FI101947B - Menetelmä veitsenterän valmistamiseksi - Google Patents

Description

101947

Menetelmä veitsenterän valmistamiseksi Förfarande för framställning av knivblad Tämä keksintö koskee menetelmää veitsenterän valmiseksi, 5 jossa on kahden, suurin piirtein veitsenterän pystykeski-viivan kohdalla toisiaan leikkaavan pinnan määrittämä V-muotoinen leikkuusärmä, joista vain ensimmäinen pinta on varustettu kovetetulla pinnalla, joka ulottuu ainakin ensimmäisen pinnan korkeuden yli.

10

Jo pitkään on tiedetty, että metalliesineiden pintakovuutta ja kulumiskestävyyttä voidaan parantaa muodostamalla metalliesineille kova pinta. Täten on tunnettua kehittää sopivan lämpökäsittelyn avulla karbidi- ja/tai nitridiri-15 kastettu tai -muunnettu pinta, ja on myös tunnettua muodostaa kova pintapäällystys, kuten hiillettämisen tai nitraa-misen, kemiallisen tai fysikaalisen höyrystyspäällystyksen, sähköpinnoituksen, plasmakaarisuihkuttamisen ja muiden vastaavien menetelmien avulla.

20

Veitsenterän osalta on kovan pinnan muodostaminen erityisesti leikkuusärmän kohdalla vaikea toteuttaa käytännössä • jonkin edellä esitetyn yleismenetelmän avulla veitsente- I · · .*:· rärakenteissa yleensä käytettyjen hyvin ohuiden aihiokappa- .·. 25 leiden ja leikkuukärjen kohdalla käytetyn terävän kulman “! vuoksi. Kun valmista terää lämpökäsitellään rikastetun tai muunnetun kovan pintakerroksen muodostamiseksi on seurauk- • · · ·* sena väistämättä hiilikato terän lappeesta, jonka seurauk- • « '·' ' sena saadaan terä, jolla on riittämätön lujuus, ja pinta- 30 päällystyksien yhteydessä kerääntyy päällystettyä materiaalia väistämättä leikkuusärmän kohdalle, mikä vaikuttaa erittäin haitallisesti terän terävyyteen.

• · · • · • · · ;*!* Nykypäivään asti on pyritty varustamaan veitsenterä kar- • ; 35 kaistulla pinnalla esimerkiksi diffuusiolämpökäsittelyn ja I t ( karbidi- tai nitridihöyrystyspäällystämisen avulla. Tässä « t · · * ‘ tapauksessa on käsitelty viistottua aihiota, jota on seurannut yksi ainoa teroitus- tai hiontavaihe viistotun • ♦ 2 101947 leikkuusärmän muodostamiseksi ja leikkuusärmän saattamiseksi samalle viivalle aihion yhden sivupinnan kanssa. Kun tällaisten veitsien leikkuusärmät testattiin tunnustettujen menetelmien avulla ne eivät olleet millään merkittävällä 5 tavalla parempia mitä tulee niiden alkuperäiseen terävyyteen tai reunan muotonsa pitävyyteen verrattuna rakenteeltaan samantyyppisiin käsittelemättömiin teriin.

Tämän keksinnön päämääränä on saada aikaan menetelmä 10 sellaisen veitsenterän valmistamiseksi, jonka leikkuusärmä on kovempaa materiaalia kuin terän lape ja jonka leik-kausominaisuudet ovat huomattavasti paremmat kuin tavanomaisten terien.

15 Asetettuun päämäärään päästään menetelmällä, joka tunnetaan siitä, että aikaansaadaan aihio jossa on kaksi sivupintaa ja molempia sivupintoja leikkaava pohjapinta, ja että ensimmäinen pinta hiotaan aihion ensimmäiselle sivupinnalle ensimmäisen pinnan alareunan sijoittamiseksi pohjapinnalle 20 suurin piirtein aihion pystykeskiviivan kohalle, aikaansaadaan kovetettu pinta osittain hiotun aihion ensimmäiselle . pinnalle, jolloin kovan pinnan muodostaminen rajoitetaan ·.· osittain hiotun aihion ensimmäiseen pintaan ja sen pohjata’ pinnan jäljelle jääneeseen osaan, ja tämän jälkeen hiotaan ·· 25 toinen pinta aihion vastakkaiselle sivupinnalle V-muotoisen « * « « • V. leikkuusärmän sijoittamiseksi suurin piirtein aihion • · .·.· pystykeskiviivan kohdalle.

Vaikka osittain hiottu aihio voidaan kokonaisuudessaan 30 varustaa kovalla pinnalla pidetään sopivimpana suojata aihiota kovan pinnan muodostumisen rajoittamiseksi leik- • · ’·'·· kuusärmään.

• · · • · • · • ·

Terän aihion osittaisen hiomisen seurauksena saadaan aikaan ....· 35 huomattavasti leveämpi kova rikastettu, muunnettu tai • « • · päällystetty terän pinta leikkuusärmän aiotun sijaintipai- • · *·.. kan kohdalla verrattuna valmiin terän käsittelyyn. Kun kova • · · • · · • · 3 101947 pinta muodostetaan lämpökäsittelymenetelmän avulla vähenee siis terän lappeen heikkeneminen, ja kun toinen pinta tämän jälkeen hiotaan V-muotoisen leikkuusärmän valmiiksi tekemiseksi poistuu ainakin osa lappeen siitä osasta, jossa 5 hiilipitoisuus on pienentynyt. Tämän keksinnön periaatteellinen etu on kuitenkin se, että todellisen leikkuukärjen kohdalla muodostuu itse leikkuusärmä kokonaisuudessaan kovan rikastetun, muunnetun tai päällystetyn pinnan avulla, ja pystysuunnassa sen takana on terän lapeosa, joka muodos-10 taa kärjen kohdalla olevan kovan pinnan tuen. Ja kun kyseessä on pintapäällystyksen muodostaminen päällystetään osittain hiottu aihio samaten siten, että pintapäällystys-materiaali väistämättä pyöristyy aihion ensimmäiseksi hiotun pinnan ja aihion särmän hiomattoman alueen välisessä 15 yhtymäkohdassa hiotun pinnan särmän välittömässä läheisyydessä. Päällystämisen jälkeen toteutettu V-muotoisen leikkuusärmän toisen pinnan hiominen saa siten aikaan sen, että leikkuusärmän todellinen kärki muodostuu kokonaisuudessaan päällystys- tai muunnetusta materiaalista, jolloin 20 toisen pinnan hiominen samanaikaisesti saa aikaan leikkuusärmän leikkuusärmän muodostavasta materiaalista, ja pääasiassa samalla tavalla kuin edellä on esitetty rikas- < « * '· ' tettujen pintojen osalta sijaitsee aihion lapemateriaali : :'· pystysuunnassa materiaalin leikkuupinnasta muodostetun • « « .· 25 pystysärmän takana.

·· · • · .·.· Kun aihiota käsitellään on tarkasti huolehdittava siitä, • · ettei huononneta aihion lapemateriaalin karkaisuastetta.

Kun aihioon muodostetaan kovaa materiaalia on aihion 30 lämpötila siis pidettävä alle 200 °C.

• ·

Aihion materiaali on sopivimmin martensiittista ruostuma- • · · tonta terästä, jonka hiilipitoisuus on 0,16-0,36 %, ja jonka kromipitoisuus sopivimmin lisäksi on 12-14 %. Samalla ..... 35 kun aihion pinnan laatu ei ole kriittinen pidetään erittäin . . sopivana, että se ei ole hyvin kiillotettu eikä liian * i · ·... karkea. Tästä syystä pidetään sopivana, että aihion pinnan • « • # · • 4 101947 laadun tulisi sijoittua välille 0,1RA-2,0RA. Aihion kovuus sijoittuu sopivimmin välille 46-54 HRC.

Suorituskykyominaisuuksien optimoimiseksi tulisi rikastetun 5 tai muunnetun pinnan syvyys leikkuusärmän kohdalla, tai muodostetun kovan pintapäällystyksen paksuus sijoittua välille 2,0-12 pm, ja sopivimmin välille 3-7 pm.

Aihioon muodostetun leikkuusärmän on välttämättä oltava 10 erillinen V-muotoinen leikkuusärmä, jossa leikkuukärki sijaitsee pääasiassa aihion pystykeskiviivan kohdalla, jolloin aihio voi olla yhdensuuntaisilla sivuilla varustettu aihio tai itse aihio voi olla viistottu yhdeltä tai kummaltakin sivulta.

15

Itse leikkuusärmä voidaan muodostaa tasohiomalla tai uppohiomalla ensimmäinen pinta ennen pintakäsittelyn tai päällystämisen suorittamista ja tasohiomalla tai uppohiomalla toinen pinta käsittely- tai päällystysvaiheen 20 jälkeen. Tämän keksinnön puitteisiin sopii kuitenkin muidenkin, parannetun suorituskyvyn omaavien särmämuotojen muodostaminen. Nämä kaksi hiomavaihetta voivat täten olla sellaisia, että muodostuu kouruhiottu särmä. Särmämuoto voi yhtä hyvin olla sellainen, että ensimmäiseksi hiotaan V-25 muotoisen leikkuusärmän yhteen pintaan sahateräkuvio tai : ·’: hammastettu kuvio, jonka jälkeen toinen pinta taso- tai •V uppohiotaan.

Erityisesti taso- tai uppohiotun särmämuodon yhteydessä 30 pidetään sopivana, että V-muotoisen leikkuusärmän kärkikul-. ma on 14-30°. Kärkikulman tulisi edelleen olla erityisesti t · ’*!* 16-22° ja sopivimmin 18-20°.

• · « *

Siinä rakennemuodossa, jossa V-muotoisen leikkuusärmän ·;··; 35 ensimmäiseen pintaan hiotaan sahateräkuvio pidetään sopiva na muodostaa 1,02-0,5 lovea/mm ja erityisesti 0,64 lo- ’;·· vea/mm. Lovien kärkikulma on 80-100°, sopivimmin 90°. Siinä • * · « · · 5 101947 rakennemuodossa, jossa V-muotoisen leikkuusärmän ensimmäiseen pintaan hiotaan hammastettu kuvio voi hampaiden säde olla 0,254-31,75 mm ja sopivimmin 4,064-19,05 mm ja niiden jako voi olla 25,4-2,54 mm, sopivimmin 25,4-5,08 mm.

5

Keksinnön eräs oleellinen etu huomattavasti parantuneiden suorituskykyominaisuuksien lisäksi tavanomaisiin teriin verrattuna on se, että ei tarvita mitään toimenpidettä toisen hiomisvaiheen jälkeen ehkä lopullista kiillostusta 10 lukuunottamatta.

Seuraavassa selitetään eräs keksinnön rakenne-esimerkki samalla kun viitataan oheiseen piirustukseen, jossa: 15 Kuviot 1-4 esittävät kaaviomaisesti keksinnön menetelmän toimenpidejärjestystä; ja

Kuv. 5 esittää keksinnön mukaisen menetelmän avulla muodostettua terän leikkuusärmää hyvin paljon suuremmassa mitta-20 kaavassa.

• ·

Kuten kuvioissa 1-4 on esitetty hiotaan veitsenterää varten • · · V tarkoitettu aihio siis ensin niin, että siihen muodostuu V- ' muotoisen leikkuusärmän ensimmäinen pinta 2. Osittain ·· 25 hiottuun aihioon muodostetaan tämän jälkeen kova pinta 3 « i · · j*·* sopivan lämpökäsittelyn tai päällystysprosessin avulla, • · .*.· jonka jälkeen kovalla pinnalla varustettu aihio hiotaan i · toisen kerran V-muotoisen leikkuusärmän toisen pinnan 4 muodostamiseksi.

30

Kuten kuviossa 5 on esitetty on keksinnön mukaisen menetel- • · *·!· män päämääränä saada aikaan todellinen leikkuukärki 5, joka *.· kokonaisuudessaan muodostuu rikastetusta, muunnetusta tai • « ··· päällystetyn pinnan materiaalista, ja pystysuunnassa 35 leikkuukärjen takana sijaitsee aihion lapemateriaali. Kun ; · otetaan huomioon se seikka, että mahdollinen pintarikastus, *··· -muuntaminen tai päällystyskäsittelyt voivat saada aikaan • · · « · .

• · 6 101947 erittäin kovan mutta hauraan rakenteen, tukee leikkuukärjen sijaitseminen pystysuunnassa aihion lapemateriaalin alla leikkuukärkeä huomattavasti sen suojaamiseksi lohkeamista tai muutoin vaurioitumista vastaan terän normaalikäytön 5 aikana.

Eräs toinen etu on se, että toisen pinnan 4 hiominen käsittelyn jälkeen, jolloin toinen pinta 4 jää ilman kovaa pintaa, aiheuttaa sen, että kulumiselle altis pinta 4 voi 10 kulua normaalikäytön aikana niin, että muodostuu jossakin määrin kouruhiotun muotoinen pinta välittömästi leikkuusär-män taakse, jolla on havaittava vaikutus leikkuusärmän terävyyden säilymiseen.

15 Keksinnön mukaan muodostettujen terien tehokkuuden havain-nolistamiseksi suoritettiin vertaileva koe, jossa testattiin kahta vertailuterää ja neljää keksinnön mukaan muodostettua terää. Ensimmäinen vertailuterä oli muodostettu yhdensuuntaisesta aihiosta, jossa oli V-muotoinen leik-20 kuusärmä, jolloin leikkuukärki sijaitsi pääasiassa aihion pystykeskiviivan kohdalla, ja V-muotoinen leikkuusärmä oli • * :,· tasainen kummaltakin puolelta ja särmä käsittelemätön.

I I

: Toinen vertailuterä muodostettiin GB-patenttijulkaisun No.

: :* 0220362 mukaan, mikä tarkoittaa että se valmistettiin t · » j 25 yhdensuuntaisesta aihiosta niin, että siihen muodostui • · i · ·,·.· aihion keskiviivan kohdalle V-muotoinen leikkuusärmä, joka • · ,·,· yhdestä pinnastaan oli hiottu tasaiseksi ja toisesta • · pinnastaan siihen oli hiottu leikkuukuvio. Keksinnön mukaiset terät olivat edellä esitetyn mukainen tasasärmäi-30 nen terä, mutta jossa V-muotoisen särmän yksi sivu oli varustettu diffusoidulla pinnalla, joka oli muodostettu vanadiumkarbidista, ja neljä toisen vertailuterän mukaan • · · muodostettua terää mutta jotka siitä V-muotoisen leik- • · ... kuusärmän sivusta, joka oli varustettu leikkuukuviolla, t<(, 35 olivat varustetut fysikaalisen höyrystyspäällystämisen . . avulla muodostetulla vanadiumkarbidipäällystyksellä.

« · · t I I * • t » « 7 101947

Koe suoritettiin käyttämällä pitimeen sijoitettua 150 kortin pinoa, joka pidin asennettiin mekaaniseen luistiin, joka sijoitettiin leikkuusärmä ylöspäin asennetun terän päälle, jolloin korttipinon, pitimen ja luistin staattinen 5 kokonaispaino oli 30 N ja korttipinoa liikutettiin edestakaisin vakionopeudella 50 mm/s. Se leikkuuliikkeiden lukumäärä, joka tarvittiin terän leikkaamiseksi korttipinon läpi, merkittiin muistiin ja pino korvattiin uudella kun se oli tullut täysin läpileikatuksi, jolloin koetta pidettiin 10 loppuunsaatettuna kun tarvittiin enemmän kuin 250 leikkuu-liikettä korttipinon läpileikkaamiseksi. Kokeiden tulokset olivat seuraavanlaiset:

Tasasärmäinen vertailu 750 leikattua korttia 15

Sahasärmäinen vertailu 28800 leikattua korttia

Tasasärmäinen diffusoitu vanadiumkarbidikerros 34400 leikattua korttia 20

Sahasärmäinen diffusoitu : : vanadiumkarbidikerros 45900 leikattua korttia I * · • » • · »

Sahasärmäinen fysikaalisen 25 höyrystyspäällystämisen • 4 « · IV avulla muodostettu 9 · .·.· vanadiumkarbidikerros 47400 leikattua korttia • ·

Kuten edellä esitetyn perusteella ja vertailemalla keske-30 nään tasasärmäistä vertailuterää ja keksinnön mukaan muodostettua tasasärmäistä terää voidaan havaita saavute- • · ’··· taan huomattava parannus leikkuusuorituskyvyn suhteen. Jopa i ·· • ’ verrattuna sahasärmäiseen vertailuterään, jota itsessään laajasti pidetään huomattavana parannuksena leikkuusuori-,,, 35 tuskyvyn osalta edeltäjiin verrattuna, saavutetaan erittäin · merkittävä parannus keksinnön mukaan muodostetun terän ’·»· avulla.

• · a

Claims (16)

1. 8 101947
2. 1. Menetelmä veitsenterän valmiseksi, jossa on kahden, suurin piirtein veitsenterän pystykeskiviivan kohdalla 5 toisiaan leikkaavan pinnan määrittämä V-muotoinen leik-kuusärmä, joista vain ensimmäinen pinta (2) on varustettu kovetetulla pinnalla, joka ulottuu ainakin ensimmäisen pinnan (2) korkeuden yli, tunnettu siitä, että aikaansaadaan aihio (1) jossa on kaksi sivupintaa ja molempia 10 sivupintoja leikkaava pohjapinta, ja että ensimmäinen pinta (2) hiotaan aihion ensimmäiselle sivupinnalle ensimmäisen pinnan (2) alareunan sijoittamiseksi pohjapinnalle suurin piirtein aihion (1) pystykeskiviivan kohdalle, aikaansaadaan kovetettu pinta (3) osittain hiotun aihion ensimmäi-15 selle pinnalle (2), jolloin kovan pinnan (3) muodostaminen rajoitetaan osittain hiotun aihion ensimmäiseen pintaan (2) ja sen pohjapinnan jäljelle jääneeseen osaan, ja tämän jälkeen hiotaan toinen pinta (4) aihion (1) vastakkaiselle sivupinnalle V-muotoisen leikkuusärmän sijoittamiseksi 20 suurin piirtein aihion (1) pystykeskiviivan kohdalle.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kova pinta (3) muodostetaan lämpökäsittely-prosessin avulla. 25
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kova pinta (3) muodostetaan rikastamalla tai muuntamalla aihion (1) hiottu pinta (2).
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kova pinta (3) muodostetaan päällystämällä aihion (1) hiottu pinta (2).
6. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että aihion lämpötila pidetään alle 200 °C pintakäsittelyn aikana. 9 101947
7. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aihion (1) materiaali on martensiit-tinen ruostumaton teräs, jonka hiilipitoisuus sijoittuu välille 0,16-0,36 % ja kromipitoisuus välille 12-14 %. 5
8. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aihion pintalaatu sijoittuu välille 0,IRA-2,ORA.
9. 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aihion (1) kovuus sijoittuu välille 46-54 HRC.
10. 9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että aihion rikastetun tai muunnetun pinnan syvyys tai muodostetun kovan pintapäällystyksen paksuus sijoittuu välille 2,0-12,0 pm.
11. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että syvyys tai paksuus on 3,0-7,0 pm.
12. 11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, : .·. tunnettu siitä, että keskisesti sijaitseva V-muotoinen « · · ,·; leikkuusärmä on muodostettu aihioon, jossa on yhdensuuntai- 4 » 25 set sivupinnat. • · · • · · •••| 12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, • · · • ·’ tunnettu siitä, että keskiviivan kohdalla sijaitseva V- • · V 1 muotoinen leikkuusärmä on muodostettu aihioon, jossa on 30 viistotut sivupinnat.
13. 13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen menetelmä, . tunnettu siitä, että pinnat (2, 4) voidaan muodostaa taso- . : · tai uppohiomalla. • · 35
14. 14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yksi pinta (2 tai 4) voidaan varustaa • »M t · • · 10 101947 leikkuukuviolla.
15. 15. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yksi tai kumpikin hiottu pinta (2, 4) 5 on kouruhiottu.
16. 16. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että V-muotoisen leikkuusärmän kärkikulma on 14-30°. 10