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Die Erfindung betrifft Präzisionsteile, die aus einem nicht-magnetischen, nicht-rostenden
Stahl hergestellt sind, der eine exzellente Bearbeitbarkeit aufweist. Die Erfindung betrifft
insbesondere einen nicht-magnetischen, nicht-rostenden Stahl, der eine Erhöhung der
Lebensdauer einer Form, wie sie bei der maschinellen Bearbeitung verwendet wird, und
eine Verbesserung der Qualität der Präzisionsteile, die durch die Bearbeitung hergestellt
werden, zuläßt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines
Strahlführungsteils eines Fernsehgeräts und betrifft auch ein derartiges Teil.
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Viele kleine Präzisionsteile wie beispielsweise nicht-magnetische Antriebe und dergleichen
sind in elektrischen Haushaltsgeräten wie beispielsweise Fernsehgeräten und
Video-Aufnahmegeräten (Videorecordern; VTR), Computern, Vorrichtungen für die magnetische
Aufzeichnung, elektronischen Geräten und dergleichen montiert. Beispielsweise sind
kleine, oval geformte Strahlführungsteile, von denen jedes eine Länge von 15 mm, eine
Breite von 5 mm und eine Dicke von 2 mm aufweist und die in mehreren Stufen laminiert
werden, in Elektronenstrahlerzeugern montiert, wie sie für Kathodenstrahlröhren (CRT)
für Farbfernsehgeräte verwendet werden.
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Derartige Elektronenstrahlerzeuger werden allgemein verwendet zum Anziehen oder
Abstoßen der Thermionen, die durch die Kathode einer Elektrodenanordnung emittiert
werden, die durch eine Heizvorrichtung aufgeheizt wird, wodurch diese zu einem
schmalen Strahl gebündelt bzw. konvergiert oder zu einem breiten Strahl gestreut bzw.
diffundiert werden, wenn die Thermionen durch das Strahlführungsteil treten, damit sie auf eine
vorbestimmte fluoreszierende Oberfläche eines Kathodenstrahlrohrs aufgebracht werden
und Licht emittieren. Jede Farbfernseher-Kathodenstrahlröhre ist mit drei
Elektronenstrahlerzeugern für die Primärfarben, d.h. für rot, blau und grün, ausgestattet, und drei
durchlaufende Löcher sind parallel zueinander in jedem der Strahlführungsteile in axialer
Richtung gebildet. Jedes der Strahlführungsteile ist aus einem nicht-magnetischen Material
hergestellt, und zwar mit dem Ziel, die Erzeugung einer Störung des Elektronenstrahls
durch eine Magnetisierung, wie sie mit der Zeit auftritt, zu verhindern.
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Herkömmliche Strahlführungsteile werden dadurch hergestellt, daß man sie aus einer
Platte eines nicht-rostenden 18-8-Stahls ausstanzt, der aus einer Legierung besteht, die 8,
bis 8,3 Gew.-% Ni, 18 bis 19 Gew.-% Cr, 0,05 bis 0,08 Gew.-% C, 0,8 bis 1,0 Gew.-%
Si und 1,0 bis 1,4 Gew.-% Mn enthält, und anschließend die drei durchgehenden Löcher
ausbildet, indem man die Platte mit Stanzlöchern versieht.
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Wenn kleine Strahlführungsteile, wie sie für Fernsehgeräte verwendet werden, durch
Ausstanzen aus Platten aus nicht-rostendem 18-8-Stahl hergestellt werden, der das
allgemein verwendete Material ist, werden jedoch deswegen, weil die Form oder das
pressende Teil eines Preßsystems leicht beschädigt oder abgebrochen wird, die
produzierten Teile beschädigt oder zerbrochen. Es tritt daher das Problem auf, daß die Qualität
der Produkte verschlechtert wird, und die Ausbeute an Produkten geht signifikant zurück.
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Bei dem herkömmlichen Stanzverfahren muß die das Gerät überwachende Person die
lästige Arbeit übernehmen, kontinuierlich das Auftreten von defekten Produkten zu
überwachen. In einem Verfahrensstadium, in dem defekte Produkte häufig auftreten, wird
der Verfahrensgang gestoppt, und die Form wird erneut poliert.
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Es treten daher Nachteile insofern auf, als deswegen, weil die wesendiche Lebensdauer
der Form kurz ist, die Verfahrensführung nicht für eine längere Zeit kontinuierlich
durchgeführt werden kann und die Produktionseffizienz niedrig ist, sowie dahingehend,
daß die Erhaltungs-, Steuerungs- und Überprüfungsarbeit den Aufwand einer großen Mühe
erfordert.
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Das Dokument US-A 4,246,047 offenbart einen nicht-magnetischen, nicht-rostenden Stahl
für eine Feder, der höchstens 0,2 % Kohlenstoff, höchstens 3 % Mangan, höchstens
0,045 % Phosphor, höchstens 0,03 % Schwefel, höchstens 1 % Silicium, 18 bis 20 %
Chrom, 8 bis 12 % Nickel, 0,08 bis 0,25 % Stickstoff und zum Rest Eisen umfaßt und
der eine hohe Festigkeit aufweist. In dem Dokument sind keine Maßnahmen zum Erhalt
eines spezifischen Verhältnisses des martensitischen Bereichs in der Struktur des Feststoffs
genannt, der bei der Verarbeitung der Komponenten aus dem Stahl erhalten wird.
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Insbesondere haben dann, wenn Strahlführungsteile für Fernsehgeräte dadurch hergestellt
werden, daß man herkömmliche Materialien verwendet, die Materialien eine schlechte
Stanzqualität und zeigen eine Tendenz dazu, in starkem Maße deformiert zu werden. Es
ist daher zum Verhindern der Deformation nötig, die Distanz bzw. Entfernung zwischen
den durchgehenden Löchern zu erhöhen, die in jedem Teilekörper gebildet werden.
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Da der Durchmesser jedes der durchgehenden Löcher somit relativ verringert wird, ist es
schwierig, die Elektronenstrahlen, die durch die durchgehenden Löcher hindurchtreten, zu
fokussieren und die Leuchtdichte bzw. Luminanz eines Kathodenstrahlrohrs zu erhöhen.
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Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der obigen Probleme gemacht, und es ist
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Präzisionsteil zu schaffen, das aus einem
nicht-magnetischen, nicht-rostenden Stahl hergestellt ist, was die Wartung und Kontrolle
während der Bearbeitung erleichtert und eine signifikante Erhöhung der Lebensdauer der
verwendeten Form und die Bildung von Produkten veranlaßt, die eine geringere
Schwankung der Qualität zeigen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Strahlführungsteil für ein
Fernsehgerät zu schaffen, das leicht unter Verwendung des oben beschriebenen
nichtmagnetischen, nicht-rostenden Stahls mit guten Stanzeigenschaften hergestellt werden kann
und das eine signifikante Erhöhung der Leuchtdichte bzw. Luminanz des Fernsehgeräts
erlaubt.
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Die Erfindung betrifft ein Präzisionsteil, das durch Stanzbearbeitung hergestellt wird und
aus einem nicht-magnetischen, nicht-rostenden Stahl mit exzellenter Bearbeitbarkeit in
Übereinstimmung mit Patentanspruch 1 hergestellt ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Strahlführungsteil für ein Fetnsehgerät nach
Patentanspruch 6.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlführungsteils für ein
Fernsehgerät nach Anspruch 7.
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Der nicht-magnetische, nicht-rostende Stahl für die Präzisionsteile der vorliegenden
Erfindung besteht aus einer Legierung auf Eisen-Basis, die 9 bis 22 Gew.-% Nickel, 12
bis 26 Gew.-% Chrom und zum Rest Eisen sowie unvermeidliche Verunreinigungen sowie
gegebenenfalls 50 bis 5.000 ppm Stickstoff, gegebenenfalls 0,1 Gew.-% oder weniger
Kohlenstoff und 1 Gew.-% oder weniger Silicium und gegebenenfalls 10 Gew.-% oder
weniger Mangan enthält, wobei das Verhältnis des martensitischen Bereichs in der
Struktur der Legierung auf Eisen-Basis 20 % oder weniger beträgt.
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Das Strahlführungsteil für ein Fernsehgerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist aus dem
oben definierten nicht-magnetischen, nicht-rostenden Stahl hergestellt. Der Begriff
"nichtmagnetischer, nicht-rostender Stahl", wie er in der vorliegenden Beschreibung verwendet
wird, bedeutet einen nicht-rostenden Stahl mit einer Permeabilität von 1,1 oder weniger,
noch mehr bevorzugt von 1,05 oder weniger.
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In den beigefügten Figuren ist
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- Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels der Form eines Präzisionsteils;
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- Figur 2 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Preßvorrichtung zum
Ausstanzen eines Präzisionsteils; und
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- Figur 3 eine perspektivische Ansicht, die die geschnittene Oberfläche eines
Präzisionsteils und den Stanzabfall zeigt.
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Um die obigen Aufgaben zu lösen, wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung zuerst
der Grund für das Auftreten von defekten Produkten untersucht, wenn Präzisionsteile
durch starke Bearbeitung wie beispielsweise Stanzen, Biegen, Ziehen oder dergleichen
unter Verwendung eines herkömmlichen nicht-rostenden Stahls als Ausgangsmaterial
hergestellt werden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde kontinuierlich der Betriebszustand des in
Figur 2 gezeigten Preßsystems 3 beobachtet, wenn ein Strahlführungsteil 1 mit drei
durchgehenden Löchern 2 - wie in Figur 1 gezeigt - durch Stanzen unter Verwendung des
Preßsystems 3 ausgebildet wird.
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Das Preßsystem 3 zur Herstellung von Strahlführungsteilen ist aufgebaut aus einem Satz
von drei Preßmaschinen 3a und umfaßt - wie in Figur 2 gezeigt - ein Gesenk 4, das als
Form dient, einen Stanzstempel 5 mit einer scharfen Schnittkante, die im Umfangsbereich
an dessen Ende ausgebildet ist, und eine Stützplatte 7 zum Halten des zu bearbeitenden
Materials 6, die auf dem Gesenk 4 angeordnet ist.
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Das Strahiführungsteil 1 wird in drei Arbeitsschritten hergestellt. In jedem der Schritte
wird ein Teil aus dem Material 6, das bearbeitet werden soll, ausgeschnitten, wobei das
Material 6 der Scherungskraft des Stanzstempels 5 unterworfen wird, wobei es auf dem
Gesenk 4 fixiert ist. Mit anderen Worten: Zuerst werden die durchgehenden Löcher 2
durch Stanzen des Materials 6 unter Verwendung einer ersten Preßvorrichtung 3a
hergestellt. Im zweiten Schritt werden die durchlaufenden Löcher 2 erneut unter Verwendung
einer zweiten Preßvorrichtung 3a gestanzt, so daß die Innenflächen der durchlaufehden
Löcher 2 in der Weise nachgeschnitten werden, daß sie den vorbestimmten Innendurch
messer aufweisen. Im dritten Schritt wird das Material 6 am umlaufenden Kantenbereich
gestanzt, der die durchlaufenden Löcher 2 einschließt, wofür man eine dritte
Preßvorrichtung 3a verwendet, wodurch ein Strahlführungsteil 1 ausgebildet wird.
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In dem Schritt des Nachschneidens der Löcher 2 unter Verwendung der zweiten
Preßvorrichtung, wie es in Figur 3 gezeigt ist, wurden die Bildung von ringförmigen Abfall
stücken 10 und das Abfallen der Abfallstücke 10 aus dem Gesenk 4 beobachtet.
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Als Ergebnis der im Verlauf der Erfindung über eine lange Zeit gemachten Beobachtun
gen wurde gefunden, daß im Stadium von etwa 1.500 bis 5.000 Schritten des Stanzen das
Schneidvermögen des Stanzstempels bzw. Stanzwerkzeugs 8 schlechter wurde, wobei sich
die Schneidkante abnutzte und das Gesenk 4, das als Form diente, beschädigt wurde und
brach. Wie in Figur 3 gezeigt, bildete sich im oberseitigen Bereich des Strahlführungsteils
1 und im oberen Bereich der Innenfläche der durchlaufenden Löcher 2 eine glatte
Scherungsebene 8 und bildete sich im unterseitigen Bereich aufgrund des Auftretens von
Rissen, die durch das Stanzen hervorgerufen worden waren, eine Bruchfläche. In der
Bruchfläche traten häufig kleine Stanzgrate auf, und es bildete sich ein ringförmiger
Abfall, wie er in Figur 3 gezeigt ist, nachdem einige weitere Preßschritte durchgeführt
worden waren. Die Abfallstücke 10 blieben an dem Preßstempel 5 und am Gesenk 4, ohne
daß sie abfielen. Diese Beschädigung der Präzisionsteil-Produkte rief in der Folge die
Qualitätsverschlechterung der Teile und einen signifikanten Rückgang von deren Ausbeute
hervor.
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Im Rahmen der Erfindung wurde auch gefunden, daß der Verschleiß und die
Beschädigung des Stanzstempels 5 oder des Gesenks 4 hervorgerufen wurden durch das Haften der
Abfallstücke 10 an dem Stanzstempel 5 oder an dem Gesenk 4. Es wurde zuerst bestätigt,
daß die Haftung der Abfallstücke 10 darauf beruhte, daß die Abfallstücke 10 eine ferro
magnetische Substanz geworden waren.
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Mit anderen Worten: Es wurde bestätigt, daß die magnetisierten Abfallstücke 10 an dem
Stanzstempel 5 oder an dem Gesenk 4 hafteten, der/das durch ein Streumagnetfeld
magnetisiert worden war, das von den Motoren zum Betreiben des Preßsystems 3
unerwünscht entstanden war. Es wurde also bestätigt, daß trotz der Tatsache, daß
nichtrostender 18-8-Stahl im wesentlichen keinen Magnetismus zeigt, dieser durch starke
Bearbeitung wie beispielsweise durch Stanzen magnetisiert wurde. Als Ergebnis einer
Beobachtung der Struktur des Materials 6, das bearbeitet werden sollte, vor und nach dem
Stanzen wurde zum ersten Mal gefunden, daß ein Teil der Austenit-Struktur in die
Martensit-Struktur überführt wurde und daß die Bildung der Martensit-Struktur eine
Magnetisierung hervorrief.
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Die Überführung in die Martensit-Struktur wurde in einfacher Weise beobachtet nicht nur
bei Stanzverfahren, sondern auch bei anderen Verfahren mit hohen Bearbeitungsverhält
nissen wie beispielsweise bei Biegeverfahren, Ziehverfahren und dergleichen. Im Rahmen
der Erfindung wurde auch bestätigt, daß trotz der Tatsache, daß die Rate der Martensit-
Bildung in einem nicht-magnetischen, nicht-rostenden Stahl von dem Bearbeitungsver
hältnis abhängt, diese innerhalb des Bereichs von 30 bis 90 % in unterschiedlichen Fällen
schwankt.
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Im Rahmen der Erfindung wurde gefunden, daß die Produktausbeute signifikant erhöht
werden kann, indem man die Überführung in die Martensit-Struktur in dem verwendeten
Material so weit wie möglich verhindert. Es wurde auch gefunden, daß
nicht-magnetischer, nicht-rostender Stahl, der sowohl eine zufriedenstellende Bearbeitbarkeit als auch
eine zufriedenstellende Qualität zeigt, verglichen mit herkömmlichen Materialien, dadurch
hergestellt werden konnte, daß man die Zusammensetzung innerhalb eines geeigneten
Bereichs einstellt und so das Verhältnis der Umwandlung in die Martensit-Struktur auf
einen Wert innerhalb eines passenden Bereichs einstellt. Die vorliegende Erfindung wurde
auf der Grundlage dieser Arbeitsergebnisse gemacht.
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Der nicht-magnetische, nicht-rostende Stahl, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsstruktur auf
Eisen-Basis, die 9 bis 22 Gew.-% Nickel, 12 bis 26 Gew.-% Chrom und zum Rest Eisen
und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, ein Verhältnis des martensitischen Bereichs
von 20 % oder weniger aufweist.
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Es ist bevorzugt, 50 bis 5.000 ppm Stickstoff, 0,1 Gew.-% oder weniger Kohlenstoff,
1 Gew.-% oder weniger Silicium und 10 Gew.-% Mangan in die wie oben beschrieben
zusammengesetzte Legierung auf Eisen-Basis zu mischen.
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Wenn der nicht-magnetische, nicht-rostende Stahl für Elektronenstrahl-Führungsteile eines
Elektronenstrahlerzeugers für ein Fernsehgerät verwendet wird, ist es bevorzugt, daß der
Gehalt an Kupfer, der als nicht vermeidbare Verunreinigung in der Legierung auf Eisen-
Basis enthalten ist, auf 0,15 Gew. - % oder weniger eingestellt wird.
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Das Strahlführungsteil für ein Fernsehgerät in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung kann erhalten werden durch Stanzen einer Platte aus einer Legierung auf Eisen-
Basis, die die obige Zusammensetzung aufweist. Die Platte aus einer Legierung auf Eisen-
Basis, die die oben genanne Zusammensetzung aufweist, weist ein Verhältnis des
martensitischen Bereichs von etwa 0 bis 15 % auf. Selbst wenn die Platte aus einer Legierung
auf Eisen-Basis einer starken Bearbeitung wie beispielsweise einem Schritt des Stanzens
oder dergleichen bei Raumtemperatur unterworfen wird, werden deswegen, weil das
Verhältnis des martensitischen Bereichs nach der Bearbeitung auf 20 % oder weniger
unterdrückt wird, die hergestellten Teile kaum magnetisiert, und der Stanz-Schritt kann in
stabiler Weise fortgesetzt werden. So können nicht-magnetische Strahiführungsteile in
effizienter Weise produziert werden.
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Nachfolgend wird eine Beschreibung der Zusammensetzung des nicht-magnetischen,
nichtrostenden Stahls, wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und der
Grund dafür angegeben, einen Grenzwert des Verhältnisses des martensitischen Bereichs
anzugeben.
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Nickel (Ni) trägt zur Stabilisierung der Austenit-Struktur bei. Diese ist weich und bildet
die stabilere Austenit-Struktur bei Raumtemperatur, zusammen mit Chrom (Cr) oder den
anderen, nachfolgend beschriebenen Elementen, die die Bildung der Austenit-Struktur
beschleunigen. Wenn der Nickelgehalt einen niedrigen Wert von weniger als 9 %
aufweist, kann die gewünschte gute Qualität beim Stanzen nicht erhalten werden. Wenn im
Gegensatz dazu der Nickel-Gehalt 22 % übersteigt, sinkt die Festigkeit, und die Höhen
der Stanzgrate, die nach dem Scherungsvorgang erzeugt werden, steigen in extremer
Weise an, oder die Glätte des Materials verschlechtert sich. Der Nickelgehalt wird daher
auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 9 bis 22 Gew. - % festgesetzt, vorzugsweise von
10 bis 20 Gew.-%, noch mehr bevorzugt von 11 bis 16 Gew.-%.
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Chrom (Cr) ist ein Basiselement für nicht-rostenden Stahl. Wenn der Chrom-Gehalt einen
niedrigen Wert von weniger als 12 % aufweist, können die charakteristischen
Eigenschaften von nicht-rostendem Stahl nicht erhalten werden. Wenn demgegenüber der Cr
Gehalt 26 % übersteigt, verschlechtert sich die Bearbeitbarkeit, und das Verhältnis der
Martensit-Struktur nach dem Scherungsschritt erhöht sich aufgrund eines Anstiegs im
Verhältnis der Ferrit-Struktur, was zu einer Erhöhung des Magnetismus führt. Der
Chrom-Gehalt wird daher auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 12 bis 26 Gew.-%
festgesetzt, vorzugsweise auf 15 bis 20 Gew.-% und noch mehr bevorzugt auf 16 bis 19
Gew.-%.
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Kohlenstoff (C) ist ein Element, das zu einem Anstieg der Festigkeit beiträgt. Wenn der
Kohlenstoff-Gehalt 0,1 % übersteigt, erhöht sich der Deformationswiderstand während der
Scherungsbearbeitung, und die Lebensdauer der Form sinkt dadurch. Der Kohlenstoff-
Gehalt wird daher auf einen Wert von 0,1 Gew.-% oder weniger festgesetzt, vorzugsweise
0,08 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0,03 Gew.-%.
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Silicium (Si) ist ein Element, das zur Desoxidation beiträgt. Wenn der Silicium-Gehalt
1 % übersteigt, verschlechtert sich die Beerbeitbarkeit. Der Silicium-Gehalt wird auf einen
Wert von nicht über 1 Gew.- % festgesetzt, vorzugsweise von nicht mehr als 0,8 Gew.-%,
noch mehr bevorzugt nicht mehr als 0,5 Gew.-%.
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Mangan (Mn) ist ein Element, das zur Stabilisierung der Austenit-Struktur, zur
Desoxidation und Desulfurierung (bzw. Entschwefelung) beiträgt. Wenn der Mangan-Gehalt
10 Gew.-% übersteigt, verschlechtert sich die Korrosionsbeständigkeit. Der Mangan-
Gehalt wird auf einen Wert von nicht mehr als 10 Gew.-% festgesetzt, vorzugsweise von
nicht mehr als 2 Gew.-%, noch mehr bevorzugt von nicht mehr als 1 Gew.-%.
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Der nicht-magnetische, nicht-rostende Stahl der vorliegenden Erfindung kann kleine
Mengen von Elementen wie beispielsweise Phosphor (P), Schwefel (5) und dergleichen,
die von den oben genannten Elementen verschieden sind, zum Zweck einer Verbesserung
der mechanischen Eigenschaften, der Korrosionsbeständigkeit oder der maschinellen
Beerbeitbarkeit enthalten, ohne daß dies zu irgendeinem Problem führt.
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Der verwendete nicht-rostende Stahl enthält 0 bis etwa 0,4 % Kupfer (Cu), das
unvermeidbar im Produktionsprozeß eingemischt wird. Kupfer bildet jedoch leicht Kupfer-
Ionen, und die Ionen haben einen schädlichen Einfluß auf das fluoreszierende Material,
das sich auf dem fluoreszierenden Schirm des Kathodenstrahlrohrs findet. Kupfer schafft
damit die Gefahr einer Beschädigung des Kathodenstrahlrohrs. Es ist daher nötig, daß der
Kupfer-Gehalt des für das Teil verwendeten Materials für Elektronenstrahl-Erzeuger für
Fernsehgeräte auf 0,15 % oder weniger unterdrückt wird.
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Der nicht-rostende Stahl kann andere Verunreinigungen wie beispielsweise Antimon (Sb),
Arsen (As), Zinn (Sn), Blei (Pb), Zink (Zn), Galhum (Ga), Bismut (Bi), Selen (Se) und
Tellur (Te) zum Zweck der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften enthalten. Der
Gehalt der vorgenannten Verunreinigungen wird auf einen Wert von nicht über
0,5 Gew.-% festgesetzt, noch mehr bevorzugt von nicht mehr als 0,1 Gew.-%, so daß die
Heißbearbeitbarkeit in dem Produktionsverfahren nicht verschlechtert wird.
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Elemente wie beispielsweise Cobalt (Co), Vanadium (V), Titan (Ti), Aluminium (Al),
Zirkonium (Zr), Niob (Nb) und Hafnium (Hf) können in einer Menge von nicht mehr als
1 Gew.-%, vorzugsweise von nicht mehr als 0,5 Gew.-%, noch mehr bevorzugt von nicht
mehr als 0,1 Gew.-%, zugesetzt werden, so daß sich die Bearbeitbarkeit nicht
verschlechtert.
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Elemente wie beispielsweise Wolfram (W) und Molybdän (Mo) können in einer Menge
von nicht mehr als 1,0 Gew.-% zugesetzt werden, vorzugsweise nicht mehr als
0,5 Gew.-%, so daß die Ferrit-Struktur stabilisiert wird.
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Da Wasserstoff (H) zu Wasserstoff-Brüchigkeit führt, wird der Wasserstoff-Gehalt auf
0,01 % oder weniger unterdrückt, vorzugsweise 0,005 Gew.-%. Sauerstoff (0),
Magnesium (Mg) und Calcium (Ca) verschlechtern die Bearbeitbarkeit beim Stanzen aufgrund
der Bildung nicht-metallischer Einschlüsse. Folglich wird der Gehalt an diesen Elementen
auf 0,01 % oder weniger unterdrückt, vorzugsweise auf 0,005 % oder weniger.
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Außerdem kann ein Versuch zur Stabilisierung der Austenit-Struktur und Erhöhung der
Festigkeit dadurch unternommen werden, daß man Stickstoff (N) enthaltendes Chrom,
Chromnitrid oder dergleichen zusetzt und so den N-Gehalt in der Legierung auf 50 bis
5.000 ppm einreguliert. Insbesondere kann das Auftreten von Durchhängen und
Stanzgraten in einem Teil mit dünnen ausgestanzten Abschnitten reduziert werden. Um die
Präzision beim Stanzen zu erhöhen, liegt der N-Gehalt vorzugsweise innerhalb des
Bereichs von 100 bis 2.000 ppm, noch mehr bevorzugt innerhalb des Bereichs von 150 bis
1.000 ppm.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird das Verhältnis des martensitischen Bereichs
berechnet durch Bestimmen des Anteils des martensitischen Bereichs zum Gesamtbereich
von jeweils mindestens 10 Test-Schnitt-Bereichen, die in der Nähe der Bearbeitungsfläche
ausgewählt werden, und Berechnen des Mittelwerts der Verhältnisse.
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Das Verhältnis des martensitischen Bereichs beeinträchtigt signifikant den Magnetismus
des Materials. Wenn nämlich das Verhältnis des martensitischen Bereichs 20 % übersteigt,
wird das Material aus einer Legierung auf Eisen-Basis leicht nach der Bearbeitung
magnetisiert, was die oben beschriebenen Probleme schafft. Beispielsweise haftet das während
des Scherungsvorgangs erzeugte Abfallmaterial leicht an der Form und/oder an dem
Ausgangsmaterial, das bearbeitet werden soll. Dies führt zu einer Beschädigung der Form
oder der Produkte und verursacht einen Rückgang der Ausbeute der Produkte. Das
Verhältnis des martensitischen Bereichs wird daher auf einen Wert von 20 % oder
weniger festgesetzt.
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Das Verhältnis des martensitischen Bereichs des nicht-magnetischen, nicht-rostenden
Stahls, der Ni und Cr innerhalb der oben angegebenen Zusammensetzungsbereiche enthält
und der in Übereinstimmung mit einem üblichen Herstellungsverfahren hergestellt wird,
beträgt 0 bis etwa 10 %. Wenn das Plattenmaterial aus nicht-rostendem Stahl einer starken
Bearbeitung wie beispielsweise einem Stanzen und Scheren bei Raumtemperatur unterzo
gen wird, kann das Verhältnis des martensitischen Bereichs auf 20 % oder weniger selbst
nach der Bearbeitung unterdrückt werden.
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Das Verhältnis des martensitischen Bereichs kann beispielsweise bestimmt werden durch
Photographieren der Struktur mit einem Metall-Mikroskop mit einer Vergrößerung von
etwa 400, Messen der Gesamtfläche und der Martensit-Fläche und Berechnen des
Verhältnisses zwischen diesen beiden Flächenwerten.
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Die charakteristischen Eigenschaften des nicht-magnetischen, nicht-rostenden Stahls, der
exzellente Bearbeitbarkeit aufweist, werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf
die nachfolgend angegebenen Beispiele beschrieben.
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Ein Metall-Rohmaterial, das hergestellt wurde durch Mischen der Komponenten, die in
jedem der Beispiele 1 bis 10 in der linken Spalte von Tabelle 1 gezeigt sind, wurde in
einem Hochfrequenz-Induktions-Vakuumschmelzofen geschmolzen und dann in eine Form
gegossen. So wurde ein Schmelzblock hergestellt, der anschließend auf 1.150 bis 1.250
ºC erhitzt und einem Vorgang des Heißschmiedens unterworfen wurde. Der Block wurde
weiter auf 1.150 bis 1.250 ºC erhitzt und dann einem Schritt des Heißwalzens
unterworfen. Die Produkte wurden dann lösungsgetempert und unter Einhaltung des End-
Bearbeitungsverhältnisses kaltgewalzt. So wurde eine Platte mit einer Dicke von 2 mm
erhalten.
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Die so erhaltene Platte wurde dann in das in Figur 2 gezeigte Preß-System eingelegt und
einem Schritt des kontinuierlichen Stanzens bei Raumtemperatur unterworfen. So wurde
ein Elektronenstrahlerzeuger-Strahlführungsteil gemäß der Abbildung in Figur 1
hergestellt. Während der Herstellung wurde das Verhältnis des martensitischen Bereichs auf der
Scherungsoberfläche gemessen, und die Zahl der Stanz-Schritte wurde gemessen, welche
in kontinuierlicher Folge durchgeführt wurden, bis ein Auftreten von Abfallstücken einen
ernsthaften Einfluß auf das Preßsystem oder die Produkte im Rahmen der Scherungs-
Bearbeitung hatte oder bis keine guten gestanzten Teile aufgrund des Fortschreitens des
Abriebs der Form erhalten werden konnten, wurde gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse
sind in der rechten Spalte von Tabelle 1 gezeigt.
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Herkömmliche Plattenmaterialien der Vergleichsbeispiele 1 bis 6, die die Zusammenset
zungen aufwiesen, die in der linken Spalte von Tabelle 1 gezeigt sind, wurden ebenfalls
der Stanz-Bearbeitung unterworfen. Das Verhältnis des martensitischen Bereichs an der
Scherungsoberfläche und die Zahl der in kontinuierlicher Folge durchgeführten
Stanzschritte wurden für jedes der herkömmlichen Plattenmaterialien gemessen. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in der unteren Spalte von Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
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Wie aus Tabelle 1 offensichtlich ist, zeigt der nicht-magnetische, nicht-rostende Stahl mit
ausgezeichneter Bearbeitbarkeit, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, ein niedriges Verhältnis des martensitischen Bereichs und eine Anzahl von Schritten
des in kontinuierlicher Folge durchgeführten Stanzens, die um etwa das 2- bis 10-fache
erhöht ist, verglichen mit den herkömmlichen nicht-magnetischen Materialien, wie sie in
den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 gezeigt sind. Es ist daher möglich, die Zahl der Schritte
des Nachschleifens der Form signifikant zu senken und die Effizienz der Produktion von
Präzisionsteilen signifikant zu erhöhen.
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Da außerdem die Festigkeit durch das in dem Stahl enthaltene Nickel verbessert wird und
der Deformationswiderstand während des Bearbeitens aufgrund des niedrigen
Kohlenstoffgehalts niedrig ist, wird keine Bruchfläche durch Risse gebildet, und es kann zu allen
Zeiten ein Präzisionsteil erhalten werden, das eine glatte Scherungsoberfläche und wenige
Stanzgrate aufweist. Es besteht daher keine Notwendigkeit, die Bruchfläche
nachzubehandeln, und es können in stabiler Weise Präzisionsteile mit hoher Qualität und hoher
Maßhaltigkeit produziert werden.
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In dieser Ausführungsform wurde das Auftreten der Haftung von Abfallstückchen, das
durch Ferromagnetisierung der Abfallstückchen hervorgerufen wird, während der
Bearbeitung innerhalb des Bereichs der Zahl der Stanzschritte, die in Tabelle 1 gezeigt ist,
kaum beobachtet. Es besteht daher keine Notwendigkeit für die Arbeit des Überwachens
auf die Bildung von Abfallstückchen, wie sie bei der Verarbeitung herkömmlicher Stahl
materialien erforderlich ist, und die Arbeit des Preßsystems kann in einfacher Weise
kontrolliert werden.
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Die Korngröße jedes der Teile aus den in den Beispielen 1 bis 10 hergestellten Materialien
lag innerhalb des Bereichs der Korngrößenzahlen 7 bis 9. Es gibt eine Tendenz, daß ein
Anstieg der Korngrößenzahl zu einem Rückgang der Korngröße, zu einer Härtung des
Kristalls und zu einer Ausweitung der Bruchfläche führt, die während des Stanzens
erzeugt wird. Um ein Präzisionsteil mit einer glatten Scherungsoberfläche in dieser
Ausführungsform zu erhalten, ist es daher bevorzugt, ein Material der Art herzustellen,
das die Korngrößenzahl innerhalb des Bereichs von 8,0 bis 8,5 liegt.
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Diese Ausführungsform betrifft die Beispiele, in denen ein Präzisionsteil einzig dadurch
gebildet wurde, daß man das Legierungsmaterial verwendete, das jeweils die in Tabelle
1 gezeigten Zusammensetzungen aufweist. Es wurde jedoch bestätigt, daß dann, wenn das
nicht-magnetische, nicht-rostende Stahlmaterial der vorliegenden Erfindung auf eine Seite
oder auf beide Seiten eines Plattenmaterials mit einer Spezifikation wie beispielsweise
herkömmlicher nicht-rostender 18-8-Stahl, SUS304 oder dergleichen aufplattiert wurde,
und ein Verbundmaterial gebildet wurde, das dann einem Schritt des Stanzens unterworfen
wurde, das hergestellte Teil dieselbe ausgezeichnete Stanzqualitat zeigt. In diesem Fall
wurde auch bestätigt, daß das Verhältnis der Dicke des herkömmlichen nicht-rostenden
Stahls zur Gesamtdicke des Verbundmaterials vorzugsweise bei 2 bis 20 % liegt, noch
mehr bevorzugt bei 5 bis 15 %.
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Wie oben beschrieben, zeigt der nicht-magnetische, nicht rostende Stahl mit exzellenter
Bearbeitbarkeit, wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, einen
geringen Deformationswiderstand während der Bearbeitung und weist keine starke
Beeinflussung auf, die durch Abfallstücke hervorgerufen wird, die während des Stanzens
erzeugt werden, verglichen mit herkömmlichen nicht-magnetischen Materialien. Da
außerdem der nicht-magnetische, nicht-rostende Stahl gemäß der vorliegende Erfindung
eine stabile Struktur aufweist und nicht magnetisiert wird, haften Abfallstücke nicht an der
Form und an dem Plattenmaterial. Der nicht-magnetische, nicht-rostende Stahl erlaubt
daher einen signifikanten Anstieg der Lebensdauer der verwendeten Form, die stabile
Herstellung von Präzisionsteilen mit hoher Qualität und eine signifikante Verbesserung der
Effizienz der Produktion von Präzisionsteilen durch starke Bearbeitung wie beispielsweise
Stanzen oder dergleichen.