DE4134976C2

DE4134976C2 - In einem Säurebad zur galvanischen Strukturgebung behandeltes, mit einer Schweißnaht versehenes Stahlband, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Stahlbandes

Info

Publication number: DE4134976C2
Application number: DE4134976A
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Ing Hueck; Robert Walter
Original assignee: Eduard Hueck GmbH and Co KG
Current assignee: WALTER, ROBERT, 50354 HUERTH, DE
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2011-10-24
Also published as: SE9202803L; ITMI922284A0; US5350465A; ITMI922284A1; ATA209492A; CH686502A5; JPH05331700A; DE4134976A1; IT1255712B; SE9202803D0; AT403022B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein in einem Säurebad zur galvanischen Strukturgebung behandeltes, mit einer Schweiß naht versehenes Stahlband, das zu Endlos-Preßprägebändern als Prägewerkzeuge verarbeitet ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines Endlos- Preßprägebandes aus einem in einem Säurebad zur galva nischen Strukturgebung behandelten, mit einer Schweißnaht versehenen Stahlband.

Endlos-Preßprägebänder werden zur kontinuierlichen Ferti gung von Schichtstofflaminaten und für die Beschichtung von Holzspanplatten eingesetzt. Die Oberflächenstruktur der Endlos-Preßprägebänder wird im Preßvorgang durch Druck und Temperatur auf das Schichtstofflaminat bzw. auf die be schichteten Spanplatten übertragen. Als Prägestrukturen sind heute feine Kornstrukturen, Holzporendarstellung und andere geometrische Dessins üblich. Die Strukturträger fläche ist in allen Flächen die Außenfläche der Endlos- Preßprägebänder, welche zusätzlich mit einer verschleiß festen Hartchromschicht überzogen sind, um die Belastung während des Preßeinsatzes in sogenannten Etagen-Heizpressen auszuhalten. Häufig wird bei den Endlos-Preßprägebändern aber auch die Innenseite mit einer solchen Hartchromschicht versehen. Im Betrieb sind immer ein Ober- und ein Unterband im Einsatz, welche synchron miteinander laufen und wobei zwischen den einander zugewandten Trumen der beiden Endlos- Preßprägebänder die beschichtete Spanplatte oder das sonstige Preßlaminat bearbeitet wird.

Solche Endlos-Preßprägebänder werden bisher aus ein bis zwei Millimeter dickem Stahlbandmaterial hergestellt, wobei die beiden Enden des Stahlbandes mittels herkömmlicher Schweißverfahren, z. B. Laser- oder Plasmaschweißung, mit einander 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 Vorbereitungs arbeiten in der Schweißnahtzone werden die Endlosrohbänder noch auf der gesamten Außen- und Innenfläche feingeschlif fen, damit jedes Band eine einheitliche Materialdicke hoher Toleranzgenauigkeit erhält. Gegebenenfalls werden weitere Oberflächenbearbeitungen vorgenommen, z. B. 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 austeni tischen Stählen liegen die Materialwerte bei einer Zug festigkeit 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 Legierungs bestandteile folgende Mittelwertanteile: Kohlenstoff 0,05 %, Silizium 1%, Mangan 1%, Chrom 13%, Nickel 4% und Titan 0,3%. Die Materialwerte liegen hierbei 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 oder austenitischen Legierungen mit einer oder mehreren Schweißnähten innerhalb eines Endlosbandes wurden zu Ver suchszwecken zunächst mit einer ätzfesten Druckfarbe in Form eines Design-Musters versehen, das wahlweise ein Korn- oder Holzporenmuster war. Das Probeband wurde in ein handelsübliches Säuretauchbad eingehängt, so daß in be kannter Weise an den von der Druckfarbe freien, metall blanken Stellen ein Metallabtrag stattfand, durch den das spätere Druckbild entsteht. Diesem Metallabtragprozeß sind zwangsläufig auch die Schweißnahtzonen ausgesetzt. Nach Beendigung des Metallabtragprozesses in dem Tauchbad zeigte sich bei allen Preßbändern in der Schweißnahtzone ein un einheitliches Strukturbild. So wurden unerwünschte wulst förmige Erhöhungen in der Schweißnahtzone sichtbar, die möglicherweise darauf zurückzuführen sind, daß in der un mittelbaren Schweißnahtzone eine geringere Ätzgeschwindig keit in dem Säurebad stattfindet als in den übrigen schweißnahtfreien Bereichen. Bei anderen Probebändern zeigten sich statt wulstförmiger Erhöhungen in den Schweißnahtbereichen kehlförmige Vertiefungen der Schweiß nahtzonen, was vermutlich darauf zurückzuführen war, daß an diesen Stellen die Ätzgeschwindigkeit größer als in den übrigen Bereichen war. Die Erklärung für diese Mißverhält nisse im gleichen Tauchbad, jedoch bei verschiedenen Band proben, ist vermutlich darin zu suchen, daß über den Quer schnitt der Schweißnähte unterschiedliche Härteverhältnisse vorliegen. Trotz zahlreicher Vergleichsversuche von auf dem Markt erhältlichen Endlosstahlbandproben wurde kein den Forderungen der Praxis gerecht werdendes Strukturbild im Bereich der Schweißnahtzonen erzielt. Ausnahmslos führten solche Bänder bei späteren Abpressungen auf den Endproduk ten zu sichtbaren Markierungen auf den Preßlaminaten bzw. den beschichteten Spanplatten.

Bei einem aus der DE 29 50 759 C2 bekannten Strukturver fahren hat man versucht, die beschriebenen Probleme im Be reich der Schweißnahtzonen 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 gal vanischen Schicht auf dem Preßband zudem nicht in allen Fällen fehlerfrei ist, besteht die Gefahr, daß es zumindest in Teilbereichen zu Ablöseerscheinungen der galvanischen Schicht auf dem Endlos-Preßprägeband kommen kann. Dies wird vor allem dadurch begünstigt, daß die Preßbänder beim späteren Einsatz in Etagen-Heizpressen starken Zug- und Biegebelastungen ausgesetzt sind.

Ausgehend von diesem bekannten Endlos-Preßprägeband bzw. Verfahren liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Stahllegierung für das Endlos-Preßprägeband zu finden, die einen extrem geringen Härteabfall in der Schweißnahtzone aufweist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung dieses Preß-Prägebandes aufzuzeigen, wel ches einfach umsetzbar ist.

Die auf das Endlos-Preßprägeband gerichtete Aufgabe wird durch die Verwendung eines Stahlbandes mit den Legierungs bestandteilen gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Nach dem Auf finden dieser besonderen Stahllegierung anhand zahlreicher Vergleichsversuche mit anderen Legierungszusammensetzungen wurde in überraschender Weise festgestellt, daß der Einsatz solcher Stahllegierungen bei geschweißten Endlos-Preß prägebändern nach der galvanischen Abtragung Strukturie rungsergebnisse in den Schweißnahtzonen zeigte, die bei unterschiedlichen Probebändern einheiltliche Ergebnisse erbrachten. Besonders beachtenswert war, daß dieses posi tive Ergebnis auch bei geringfügig abweichenden Legie rungsanteilen und Mischungsverhältnissen der Tauchbadsäure erreicht wurde.

Besonders gute Ergebnisse wurden bei Verwendung eines Stahlbandes mit den Legierungsbestandteilen gemäß dem An spruch 2 erreicht. Dabei war es dann besonders vorteilhaft, wenn die Innen- und/oder Außenseiten galvanisch behandelt wurden. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Preßbänder zur Strukturgebung zwischen 30 und 60 Minuten der Säure einwirkung in dem Tauchbad ausgesetzt wurden. In diesem Fall lassen sich Strukturtiefen von 30 bis 60 Tausendstel Millimeter erreichen.

Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4 mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst, in dem das Säurebad einen Phosphoranteil von 40 bis 50% und einen Schwefelsäureanteil von 30 bis 40% enthält und das Säurebad mit Gleichstrom beaufschlagt wird. Die besten Er gebnisse werden erreicht, wenn der Phosphoranteil 45% und der Schwefelsäureanteil 34% beträgt und das Säurebad mit einem Gleichstrom bei einer Stromdichte von 3 Ampere pro dm² beaufschlagt wird.

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 Endlos- Preßprägebandes entnommen, wobei die Schweiß-Stoßstelle 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 Endlos-Preßprägebandes auf eine gleichmäßige Materialdicke geschliffen. Die feingeschlif fene Oberfläche wird anschließend auf einen rauhtiefen Wert von gleich oder kleiner 1 µ feinpoliert. Danach wird die Bandaußenseite mit einem gewünschten Dessin(Muster) so be druckt, daß sie die gesamte Außenfläche gleichmäßig über deckt und das Druckmuster am Druckanfang und -ende einen nahtlosen Übergang bildet. Dann wird das so vorbereitete Preßband in ein Säuretauchbad eingehängt, in welchem die metallblanken Stellen zwischen den Druckmustern aufgelöst werden. Die Einwirkzeit der Säure ist von der gewünschten Strukturtiefe abhängig. Eventuelle Gratbildungen in der geätzten Struktur werden mit einer Polierwalze abgetragen, nachdem das Preßband dem Tauchbad entnommen wurde. Später wird das strukturierte Band in einem anderen Tauchbad mit einer Hartchromschicht versehen, die z. B. durch Sand strahlen auf einen einheitlichen Glanzgrad gebracht wird.

Claims

1. In einem Säurebad zur galvanischen Strukturgebung be handeltes, mit einer Schweißnaht versehenes Stahlband, das zu Endlos-Preßprägebändern als Prägewerkzeuge ver arbeitet ist, mit den Legierungsbestandteilen Kohlenstoff: 0 bis 0,03%
Silizium : 2 bis 4%
Mangan : 0,15 bis 0,5%
Chrom : 11 bis 14%
Nickel : 6 bis 8%

2. Stahlband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsbestandteile für Kohlenstoff: 0,01%
Silizium : 3%
Mangan : 0,25%
Chrom : 13%
Nickel : 7,3%betragen.

3. Stahlband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Innen- und/oder Außenseiten galvanisch be handelt sind.

4. Verfahren zur Herstellung eines in einem Säurebad zur galvanischen Strukturgebung behandelten, mit einer Schweißnaht versehenes Stahlband, das zu Endlos-Preß prägebändern als Prägewerkzeuge verarbeitet ist nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Säurebad einen Phosphoranteil von 40 bis 50% und einen Schwe felsäureanteil von 30 bis 40% enthält und das Säurebad mit Gleichstrom beaufschlagt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphoranteil 45% und der Schwefelsäureanteil 34% beträgt und das Säurebad mit Gleichstrom bei einer Stromdichte von 3 Ampere pro dm² beaufschlagt wird.