EP1288323A1 - Corrosion resistant and cold formable chromium steel - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a cold-deformable, corrosion-resistant Chromium steel in particular with a ferritic structure and takes priority German patent application 101 43 390.5 to which reference is made to the content.
- Such steels are known. They have good magnetizability, such as the soft magnetic described in U.S. Patent 4,714,502 Steel with up to 0.03% carbon, 0.40 to 1.10% silicon, up to 0.50% manganese, 9.0 to 19% chromium, up to 2.5% molybdenum, up to 0.5% nickel, up to 0.5% copper, 0.02 to 0.25% titanium, 0.010 to 0.030% sulfur, to 0.03% nitrogen, 0.31 to 0.60% aluminum, 0.10 to 0.30% lead and 0.02 to 0.10% zirconium.
- the steel is rustproof and cold formable; it is suitable as a material for Manufacture of cores for solenoid valves, electromagnetic clutches or housing of electronic injection systems for internal combustion engines.
- Another soft magnetic stainless chrome steel with up to 0.05% carbon, up to 6% silicon, 11 to 20% chromium, up to 5% aluminum, 0.03 to 0.40% Lead, 0.001 to 0.009% calcium and 0.01 to 0.30% tellurium is from the U.S. patent 3 925 063 known and owns due to its contents Lead, calcium and tellurium have good machinability. A disadvantage of this However, steel is the use of toxic, machinability improving elements lead and tellurium.
- the cause of the mentioned run is inhomogeneity in the structure, in particular hard excretions in the form of nests and islands Titanium carbides, carbonitrides, nitrides, manganese sulfide and heterogeneous silicon aluminum oxides. These excrements are replaced by thin micro-drills for example with diameters under 0.5 mm and slim Micro tools towards softer material zones. Such one Evasion naturally does not take place when the excretions finely dispersed or fine-grained homogeneous and distributed in the structure.
- the invention aims a cold-formable corrosion-resistant chrome steel with improved Machinability, especially with a low tendency to build-up edges and / or to create bonds, in particular a Directional drilling, embossing and punching also possible when Tools with a small cross-section and low rigidity, for example Micro drills are used.
- the invention proposes a steel with at least 8% chromium and at most 0.1% carbon and certain contents of manganese and / or bismuth, titanium and / or vanadium and / or niobium, as well as sulfur and copper, which in the melt lead to primary precipitates in the form of sulfocarbides of the metals titanium, vanadium and niobium of the type Me 4 C 2 S 2 , for example Ti 4 C 2 S 2 .
- the sulfocarbides are in a fine distribution in the melt and serve as nuclei for manganese sulfide precipitates, which are then distributed evenly and finely in the melt.
- the presence of bismuth promotes the finely dispersed and homogeneous distribution of the manganese sulfide in the steel.
- Bismuth promotes the elimination of the titanium sulfocarbides and causes this way a finely dispersed excretion of the manganese sulfide low supersaturation of the melt.
- the levels of machining should promote Elements titanium, vanadium, niobium on the one hand and the one for the creation carbon and sulfur responsible for sulfocarbides be coordinated in a certain way. Higher levels of manganese and sulfur to improve micro-machinability are then no longer necessary because the manganese sulfide is in larger connected agglomerates is present. At the same time, the emergence of intermetallic titanium / aluminum precipitations that impair machinability suppresses and prevents titanium and Aluminum goes into solution and so the tendency to form bonds and reinforce construction edges.
- the nitrogen content of the steel should be as low as possible to avoid formation of primary germs from titanium carbosulfides by setting the To affect Titan as TiN.
- the chrome steel according to the invention contains in detail 0.005 to 0.1% carbon 0.2 to 1.2% silicon 0.4 to 2.0% manganese 8 to 20% chrome 0.05 to 1.2% molybdenum 0.01 to 0.5% nickel as well as in detail side by side 0.5 to 2.0% copper 0.001 to 0.6% bismuth 0.002 to 0.10% vanadium 0.002 to 0.10% titanium 0.002 to 0.10% niobium 0.15 to 0.80% sulfur up to 0.05% aluminum up to 0.08% Nitrogen, Rest of iron.
- the present invention contains chromium steel each within the above content limits 0.002 to 0.06% carbon 0.3 to 0.8% silicon 0.5 to 1.6% manganese 11 to 18% chrome 0.05 to 0.8% molybdenum 0.01 to 0.1% nickel 0.55 to 1.60% copper 0.002 to 0.22% bismuth 0.005 to 0.08% vanadium 0.005 to 0.08% titanium 0.005 to 0.08% niobium 0.15 to 0.65% Sulfur, Rest of iron.
- the chrome steel according to the invention is suitable due to its good machinability as a material for the manufacture of precision devices and highly precise Micro components with low tool wear with micro bores and recesses, for example in the tenth or hundredth range of a millimeter, high surface quality and directional accuracy. For example, you can drill holes with a diameter Produce less than 1 mm in one step without running. Furthermore The steel has excellent polishability, especially when Electropolishing.
- the chrome steel according to the invention is suitable, for example, as a material for writing tips on ballpoint pens.
- Such nibs and the associated printheads require high corrosion resistance, Fine workability and uniformity of ink supply.
- the writing head of a ballpoint pen in the front part from a holder for the writing ball, for example made of corundum and from several channels and holes for supplying the writing ink or paste.
- Rear Part of the print head usually consists of a connection to a storage container, for example a metal or plastic cylinder for the writing paste or ink, which can also be under pressure.
- the ink or paste is supplied to the ball using a pen centric fine bore channel with a diameter of less than 0.5 mm and several laterally symmetrically arranged recesses.
- the centric Fine bore channel must be positioned so that the writing ball and the recesses arranged symmetrically to it exactly in the middle of the ball will be hit because the writing ball will only rotate is evenly wetted on all sides with ink or writing paste.
- the nozzle blanks were then drilled centrally in an automatic drill using a hard metal drill with a diameter of 0.4 mm. When drilling, only a very small burr was created, which could be easily removed by electropolishing for twenty seconds while simultaneously rounding the edge of the hole, leaving a shiny surface.
- the excellent quality of the nozzle surface due to the good machinability results in low wall friction and allows spinning with relatively low pressure, even with melt plastics high viscosity.
- the blank was provided with six blind holes each with a diameter of 0.8 mm and a depth of 4.9 mm in order to produce a nozzle opening with a diameter of 85 ⁇ m in an automatic drilling machine. After cleaning in an ultrasonic bath and drying with hot air, melt holes with the specified diameter of 85 ⁇ m were made in the bottom of the blind holes using an Nd YAG laser. Such laser drilling leads to problems if the blind hole is not straight. No such problems were encountered when trying. In addition, there was no toxic metal fumes due to the absence of lead, selenium and tellurium in the test steel. The accuracy of the bore produced in this way allows further processing to straight, curved or star-shaped slots.
- the straightness of the bores was determined for each bore diameter using a test wire whose diameter was approximately 10 ⁇ m smaller than the bore diameter and whose immersion depth E was determined as shown in FIG. 1.
- Fig. 2 clearly shows the sudden improvement the susceptibility to burrs when testing with the steel according to the invention a ridge width of only 0.060 mm compared to a ridge width of 0.187 mm for the comparative steel according to FIG. 3.
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen kaltverformbaren korrosionsbeständigen Chromstahl insbesondere mit ferritischem Gefüge und nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 101 43 390.5 in Anspruch, auf die inhaltlich Bezug genommen wird .The invention relates to a cold-deformable, corrosion-resistant Chromium steel in particular with a ferritic structure and takes priority German patent application 101 43 390.5 to which reference is made to the content.
Derartige Stähle sind bekannt. Sie besitzen eine gute Magnetisierbarkeit, wie der in der US-Patentschrift 4 714 502 beschriebene weichmagnetische Stahl mit bis 0,03% Kohlenstoff, 0,40 bis 1,10% Silizium, bis 0,50% Mangan, 9,0 bis 19% Chrom, bis 2,5% Molybdän, bis 0,5% Nickel, bis 0,5% Kupfer, 0,02 bis 0,25% Titan, 0,010 bis 0,030% Schwefel, bis 0,03% Stickstoff, 0,31 bis 0,60% Aluminium, 0,10 bis 0,30% Blei und 0,02 bis 0,10% Zirkonium. Der Stahl ist rostfrei und kaltverformbar; er eignet sich als Werkstoff zum Herstellen von Kernen für Solenoid-Ventile, elektromagnetische Kupplungen oder Gehäuse elektronischer Einspritzsysteme für Brennkraftmaschinen.Such steels are known. They have good magnetizability, such as the soft magnetic described in U.S. Patent 4,714,502 Steel with up to 0.03% carbon, 0.40 to 1.10% silicon, up to 0.50% manganese, 9.0 to 19% chromium, up to 2.5% molybdenum, up to 0.5% nickel, up to 0.5% copper, 0.02 to 0.25% titanium, 0.010 to 0.030% sulfur, to 0.03% nitrogen, 0.31 to 0.60% aluminum, 0.10 to 0.30% lead and 0.02 to 0.10% zirconium. The steel is rustproof and cold formable; it is suitable as a material for Manufacture of cores for solenoid valves, electromagnetic clutches or housing of electronic injection systems for internal combustion engines.
Ein weiterer weichmagnetischer rostfreier Chromstahl mit bis 0,05% Kohlenstoff, bis 6% Silizium, 11 bis 20% Chrom, bis 5% Aluminium, 0,03 bis 0,40% Blei, 0,001 bis 0,009% Kalcium und 0,01 bis 0,30% Tellur ist aus der US-Patentschrift 3 925 063 bekannt und besitzt aufgrund seiner Gehalte an Blei, Kalcium und Tellur eine gute Zerspanbarkeit. Nachteilig bei diesem Stahl ist jedoch die Verwendung der toxischen, die Zerspanbarkeit verbessernden Elemente Blei und Tellur. Another soft magnetic stainless chrome steel with up to 0.05% carbon, up to 6% silicon, 11 to 20% chromium, up to 5% aluminum, 0.03 to 0.40% Lead, 0.001 to 0.009% calcium and 0.01 to 0.30% tellurium is from the U.S. patent 3 925 063 known and owns due to its contents Lead, calcium and tellurium have good machinability. A disadvantage of this However, steel is the use of toxic, machinability improving elements lead and tellurium.
Die verhältnismäßig hohen Gehalte an Silizium, Aluminium und Titan führen bei diesem Stahl jedoch infolge des Entstehens harter Oxydeinschlüsse zur einem hohen Verschleiß bei der mechanischen Feinbearbeitung. Dem soll der verhältnismäßig hohe Bleigehalt von 0,03 bis 0,40% entgegenwirken. Erkauft wird dies jedoch mit einer nicht unerheblichen Umwelt- und Gesundheitsgefährdung durch das toxische Blei.The relatively high levels of silicon, aluminum and titanium lead in this steel, however, due to the formation of hard oxide inclusions high wear during mechanical finishing. That should counteract the relatively high lead content of 0.03 to 0.40%. However, this is bought with a not inconsiderable environmental and health hazard through the toxic lead.
Schließlich ist aus der US-Patentschrift 5 190 722 ein weiterer kaltverformbarer rostfreier Stahl mit bis 0,02% Kohlenstoff, bis 0,5% Silizium, bis 0,5% Mangan, 10 bis 18% Chrom, 0,3 bis 1,50% Molybdän, bis 1,0% Vanadium, 0,05 bis 0,5% Titan, bis 1,0% Niob, 0,01 bis 0,2% Schwefel, bis 0,05% Stickstoff, 0,30 bis 2,0% Aluminium und 0,0005 bis 0,05% Bor bekannt. Dieser Stahl eignet sich als Werkstoff für Ventilgehäuse und Ventilkerne elektronisch gesteuerter Kraftstoffeinspritzsysteme. Die hohen Gehalte an Aluminium und Titan führen auch bei diesem Stahl im Gefüge zu harten, ungleichmäßig verteilten oxydischen Ausscheidungen mit der Folge einer Beeinträchtigung der mechanischen, insbesondere spanabhebenden Bearbeitbarkeit.Finally, from US Pat. No. 5,190,722 is another cold formable stainless steel with up to 0.02% carbon, up to 0.5% silicon, up to 0.5% Manganese, 10 to 18% chromium, 0.3 to 1.50% molybdenum, up to 1.0% vanadium, 0.05 to 0.5% titanium, up to 1.0% niobium, 0.01 to 0.2% sulfur, up to 0.05% Nitrogen, 0.30 to 2.0% aluminum and 0.0005 to 0.05% boron are known. This Steel is suitable electronically as a material for valve housings and valve cores controlled fuel injection systems. The high levels of aluminum and titanium also lead to hard, uneven structures in this steel distributed oxidic secretions with the consequence of an impairment mechanical, in particular machinability.
Gemeinsames Charakteristikum vieler kaltverformbarer und korrosionsbeständiger ferritischer Chromstähle ist deren schlechtes Zerspanungsverhalten aufgrund von Verklebungen im Schneidkantenbereich. Solche Verklebungen bestehen aus zumeist oxydischen Anschweißungen bzw. Ablagerungen, die an den scharfen Schneiden der Zerspanungswerkzeuge zu einem hohen Verschleiß bis zu Kantenausbrüchen führen. Diese Gefahr ist besonders groß bei miniaturisierten Präzisionsteilen und deren Mikrozerspanung. So tritt beispielsweise beim Mikrobohren im Durchmesserbereich von 0,2 bis 1 mm an den besonders scharfkantigen Bohrerschneiden ein starker Werkzeugverschleiß auf. Mit abnehmendem Bohrer- bzw. Bohrungsdurchmesser erhöht sich zudem die Gefahr eines seitlichen Verlaufens der Bohrung bzw. eines Verlustes der Geradlinigkeit der Bohrung. Außerdem entsteht normalerweise an den Kanten der Bohrung ein Grat, der um so ausgeprägter ist, je schlechter die Zerspanbarkeit ist. Ähnliche Probleme gibt es beim zerspanenden Herstellen von Nuten, Ausnehmungen, Sacklöchern und Schlitzen.Common characteristic of many cold-formable and corrosion-resistant Ferritic chrome steels are their poor cutting behavior due to gluing in the cutting edge area. Such bonds consist of mostly oxidic welds or deposits, the one on the sharp cutting edges of the cutting tools high wear and tear leading to edge chipping. That danger is especially large for miniaturized precision parts and their micro-machining. For example, in micro drilling in the diameter range of 0.2 to 1 mm on the particularly sharp-edged drill bits a strong one Tool wear on. With decreasing drill or bore diameter there is also an increased risk of the hole running sideways or a loss of straightness of the bore. It also arises usually a ridge on the edges of the hole, the more pronounced the worse the machinability. There are similar problems in the machining of grooves, recesses, blind holes and slits.
Ursache für das erwähnte Verlaufen sind Inhomogenitäten im Gefüge, insbesondere harte Ausscheidungen in Gestalt von Nestern und Inseln aus Titankarbiden, -karbonitriden, -nitriden, Mangansulfid und heterogenen Silizium-Aluminium-Oxyden. Diesen Ausscheidungen weichen dünne Mikrobohrer, beispielsweise mit Durchmessern unter 0,5 mm und schlanke Mikrowerkzeuge in Richtung weicherer Werkstoffzonen aus. Ein solches Ausweichen findet naturgemäß dann nicht statt, wenn die Ausscheidungen feindisperser bzw. feinkörnig homogen und im Gefüge verteilt sind.The cause of the mentioned run is inhomogeneity in the structure, in particular hard excretions in the form of nests and islands Titanium carbides, carbonitrides, nitrides, manganese sulfide and heterogeneous silicon aluminum oxides. These excrements are replaced by thin micro-drills for example with diameters under 0.5 mm and slim Micro tools towards softer material zones. Such one Evasion naturally does not take place when the excretions finely dispersed or fine-grained homogeneous and distributed in the structure.
Bislang ging bei den üblichen ferritischen Stählen das Bestreben dahin, deren Umformverhalten bzw. Kaltverformbarkeit mit Hilfe von Legierungselementen zu verbessern. Die sich günstig auf das Umformverhalten auswirkenden Legierungselemente bringen jedoch häufig eine Verschlechterung der Zerspanbarkeit mit sich, woraus sich das schlechte Zerspanungsverhalten ferritischer Stähle mit guter Kaltverformbarkeit erklärt. Ein Charakteristikum für eine schlechte Zerspanbarkeit ist der Verschleiß an der Werkzeugschneide. Dieser Verschleiß tritt als Abrieb, Freiflächenverschließ, Kalkverschleiß, Diffusionsverschleiß, Oxidationsverschleiß auf, oder es bilden sich Aufbauschneiden und Verklebungen insbesondere beim Zerspanen von ferritischen Stählen mit geringem Kohlenstoffgehalt.So far, efforts have been made with the usual ferritic steels Forming behavior or cold formability with the help of alloying elements to improve. Which have a favorable effect on the forming behavior However, alloying elements often cause deterioration the machinability with it, resulting in the poor machining behavior ferritic steels with good cold formability explained. A characteristic for bad machinability is the wear on the tool cutting edge. This wear occurs as abrasion, open space closure, lime wear, Diffusion wear, oxidation wear, or it is formed Construction cutting and gluing especially when machining ferritic Low carbon steels.
Von diesem Stand der Technik ausgehend, zielt die Erfindung darauf ab, einen kaltverformbaren korrosionsbeständigen Chromstahl mit verbesserter Zerspanbarkeit, insbesondere mit geringer Neigung zum Entstehen von Aufbauschneiden und/oder Verklebungen zu schaffen, der insbesondere ein richtungsgenaues Bohren, Prägen und Stanzen auch dann ermöglicht, wenn Werkzeuge mit geringem Querschnitt und geringer Steifigkeit, beispielsweise Mikrobohrer zur Verwendung kommen.Starting from this prior art, the invention aims a cold-formable corrosion-resistant chrome steel with improved Machinability, especially with a low tendency to build-up edges and / or to create bonds, in particular a Directional drilling, embossing and punching also possible when Tools with a small cross-section and low rigidity, for example Micro drills are used.
Um dieses Ziel zu erreichen, schlägt die Erfindung einen Stahl mit mindestens 8% Chrom und höchstens 0,1% Kohlenstoff sowie bestimmten Gehalten an Mangan und/oder Wismut, Titan und/oder Vanadium und/oder Niob sowie Schwefel und Kupfer vor, die in der Schmelze zu Primärausscheidungen in Gestalt von Sulfokarbiden der Metalle Titan, Vanadium und Niob des Typs Me4C2S2, beispielsweise Ti4C2S2 führen. Die Sulfokarbide befinden sich in feiner Verteilung in der Schmelze und dienen als Keime für Mangansulfid-Ausscheidungen, die dann entsprechend gleichmäßig und fein in der Schmelze verteilt sind. Die Anwesenheit von Wismut fördert die feindisperse und homogene Verteilung des Mangansulfids im Stahl.In order to achieve this goal, the invention proposes a steel with at least 8% chromium and at most 0.1% carbon and certain contents of manganese and / or bismuth, titanium and / or vanadium and / or niobium, as well as sulfur and copper, which in the melt lead to primary precipitates in the form of sulfocarbides of the metals titanium, vanadium and niobium of the type Me 4 C 2 S 2 , for example Ti 4 C 2 S 2 . The sulfocarbides are in a fine distribution in the melt and serve as nuclei for manganese sulfide precipitates, which are then distributed evenly and finely in the melt. The presence of bismuth promotes the finely dispersed and homogeneous distribution of the manganese sulfide in the steel.
In die gleiche Richtung wirkt Kupfer, das vermutlich die Benetzbarkeit des Mangansulfids verbessert und insbesondere dessen Benetzungswinkel zur Eisen/Chrom-Matrix so verändert, daß feindisperse, kugelige, zigarrenförmige und eingeschnürte Mangansulfid-Ausscheidungen entstehen.Copper works in the same direction, which is probably the wettability of the Manganese sulfide improved and in particular its wetting angle Iron / chrome matrix changed so that finely dispersed, spherical, cigar-shaped and constricted manganese sulfide excretions arise.
Wismut fördert das Ausscheiden der Titan-Sulfokarbide und bewirkt auf diese Weise ein feindisperses Ausscheiden des Mangansulfids bereits bei geringer Übersättigung der Schmelze.Bismuth promotes the elimination of the titanium sulfocarbides and causes this way a finely dispersed excretion of the manganese sulfide low supersaturation of the melt.
Die Wirkung der die Zerspanung fördernden Legierungselemente, beispielsweise des Wismuts und des Kupfers ist synergistisch.The effect of the alloying elements promoting machining, for example bismuth and copper is synergistic.
Um das Entstehen von Titankarbid zu unterdrücken und das Entstehen feindisperser Sulfokarbide zu fördern, sollten die Gehalte der zerspanungsfördernden Elemente Titan, Vanadium, Niob einerseits und des für das Entstehen von Sulfokarbiden verantwortlichen Kohlenstoffs und Schwefels andererseits in bestimmter Weise aufeinander abgestimmt werden. Höhere Gehalte an Mangan und Schwefel zur Verbesserung der Mikrozerspanbarkeit sind dann nicht mehr erforderlich, da das Mangansulfid in größeren zusammenhängenden Agglomeraten vorliegt. Gleichzeitig wird das Entstehen von die Zerspanbarkeit beeinträchtigenden intermetallischen Titan/Aluminium-Ausscheidungen unterdrückt und verhindert, daß Titan und Aluminium in Lösung gehen und so die Tendenz zum Entstehen von Verklebungen und Aufbauschneiden verstärken.To suppress the formation of titanium carbide and the formation of finely dispersed To promote sulfocarbides, the levels of machining should promote Elements titanium, vanadium, niobium on the one hand and the one for the creation carbon and sulfur responsible for sulfocarbides be coordinated in a certain way. Higher levels of manganese and sulfur to improve micro-machinability are then no longer necessary because the manganese sulfide is in larger connected agglomerates is present. At the same time, the emergence of intermetallic titanium / aluminum precipitations that impair machinability suppresses and prevents titanium and Aluminum goes into solution and so the tendency to form bonds and reinforce construction edges.
Der Stickstoffgehalt des Stahls sollte möglichst gering sein, um nicht die Bildung von Primärkeimen aus Titankarbosulfiden durch das Abbinden des Titans als TiN zu beeinträchtigen.The nitrogen content of the steel should be as low as possible to avoid formation of primary germs from titanium carbosulfides by setting the To affect Titan as TiN.
Im einzelnen enthält der erfindungsgemäße Chromstahl
Vorzugsweise enthält der erfindungsgemäße jeweils für sich innerhalb der
vorstehenden Gehaltsgrenzen Chromstahl
Um das Entstehen von Sulfokarbiden in feindisperser und homogener Verteilung
zu fördern, sollten die Legierungselemente Titan, Vanadium und
Niob oder Schwefel, Kohlenstoff und Stickstoff oder Kupfer und Mangan wie
folgt aufeinander abgestimmt werden:
Der erfindungsgemäße Chromstahl eignet sich aufgrund seiner guten Zerspanbarkeit als Werkstoff zum Herstellen von Präzisionsgeräten und hochgenauen Mikrokomponenten bei geringem Werkzeugverschleiß mit Mikrobohrungen und Ausnehmungen, beispielsweise im Zehntel- oder Hundertstelbereich eines Millimeters, hoher Oberflächengüte und Richtungsgenauigkeit. So lassen sich beispielsweise Bohrungen mit einem Durchmesser unter 1 mm ohne ein Verlaufen in einem Arbeitsgang herstellen. Des weiteren besitzt der Stahl eine hervorragende Polierbarkeit, insbesondere beim Elektropolieren.The chrome steel according to the invention is suitable due to its good machinability as a material for the manufacture of precision devices and highly precise Micro components with low tool wear with micro bores and recesses, for example in the tenth or hundredth range of a millimeter, high surface quality and directional accuracy. For example, you can drill holes with a diameter Produce less than 1 mm in one step without running. Furthermore The steel has excellent polishability, especially when Electropolishing.
Von besonderem Vorteil ist, daß sich die bessere Zerspanbarkeit ohne höhere Gehalte an toxischen Legierungsbestandteilen wie Blei, Selen und/oder Tellur ergibt, die ganz fehlen oder deren Gesamtgehalt unter 0,05% liegt.It is of particular advantage that the better machinability without higher Contents of toxic alloy components such as lead, selenium and / or tellurium, which are missing entirely or whose total content is below Is 0.05%.
Der erfindungsgemäße Chromstahl eignet sich beispielsweise als Werkstoff für Schreibspitzen von Kugelschreibern. Derartige Schreibspitzen und die zugehörigen Schreibköpfe erfordern eine hohe Korrosionsbeständigkeit, Feinbearbeitbarkeit und Gleichmäßigkeit der Tintenzuführung. So besteht der Schreibkopf eines Kugelschreibers im vorderen Teil aus einer Halterung für die Schreibkugel beispielsweise aus Korund sowie aus mehreren Kanälen und Bohrungen für das Zuführen der Schreibtinte oder -paste. Der hintere Teil des Schreibkopfes besteht in der Regel aus einer Verbindung zu einem Vorratsbehälter, beispielsweise einem Metall- oder Kunststoffzylinder für die Schreibpaste oder -tinte, der auch unter Druck stehen kann. Das Zuführen der Schreibtinte oder -paste zur Schreibkugel geschieht über einen zentrischen Feinbohrungskanal mit einem Durchmesser unter 0,5 mm und mehrere seitlich symmetrisch angeordnete Ausnehmungen. Der zentrische Feinbohrungskanal muß so positioniert sein, daß die Schreibkugel und die symmetrisch dazu angeordneten Ausnehmungen genau mittig von der Kugel getroffen werden, weil die Schreibkugel nur dann bei einer Drehbewegung allseitig mit Tinte oder Schreibpaste gleichmäßig benetzt wird. The chrome steel according to the invention is suitable, for example, as a material for writing tips on ballpoint pens. Such nibs and the associated printheads require high corrosion resistance, Fine workability and uniformity of ink supply. So there is the writing head of a ballpoint pen in the front part from a holder for the writing ball, for example made of corundum and from several channels and holes for supplying the writing ink or paste. Rear Part of the print head usually consists of a connection to a storage container, for example a metal or plastic cylinder for the writing paste or ink, which can also be under pressure. The The ink or paste is supplied to the ball using a pen centric fine bore channel with a diameter of less than 0.5 mm and several laterally symmetrically arranged recesses. The centric Fine bore channel must be positioned so that the writing ball and the recesses arranged symmetrically to it exactly in the middle of the ball will be hit because the writing ball will only rotate is evenly wetted on all sides with ink or writing paste.
Sind diese Voraussetzungen nicht erfüllt, weil beispielsweise eine Bohrung seitlich verlaufen ist, wird die Schreibkugel nur entsprechend einseitig mit Schreibtinte oder -paste beaufschlagt. Dies führt beim Schreiben zu einer ungleichmäßigen Strichstärke und einem schlechten Schriftbild.If these requirements are not met, for example because of a hole has run laterally, the writing ball is only corresponding on one side Ink or paste loaded. This leads to a when writing uneven line width and poor typeface.
Eine weitere Voraussetzung für ein gleichmäßiges Zuführen von Tinte oder Schreibpaste zur Schreibkugel ist eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Oberflächengüte, die sich an einem entsprechenden Glanz- und Reflexionsvermögen zeigt, sowie eine gute Benetzbarkeit.Another requirement for an even supply of ink or Writing paste to the writing ball is high corrosion resistance and Surface quality, which is reflected in a corresponding gloss and reflectivity shows, as well as good wettability.
Zum Herstellen von Spritzdüsen für ein Monofilament aus Kunststoff wurde
ein Draht mit einem Durchmesser von 3 mm und der Zusammensetzung
gemäß V1 in Tabelle 1 mit den folgenden K-Werten:
Nach einem Reinigen und Trocknen waren die Düsen ohne weiteres verwendbar. After cleaning and drying, the nozzles were readily usable.
Die infolge der guten Zerspanbarkeit ausgezeichnete Qualität der Düsenoberfläche ergibt eine geringe Wandreibung und erlaubt ein Spinnen mit verhältnismäßig geringem Forderdruck auch bei Schmelzkunststoffen mit hoher Viskosität.The excellent quality of the nozzle surface due to the good machinability results in low wall friction and allows spinning with relatively low pressure, even with melt plastics high viscosity.
In ähnlicher Weise wie gemäß Beispiel 1 wurde ein Draht aus Chromstahl
mit der Zusammensetzung gemäß V6 in Tabelle I und den folgenden K-Werten:
Um die Zerspanbarkeit des erfindungsgemäßen Chromstahls und die Geradlinigkeit von Mikrobohrungen zu beurteilen, wurden Bohrversuche mit Hartmetallbohrern im Durchmesserbereich von 0,2 bis 1,5 mm, insbesondere mit einem Bohrerdurchmesser von 0,8 mm und einer Drehzahl von 37.000 Upm sowie einer Bohrungstiefe L von einheitlich 5 mm durchgeführt.To the machinability of the chrome steel according to the invention and the Drill tests were used to assess the straightness of microbores Carbide drills in the diameter range from 0.2 to 1.5 mm, in particular with a drill diameter of 0.8 mm and a speed of 37,000 rpm and a hole depth L of 5 mm.
Die Geradlinigkeit der Bohrungen wurde für jeden Bohrungsdurchmesser mit
einem Prüfdraht ermittelt, dessen Durchmesser um etwa 10 µm kleiner als
der Bohrungsdurchmesser war und dessen Eintauchtiefe E entsprechend
der Darstellung in Fig. 1 bestimmt wurde. Aus der Eintauchtiefe E und der
Bohrungstiefe L wurde nach der Formel
Die Analysen der erfindungsgemäßen Versuchsstähle V1 bis V6 sowie von Vergleichsstählen V7 bis V12 und die Meßergebnisse sind in den nachfolgenden Tabellen I und II zusammengestellt. The analyzes of the test steels V1 to V6 according to the invention and of comparison steels V7 to V12 and the measurement results are summarized in Tables I and II below.
Beim Herstellen von Mikrobohrungen mit Durchmessern unter 1 mm ist die Ausbildung des Spans für den Bohrerverschleiß und für die Qualität der Bohrung von besonderer Bedeutung. Eine unzureichende Spanbildung und die Eignung eines Werkstoffs zum Herstellen von Mikrobohrungen läßt sich in einfacher Weise aus der Höhe bzw. Breite eines Bohrgrats ableiten. Ein breiter Bohrgrat ist ein Anzeichen für eine schlechte Zerspanbarkeit, weil es dann zu einem Herausquetschen des Werkstoffs aus der Bohrung und zum Entstehen eines Grats am Rand bzw. der Kante der Bohrung kommt.When producing micro bores with diameters less than 1 mm, the Training of the chip for the drill wear and for the quality of the Drilling of particular importance. Inadequate chip formation and the suitability of a material for the production of microbores can be derive in a simple manner from the height or width of a burr. On wide burr is a sign of poor machinability because of it then squeezing the material out of the hole and A burr arises at the edge or edge of the hole.
Bei einer Reihe von Versuchen wurde jeweils die Breite der Grate mit Hilfe eines Mikroskops unter einem Winkel von 20 bis 30 Grad ausgemessen. In der obigen Tabelle II sind die Gratbreite GB in Abhängigkeit von den K-Faktoren zusammengestellt, während die Fig. 2 und 3 elektronenmikroskopische Aufnahmen von Mikrobohrungen mit unterschiedlich breiten Bohrgraten BG wiedergeben. Fig. 2 zeigt deutlich die sprunghafte Verbesserung der Gratanfälligkeit bei dem Versuch mit dem erfindungsgemäßen Stahl mit einer Gratbreite von nur 0,060 mm im Vergleich zu einer Gratbreite von 0,187 mm bei dem Vergleichsstahl gemäß Fig. 3.In a series of tests, the width of the ridges was determined with the help of a microscope at an angle of 20 to 30 degrees. In In Table II above, the ridge width GB is dependent on the K factors compiled, while FIGS. 2 and 3 electron microscopic Microbores with differently wide burrs Play BG. Fig. 2 clearly shows the sudden improvement the susceptibility to burrs when testing with the steel according to the invention a ridge width of only 0.060 mm compared to a ridge width of 0.187 mm for the comparative steel according to FIG. 3.
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