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Dokumentenidentifikation DE60124422T2 11.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001344010
Titel HÄRTUNGSEINSPANNVORRICHTUNG
Anmelder Kapman AB, Sandviken, SE
Erfinder ALBINSSON, Göran, S-531 55 Lidköping, SE
Vertreter Dr. Weber, Dipl.-Phys. Seiffert, Dr. Lieke, 65183 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 60124422
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 06.12.2001
EP-Aktenzeichen 019997766
WO-Anmeldetag 06.12.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/SE01/02696
WO-Veröffentlichungsnummer 2002046674
WO-Veröffentlichungsdatum 13.06.2002
EP-Offenlegungsdatum 17.09.2003
EP date of grant 08.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.2007
IPC-Hauptklasse F27D 5/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C21D 9/24(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Sägeblätter für Metall werden gewöhnlich mit Zähnen aus Schnellstahl oder manchmal ganz aus Schnellstahl hergestellt, der sich auf Stahllegierungen bezieht, die Wolfram und Chrom enthalten. Um den gewünschten Verschleißwiderstand zu erhalten, müssen die Sägeblätter bei sehr hoher Temperatur gehärtet werden, normalerweise durch Erwärmen auf eine Temperatur von etwa 1200°C während einiger Minuten, gefolgt von einem schnellen Abkühlen mit Gas oder Flüssigkeit und danach Tempern während einer Zeit von bis zu 60 Minuten bei etwa 550°C.

Die Härtungstemperatur von 1200°C ist so hoch, daß eine beliebige andere Stahllegierung sogar während einer solchen kurzen Erwärmungsperiode deformiert würde, und herkömmliche Sägeblätter für Metall wurden gehärtet, während sie vertikal an einem Kettenförderer aufgehängt waren und dann durch Strahlung oder ein Salzbad erwärmt wurden, gefolgt von einer Abkühlung durch kaltes Gas oder Eintauchen in Öl. Wichtige Nachteile der Handhabung aufgehängter Sägeblätter ist die Zeit, die für die Montage und Demontage notwendig ist, und der relativ große Abstand zwischen den hängenden Blättern, wodurch der härtende Ofen eine geringe Produktionskapazität erhält, es sei denn er ist sehr geräumig. Härtungsöfen sind auch bekannt, wo die Sägeblätter fest in Einspannvorrichtungen gepackt sind, wie in dem US-Patent 6,147,328, diese erschweren aber ein ausreichend schnelles und gleichmäßiges Kühlen.

Ein anderes herkömmliches bekanntes Härtungsverfahren schließt das örtliche Härten nur der Zähne des Sägeblattes zum Beispiel durch elektrische Induktion ein, dieses Verfahren erfordert aber auch eine geräumige Härtungsanlage, um die erforderliche Zeit bei hoher Temperatur zu erhalten.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung, die ein schnelles, gleichmäßiges Erwärmen und Kühlen einer großen Anzahl von Sägeblättern in einem beschränkten Raum erlaubt und so aufgebaut ist, daß eine Deformation der Sägeblätter und der Einspannvorrichtung bei der hohen Temperatur vermieden wird.

Beschreibung

1 zeigt eine Härtungseinspannvorrichtung mit darin stehenden Sägeblättern,

2 zeigt einen Teil einer geöffneten Härtungseinspannvorrichtung mit Sägeblättern.

Ein Zweck der Härtungseinspannvorrichtung besteht darin, daß sie eine große Zahl von Sägeblättern mit einer solchen reduzierten Mobilität aufnehmen sollte, daß sie bei der hohen Temperatur nicht deformiert werden, aber doch genug Bewegungsfreiheit haben, um eine gleichmäßige Kühlung danach durch eine Gasströmung zu erlauben. Ein anderer Zweck besteht darin, daß die Härtungseinspannvorrichtung aus einem solchen Material hergestellt sein sollte, welches durch das wiederholte Erwärmen und Abkühlen nicht selbst deformiert oder beeinträchtigt wird und bei welchem nicht chemische Veränderungen der Sägeblätter an denjenigen Stellen verursacht werden, wo sie die Härtungseinspannvorrichtung berühren. Ein dritter Zweck besteht darin, daß die Härtungseinspannvorrichtung die Sägeblätter ohne Berührungskräfte zwischen den Blättern aufnehmen sollte, denn Berührungskräfte können die Sägeblätter durch Diffusionsschweißen aneinander haften lassen.

Eine Härtungseinspannvorrichtung gemäß der Erfindung, wie Sie in Anspruch 1 beansprucht ist, ist derart hergestellt, daß sie gleichzeitig eine große Anzahl von Sägeblättern 10 aufnehmen und stützen kann, vorzugsweise je nach ihrer Dicke bis zu 300 Stück. Sie stehen vertikal, auf ihren unteren Enden 12 gehalten, und haben obere Enden 11, die frei aber durch die Härtungseinspannvorrichtung ausgerichtet sind. Die flachen seitlichen Oberflächen der Sägeblätter liegen eng aneinander ohne irgendeine Kompressionskraft. Je nach der Dicke der Sägeblätter kann die Anzahl der Sägeblätter in der Härtungseinspannvorrichtung variieren. Da die Sägeblätter vertikal stehen, kann dieselbe Einspannvorrichtung für Sägeblätter mit unterschiedlichen Längen in gewissen Grenzen sowie für Sägeblätter mit unterschiedlichen Gestaltungen ihrer Enden, auch ohne Löcher, benutzt werden.

Die Härtungseinspannvorrichtung weist eine Bodenplatte 13 auf, die fest an zwei vertikalen Stützen 14 und zwei getrennten Seitenplatten 15 angebracht ist. Jede vertikale Stütze kann mit einem gleichmäßigen U-förmigen Querschnitt versehen oder aus flachen Teilen zusammengebaut sein. Jede Seitenplatte ist mit einer oberen Führungsleiste 16, einer unteren Führungsleiste 17 und mindestens zwei vertikalen Leisten 18 versehen und hat seitliche Öffnungen zwischen den Leisten, die man auch als Bandstreifen bezeichnen kann. Die vertikalen Leisten sind mit Abstandselementen 19 versehen. Die Bodenplatte kann mit Führungselementen 20 versehen sein.

Wenn Sägeblätter in der Härtungseinspannvorrichtung aufgenommen werden sollen, werden die Sägeblätter auf einer ersten Seitenplatte 15 parallel zueinander angeordnet, bis sie den Raum zwischen den Abstandselementen 19 ohne Berührungskräfte zwischen den Sägeblättern füllen. Die zweite Seitenplatte wird dann an die erste Seitenplatte gelegt, und beide Seitenplatten werden mit den zwischen Ihnen befindlichen Sägeblättern zwischen die vertikalen Stützen 14 eingefügt, bis die unteren Enden 12 der Sägeblätter die Bodenplatte 13 berühren. Alternativ können die Seitenplatten zuerst zwischen die vertikalen Stützen eingefügt werden, und Bündel von Sägeblättern können später zwischen die Abstandselemente eingeführt werden, und wenn dieses Verfahren benutzt wird, können die Seitenplatten durch die Abstandselemente miteinander verbunden werden. Wenn die Seitenplatten 15 mehr als zwei vertikale Leisten 18 haben, gibt es Räume für mehr als ein Bündel von Sägeblättern, es brauchen aber nicht alle Räume gefüllt zu sein.

Um das Erwärmen auf die Härtungstemperatur zu beginnen, wird die Härtungseinspannvorrichtung mit den in ihr stehenden Sägeblättern von einem Förderer in eine Erwärmungszone zwischen zwei Strahlungserwärmungsplatten eingeführt, die auf eine vorbestimmte Temperatur elektrisch erwärmt werden können. Die Erwärmungsplatten sind so eng an der Härtungseinspannvorrichtung angeordnet, daß die Sägeblätter und die Härtungseinspannvorrichtung über die seitlichen Öffnungen schnell erwärmt werden. Die Seitenplatten 15 halten die Sägeblätter parallel in einem gewünschten gleichmäßigen Abstand von den Erwärmungsplatten. Die Enden 11, 12 der Sägeblätter sind von den Führungsleisten 16, 17 verdeckt und werden nicht in gleicher Weise erwärmt, wodurch sie eine gewünschte größere Belastbarkeit bzw. Zähigkeit und geringere Härte erhalten.

Mittels der Fördereinrichtung wird die Härtungseinspannvorrichtung und werden die Sägeblätter danach zu einer Kühlzone getragen, wo Gas mit einer vorbestimmten Temperatur gegen die Kanten der Sägeblätter durch eine Vielzahl von Düsen geblasen wird, die sehr dicht an den seitlichen Öffnungen angeordnet sind. Da die Sägeblätter nicht zusammengepreßt werden und durch die sukzessive Bewegung der Härtungseinspannvorrichtung relativ zu den Düsen, vibrieren bzw. schwingen die Sägeblätter relativ zueinander und schaffen für das Gas die Möglichkeit, zwischen diese einzudringen, um ein gleichmäßiges Kühlen hervorzurufen.

Wenn die Blätter 10 gekühlt worden sind und danach in einer zweiten Erwärmungszone lange genug getempert wurden, können sie aus der Härtungseinspannvorrichtung entfernt werden, wenn diese abgenommen oder kopfüber gewendet wird. Falls es erwünscht ist, dieselbe Erwärmungszone und Kühlzone für Sägeblätter unterschiedlicher Breite zu benutzen, ohne die Position der Erwärmungsplatten oder Kühldüsen einzurichten, kann die Härtungseinspannvorrichtung dafür vorgesehen werden, ein Anordnen der breiteren Sägeblätter unter einem anderen Winkel als senkrecht zu den Seitenplatten 15 zu erlauben, was auch vereinfacht werden kann, falls die Seiten der Abstandselemente 19 den Sägeblättern zugewandt sind, jede mit diesem Winkel gebildet wird.

Um eine Deformation bei der hohen Temperatur zu vermeiden, ist die Härtungseinspannvorrichtung aus Graphit hergestellt, vorzugsweise mit Kohlenstoffasern verstärkt. Eine direkte Berührung von Graphit oder Kohlenstoffasern mit Stahl bei diesen hohen Temperaturen würde eine Kohlenstoffdiffusion in den Stahl hinein und eine entsprechende Vergrößerung der Sprödigkeit hervorrufen, was nicht erlaubt ist. Die Oberflächen der Härtungseinspannvorrichtung, insbesondere der Seitenplatten 156, der Abstandselemente 19 und der Bodenplatte 13, die mit dem Stahl der Sägeblätter in Berührung kommen könnten, müssen deshalb mit einer dünnen Schicht eines abriebfesten Materials 21 bedeckt werden, welches keinen Kohlenstoff oder andere Substanzen enthält, welche in den Stahl diffundieren könnten, um seine Eigenschaften zu verschlechtern, aber bei hohen Temperaturen noch stabil ist. Beispiele solcher Materialien sind Keramiken oder Bornitrid, Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Zirkonoxid oder Aluminiumoxid. Gewisse gegen hohe Temperatur widerstandsfähige Metalle, wie zum Beispiel Molybdän- oder Chromlegierungen, können verwendet werden.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Konzepts kann die Ausgestaltung der Härtungseinspannvorrichtung in gewissem Maße variiert und an spezielle Formen von Sägeblättern oder den Förderer angepaßt werden, der für das Tragen der Härtungseinspannvorrichtung durch die Härtungsanlage verwendet wird. Die Anzahl der vertikalen Leisten bzw. Bandstreifen kann verändert werden, und erwünschtenfalls kann die Bodenplatte vorgesehen werden, um einige parallele Paare von Seitenplatten aufzunehmen. Die vertikalen Stander 14 können auch mit den Seitenplatten 15 oder den Abstandselementen 19 ganzheitlich eingebaut sein.


Anspruch[de]
Härtungseinspannvorrichtung für das gleichzeitige Härten einer Vielzahl von Sägeblättern, gekennzeichnet durch eine Bodenplatte (13), auf welcher die Sägeblätter vertikal stehend von ihren unteren Enden (12) gestützt sind, und Seitenplatten (15), die mittels Abstandselementen (19) die Sägeblätter ohne Druckkraft dicht aneinander halten, wobei die Bauteile aus Graphit hergestellt sind und die Oberflächen der Einspannvorrichtung, die mit den Sägeblättern in Berührung kommen können, mit einem Material (21) oberflächenbeschichtet sind, welches nicht Kohlenstoff enthält. Härtungseinspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Graphit mit Kohlenstoffasern verstärkt ist. Härtungseinspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung aus keramischen Nitriden oder Oxiden oder Kombinationen dieser Materialien hergestellt ist. Härtungseinspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung aus einem gegen eine hohe Temperatur widerstandsfähigen Metall, wie zum Beispiel Molybdän oder Chromlegierungen, hergestellt ist.






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