EP3041963B1 - Verfahren zum härten eines blechmaterials und gehärtetes metallblechmaterial - Google Patents

Verfahren zum härten eines blechmaterials und gehärtetes metallblechmaterial Download PDF

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EP3041963B1
EP3041963B1 EP14755656.7A EP14755656A EP3041963B1 EP 3041963 B1 EP3041963 B1 EP 3041963B1 EP 14755656 A EP14755656 A EP 14755656A EP 3041963 B1 EP3041963 B1 EP 3041963B1
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sheet metal
metal material
approximately
blasting
solidification
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Blanco GmbH and Co KG
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Definitions

  • the present invention relates to a use of a sheet metal material which has been surface-hardened by radiation solidification.
  • Sheet metal material in particular stainless steel sheet material, is used in particular for the production of kitchen countertops, sinks or basins.
  • the DE 199 52 514 C1 discloses the use of a sheet metal material for the production of a sink or a basin, the sheet metal material comprising a visible side which is surface-hardened by solidification radiation and the sheet metal material is a stainless steel sheet material.
  • the JP 2003 211360 A discloses a method for treating a sheet metal material, in which a front side of the sheet metal material and a rear side of the sheet metal material are each exposed to at least one solidifying jet.
  • the JP 01 312 029 A discloses a method for treating a sheet metal material, in which a front side and a rear side of a sheet metal material are each exposed to a hardening jet in areas in order to convert an austenite structure into a martensite structure.
  • the present invention is based on the object of creating a kitchen worktop, a sink, a basin or a decorative surface made of sheet metal material which has a particularly hard and scratch-resistant surface.
  • this object is achieved by using a sheet metal material according to claim 1.
  • the present invention is thus based on the concept of solidifying the sheet metal material by solidification peening, in particular shot peening.
  • the hardness of the sheet metal material is increased by purely mechanical processing.
  • a structure is preferably introduced into the surface of the sheet metal material by the shot peening, by means of which the susceptibility of the surface to the occurrence of common household scratches is reduced.
  • both a front side and a rear side of the sheet metal material are each exposed to at least one solidifying jet.
  • the front side and the rear side of the sheet metal material are at least temporarily exposed to at least one solidifying jet each at the same time.
  • a so-called hotspot on the surface of the sheet metal material is assigned to each consolidation jet.
  • the hotspot of a solidification jet is understood to mean the smallest area in the area of a surface of the sheet metal material that is stationary with respect to the respective assigned solidification jet, within which 90 percent by weight of the blasting material present in the respective solidification jet hits the sheet metal material .
  • the hotspot usually has the shape of a rectangular strip.
  • the hotspot can, for example, also have an essentially circular shape.
  • a hotspot of a solidifying jet which acts on the front side of the sheet metal material and a hotspot of a hardening jet which acts on the rear side of the sheet metal material are at least 80%, preferably at least 90% %, overlap.
  • the sheet metal material to be hardened can in particular be in the form of a panel or a strip material unwound from a roll of sheet metal material.
  • the sheet metal material has an average material thickness of at most approximately 3 mm, in particular of at most approximately 2 mm, for example at most approximately 1.5 mm.
  • the sheet metal material is a stainless steel sheet material.
  • the stainless steel sheet material can in particular comprise a chrome-nickel stainless steel.
  • the stainless steel sheet material can include stainless steel with the material number 1.4301 according to EN 10027-2.
  • the sheet metal material Before the at least one solidification jet is applied, the sheet metal material preferably has an average initial surface hardness of at most approximately 200 HV.
  • the Vickers hardness in HV is determined by a hardness measurement according to DIN EN ISO 6507-1.
  • the sheet metal material After exposure to the at least one solidification jet, the sheet metal material has an average final surface hardness of at least approximately 300 HV, in particular of at least approximately 400 HV, particularly preferably of at least approximately 500 HV.
  • the at least one solidification jet is generated from a blasting material in which at least 50 percent by weight of the blasting material has a largest particle diameter of at least 0.8 mm.
  • a blasting material with such a large grain size is particularly suitable for the solidification blasting of relatively thin sheet metal material, since blasting material with a large particle size leaves a particularly strong deformation on the sheet metal material.
  • the tests carried out with the blasting material with a large grain size have shown that the desired surface structure and the desired surface hardening of the thin sheet metal material can be achieved with such a blasting material.
  • the device for carrying out the solidification irradiation of the sheet metal material with blasting material of such a large grain size must be able to transport and accelerate the heavy blasting material. Furthermore, the impact surface of the blasting material on the sheet metal material should be controllable as precisely as possible, specifically preferably both on the front side and on the rear side of the sheet metal material.
  • the at least one solidification jet is generated from a blasting material in which at least 50 percent by weight of the blasting material has a largest particle diameter of at most 1.0 mm.
  • the particles of the blasting material are preferably designed to be essentially spherical.
  • the sheet metal material is moved relative to the consolidation jet while it is exposed to the at least one solidification jet.
  • the peened stainless steel sheet material has a gray-silvery color, similar to concrete or stone.
  • the surface of the peened stainless steel sheet material appears matt and used.
  • the peened stainless steel sheet material is particularly suitable for use in industrial kitchens and "vintage kitchens".
  • the peened stainless steel sheet material is particularly insensitive to scratches.
  • the sheet metal material has both a front side which is surface-hardened by solidification irradiation and a rear side which is surface-hardened by solidification irradiation.
  • the material thickness of the sheet metal material is at most approximately 3 mm, in particular at most approximately 2 mm, for example at most 1.5 mm.
  • the sheet metal material is a stainless steel sheet material.
  • the sheet metal material can in particular be produced by the method described above for hardening a sheet metal material.
  • the sheet metal material is used in the production of a kitchen worktop, a sink or a basin, in particular a kitchen sink, for example a single basin or a double basin, or for the production of decorative surfaces, in particular in the field of facade design or interior design.
  • the present invention therefore also relates to a sheet metal product, namely a kitchen worktop, a sink or a basin, in particular a sink, for example a single basin or a double basin, or a decorative surface which comprises a sheet metal material, according to claim 3.
  • One in the Figs. 1 to 3 Device for solidification irradiation of a sheet metal material 102 shown purely schematically and designated as a whole by 100, comprises several, for example four, centrifugal wheels 104, which are each arranged and aligned in pairs mirror-symmetrically to a vertical transverse center plane 106 of device 100.
  • FIG. 1 how best to look Fig. 1
  • two upper centrifugal wheels 104a and 104b are arranged mirror-symmetrically with respect to the vertical transverse center plane 106
  • two lower centrifugal wheels 104c and 104d spaced in the vertical direction 108 from the centrifugal wheels 104a and 104b, are also arranged mirror-symmetrically with respect to the vertical transverse center plane 106 to each other.
  • Each of the centrifugal wheels 104 is able to generate a solidification jet 110 of blasting material particles from a blasting material which is fed to the respective centrifugal wheel 104 from a blasting material store (not shown) via a blasting material supply device (also not shown) the sheet metal material 102 is directed towards.
  • the centrifugal wheels 104a to 104d thus generate the consolidation jets 110a to 110d.
  • each impeller 104 comprises a turbine rotating rapidly around an axis of rotation 112, each with a plurality of blades (not shown), which pick up and accelerate the supplied blasting material, the centrifugal force acting on the co-rotating blasting material accelerating the blasting material particles outwards and finally throwing them off of the blasting material particles via the respective blade edge with the kinetic energy transferred up to then from the centrifugal wheel 104.
  • the direction of rotation of the centrifugal wheels 104 is in Fig. 1 indicated by arrows 114.
  • FIG Figs. 1 to 3 Exemplary trajectories of steel material particles after being thrown from the respective centrifugal wheel 104 are shown in FIG Figs. 1 to 3 represented by arrows 116.
  • the axes of rotation 112 of the centrifugal wheels 104 are preferably aligned essentially horizontally (that is to say essentially parallel to the horizontal direction 118) and preferably essentially parallel to the vertical transverse center plane 106 of the device 100 for solidification irradiation.
  • the sheet metal material 102 to be treated is preferably designed as a substantially flat panel 120 which has a length L of, for example, approximately 3,000 mm to approximately 5,000 mm in its longitudinal direction 122 and a width B of approximately 800, for example, in its transverse direction 124 oriented perpendicular to the longitudinal direction 122 mm to about 2,000 mm.
  • the sheet metal material 102 could also be designed as a continuous strip material which is unwound from a roll of strip material.
  • the mean material thickness or thickness D of the sheet metal material 102 is preferably at most approximately 3 mm, in particular at most approximately 2 mm, for example at most approximately 1.5 mm.
  • the mean material thickness or thickness D of the sheet metal material 102 is preferably at least approximately 0.5 mm, in particular at least approximately 0.7 mm, for example at least approximately 0.8 mm.
  • the sheet metal material 102 is preferably a stainless steel sheet metal material.
  • stainless steel with the material number 1.4301 according to EN 10027-2 can be used as sheet metal material 102.
  • This stainless steel material has the following chemical composition: 17.0 to 19.5 percent by weight Cr; 8.0 to 10.5 weight percent Ni; a maximum of 0.07 percent by weight of C; a maximum of 1.0 weight percent Si; a maximum of 2.0 percent by weight of Mn; a maximum of 0.045 percent by weight P; a maximum of 0.015 percent by weight S; a maximum of 0.11 percent by weight of N; Remainder Fe.
  • the initial surface hardness of this stainless steel sheet material is approximately 170 HV to approximately 180 HV before the solidification irradiation.
  • the sheet metal material 102 is moved by means of a movement device (not shown) relative to the centrifugal wheels 104 of the device 100 along the vertical transverse center plane 106 of the device 100.
  • the sheet metal material 102 is preferably fastened to the movement device in such a way that its longitudinal direction 122 is oriented essentially parallel to the horizontal direction 118 and / or its transverse direction 124 is oriented essentially parallel to the vertical direction 108.
  • the movement of the sheet metal material 102 by means of the movement device takes place along a direction of movement 126 which, for example, is oriented essentially horizontally.
  • the feed rate at which the sheet metal material 102 is moved relative to the centrifugal wheels 104 is, for example, approximately 1 m / min.
  • the energy of the impacting blasting material particles acting on the respective surface of the sheet metal material 102 leads to a plastic deformation of the sheet metal material 102 with an associated increase in the dislocation density in the metal lattice of the layers of the sheet metal material 102 close to the surface.
  • This work hardening is also expressed in an increased state of stress in the form of the so-called compressive residual stress, which compensates for tensile stresses present in the sheet metal material 102, counteracts external tensile stresses and thus increases the fatigue strength of the sheet metal material 102 and makes cracking and crack propagation more difficult.
  • a hotspot of a centrifugal wheel 104 is understood to be the smallest area in the area of a surface of the sheet metal material 102, which is fixed in relation to the associated centrifugal wheel 104 and within which 90 percent by weight of the blasting material ejected by the respective centrifugal wheel 104 is the sheet metal material 102 impinges.
  • Each hotspot 128 has the shape of a rectangular strip, the width of the strip b, that is to say its extension along the axis of rotation 112 of the respective centrifugal wheel 104 or along the longitudinal direction 122 of the sheet metal material 102, for example approximately 10 cm, while its height h, that is, its extent perpendicular to the axis of rotation 112 and / or parallel to the transverse direction 124 of the sheet metal material 102, for example about 150 cm (in the Figs. 1 to 3 the width b and the height h of a hotspot 128 are not shown to scale in relation to the length L and the width B of the sheet metal material 102).
  • the superimposed centrifugal wheels 104a and 104c on the front side 132 of the sheet metal material 102 and the superposed centrifugal wheels 104b and 104d on the rear side 134 of the sheet metal material 102 are arranged and aligned such that the hotspots 128a and 128c of the centrifugal wheels 104a and 104c cover the entire width B of the sheet metal material 102 in the vertical direction 108 and that the hotspots 128b and 128d of the centrifugal wheels 104b and 104d likewise essentially cover the entire width B of the sheet metal material 102 along the vertical direction 108.
  • the outer contours of the hotspots 128a and 128c are in Fig. 3 represented by broken lines 130a and 130c, respectively.
  • the hotspots 128a and 128c of superimposed centrifugal wheels 104a and 104c can overlap one another; however, such an overlap is not absolutely necessary.
  • the overlap area of the hotspots 128a and 128c is as small as possible.
  • the overlap area of the upper hotspots 128a and 128b is preferably at least 90% of the area of the hotspot 128a.
  • the overlap area of the lower hotspots 128c and 128d is preferably at least 90% of the area of the hotspot 128c.
  • Fig. 3 the outer contours 130b and 130d of the hotspots 128b and 128d, respectively, are drawn in such that they coincide with the outer contours 130a and 130c of the hotspots 128a and 128c, respectively, as there is an ideal overlap of 100% between the hotspots 128a, 128c on the front side 132 of the sheet metal material 102 corresponds to the hotspots 128b and 128d on the rear side 134 of the sheet metal material 102.
  • the application of the front side 132 and the rear side 134 of the sheet metal material 102 begins as soon as a first edge 136 of the sheet metal material 102 located at the front in the direction of movement 126 enters the area of the hotspots 128 and ends when a second edge located at the rear in the direction of movement 126 of the sheet metal material 102 Edge 138 of sheet metal material 102 leaves the area of hotspots 128.
  • the treatment time is thus, for example, approximately 282 seconds.
  • each spinner 104 is, for example, approximately 380 mm.
  • Each impeller 104 can have a turbine with, for example, six blades.
  • Each blade can, for example, have a blade width of 55 mm.
  • the ejection speed at which the blasting material particles are ejected from the centrifugal wheel 104 can be approximately 88 m / s, for example.
  • the throughput of blasting material per centrifugal wheel 104 can be approximately 200 kg / min, for example.
  • the drive power of each centrifugal wheel 104 can be approximately 11 kW, for example.
  • the blasting material used can be, for example, the high-grade steel blasting medium, which is available under the name "Chronital” from the company VULKAN INOX GmbH Abrasive Technology, Gottwaldstr. 21, 45525 Hattingen, Germany.
  • the blasting material has an austenitic microstructure.
  • the bulk weight of the blasting material is approximately 4.7 kg / dm 3 , for example.
  • the surface hardness of the blasting material in the delivery state is, for example, approximately 300 HV and in the ready-to-use mixture, for example, approximately 450 HV.
  • the sheet metal material 102 After the solidification irradiation has been carried out on the sheet metal material 102 with the material number 1.4301 and a material thickness of 1.0 mm, a width B of 1,500 mm and a length L of 4,000 mm and with the above-mentioned process parameters (in particular a feed rate of 1 m / min and a blasting material throughput of 200 kg / min at each centrifugal wheel 104 and a rotation speed of 3,000 rpm), a measurement of the surface hardness (Vickers hardness measurement according to DIN EN ISO 6507-1) at 18 points on the surface of the sheet metal material 102 resulted in an average value of Surface hardness of 334 HV and a fluctuation range of surface hardness from 233 HV to 453 HV.
  • the above-mentioned process parameters in particular a feed rate of 1 m / min and a blasting material throughput of 200 kg / min at each centrifugal wheel 104 and a rotation speed of 3,000 r
  • the sheet metal material 102 surface-hardened in the manner described above by means of the device 100 for solidification irradiation can be used in particular for the production of sheet metal blanks for kitchen worktops or for the production of folding blanks for folded sinks, in particular so-called "zero radius basins".
  • the peened stainless steel sheet material has a gray-silvery color, similar to concrete or stone, and preferably has no yellow tinge.
  • the surface of the peened stainless steel sheet material appears matt and used.
  • the peened stainless steel sheet material is scratch-resistant.
  • the peened stainless steel sheet material can be processed further by means of the usual techniques, in particular bending technology, welding technology and welding technology.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verwendung eines durch Verfestigungsbestrahlung oberflächengehärteten Metallblechmaterials.
  • Metallblechmaterial, insbesondere Edelstahlblechmaterial, wird insbesondere zur Herstellung von Küchenarbeitsplatten, Spülen oder Becken verwendet.
  • An die optische Qualität von Küchenarbeitsplatten, Spülen und Becken werden einerseits hohe Anforderungen gestellt; andererseits besteht bei diesen Erzeugnissen eine besonders hohe Gefahr, dass die optische Qualität durch Kratzer reduziert wird.
  • Die DE 199 52 514 C1 offenbart die Verwendung eines Metallblechmaterials zur Herstellung einer Spüle oder eines Beckens, wobei das Metallblechmaterial eine durch Verfestigungsbestrahlung oberflächengehärtete Sichtseite umfasst und wobei das Metallblechmaterial ein Edelstahlblechmaterial ist.
  • Die JP 2003 211360 A offenbart ein Verfahren zur Behandlung eines Metallblechmaterials, bei welchem eine Vorderseite des Metallblechmaterials und eine Rückseite des Metallblechmaterials mit jeweils mindestens einem Verfestigungsstrahl beaufschlagt werden.
  • Die JP 01 312 029 A offenbart ein Verfahren zur Behandlung eines Metallblechmaterials, bei welchem eine Vorderseite und eine Rückseite eines Metallblechmaterials bereichsweise mit jeweils einem Verfestigungsstrahl beaufschlagt werden, um eine Austenit-Struktur in eine Martensit-Struktur zu überführen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Küchenarbeitsplatte, eine Spüle, ein Becken oder eine Dekorfläche aus einem Metallblechmaterial zu schaffen, welches eine besonders harte und kratzfeste Oberfläche aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verwendung eines Metallblechmaterials nach Anspruch 1 gelöst.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit das Konzept zugrunde, das Metallblechmaterial durch Verfestigungsstrahlen, insbesondere Kugelstrahlen, zu verfestigen.
  • Dabei wird die Härte des Metallblechmaterials durch eine rein mechanische Bearbeitung erhöht.
  • Ferner wird vorzugsweise durch das Verfestigungsstrahlen eine Struktur in die Oberfläche des Metallblechmaterials eingebracht, durch welche die Anfälligkeit der Oberfläche für das Entstehen haushaltsüblicher Kratzer reduziert wird.
  • Es ist vorgesehen, dass sowohl eine Vorderseite als auch eine Rückseite des Metallblechmaterials mit jeweils mindestens einem Verfestigungsstrahl beaufschlagt werden.
  • Um den Verzug bei der Bearbeitung des Metallblechmaterials gering zu halten, ist es günstig, dass die Vorderseite und die Rückseite des Metallblechmaterials zumindest zeitweise gleichzeitig mit jeweils mindestens einem Verfestigungsstrahl beaufschlagt werden.
  • Besonders günstig ist es, wenn die Vorderseite und die Rückseite des Metallblechmaterials während des gesamten Härtungsverfahrens gleichzeitig mit jeweils mindestens einem Verfestigungsstrahl beaufschlagt werden.
  • Jedem Verfestigungsstrahl ist ein sogenannter Hotspot an der Oberfläche des Metallblechmaterials zugeordnet.
  • Unter dem Hotspot eines Verfestigungsstrahls wird in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen die kleinste, in Bezug auf den jeweils zugeordneten Verfestigungsstrahl ortsfeste, Fläche im Bereich einer Oberfläche des Metallblechmaterials verstanden, innerhalb welcher 90 Gewichtsprozent des in dem jeweiligen Verfestigungsstrahl vorhandenen Strahlguts auf das Metallblechmaterial auftrifft.
  • Wenn der Verfestigungsstrahl mittels eines Schleuderrads erzeugt wird, so hat der Hotspot üblicherweise die Form eines rechteckigen Streifens.
  • Wenn der Verfestigungsstrahl in anderer Weise erzeugt wird, kann der Hotspot beispielsweise auch im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sein.
  • Zur Vermeidung von Verzügen an dem Metallblechmaterial hat es sich als günstig erwiesen, wenn ein Hotspot eines Verfestigungsstrahls, welcher die Vorderseite des Metallblechmaterials beaufschlagt, und ein Hotspot eines Verfestigungsstrahls, welcher die Rückseite des Metallblechmaterials beaufschlagt, sich zu mindestens 80%, vorzugsweise zu mindestens 90%, überlappen.
  • Das zu härtende Metallblechmaterial kann insbesondere in der Form einer Tafel oder eines von einer Metallblechmaterial-Rolle abgewickelten Bandmaterials vorliegen.
  • Das Metallblechmaterial weist eine mittlere Materialstärke von höchstens ungefähr 3 mm, insbesondere von höchstens ungefähr 2 mm, beispielsweise von höchstens ungefähr 1,5 mm, auf.
  • Das Metallblechmaterial ist ein Edelstahlblechmaterial.
  • Das Edelstahlblechmaterial kann insbesondere einen Chrom-Nickel-Edelstahl umfassen.
  • Beispielsweise kann das Edelstahlblechmaterial den Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4301 gemäß der EN 10027-2 umfassen.
  • Vor dem Beaufschlagen mit dem mindestens einen Verfestigungsstrahl weist das Metallblechmaterial vorzugsweise eine mittlere Ausgangs-Oberflächenhärte von höchstens ungefähr 200 HV auf.
  • Die Vickershärte in HV wird dabei durch eine Härtemessung nach DIN EN ISO 6507-1 bestimmt.
  • Nach dem Beaufschlagen mit dem mindestens einen Verfestigungsstrahl weist das Metallblechmaterial eine mittlere End-Oberflächenhärte von mindestens ungefähr 300 HV, insbesondere von mindestens ungefähr 400 HV, besonders bevorzugt von mindestens ungefähr 500 HV, auf.
  • Um eine optimale Oberflächenstruktur und eine besonders hohe Verfestigung zu erzielen, ist es günstig, wenn der mindestens eine Verfestigungsstrahl aus einem Strahlgut erzeugt wird, bei welchem mindestens 50 Gewichtsprozent des Strahlguts einen größten Teilchendurchmesser von mindestens 0,8 mm aufweisen.
  • Es ist für den Fachmann besonders überraschend, dass ein Strahlgut mit einer solch großen Korngröße gerade für die Verfestigungsbestrahlung von relativ dünnem Metallblechmaterial besonders geeignet ist, da Strahlgut mit einer großen Korngröße eine besonders starke Verformung an dem Metallblechmaterial hinterlässt. Die mit dem Strahlgut mit großer Korngröße durchgeführten Versuche haben aber gezeigt, dass mit einem solchen Strahlgut die gewünschte Oberflächenstruktur und die gewünschte Oberflächenhärtung des dünnen Metallblechmaterials erzielbar ist.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung der Verfestigungsbestrahlung des Metallblechmaterials mit Strahlgut einer solch großen Korngröße muss dazu in der Lage sein, das schwere Strahlgut zu transportieren und zu beschleunigen. Ferner sollte die Aufprallfläche des Strahlguts an dem Metallblechmaterial möglichst genau ansteuerbar sein, und zwar vorzugsweise sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Metallblechmaterials.
  • Ferner hat es sich als günstig erwiesen, wenn der mindestens eine Verfestigungsstrahl aus einem Strahlgut erzeugt wird, bei welchem mindestens 50 Gewichtsprozent des Strahlguts einen größten Teilchendurchmesser von höchstens 1,0 mm aufweisen.
  • Die Teilchen des Strahlguts sind vorzugsweise im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet.
  • Besonders günstig ist es, wenn im Wesentlichen alle Teilchen des Strahlguts einen größten Teilchendurchmesser im Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 1,0 mm aufweisen.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Metallblechmaterial während der Beaufschlagung mit dem mindestens einen Verfestigungsstrahl relativ zu dem Verfestigungsstrahl bewegt wird.
  • Wenn als Metallblechmaterial ein Edelstahlblechmaterial verwendet wird, so weist das verfestigungsbestrahlte Edelstahlblechmaterial eine grau-silbrige Farbe, ähnlich wie Beton oder Stein, auf.
  • Die Oberfläche des verfestigungsbestrahlten Edelstahlblechmaterials wirkt matt und gebraucht.
  • Durch eine bewusst abgenutzt und gebraucht wirkende Betonoptik mit beabsichtigten Gebrauchsspuren eignet sich das verfestigungsbestrahlte Edelstahlblechmaterial insbesondere zur Verwendung im Bereich von Industrieküchen und "Vintage-Küchen".
  • Durch die Oberflächenhärtung ist das verfestigungsbestrahlte Edelstahlblechmaterial besonders kratzunempfindlich.
  • Das Metallblechmaterial weist sowohl eine durch Verfestigungsbestrahlung oberflächengehärtete Vorderseite als auch eine durch Verfestigungsbestrahlung oberflächengehärtete Rückseite auf.
  • Die Materialstärke des Metallblechmaterials beträgt höchstens ungefähr 3 mm, insbesondere höchstens ungefähr 2 mm, beispielsweise höchstens 1,5 mm.
  • Bei der Erfindung ist vorgesehen, dass das Metallblechmaterial ein Edelstahlblechmaterial ist.
  • Das Metallblechmaterial kann insbesondere durch das vorstehend beschriebene Verfahren zum Härten eines Metallblechmaterials hergestellt sein.
  • Das Metallblechmaterial wird verwendet bei der Herstellung einer Küchenarbeitsplatte, einer Spüle oder eines Beckens, insbesondere eines Spülbeckens, beispielsweise eines Einzelbeckens oder eines Doppelbeckens, oder zur Herstellung von Dekorflächen, insbesondere im Bereich der Fassadengestaltung oder der Innenraumgestaltung.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Metallblechprodukt, nämlich eine Küchenarbeitsplatte, eine Spüle oder ein Becken, insbesondere ein Spülbecken, beispielsweise ein Einzelbecken oder ein Doppelbecken, oder eine Dekorfläche, welches ein Metallblechmaterial umfasst, gemäß Anspruch 3.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Verfestigungsbestrahlung eines Metallblechmaterials, wobei die Vorrichtung zwei Schleuderräder zur Beaufschlagung einer Vorderseite des Metallblechmaterials mit Verfestigungsstrahlen und zwei Schleuderräder zum Beaufschlagen einer Rückseite des Metallblechmaterials mit Verfestigungsstrahlen umfasst;
    Fig. 2
    eine Draufsicht von oben auf die Vorrichtung zur Verfestigungsbestrahlung des Metallblechmaterials aus Fig. 1, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 2 in Fig. 1; und
    Fig. 3
    eine Vorderansicht der Vorrichtung zur Verfestigungsbestrahlung des Metallblechmaterials aus den Fig. 1 und 2, mit der Blickrichtung in Richtung der Pfeile 3 in den Fig. 1 und 2.
  • Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Eine in den Fig. 1 bis 3 rein schematisch dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung zur Verfestigungsbestrahlung eines Metallblechmaterials 102 umfasst mehrere, beispielsweise vier, Schleuderräder 104, die jeweils paarweise spiegelsymmetrisch zu einer vertikalen Quermittelebene 106 der Vorrichtung 100 angeordnet und ausgerichtet sind.
  • Wie am besten aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind insbesondere zwei obere Schleuderräder 104a und 104b spiegelsymmetrisch in Bezug auf die vertikale Quermittelebene 106 angeordnet, und zwei in der Vertikalrichtung 108 von den Schleuderrädern 104a und 104b beabstandete untere Schleuderräder 104c und 104d sind ebenfalls spiegelsymmetrisch zur vertikalen Quermittelebene 106 zueinander angeordnet.
  • Jedes der Schleuderräder 104 ist dazu in der Lage, aus einem Strahlgut, welches dem jeweiligen Schleuderrad 104 aus einem (nicht dargestellten) Strahlgutspeicher über eine (ebenfalls nicht dargestellte) Strahlgutzuführvorrichtung zugeführt wird, jeweils einen Verfestigungsstrahl 110 aus Strahlgut-Teilchen zu erzeugen, welcher zu dem Metallblechmaterial 102 hin gerichtet ist.
  • Die Schleuderräder 104a bis 104d erzeugen somit die Verfestigungsstrahlen 110a bis 110d.
  • Hierfür umfasst jedes Schleuderrad 104 eine schnell um eine Rotationsachse 112 rotierende Turbine mit jeweils mehreren (nicht dargestellten) Schaufeln, welche das zugeführte Strahlgut aufnehmen und beschleunigen, wobei die auf das mitrotierende Strahlgut wirkende Zentrifugalkraft eine Beschleunigung der Strahlgut-Teilchen nach außen und schließlich einen Abwurf der Strahlgut-Teilchen über die jeweilige Schaufelkante mit der bis dahin übertragenen kinetischen Energie aus dem Schleuderrad 104 heraus bewirkt.
  • Die Drehrichtung der Schleuderräder 104 ist in Fig. 1 durch die Pfeile 114 angegeben.
  • Beispielhafte Trajektorien von Stahlgut-Teilchen nach dem Abwurf aus dem jeweiligen Schleuderrad 104 sind in den Fig. 1 bis 3 durch die Pfeile 116 dargestellt.
  • Die Rotationsachsen 112 der Schleuderräder 104 sind vorzugsweise im Wesentlichen horizontal (das heißt im Wesentlichen parallel zur Horizontalrichtung 118) und vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der vertikalen Quermittelebene 106 der Vorrichtung 100 zur Verfestigungsbestrahlung ausgerichtet.
  • Das zu behandelnde Metallblechmaterial 102 ist vorzugsweise als eine im Wesentlichen ebene Tafel 120 ausgebildet, die in ihrer Längsrichtung 122 eine Länge L von beispielsweise ungefähr 3.000 mm bis ungefähr 5.000 mm und in ihrer senkrecht zur Längsrichtung 122 ausgerichteten Querrichtung 124 eine Breite B von beispielsweise ungefähr 800 mm bis ungefähr 2.000 mm aufweist.
  • Alternativ hierzu könnte das Metallblechmaterial 102 auch als ein kontinuierliches Bandmaterial ausgebildet sein, das von einer Bandmaterial-Rolle abgewickelt wird.
  • Die mittlere Materialstärke oder Dicke D des Metallblechmaterials 102 beträgt vorzugsweise höchstens ungefähr 3 mm, insbesondere höchstens ungefähr 2 mm, beispielsweise höchstens ungefähr 1,5 mm.
  • Ferner beträgt die mittlere Materialstärke oder Dicke D des Metallblechmaterials 102 vorzugsweise mindestens ungefähr 0,5 mm, insbesondere mindestens ungefähr 0,7 mm, beispielsweise mindestens ungefähr 0,8 mm.
  • Das Metallblechmaterial 102 ist vorzugsweise ein Edelstahlmetallblechmaterial.
  • Beispielsweise kann als Metallblechmaterial 102 der Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4301 gemäß der EN 10027-2 verwendet werden.
  • Dieses Edelstahlmaterial weist die folgende chemische Zusammensetzung auf: 17,0 bis 19,5 Gewichtsprozent Cr; 8,0 bis 10,5 Gewichtsprozent Ni; maximal 0,07 Gewichtsprozent C; maximal 1,0 Gewichtsprozent Si; maximal 2,0 Gewichtsprozent Mn; maximal 0,045 Gewichtsprozent P; maximal 0,015 Gewichtsprozent S; maximal 0,11 Gewichtsprozent N; Rest Fe.
  • Die Ausgangs-Oberflächenhärte dieses Edelstahlblechmaterials beträgt vor der Verfestigungsbestrahlung ungefähr 170 HV bis ungefähr 180 HV.
  • Das Metallblechmaterial 102 wird mittels einer (nicht dargestellten) Bewegungsvorrichtung relativ zu den Schleuderrädern 104 der Vorrichtung 100 längs der vertikalen Quermittelebene 106 der Vorrichtung 100 bewegt.
  • Dabei wird das Metallblechmaterial 102 vorzugsweise so an der Bewegungsvorrichtung befestigt, dass seine Längsrichtung 122 im Wesentlichen parallel zur Horizontalrichtung 118 und/oder seine Querrichtung 124 im Wesentlichen parallel zu der Vertikalrichtung 108 ausgerichtet ist.
  • Die Bewegung des Metallblechmaterials 102 mittels der Bewegungsvorrichtung erfolgt längs einer Bewegungsrichtung 126, welche beispielsweise im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
  • Es wäre aber auch möglich, das Metallblechmaterial 102 relativ zu den Schleuderrädern 104 längs einer Bewegungsrichtung 126 zu bewegen, welche im Wesentlichen vertikal verläuft.
  • Die Vorschubgeschwindigkeit, mit welcher das Metallblechmaterial 102 relativ zu den Schleuderrädern 104 bewegt wird, beträgt beispielsweise ungefähr 1 m/min.
  • Wenn das Metallblechmaterial 102 zwischen den Schleuderrädern 104 hindurchbewegt wird, treffen die meisten der von den Schleuderrädern 104 ausgeworfenen Strahlgut-Teilchen innerhalb eines sogenannten Hotspots 128 des jeweiligen Verfestigungsstrahls 110 auf einer Vorderseite 132 oder auf einer der Vorderseite 132 gegenüberliegenden Rückseite 134 des Metallblechmaterials 102 auf dem Metallblechmaterial 102 auf.
  • Die auf die jeweilige Oberfläche des Metallblechmaterials 102 einwirkende Energie der auftreffenden Strahlgut-Teilchen führt zu einer plastischen Verformung des Metallblechmaterials 102 mit damit einhergehender Erhöhung der Versetzungsdichte im Metallgitter der oberflächennahen Schichten des Metallblechmaterials 102.
  • Diese Kaltverfestigung äußert sich außerdem in einem erhöhten Spannungszustand in Form der sogenannten Druckeigenspannung, die in dem Metallblechmaterial 102 vorhandene Zugspannungen kompensiert, äußeren Zugspannungen entgegenwirkt und damit die Dauerfestigkeit des Metallblechmaterials 102 erhöht sowie die Rissbildung und Rissausbreitung erschwert.
  • Unter einem Hotspot eines Schleuderrads 104 wird in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen die kleinste, in Bezug auf das jeweils zugeordnete Schleuderrad 104 ortsfeste Fläche im Bereich einer Oberfläche des Metallblechmaterials 102 verstanden, innerhalb welcher 90 Gewichtsprozent des von dem jeweiligen Schleuderrad 104 ausgeworfenen Strahlguts auf das Metallblechmaterial 102 auftrifft.
  • Jeder Hotspot 128 hat die Form eines rechteckigen Streifens, wobei die Breite des Streifens b, das heißt dessen Ausdehnung längs der Rotationsachse 112 des jeweiligen Schleuderrads 104 oder längs der Längsrichtung 122 des Metallblechmaterials 102, beispielsweise ungefähr 10 cm betragen kann, während dessen Höhe h, das heißt dessen Ausdehnung senkrecht zur Rotationsachse 112 und/oder parallel zur Querrichtung 124 des Metallblechmaterials 102, beispielsweise ungefähr 150 cm betragen kann (in den Fig. 1 bis 3 sind die Breite b und die Höhe h eines Hotspots 128 nicht maßstäblich im Verhältnis zu der Länge L und der Breite B des Metallblechmaterials 102 dargestellt).
  • Wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist, sind die übereinander angeordneten Schleuderräder 104a und 104c an der Vorderseite 132 des Metallblechmaterials 102 und die übereinander angeordneten Schleuderräder 104b und 104d an der Rückseite 134 des Metallblechmaterials 102 so angeordnet und ausgerichtet, dass die Hotspots 128a und 128c der Schleuderräder 104a und 104c in der Vertikalrichtung 108 die gesamte Breite B des Metallblechmaterials 102 überdecken und dass die Hotspots 128b und 128d der Schleuderräder 104b beziehungsweise 104d ebenfalls längs der Vertikalrichtung 108 im Wesentlichen die gesamte Breite B des Metallblechmaterials 102 überdecken.
  • Die Außenkonturen der Hotspots 128a und 128c sind in Fig. 3 durch die gebrochenen Linien 130a beziehungsweise 130c dargestellt.
  • Die Hotspots 128a und 128c von übereinander angeordneten Schleuderrädern 104a und 104c können einander überlappen; eine solche Überlappung ist aber nicht zwingend erforderlich.
  • Um eine möglichst homogene Kaltverfestigung des Metallblechmaterials 102 zu erzielen, ist es günstig, wenn der Überlappungsbereich der Hotspots 128a und 128c möglichst gering ist.
  • Andererseits ist es zur Vermeidung eines Verzuges des relativ dünnen Metallblechmaterials 102 während der Verfestigungsbestrahlung von Vorteil, wenn die Hotspots 128a und 128b der oberen Schleuderräder 104a und 104b einander möglichst stark überlappen und auch die Hotspots 128c und 128d der unteren Schleuderräder 104c und 104d einander möglichst stark überlappen, damit die Beaufschlagung der Vorderseite 132 und der Rückseite 134 des Metallblechmaterials 102 mit den Verfestigungsstrahlen 110 möglichst exakt beidseitig und gleichzeitig erfolgt.
  • Vorzugsweise beträgt der Überlappungsbereich der oberen Hotspots 128a und 128b mindestens 90% der Fläche des Hotspots 128a.
  • Ferner beträgt der Überlappungsbereich der unteren Hotspots 128c und 128d vorzugsweise mindestens 90% der Fläche des Hotspots 128c.
  • In Fig. 3 sind die Außenkonturen 130b und 130d der Hotspots 128b beziehungsweise 128d so eingezeichnet, dass sie mit den Außenkonturen 130a beziehungsweise 130c der Hotspots 128a beziehungsweise 128c zusammenfallen, wie es einer idealen Überlappung von 100% zwischen den Hotspots 128a, 128c an der Vorderseite 132 des Metallblechmaterials 102 mit den Hotspots 128b beziehungsweise 128d an der Rückseite 134 des Metallblechmaterials 102 entspricht.
  • Die Beaufschlagung der Vorderseite 132 und der Rückseite 134 des Metallblechmaterials 102 beginnt, sobald eine in der Bewegungsrichtung 126 vorne liegende erste Kante 136 des Metallblechmaterials 102 in den Bereich der Hotspots 128 eintritt und endet, wenn eine in der Bewegungsrichtung 126 des Metallblechmaterials 102 hinten liegende zweite Kante 138 des Metallblechmaterials 102 den Bereich der Hotspots 128 verlässt.
  • Bei einer Länge L des Metallblechmaterials 102 von beispielsweise 4.600 mm und einer Vorschubgeschwindigkeit von beispielsweise 1 m/min sowie einer Breite der Hotspots 128 von 10 cm beträgt die Behandlungszeit somit beispielsweise ungefähr 282 Sekunden.
  • Der Durchmesser jedes Schleuderrads 104 beträgt beispielsweise ungefähr 380 mm.
  • Jedes Schleuderrad 104 kann eine Turbine mit beispielsweise sechs Schaufeln aufweisen.
  • Jede Schaufel kann beispielsweise eine Schaufelbreite von 55 mm aufweisen.
  • Die Abwurfgeschwindigkeit, mit welcher die Strahlgut-Teilchen aus dem Schleuderrad 104 ausgeworfen werden, kann beispielsweise ungefähr 88 m/s betragen.
  • Der Strahlgutdurchsatz pro Schleuderrad 104 kann beispielsweise ungefähr 200 kg/min betragen.
  • Die Antriebsleistung jedes Schleuderrads 104 kann beispielsweise ungefähr 11 kW betragen.
  • Als Strahlgut kann beispielsweise das Edelstahlstrahlmittel verwendet werden, welches unter der Bezeichnung "Chronital" von der Firma VULKAN INOX GmbH Abrasive Technology, Gottwaldstr. 21, 45525 Hattingen, Deutschland, vertrieben wird.
  • Es handelt sich hierbei um ein kugeliges Edelstahl-Strahlgut mit der folgenden chemischen Zusammensetzung: 18 Gewichtsprozent Cr; 10 Gewichtsprozent Ni; 1,8 Gewichtsprozent Si; 1,2 Gewichtsprozent Mn; 0,17 Gewichtsprozent C; Rest Fe.
  • Das Strahlgut weist eine austenitische Mikrostruktur auf.
  • Das Schüttgewicht des Strahlguts beträgt beispielsweise ungefähr 4,7 kg/dm3.
  • Die Oberflächenhärte des Strahlguts beträgt im Anlieferungszustand beispielsweise ungefähr 300 HV und im betriebsfertigen Gemisch beispielsweise ungefähr 450 HV.
  • Das betriebsfertige Gemisch zum Betrieb der Vorrichtung 100 zur Verfestigungsbestrahlung ist beispielsweise wie folgt zusammengesetzt:
    • 50 Gewichtsprozent von Teilchen mit einem Durchmesser von 0,85 mm;
    • 28 Gewichtsprozent von Teilchen mit einem Durchmesser von 0,60 mm;
    • 11 Gewichtsprozent von Teilchen mit einem Durchmesser von 0,425 mm;
    • 8 Gewichtsprozent von Teilchen mit einem Durchmesser von 0,36 mm;
    • 3 Gewichtsprozent von Teilchen mit einem Durchmesser von 0,212 mm.
  • Nach der Durchführung der Verfestigungsbestrahlung an dem Metallblechmaterial 102 mit der Werkstoffnummer 1.4301 und einer Materialstärke von 1,0 mm, einer Breite B von 1.500 mm und einer Länge L von 4.000 mm und mit den vorstehend genannten Verfahrensparametern (insbesondere einer Vorschubgeschwindigkeit von 1 m/min und einem Strahlgutdurchsatz von 200 kg/min an jedem Schleuderrad 104 sowie einer Rotationsgeschwindigkeit von 3.000 U/min) ergab eine Messung der Oberflächenhärte (Vickers-Härtemessung nach DIN EN ISO 6507-1) an 18 Punkten der Oberfläche des Metallblechmaterials 102 einen mittleren Wert der Oberflächenhärte von 334 HV und eine Schwankungsbreite der Oberflächenhärte von 233 HV bis 453 HV.
  • Das auf die vorstehend beschriebene Weise mittels der Vorrichtung 100 zur Verfestigungsbestrahlung oberflächengehärtete Metallblechmaterial 102 kann insbesondere zur Herstellung von Blechzuschnitten für Küchenarbeitsplatten oder zur Herstellung von Faltzuschnitten für gefaltete Spülbecken, insbesondere sogenannte "Null-Radius-Becken", verwendet werden.
  • Das verfestigungsbestrahlte Edelstahlblechmaterial weist eine grau-silbrige Farbe, ähnlich wie Beton oder Stein, und vorzugsweise keinen Gelbstich auf.
  • Die Oberfläche des verfestigungsbestrahlten Edelstahlblechmaterials wirkt matt und gebraucht.
  • Durch die Oberflächenhärtung ist das verfestigungsbestrahlte Edelstahlblechmaterial kratzunempfindlich.
  • Das verfestigungsbestrahlte Edelstahlblechmaterial kann mittels der üblichen Techniken, insbesondere Abkanttechnik, Schweißtechnik und Einschweißtechnik, weiterverarbeitet werden.

Claims (3)

  1. Verwendung eines Metallblechmaterials,
    wobei das Metallblechmaterial (102) eine durch Verfestigungsbestrahlung oberflächengehärtete Vorderseite (132) und eine durch Verfestigungsbestrahlung oberflächengehärtete Rückseite (134) umfasst, wobei die Vorderseite (132) und die Rückseite (134) des Metallblechmaterials (102) zumindest zeitweise gleichzeitig mit jeweils einem Verfestigungsstrahl (110) beaufschlagt worden sind,
    wobei das Metallblechmaterial (102) ein Edelstahlblechmaterial ist, wobei das Metallblechmaterial (102) nach dem Beaufschlagen mit dem mindestens einen Verfestigungsstrahl (110) eine mittlere End-Oberflächenhärte von mindestens ungefähr 300 HV aufweist und
    wobei das Metallblechmaterial (102) eine Materialstärke von höchstens ungefähr 3 mm aufweist,
    zur Herstellung einer Küchenarbeitsplatte, einer Spüle oder eines Beckens oder zur Herstellung einer Dekorfläche, die im Bereich der Fassadengestaltung oder der Innenraumgestaltung verwendet wird.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Verfestigungsstrahl (110) aus einem Strahlgut erzeugt wird, dessen Teilchen im Wesentlichen alle einen größten Teilchendurchmesser im Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 1,0 mm aufweisen.
  3. Metallblechprodukt, nämlich eine Küchenarbeitsplatte, eine Spüle oder ein Becken, umfassend ein Metallblechmaterial (102),
    wobei das Metallblechmaterial (102) eine durch Verfestigungsbestrahlung oberflächengehärtete Vorderseite (132) und eine durch Verfestigungsbestrahlung oberflächengehärtete Rückseite (134) umfasst, wobei die Vorderseite (132) und die Rückseite (134) des Metallblechmaterials (102) zumindest zeitweise gleichzeitig mit jeweils einem Verfestigungsstrahl (110) beaufschlagt worden sind,
    wobei das Metallblechmaterial (102) ein Edelstahlblechmaterial ist, wobei das Metallblechmaterial (102) nach dem Beaufschlagen mit dem mindestens einen Verfestigungsstrahl (110) eine mittlere End-Oberflächenhärte von mindestens ungefähr 300 HV aufweist und
    wobei das Metallblechmaterial (102) eine Materialstärke von höchstens ungefähr 3 mm aufweist.
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