DE4314410A1

DE4314410A1 - Embossing die, in particular for producing coins, medals or tokens

Info

Publication number: DE4314410A1
Application number: DE19934314410
Authority: DE
Inventors: Dieter Nedele; Gerhard Nowottny
Original assignee: LAND BADEN WUERTTEMBERG STAATL
Current assignee: LAND BADEN WUERTTEMBERG STAATL
Priority date: 1993-05-03
Filing date: 1993-05-03
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2013-05-04
Also published as: DE4314410C2

Abstract

In order, during the entire service life of the embossing die, to be able to produce coins, medals or tokens with a virtually fully constant quality, the embossing dies preferably have a die body consisting of tough and resilient steel with a coating of titanium nitride or a triple coating of titanium carbide, titanium carbonitride and titanium nitride.

Description

Die Erfindung betrifft ein Prägewerkzeug, insbesondere zur Herstellung von Münzen, Medaillen oder Marken, im wesent lichen bestehend aus einem hart-zähen Stahl oder ähnlichen Werkstoff.The invention relates to an embossing tool, in particular for Manufacture of coins, medals or tokens, essentially Lichen consisting of a hard-tough steel or similar Material.

Münzen oder Medaillen werden in grundsätzlich bekannter Weise dadurch hergestellt, daß eine den Werkstückrohling bildende Metallscheibe beidseitig von Prägestempeln mit hohem Druck beaufschlagt wird, wobei der Umfangsrand des Werkstückes durch einen gegebenenfalls teilbaren Präge ring geformt bzw. festgehalten wird. Inschriften u. dgl. im Umfangsrand des Werkstückes werden in der Regel zuvor mittels Randierwerkzeuge hergestellt. Coins or medals are generally known Made in such a way that the workpiece blank forming metal disc with embossing dies on both sides high pressure is applied, the peripheral edge of the Workpiece by an optionally separable embossing ring is shaped or held. Inscriptions u. the like in the peripheral edge of the workpiece are usually previously manufactured using shear tools.

Dementsprechend bezieht sich die Erfindung insbesondere auf Prägestempel und Prägeringe, aber auch auf Randier werkzeuge.Accordingly, the invention relates in particular on dies and rings, but also on Randier tools.

Alle bisherigen Prägewerkzeuge, welche üblicherweise aus einem hart-zähen Chromstahl bestehen, unterliegen, wie es zu erwarten ist, einem mehr oder weniger großen Verschleiß, wobei die Qualität der die Werkstücke beaufschlagenden Oberflächen der Prägestempel und Prägeringe nahezu kontinuierlich abnimmt. Dies ist gleichbedeutend damit, daß die jeweils zuerst erzeug ten Münzen und Medaillen einen besonders hohen Glanz grad bei besonders guter Oberflächengüte aufweisen, während später erzeugte Münzen und Medaillen hinsicht lich Oberflächengüte und Glanzgrad kontinuierlich schlechter werden. Sobald dann die Herstellungsqualität der Münzen bzw. Medaillen einen Mindeststandard erreicht, müssen die jeweiligen Prägewerkzeuge ausgewechselt werden.All previous stamping tools, which are usually consist of a hard-tough chrome steel, are subject to as you would expect, a more or less large one Wear, the quality of the workpieces surfaces of the dies and Embossing rings decreases almost continuously. This is synonymous with the fact that they generate first coins and medals are particularly shiny degree with particularly good surface quality, while coins and medals produced later surface quality and gloss level continuously become worse. Then the manufacturing quality the coins or medals reach a minimum standard, the respective embossing tools must be replaced.

Die kontinuierliche Verschlechterung der Werkzeugqualität beim Gebrauch gilt allgemein als unvermeidbar, und zwar unabhängig vom Material, aus dem das jeweilige Werkzeug hergestellt ist. Insofern sollten also Prägewerkzeuge aus anderen Materialien keine grundsätzlichen Verbesse rungen bieten können.The continuous deterioration in tool quality in use is generally considered to be inevitable, namely regardless of the material from which the respective tool is made. In this respect, embossing tools should no fundamental improvements from other materials can offer.

Beispielsweise ist es bei spanabhebenden Werkzeugen aus Stahl grundsätzlich bekannt, zur Verlangsamung des Ver schleißes stark beanspruchte Oberflächenzonen mit Titannitrid, gegebenenfalls auch mit einer Dreifach schicht aus einer Unterschicht aus Titancarbid, einer Mittelschicht aus Titancarbonnitrid sowie einer Ober schicht aus Titannitrid, zu versehen. Auch die Qualität derartiger Werkzeuge nimmt - wenn auch vergleichsweise langsam - kontinuierlich ab.For example, it is finished with cutting tools Steel basically known to slow down the ver wear heavily used surface zones Titanium nitride, optionally with a triple layer of a sub-layer of titanium carbide, one Middle layer made of titanium carbon nitride and an upper layer of titanium nitride. The quality too such tools takes - albeit comparatively slowly - continuously.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, Prägewerkzeuge zu schaffen, welche über extrem lange Zeit eine im wesent lichen konstante Bearbeitungsqualität ermöglichen.The object of the invention is now to embossing tools create which over an extremely long time enable constant processing quality.

Diese Aufgabe wird überraschenderweise dadurch gelöst, daß die das Werkstück beaufschlagende Oberfläche des jeweiligen Prägewerkzeuges mit Titannitrid beschichtet ist.Surprisingly, this object is achieved by that the surface of the workpiece respective stamping tool coated with titanium nitride is.

Entgegen jeglicher Erwartung hat sich herausgestellt, daß derartige Prägewerkzeuge eine nahezu gleichbleibende Bearbeitungsqualität ermöglichen, welche zwar gering fügigen statistischen Schwankungen unterliegt, jedoch keine Verschlechterungstendenz erkennen läßt. Vielmehr tritt sogar noch am Ende der Lebensdauer der Prägewerk zeuge eine meßbare Verbesserung der Arbeitsqualität auf, bis die Werkzeuge dann aufgrund von Materialermüdung und damit einhergehenden Brüchen unbrauchbar werden.Contrary to all expectations, it turned out that such embossing tools are almost the same Allow processing quality, which is low subject to statistical fluctuations, however shows no signs of deterioration. Much more occurs even at the end of the embossing life show a measurable improvement in work quality, until the tools then due to material fatigue and the associated breaks become unusable.

Darüber hinaus bieten die erfindungsgemäßen Werkzeuge den Vorzug, daß eine ganz wesentlich größere Zahl von Werkstücken bearbeitet werden kann. Gegenüber bisherigen Prägewerkzeugen wird zumindest etwa die dreifache Standzeit erreicht.In addition, the tools according to the invention offer the advantage that a much larger number of Workpieces can be processed. Compared to previous ones Stamping tools will be at least about three times Service life reached.

Vereinfacht ausgedrückt, zeichnen sich die erfindungs gemäßen Werkzeuge dadurch aus, daß sie entweder gut oder unbrauchbar sind und vor Eintritt der Unbrauchbar keit allenfalls eine Verbesserung der Arbeitsqualität, jedenfalls keine Verschlechterungstendenz, auftritt. Put simply, the invention stands out appropriate tools in that they are either good or are unusable and before the unusable at best an improvement in the quality of work, in any case, no tendency to deteriorate occurs.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzen die Prägewerkzeuge eine Einfachbeschichtung aus Titannitrid, wobei die Schichtdicke bei etwa 3 bis 6 µm liegen kann.According to a preferred embodiment of the invention the embossing tools have a single coating made of titanium nitride, the layer thickness being approximately Can be 3 to 6 µm.

Hierbei erfolgt die Schichtherstellung zweckmäßiger weise durch Plasmabeschichtung bei etwa 150°C, so daß die Materialstruktur des gehärteten Stahles, aus dem der jeweilige Werkzeugrohling bevorzugt besteht, nicht verändert wird.Layer production is more expedient here as by plasma coating at about 150 ° C, so that the material structure of the hardened steel from which the respective tool blank preferably does not exist is changed.

Bei dieser vergleichsweise preisgünstigen Ausführungs form sind die Werkzeugoberflächen nach der Schichther stellung ohne weitere Nachbearbeitung bereits von sehr guter Qualität.In this comparatively inexpensive version are the tool surfaces after the layer position without further post-processing already very much good quality.

Bei einer Ausführungsform mit ganz besonders guten Eigen schaften ist eine Dreifachbeschichtung vorgesehen, welche aus einer Haftschicht aus Titancarbid, einer mittleren Schicht aus Titancarbonnitrid sowie einer oberen Schicht aus Titannitrid besteht und eine Gesamtschichtdicke von etwa 6 bis 8 µm haben kann.In one embodiment with a particularly good property triple coating is provided, which from an adhesive layer made of titanium carbide, a middle one Layer of titanium carbon nitride and an upper layer consists of titanium nitride and a total layer thickness of can have about 6 to 8 µm.

Hier erfolgt die Schichtherstellung, insbesondere bei der Haftschicht aus Titancarbid, durch Plasmabeschichtung bei einer Temperatur von ca. 900°C.Layer production takes place here, especially at the adhesive layer made of titanium carbide, by plasma coating at a temperature of approx. 900 ° C.

Aufgrund dieser hohen Temperatur kann das Stahlmaterial, aus dem der Werkzeugrohling bevorzugt besteht, in der Regel erst nach der Schichtherstellung gehärtet werden, wie es im Hinblick auf eine hohe Lebensdauer des Werk zeuges bevorzugt vorgesehen ist. Die Härtung kann bei einem Werkzeugrohling aus Stahl z. B. bei ca. 980°C erfolgen. Because of this high temperature, the steel material, from which the tool blank preferably consists, in which Usually only be hardened after layer production, as it is in terms of long life of the plant Stuff is preferably provided. The hardening can a steel tool blank z. B. at about 980 ° C respectively.

Darüber hinaus ist es bei der Dreifachbeschichtung in der Regel zweckmäßig, die Oberfläche der obersten Schicht zusätzlich zu polieren.In addition, it is in with the triple coating usually appropriate, the surface of the top layer to polish in addition.

Derart aufwendig hergestellte Prägewerkzeuge haben extrem lange Standzeiten, wie sie insbesondere bei der Herstellung gängiger Münzsorten wünschenswert sind.Such elaborate stamping tools have extreme long service life, as is particularly the case in production common coin types are desirable.

In diesem Zusammenhang muß auch hervorgehoben werden, daß die Herstellung von Prägewerkzeugen für Münzen zur Sicherung gegen Mißbrauch sorgfältig überwacht werden muß. Bei der mit der Erfindung erreichbaren besonders großen Lebensdauer der Prägewerkzeuge kann hier ein er heblicher Aufwand gespart werden, so daß sich die erhöhten Herstellungskosten der Prägewerkzeuge bereits in kurzer Zeit amortisieren.In this context it must also be emphasized that the manufacture of embossing tools for coins Protection against misuse should be carefully monitored got to. In particular with the achievable with the invention long life of the embossing tools considerable effort can be saved, so that the increased Manufacturing costs of the embossing tools in a short time Amortize time.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche verwiesen.Otherwise, the preferred features of the Invention referred to the claims.

Nachfolgend wird die Erfindung noch anhand der Zeichnung näher erläutert.In the following, the invention will be described with reference to the drawing explained in more detail.

Dabei zeigtIt shows

Fig. 1 ein schematisiertes Schnittbild eines Präge stempels mit Einfachbeschichtung und Fig. 1 is a schematic sectional view of an embossing stamp with a single coating and

Fig. 2 ein entsprechendes Schnittbild eines Präge stempels mit Dreifachbeschichtung. Fig. 2 is a corresponding sectional view of an embossing stamp with triple coating.

Der in Fig. 1 dargestellte Prägestempel besitzt einen aus Stahl hergestellten Stempelkörper 1, welcher einem herkömmlichen Stahl-Prägestempel entspricht und auch entsprechend hergestellt wird. The stamping die shown in FIG. 1 has a stamping body 1 made of steel, which corresponds to a conventional steel stamping stamp and is also produced accordingly.

Erfindungsgemäß besitzt der Stempelkörper 1 eine Einfach beschichtung 2 aus Titannitrid, deren Schichtdicke bei ca. 3 bis 6 µm liegt. Die Herstellung dieser Beschich tung 2 kann zweckmäßigerweise durch Plasmabeschichtung bei ca. 150°C erfolgen.According to the invention, the stamp body 1 has a single coating 2 made of titanium nitride, the layer thickness of which is approximately 3 to 6 μm. The preparation of this coating 2 can be conveniently carried out by plasma coating at about 150 ° C.

Aufgrund der geringen Temperatur bei der Schichther stellung kann der Stempelkörper 1 grundsätzlich aus praktisch beliebigen Stahlsorten bestehen, welche einerseits zäh und andererseits hart sind. Insbesondere geeignet sind die Stahlsorten gemäß DIN 12 550 und 12 380.Due to the low temperature in the layer manufacture, the stamp body 1 can basically consist of virtually any type of steel, which are tough on the one hand and hard on the other. The steel grades according to DIN 12 550 and 12 380 are particularly suitable.

Vor der Beschichtung wird der Stempelkörper 1 gehärtet.The stamp body 1 is hardened before coating.

Der Stempelkörper 1 in Fig. 2 besitzt eine Dreifachbe schichtung 3, welche aus einer unteren Haftschicht aus Titancarbid, einer mittleren Schicht aus Titancarbon nitrid sowie einer oberen Schicht aus Titannitrid besteht, wobei die Gesamtschichtdicke bei ca. 6 bis 8 µm liegt.The stamp body 1 in FIG. 2 has a triple coating 3 , which consists of a lower adhesive layer made of titanium carbide, a middle layer made of titanium carbon nitride and an upper layer made of titanium nitride, the total layer thickness being approximately 6 to 8 μm.

In diesem Falle erfolgt die Schichtherstellung zwar wiederum durch Plasmabeschichtung, jedoch bei wesentlich erhöhter Temperatur, welche insbesondere bei Herstellung der Haftschicht aus Titancarbid bei ca. 900°C liegt. Dementsprechend muß der Stempelkörper 1 aus einem sehr hitzefesten Material hergestellt sein, beispielsweise aus einem Chromstahl, insbesondere der Sorte DIN 12 601.In this case, the layer is again produced by plasma coating, but at a significantly elevated temperature, which is approximately 900 ° C., in particular when the adhesive layer is made from titanium carbide. Accordingly, the stamp body 1 must be made of a very heat-resistant material, for example of a chrome steel, in particular of the DIN 12 601 grade.

Aufgrund der hohen Bearbeitungstemperatur bei der Schicht herstellung ist eine Härtung des Stahls vor der Schicht herstellung nicht sinnvoll. Dementsprechend wird der Stempelkörper 1 bei der Ausführungsform nach Fig. 2 nach der Herstellung der Dreifachbeschichtung 3 gehärtet, bei z. B. etwa 980°C.Due to the high processing temperature during the production of the coating, hardening of the steel before the production of the coating is not advisable. Accordingly, the stamp body 1 in the embodiment according to FIG. 2 is hardened after the production of the triple coating 3 , with z. B. about 980 ° C.

Im Hinblick auf eine besonders hohe Oberflächengüte wird die oberste Seite der Titannitrid-Schicht der Dreifachbeschichtung 3 nach Fertigstellung poliert.In view of a particularly high surface quality, the top side of the titanium nitride layer of the triple coating 3 is polished after completion.

Claims

1. embossing tool, in particular for the production of coins, medals or stamps, consisting essentially of a hard-tough steel or similar material, characterized in that the surface of the embossing tool acting on the workpiece is coated with titanium nitride.

2. embossing tool according to claim 1, characterized by a single layer of titanium nitride.

3. embossing tool according to claim 2, characterized, that the layer has a thickness of about 3 to 6 microns.

4. embossing tool according to claim 2 or 3, characterized, that the single layer by plasma coating has been generated at about 150 ° C.

5. embossing tool according to one of claims 2 to 4, characterized, that the single layer on a before coating hardened tool blank made of steel is arranged.

6. embossing tool according to claim 5, characterized, that the steel tool blank of the grades DIN 12 550 or DIN 12 380 exists.

7. embossing tool according to claim 1, characterized by a triple coating with an adhesive layer made of titanium carbide, one middle layer of titanium carbon nitride as well an upper layer of titanium nitride.

8. embossing tool according to claim 7, characterized, that the triple layer has a thickness of about 6 to 8 µm.

9. embossing tool according to claim 7 or 8, characterized, that the triple layer by plasma coating is made.

10. embossing tool according to one of claims 7 to 9, characterized, that the adhesive layer made of titanium carbide at about 900 ° C has been generated.

11. embossing tool according to one of claims 7 to 10, characterized, that the triple layer on a tool blank is made of steel, which after generation the triple layer has been hardened.

12. embossing tool according to one of claims 7 to 11, characterized, that the steel tool blank of the grade DIN 12 601 exists.

13. embossing tool according to one of claims 1 to 12, characterized, that the surface of the titanium nitride layer is polished is.

14. embossing tool according to one of claims 1 to 13, characterized, that it is as an embossing stamp or embossing ring or Randierwerkzeug is formed.