DD273996A1

DD273996A1 - Hartstoffbeschichtetes schneidwerkzeug, insbesondere messer zum schneiden von papier, pappe, leder, textilien und chemiefasern

Info

Publication number: DD273996A1
Application number: DD31779088A
Authority: DD
Inventors: Andreas Gebert; Helmut Heinze; Wolfgang Loeschau; Arnold Luft
Original assignee: Fz Der Werkzeug Ind Schmalkald
Priority date: 1988-07-11
Filing date: 1988-07-11
Publication date: 1989-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft hartstoffbeschichtete Schneidwerkzeuge, insbesondere Messer zum Schneiden von Papier, Pappe, Leder, Textilien und Chemiefasern, bei denen das Substrat aus Werkzeugstahl oder niedrig legiertem Verguetungsstahl besteht, die Beschichtung auf der Freiflaeche des Messers mit einem Laser- oder Elektronenstrahl vorgenommen und das Messer so angeschliffen ist, dass die Werkzeugschneide durch die aufgebrachte Hartstoffschicht gebildet ist. Das vorgeschlagene hartstoffbeschichtete Schneidwerkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht (5, 6) 0,05 bis 1,0 mm dick ist, bis zu 75% aus Wolfram- und/oder Titankarbidpartikeln und im uebrigen aus einer martensitischen Matrix besteht, die Hartstoffpartikel kleiner als 0,003 mm sind und der Keilwinkel (a) durch ein- oder beidseitig an der Werkzeugschneide (8, 10) im Bereich der Schichtdicke (d) angebrachte Fasen (9, 11) verstaerkt ist. Die erfindungsgemaessen hartstoffbeschichteten Schneidwerkzeuge finden Anwendung in der Textilindustrie und der Leder sowie der Papier verarbeitenden Industrie. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft hartstoffbeschichtete Schneidwerkzeuge, insbesondere Messer zum Schneiden von Papier, Pappe, Leder, Textilien und Chemiefasern, bei denen das Substrat aus Werkzeugstahl oder niedrig legiertem Vergütungsstahl besteht, die Beschichtung auf der Freifläche des Messers mit einem Laser- oder Elektronenstrahl vorgenommen und das Messer so angeschliffen ist, daß die Werkzeugschneide durch die aufgebrachte Hartstoffschicht gebildet ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Die bei Zerspanungswerkzeugen üblichen Hartstoffschichten führen bei Schneidwerkzeugen, insbesondere bei Messern zum Schneiden von Papier, Pappe, Leder, Textilien und Chemiefasern in der Regel nicht zu solchen Leistungssteigerungen wie sie

von Zerspanungswerkzeugen bekannt sind. Die Ursachen dafür sind die geringe Schichtdicke und die unterschiedlichen wirksamen Verschleißarten.

Es ist deshalb versucht worden, dickere Verschleißschutzschichten durch Aufschmelzen oder Aufschweißen aufzubringen. Vorteilhaft ist das Aufschweißen oder Aufschmelzen mittels Laser- oder Elektronenstrahl, wie in der EP-A173654 (B23K 26/14)

beschrieben, da so die thermische Belastung des Substratwerkstoffes gering ist und auch Verschleißschutzschichten mit hohen

Hartstoffgehalten aufgebracht werden können. So wird in der DE-OS 3139871 (B 23P17/00) eineMähklinge beschrieben, auf deren Freifläche eine Hartstoffschicht aufgebracht

ist wobei die Oberflächenrauhigkeit der aufgespritzten Hartstoffschicht durch Pressen bei der Aufschmelztemperatur verringert we rden soll, um eine glatte Oberfläche zu erreichen. Die Mähklinge ist mit der üblichen Schneidengeometrie versehen, wobei die

Schneidkante durch die Hartstoff schicht gebildet wird. Angaben über die Struktur und Zusammensetzung der Hartstoffschichten

werden nicht gemacht.

Eine Abstimmung der Struktur und Zusammensetzung der Hartstoffschicht entsprechend dem Verwendungszweck des Schneidwerkzeuges und eine Anpassung der Schneidengeometrie an die Hartstoff beschichtung sind bisher nicht erfolgt. Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein hartstoffbeschichtetes Schneidwerkzeug, insbesondere ein Messer zum Schneiden von Papier, Pappe, Leder, Textilien und Chemiefasern mit einer auf der Freifläche angeordneten Hartstoffschicht zu entwickeln, das bei einem geringen Herstellungsaufwand eine höhere Standzeit als die bisher bekannten Messer aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein hartstoffbeschichtetes Schneidwerkzeug, insbesondere ein Messer zum Schneiden von Papier, Pappe, Leder, Textilien und Chemiefasern zu entwickeln, dessen auf der Freifläche angebrachte, verschleißfeste Oberflächenschicht hinsichtlich ihrer Struktur und Zusammensetzung dem Verwendungszweck des Messers und dessen Schneii lengeometrie der Hartstoffbeschichtung und dem Verwendungszweck angepaßt ist.

Diese fi ufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hartstoffschicht 0,05 bis 1,0mm dick ist, bis zu 75% aus Wolf ramund/ocer Titankarbidpartikeln und im übrigen aus einer martensitischen Matrix gebildet ist, die Hartstoffpartikel kleiner als 0,003mm sind und der Keilwinkel durch ein- oder beidseitig an der Werkzeugschneide im Bereich der Schichtdicke angebrachte Fasen versx >ict ist. Der Keilwinkel ist im Bereich der zusätzlich angebrachten Fasen 10° bis 40° größer als üblich. Die Verbundhärte diesef Hartstoffschicht beträgt bis zu 2000 HV₀,₀₅.

Daraus einer Eisenbasislegierung und Hartstoffpartikeln bestehende Schichtwerkstoff wird entweder in pastösem Zustand durch Siebdrucken ?uf die Freifläche des Messers aufgebracht und mittels Laser- oder Elektronenstrahl aufgeschmolzen oder in Pulverform in den Wirkungsbereich eines Laserstrahles eingestreut und dadurch mit dem Substratwerkstoff verschweißt. Das so beschichtete Messer wird nun je nach Verwendungszweck und Substratwerkstoff mit den für den Substratwerkstoff üblichen Parametern gehärtet oder vergütet. Bei dieser Wärmebehandlung bildet sich in der als Bindemittel für die Hartstoffpartikel dienenden Eisenbasislegierung ein Martensitgefüge, so daß die Hartstoffschicht je nach Wärmebehandlung auch in Mikrobereichen eine Verbundhärte bis 2OCOHV_o,o6 erreicht.

Nach der Wärmebehandlung wird entweder die gesamte beschichtete Freifläche überschliffen oder, bei Messern die mit einem positiven Freiwinkel eingesetzt werden, eine schmale Fase entlang der Werkzeugschneide angeschliffen, um so eine geringe Oberflächenrauhigkeit der Hartstoffschicht zu erreichen.

Dann wird die Brustfläche des Messers mit dem für den betreffenden Anwendungr.fall üblichen Keilwinkel angeschliffon, wobei der Keilwinkel durch eine zusätzliche, im Bereich der Hartstoffschicht angeschliffene Faso unmittelbar hinter der Werkzeugschneide um 10° bis 40° größer ist als üblich.

Durch diese Form des Anschliffes wird die Werkzeugschneide nur durch die Hartc'offschicht gebildet, wobei die Gefahr des Schneidenbruches durch den größeren Keilwinkel gering ist. Die aufgebrachte Hartstoffschicht hat eine hohe Beständigkeit gegenüber abrasivem Feinkornverschleiß. Bedingt durch die Größe der Hartstoffpartikel können Werkzeugschneiden mit geringer Schartigkeit angeschliffen werden, wobei auch bei fortschreitendem Verschleiß die Schneidenschartigkeit nur wenig zunimmt und dadurch das Schnittbild bis zum Nachschleifen des Messers nur unwesentlich schlechter wird.

Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: die teilweise Darstellung des Querschnittes eines beschichteten Papierschneidmessers mit vollständig überschliffener

Hartstoffschicht Fig. 2: die teilweise Darstellung des Querschnittes eines beschichteten Papierschneidmessers mit entlang der Schneide überschliffener Hartstoffschicht

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Papierschneidmesser 1 und 2 aus dem Werkzeugstahl 90 Mn V8 sind auf ihrer Freifläche 3 und 4 mit einer aus Titankarbidpartikeln von 1 μιη bis 2 μπι Größe und einer Eisenbasislegierung als Bindemittel bestehenden Hartstoffschicht 5 und 6 versehen. Der Schichtwerkstoff wird in pastösem Zustand durch Siebdrucken aufgebracht und mittels eines Leistungslasers aufgeschmolzen. Nach dem Härten der Papierschneidmesser mit den für diesen Werkzeugstahl üblichen Parametern haben die Hartstoffschichten 5 und 6 eine Verbundhärte von 10OOHV_o.os bis 1300 HV₀,os. Bei dem in Fig. 1 im Querschnitt daigestellten Papiermesser für eine Dreiseitenbeschneidemaschine ist die gesam'.d Hartstoffschicht 5 überschliffen, wobei die Schichtdicke d nach dem Schleifen 0,5 mm beträgt. Die Brustfläche 7 ist so angeschliffen, daß der Keilwinkel α = 20° beträgt. An die Brustfläche 7 ist im Anschluß an die im Bereich der Hartstoffschicht 5 liegende Werkzeugschneide 8 eine Fase 9 mit einer Breite b = 0,0mm und einem Keilwinkel β = 40° angeschliffen. Das in Fig.2 dargestellte Papierschneidmesser 2 wird mit einem positiven Freiwinkel eingesetzt. Bei diesem Papierschneidmesser 2 ist die Hartstoffschicht 6 nicht überschliffen. Um ab λ dennoch eine geringe Schneidenschartigkeit und damit ein sauberes Schnittbild zu erreichen ist im Anschluß an die Werkzeugschneide 10 eine Fase 11 unter einem Winkel γ auf der Freifläche 4 angeschliffen.

Claims

1. Hartstoffbeschichtetes Schneidwerkzeug, insbesondere Messer zum Schneiden von Papier, Pappe, Leder, Textilien und Chemiefasern, bei dem das Substrat aus Werkzeugstahl oder niedrig legiertem Vergütungsstahl besteht, die Beschichtung auf der Freifläche des Messers mit einem Laser- oder Elektronenstrahl vorgenommen und das Messer so angeschliffen ist, daß die Werkzeugschneide durch die Hartstoffschicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht (5,6) 0,05 bis 1,0mm dick ist, bis zu 75% aus Wolfram- und/oderTitankarbidpartikeln und im übrigen aus einer martensitischen Matrix besteht, die Hartstoffpartikel kleiner als 0,003 mm sind und der Keilwinkel (α) durch ein- oder beidseitig an der Werkzeugschneide (8,10) im Bereich der Schichtdicke (d) angebrachten Fasen (9,11) verstärkt ist.

2. Hartstoffbeschichtetes Schneidwerkzeug, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilwinkel (ß) im Bereich der zusätzlichen Fasen (9,11) 10° bis 40° größer als der übliche Keilwinkel (α) ist.

3. Hartstoffbeschichtetes Schneidwerkzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht (5,6) eine Verbundhärte bis 2OOOHV_o,os hat.