrom bei einer Stromdichte von 3 Ampere pro dm² beaufschlagt wird.

5. Stahlband nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und/oder Außen­ seiten galvanisch behandelt werden.