EP0207052B1 - Chromhältige Legierung für Stanz- und Gegenplatten - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the use of a chromium-containing alloy for punching and counter plates, as are used, for example, in punching machines.
- Punching and counter or bottom plates are tools that are machined on all sides by planing, milling or grinding and that are provided with holes and recesses that are matched to the machine for fixing the tools in the machine and for fixing the cutting lines .
- the tools must have a high level of hardness and meet special requirements for plane parallelism and flatness.
- Hardened plates made from low-alloy or medium-alloy tempered steels or tool steels such as e.g. DIN 50 CrMo 4, W.Nr. 1.7228, AISI 4150, with a case hardness of 45 - 53 HRc.
- DIN 50 CrMo 4, W.Nr. 1.7228, AISI 4150 with a case hardness of 45 - 53 HRc.
- these steel alloys have a high wear resistance when hardened.
- Remainder iron and manufacturing-related impurities such an alloy being temperable.
- Such an alloy is a hardenable chromium steel. How difficult it is to select such alloys for use with punching and counter plates can be judged by the fact that when punching is carried out, the punching must be carried out so precisely that, for example, two papers which lie on top of each other, must be punched in such a way that the upper one, which comes into contact with the cutting tool or the cutting line first, is punched through, whereas the lower paper must not have any cut surfaces, but only pressure lines.
- Such die cuts are required, for example, for the production of adhesive labels and the like, and it is evident that even the slightest unevenness in the die plates and counter plates can lead to a loss of production of the greatest extent, such die cuts cannot be uniform throughout.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer chromhältigen Legierung für Stanz- und Gegenplatten, wie sie beispielsweise in Stanzautomaten eingesetzt werden.
- Bei Stanz- und Gegen- bzw. Bodenplatten handelt es sich um Werkzeuge, die allseitig spanabhebend durch Hobeln, Fräsen oder Schleifen bearbeitet werden und die mit auf die Maschine abgestimmten Bohrungen und Ausnehmungen zur Fixierung der Werkzeuge in der Maschine und zur Fixierung der Schneidlinien versehen sind.
- Die Werkzeuge müssen eine hohe Härte aufweisen und besonderen Anforderungen an die Planparallelität und an die Ebenheit entsprechen.
- Als Vormaterial für Stanz- und Gegenplatten werden vorzugsweise gehärtete Platten aus niedriglegierten oder mittellegierten Vergütungsstählen oder Werkzeugstählen wie z.B. DIN 50 CrMo 4, W.Nr. 1.7228, AISI 4150, mit einer Einsatzhärte von 45 - 53 HRc verwendet. Erfahrungsgemäß weisen diese Stahllegierungen im gehärteten Zustand eine hohe Verschleißbeständigkeit auf.
- Diese Stahllegierungen sind nicht rostbeständig. Bei Bildung eines Feuchtigkeitsfilmes auf der Oberfläche, z.B. bei klimatisch bedingter Kondensation von Luftfeuchtigkeit bei Temperaturänderung, entsteht an der Oberfläche ein dünner, im Anfangsstadium punktförmiger, bräunlich gefärbter Rostbelag. Der Rostbelag würde das Produkt aus Papier, Pappe oder Wellpappe verunreinigen und muß daher durch eine zeitaufwendige Pflege vor Produktionsbeginn entfernt werden. Die Entfernung erfolgt je nach Stärke des Belages durch Abwischen oder Schleifen. Zusätzlich zum Aufwand für die Reinigung tritt bei ungünstigen Umweltbedingungen wie z.B. bei tropischem Klima, Standort in Meeresnähe oder bei Lagerung der Werkzeuge im Freien eine zusätzliche Verringerung der Lebensdauer ein.
- Im Nachschlagewerk "Stahlschlüssel (1983) WEGST GmbH, Marbach" wird für einen Scherenmesserstahl (DIN-Werkstoff Nr. 1.2376) die Verwendung als Feinstanzwerkzeug, Lochstempel etc. angegeben, wobei jedoch derartige Werkzeuge Schneiden zum Trennen von flächigem Material aufweisen und die Schneidkanten auf Verschleiß beansprucht sind.
- Bei Stanz- und Gegenplatten tritt auch eine besondere Korrosion und zwar die Spannungsrißkorrosion, auf, da - wie leicht vorstellbar - besonders hohe Spannungen in den Platten aufgrund der Stanzdrücke eintreten. Ziel der vorliegenden Erfindung war, eine Legierung zu verwenden, die einerseits den hohen mechanischen Beanspruchungen und andererseits den hohen Korrosionsbeanspruchungen bei Stanzplatten gewachsen ist.
- Erfindungsgemäß wird dies durch die Verwendung einer chromhältigen Legierung mit einem Gehalt in Gew.-% an
- Kohlenstoff 0 - 1,1
- Silizium max. 1,0
- Mangan max. 1,5
- Chrom 11-17,5
- Molybdän 0 - 1,5
- Nickel 0 - 10,0
- Kupfer 0 - 4,5
- Vanadin 0 - 0,5
- Cobalt 0 - 1,5
- Niob 0 - 0,45
- Titan 0 -1,5
- Stickstoff 0 - 0,1
- Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen für Stanz- und Gegenplatten, die mit auf die Maschine abgestimmten Bohrungen und Ausnehmungen zur Fixierung der Werkzeuge in der Maschine und zur Fixierung der Schneidlinien versehen sind, erreicht.
- Es war durchaus überraschend, daß eine derartige Legierung sowohl den hohen mechanischen Anforderungen als auch den hohen korrosiven Beanspruchungen, insbesondere Spannungsrißkorrosionsbeanspruchungen, gewachsen ist. Wie bekannt, unterliegen gerade an sich korrosionsbeständige Legierungen, insbesondere Chrom-Legierungen, spannungsrißkorrosionsmäßigen Angriffen, wobei die Einsatzhärte zwischen 45 und 53 HRc eingestellt werden kann.
- Eine weitere erfindungsgemäß verwendbare Chrom-Legierung weist folgende Zusammensetzung in Gew.-% auf:
- Kohlenstoff 0,28 bis 1,10
- Silizium max. 1,00
- Mangan max. 1,50
- Chrom 12,0 bis 17,0
- Molybdän max. 1,5
- Nickel max. 1,0
- Kupfer -
- Vanadin 0,05 bis 0,40 Cobalt max. 1,50
- Stickstoff max. 0,10
- Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei eine derartige Legierung vergütbar ist.
- Eine weitere erfindungsgemäß verwendbare Chrom-Legierung für Stanz- und Gegenplatten besteht darin, daß sie in Gew.-% folgende Zusammensetzung aufweist:
- Kohlenstoff max. 0,06
- Silizium max. 1,00
- Mangan max. 1,50
- Chrom 11,0 bis 17,5
- Molybdän max. 1,50
- Nickel 3,0 bis 10,0
- Kupfer 1,5 bis 4,5
- Niob 0,15 bis 0,45
- Titan 0 bis 1,5
- Stickstoff max. 0,10
- Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen.
- Eine derartige Legierung stellt einen aushärtbaren Chromstahl dar. Wie schwierig die Auswahl derartiger Legierungen zur Verwendung für Stanz- und Gegenplatten ist, kann man bereits daran ermessen, daß bei der Durchführung von Starzungen die Stanzung so genau durchgeführt werden muß, daß beispielsweise zwei Papiere, die übereinander liegen, derart gestanzt sein müssen, daß das obere, welches mit dem Schneidwerkzeug bzw. mit der Schneidlinie zuerst in Kontakt kommt, durchgestanzt ist, wohingegen das untere Papier keinerlei Schnittflächen, sondern nur Drucklinien aufweisen darf. Derartige Stanzungen sind beispielsweise für die Anfertigung von Klebeschildern und dgl. erforderlich, und daß auch nur geringste Unebenheiten in den Stanzplatten und Gegenplatten zu einem Produktionsausfall größten Ausmasses führen können, ist evident, derartige Stanzungen nicht durchgehend gleichmäßig sein können.
- Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert.
- Vergleichsversuche mit Stanzplatten aus Stahl A, B, C, D, E, F und Stahl G, Analyse und Härte gemäß der Tabelle, wurden auf einem Stanzautomaten mit 7000 Hüben pro Stunde durchgeführt. Jeweils nach 430 Stunden, d.h. nach 3,01 Mill. Hüben zeigten die Platten visuell im Schräglicht erkennbare leichte Eindrücke, die auf die hohen Druck- und Zugspannungen beim Stanzen zurückzuführen sind, entsprechend der Form der Stanzmesser. Ein Unterschied zwischen beiden Stanzplatten war nicht zu erkennen. Ein Korrosionsschaden, der auf Spannungsrißkorrosion zurückzuführen ist, war ebenfalls nicht zu bemerken.
- Vergleichsversuch mit Proben aus den in der Tabelle angeführten Stählen in einer Klimakammer bei einer mittleren Temperatur von + 25°C. durch Sättigung der Atmosphäre Wasserdampf wurde eine laufende Befeuchtung der Probenoberfläche erreicht.
- Die Proben aus Stahl A, Bund G zeigten bereits nach 24 Stunden eine leichte braune Verfärbung an der Oberfläche. Nach einer Versuchsdauer von 4 Wochen zeigten diese Proben einen gleichmäßigen dünnen braunen Rostbelag. Nach dem Entfernen des Belages war an der Oberfläche dieser Proben eine örtliche Korrosion der Oberfläche mit der Lupe bei 4facher Vergrößerung erkennbar. Die Proben wären als Stanzplatten ohne Nacharbeit nicht mehr verwendbar gewesen.
- Die Proben aus Stahl D, E, F und G zeigten auch nach 4 Wochen in der Klimakammer keine Anrostung.
Claims (3)
1. Verwendung einer chromhaltigen Legierung mit einem Gehalt in Gew.-% an
Kohlenstoff 0 bis 1,1
Silizium max. 1,0
Mangan max. 1,5
Chrom 11 bis 17,5
Molybdän 0 bis 1,5
Nickel 0 bis 10,0
Kupfer 0 bis 4,5
Vanadin 0 bis 0,5
Cobalt 0 bis 1,5
Niob 0 bis 0,45
Titan 0 bis 1,5
Stickstoff 0 bis 0,1
Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen für Stanz- und Gegenplatten, die mit auf die Maschine abgestimmten Bohrungen und Ausnehmungen zur Fixierung der Werkzeuge in der Maschine und zur Fixierung der Schneidlinien versehen sind.
2. Verwendung einer chromhaitigen Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanz- und Gegenplatten einen Gehalt in Gew.% an
Kohlenstoff 0,28 bis 1,10
Silizium max. 1,00
Mangan max. 1,50
Chrom 12,0 bis 17,0
Molybdän max. 1,5
Nickel max. 1,0
Kupfer -
Vanadin 0,05 bis 0,40
Cobalt max. 1,50
Stickstoff max. 0,10
Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen aufweisen.
3. Verwendung einer chromhaltigen Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanz- und Gegenplatten einen Gehalt in Gew.-% an
Kohlenstoff max. 0,06
Silizium max. 1,00
Mangan max. 1,50
Chrom 11,0 bis 17,5
Molybdän max, 1,50
Nickel 3,0 bis 10,0
Kupfer 1,5 bis 4,5
Titan 0 bis 1, 5
Niob 0,15 bis 0,45
Stickstoff max. 0,10
Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen aufweisen.
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