DE4218099A1 - Verfahren fuer die herstellung einer skikante - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung einer Skikante aus vergütetem Stahl, die einen die Lauf­ fläche aufweisenden Kopf und eine in den Körper des Ski ragende Flanke aufweist, die dünner als der Kopf ausge­ bildet ist und über ihre Länge mit einer Vielzahl von gestanzten Ausnehmungen und/oder Öffnungen versehen ist, mit den nachfolgend aufgeführten aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten:

• a) Walzen oder Ziehen des Kantenprofiles;
• b) Vergüten des gesamten Kantenprofiles durch Erwär­ men auf die Härtetemperatur und anschließendes Anlassen;
• c) partielles Erwärmen der Flanke auf eine Temperatur größer als Anlaßtemperatur unter gleichzeitiger Kühlung des Kopfes;
• d) Stanzen der Ausnehmungen und/oder Öffnungen in der Flanke.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 22 04 270 bekannt. Nach diesem Verfahren herge­ stellte Skikanten haben einerseits den Vorteil, daß der Kopf über den gesamten Querschnitt durch Bildung einer martensitischen Struktur sehr hart ist, so daß sich eine hohe Lebensdauer der Skikante ohne Nachschärfen ergibt. Andererseits wird die Flanke durch die partielle Erwär­ mung in eine im wesentlichen perlitische Struktur zu­ rückgeführt, so daß diese Flanke verhältnismäßig weich und duktil ist und dementsprechend mit geringem Werk­ zeugverschleiß durch Stanzen bearbeitet werden kann.

Obwohl das vorbekannte Verfahren die oben diskutierten Vorteile bietet, hat es sich in der Praxis nicht einfüh­ ren lassen. Das ist im wesentlichen darauf zurückzufüh­ ren, daß die so hergestellte Skikante nicht geradlinig verläuft, sondern in der Haupterstreckungsebene unter­ schiedlich gekrümmt ist. Versuche, diese unvermeidbar auftretenden Krümmungen - auch Säbelabweichungen genannt - zu vermeiden oder durch eine nachträgliche Biegever­ formung rückgängig zu machen, sind in der Vergangenheit daran gescheitert, daß die auftretenden Krümmungsradien über die Länge des Kantenprofiles stark differieren, so daß es praktisch unmöglich ist, in der Biegevorrich­ tung die jeweils richtige Biegeverformung einzustellen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren der eingangs genannten Art dahin auszubilden, daß die danach herge­ stellte Skikante völlig geradlinig verläuft.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausge­ hend vom Verfahren der eingangs genannten Art vor, daß beim Vergüten des gesamten Kantenprofiles die Abweichung in der Rockwell-Härte über den Querschnitt und die Länge des Kantenprofiles gesehen auf weniger als 2°HRC einge­ stellt wird, daß die Erwärmungstemperatur und die Erwär­ mungsdauer beim partiellen Erwärmen der Flanke über die Länge des Kantenprofiles konstant gehalten werden und daß das Kantenprofil nach dem partiellen Erwärmen und vor dem Stanzen einer gleichbleibenden Biegeverformung unterzogen wird, bei der die Flanke um einen gleichblei­ benden Betrag gereckt wird.

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß die un­ vermeidbar auftretenden Säbelabweichungen im wesentli­ chen die Folge von Volumenveränderungen sind, die beim Übergang des martensitischen Gefüges in ein ferritisch/ perlitisches Gefüge auftreten. Beim Übergang von marten­ sitischer zu ferritisch/perlitischer Gefügestruktur ei­ nes Kohlenstoffstahles ergibt sich eine Volumenkontrak­ tion, die im vorliegenden Fall - da die Nachbehandlung am Kantenprofil nur einseitig im Bereich der Flanke erfolgt - zwangsläufig zu einer starken Säbelbildung führt. Stellt man nun durch eine entsprechende Wärmebe­ handlung sicher, daß einerseits beim Vergüten des gesam­ ten Kantenprofiles die Abweichungen in der Rockwell-Här­ te - d. h. in der Martensitbildung - über den Quer­ schnitt und die Länge des Kantenprofiles gesehen gering sind und andererseits die Erwärmungstemperatur und die Erwärmungsdauer, d. h. die Perlitbildung - beim partiel­ len Erwärmen der Flanke über die Länge des Kantenprofi­ les weitestgehend konstant sind, so ergibt sich über die Länge des Kantenprofiles eine gleichmäßige Säbelabwei­ chung, die in einer nachfolgenden Biegeverformung durch ein gleichmäßiges Recken der Flanke des Kantenprofiles auf einfache Weise rückgängig gemacht werden kann.

Die erfindungsgemäß geforderte sehr gleichmäßige Marten­ sitbildung in dem Kantenprofil vor dem partiellen Erwär­ men läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß beim Vergüten des gesamten Kantenprofiles eine mehrstufige Durchlaufvergütung vorgenommen wird, bei der das Kanten­ profil zunächst in einem Durchlauf-Metallbad schroff auf eine Temperatur kurz über der Martensit- Starttemperatur (Ms) abgekühlt wird, anschließend eine Gefügeumwandlung des bei der Schroffabkühlung gebildeten austenitischen Gefüges in das martensitische Gefüge bei langsamer Abkühlung unter einer Luftdusche vorgenommen wird und abschließend eine Anlaßbehandlung unter Schutz­ gas erfolgt. Die erläuterte mehrstufige Vergütung führt im Gegensatz zur herkömmlich verwendeten Ölabschreckung zu einem sehr gleichmäßigen martensitischen Gefüge, wel­ ches weitestgehend frei von inneren Spannungen ist. Die Metallbadabschreckung und das Anlassen unter Schutzgas bewirken, daß Oxidationserscheinungen an den Profilober­ flächen vermieden werden. Letzteres ist wichtig für die sich anschließende gleichmäßige Erwärmung der Flanke des Profiles, die durch Oxidationsschichten behindert würde.

Die oben erwähnte Schroffabkühlung erfolgt zweckmäßig in einem Blei-Wismut-Durchlaufbad mit gleichbleibender Tem­ peratur von insbesondere 350°C.

Eine qualitativ besonders gute und mit niedrigem Werk­ zeugverschleiß stanzbare Skikante ergibt sich, wenn die Vergütung des gesamten Kantenprofiles auf eine Rockwell- Härte von 50°-60° HRC erfolgt und die Härte der Flanke durch partielles Erwärmen auf 30°-40°HRC abgesenkt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein gestanz­ tes Kantenprofil in einer ersten Aus­ führungsform;

Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein ge­ stanztes Kantenprofil in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 eine Draufsicht zu Fig. 3;

Fig. 5 schematisch das Verfahren gemäß der Erfindung in seinem Ablauf;

Fig. 6 schematisch die zusätzliche Durch­ lauf-Anlaßvorrichtung quer zur Durchlaufrichtung.

In den Fig. 1 bis 4 ist das Kantenprofil jeweils in sei­ ner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Es besteht aus einem Kopf 2, welcher die Lauffläche 3 auf­ weist und einer Flanke 4, welcher dünner als der Kopf 2 ist und zur Verankerung des Kantenprofiles 1 in dem Körper des Ski dient.

Wie aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich ist, ist die Flanke 4 mit gestanzten Ausnehmungen 5 (Fig. 2) oder Öffnungen 6 (Fig. 4) versehen, welche bei der Befestigung des Kan­ tenprofiles 1 im Körper des Ski zur besseren Verzahnung und Verankerung dienen. Abweichend von den dargestellten Ausführungsbeispielen können die Ausnehmungen 5 und die Öffnungen 6 auch abweichende Gestalt haben.

Das gesamte Kantenprofil 1 besteht aus einem härtbaren Stahl, welcher durch das Verfahren gemäß der Erfindung im Bereich des Kopfes 2 über dessen gesamtes Volumen auf eine große Härte, beispielsweise eine Rockwell-Härte von 50°-60° HRC gehärtet ist, während die Flanke 4 durch zusätzliches partielles Anlassen in der Härte auf bei­ spielsweise 30°-40° HRC reduziert ist.

Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht aus einem Profilwalzwerk 7 oder einer entsprechenden Profilziehanlage, in welcher das durchlaufende Kanten­ profil 1 die richtige Profilform erhält. Anschließend durchläuft das Kantenprofil 1 eine Vergütungsanlage 8, in welcher durch Erhitzen auf die überkritische Tempera­ tur und anschließendes Abschrecken und Anlassen das Kan­ tenprofil 1 über seinen gesamten Querschnitt gleichmäßig vergütet wird, und zwar auf eine verhältnismäßig hohe Härte, die der endgültigen Härte des Kopfes 2 ent­ spricht. Das Abschrecken in der Vergütungsanlage 8 erfolgt in einem Durchlauf-Metallbad, welches eine flüs­ sige Blei-Wismut-Schmelze von konstanter Temperatur, vorzugsweise ca. 350°C enthält. Diese Temperatur liegt noch kurz über der Martensit-Starttemperatur (Ms). Bei dem schroffen Abkühlvorgang bildet sich in dem Kanten­ profil 4 ein im wesentlichen austenitisches Gefüge aus. Nachfolgend wird das Kantenprofil unter einer Luftdusche langsam abgekühlt, wobei das zuvor bei der Schroffabküh­ lung gebildete austenitische Gefüge in ein weitestgehend homogenes martensitisches Gefüge umgewandelt wird. Da­ nach wird das Kantenprofil 1 unter Schutzgas auf eine verhältnismäßig niedrige Anlaßtemperatur angelassen, um die gewünschten Werkstoffeigenschaften exakt einzu­ stellen. Bei der oben erläuterten mehrstufigen Vergütung ergibt sich eine weitestgehend gleichmäßige Härte über den Querschnitt und über die Länge des Kantenprofiles 1. Die Abweichungen in der Rockwell-Härte über den Quer­ schnitt und die Länge des Kantenprofiles 1 betragen höchstens noch 2° HRC.

Danach durchläuft das über sein gesamtes Volumen gleich­ mäßig gehärtete Kantenprofil 1 eine Durchlaufanlage 9 zum zusätzlichen partiellen Anlassen der Flanke 4. Die hierbei eingebrachte Wärmemenge wird konstant geregelt, um über die Länge des Kantenprofiles 1 eine gleichmäßige Biegung zu erhalten. Nur dann ist ein exaktes Ausrichten des Materials nach dem partiellen Anlassen möglich.

Die in Fig. 6 dargestellte Durchlaufanlage zum zusätzli­ chen partiellen Anlassen der Flanke 4 weist zwei bei­ spielsweise wassergekühlte Kühlkästen 10a und 10b auf, die zwischen sich eine Durchtrittsöffnung 11 freilassen, deren Querschnittsform der Querschnittsform des Kopfes 2 angepaßt ist. Die Kühlflächen der Durchtrittsöffnung 11 liegen von drei Seiten her an dem Kopf 2 an und las­ sen die Flanke 4 frei, d. h. ungekühlt.

Dem ungekühlt bleibenden Abschnitt der Flanke 4 ist eine Heizeinrichtung 12 zugeordnet. Diese Heizeinrichtung 12 kann ein genau regelbarer Gasbrenner, eine Induk­ tionsspule oder ein Heizstrahler, insbesondere ein La­ serstrahler sein. Möglich ist auch eine konduktive Er­ wärmung, beispielsweise eine Erwärmung in einem entspre­ chend abgeschirmten Metallbad oder mittels eines Heiz­ körpers, der mit der Flanke 4 des Kantenprofiles 1 in Berührung gebracht wird.

Wie aus Fig. 6 weiterhin ersichtlich ist, ist die Durch­ trittsöffnung 11 so geformt, daß auch der Übergangsbe­ reich 4a zwischen dem Kopf 2 und der Flanke 4 noch gekühlt wird. Hierdurch ergibt sich zwischen dem hart bleibenden Kopf 2 und der zusätzlich angelassenen Flanke 4 ein Übergangsbereich 4a, dessen Härte zwischen der des Kopfes 2 und der Flanke 4 liegt. Die Durchlaufgeschwin­ digkeit v des Kantenprofiles 1 und die Wärmezufuhr Q durch die Heizeinrichtung 12 sind so aufeinander abge­ stimmt, daß die Erwärmungstemperatur und die Erwärmungs­ dauer - und damit die Ausbildung eines perlitischen Gefüges - in der Flanke 4 - über die Länge des Kanten­ profiles 1 konstant gehalten werden.

Der Durchlaufanlage 9 zum zusätzlichen partiellen Anlas­ sen der Flanke 4 ist weiterhin eine Vorrichtung 13 zum langsamen und kontrollierten Abkühlen der Flanke 4 nach­ geschaltet.

Das fertig wärmebehandelte Kantenprofil 1 wird nachfol­ gend in einer Biegevorrichtung 14 einer Biegeverformung unterworfen, bei der die Flanke 4 um einen gleichmäßigen Betrag gereckt wird. Durch diese Biegeverformung wird die sich bei der partiellen Erwärmung des inneren Kan­ tenteiles ausbildende gleichmäßige Krümmung des Kanten­ profiles 1 rückgängig gemacht.

Abschließend wird das fertig wärmebehandelte und gerich­ tete Kantenprofil 1 in einem Stanzwerk 15 mit den Aus­ nehmungen 5 und/oder Öffnungen 6 versehen. Dieser Vorgang erfolgt entweder unmittelbar nach der Wärmebe­ handlung oder gegebenenfalls an einer anderen Ferti­ gungsstätte, beispielsweise an der Fertigungsstätte des Ski-Herstellers. Da die mit den Ausnehmungen 5 oder Öff­ nungen 6 zu versehene Flanke 4 nur noch eine geringe Härte hat, ist der Werkzeugverschleiß bei diesem Stanz­ vorgang sehr gering.

Die in Fig. 5 schematisch dargestellten Anlagenkomponen­ ten können an einer Fertigungsstätte in einer konti­ nuierlichen Herstellungsstraße installiert sein. Sie können aber auch jeweils an verschiedenen Fertigungs­ stätten zum Einsatz kommen, wie in Fig. 5 durch die parallelen Trennungsstriche in den Ablaufpfeilen symbo­ lisiert wird.

Claims (5)

1. Verfahren für die Herstellung einer Skikante aus vergütetem Stahl, die einen die Lauffläche aufweisenden Kopf und eine in den Körper des Ski ragen­ de Flanke aufweist, die dünner als der Kopf ausgebildet ist und über ihre Länge mit einer Vielzahl von gestanz­ ten Ausnehmungen und/ oder Öffnungen versehen ist, mit den nachfolgend aufgeführten, aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten:

• a) Walzen oder Ziehen des Kantenprofiles;
• b) Vergüten des gesamten Kantenprofiles durch Erwär­ men auf die Härtetemperatur und anschließendes Anlassen;
• c) partielles Erwärmen der Flanke auf eine Temperatur größer als Anlaßtemperatur unter gleichzeitiger Kühlung des Kopfes;
• d) Stanzen der Ausnehmungen und Öffnungen in der Flanke,

dadurch gekennzeichnet, daß beim Vergüten des gesamten Kantenprofiles (1) die Abweichung in der Rockwell-Härte über den Querschnitt und die Länge des Kantenprofiles (1) gesehen auf weniger als 2° HRC eingestellt wird, daß die Erwärmungstemperatur und die Erwärmungsdauer beim partiellen Erwärmen der Flanke (4) über die Länge des Kantenprofiles (1) kon­ stant gehalten werden und daß das Kantenprofil (1) nach dem partiellen Erwärmen und vor dem Stanzen einer gleichbleibenden Biegeverformung unterworfen wird, bei der die Flanke (4) um einen gleichbleibenden Betrag gereckt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Vergüten des gesamten Kantenprofiles (1) eine mehrstufige Durchlaufvergütung vorgenommen wird, bei der das Kantenprofil (1) zunächst in einem Durchlauf-Metallbad schroff auf eine Temperatur kurz über der Martensit-Starttemperatur (Ms) abgekühlt wird, anschließend eine Gefügeumwandlung des bei der Schroff­ abkühlung gebildeten austenitischen Gefüges in das mar­ tensitische Gefüge bei langsamer Abkühlung unter einer Luftdusche vorgenommen wird, und abschließend eine An­ laßbehandlung unter Schutzgas erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schroffabkühlung in einem Blei-Wismut-Durchlaufbad (8a) mit gleichbleibender Tem­ peratur von insbesondere 350°C erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergütung des gesamten Kantenprofiles (1) auf eine Rockwell-Härte von 50°-60° HRC erfolgt und daß die Härte der Flanke (4) durch par­ tielles Erwärmen auf 30°-40° HRC abgesenkt wird.