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Siebscherfolie aus Stahl für Trockenrasierapparate und Verfahren zu
deren Herstellung Die Erfindung betrifft eine aus Stahl bestehende Siebscherfolie
für Trockenrasierapparate, bei welcher die zwischen den Löchern verlaufenden, ein
zusammenhängendes Netz bildenden Stege umgebördelte und zugeschliffene Lochränder
aufweisen. Ferner betrifft die erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Siebscherfolien,
bei dem in einen Folienbandstahl die Löcher der Siebscherfolie gestanzt, die Lochränder
umgebördelt und deren Bördelränder zugeschliffen werden.
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Die bekannten Siebscherfolien der beschriebenen Art weisen als Ganzes
die Härte des Ausgangsmaterials auf, so daß die die Schneidflächen bildenden zugeschliffenen
Lochränder und die Stege gleich-hart sind, Dies hat zur Sole, daß der Härte solcher
Siebscherfolien nach oben hin Grenzen gesetzt sind, u.zw. vorwiegend aus zwei Gründen.
Der eine Grund ist, daß die Siebscherfolie als Ganzes eine gewisse Plastizität aufweisen
muß, also nicht zu hart sein darf, um den Anforderungen im Betrieb zu entsprechen-,
Der zweite Grund für die Beschränkung der Härte auf einen bestimmten Betrag ist
dadurch gegeben, daß die Vorgänge des Stanzens der Löcher und des Umbördelns der
Lochränder, wenn eine rasurtechnisch optimale Anordnung und ausbildung der Löcher,
d.h, ein günstiges Flächenverhältnis der Löcher zu den Stegen, angestrebt wird,
bei einem zu harten Ausgangsmaterial auf Schwierigkeiten stößt.
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Aus diesen Gründen hat man schon versucht, Siebscherfolien nicht
aus einem relativ harten, sondern aus einem weichen Stahl herzustellen und erst
die fertig gelochten und geschliffenen folien als Ganzes zu härten, um so die Schwierigkeiten
beim Stanzen zu vermeiden. Dies hat sich aber bisher als technisch nicht
durchführbar
erwiesen, weil bei diesem - täglichen Härten -ier ein Verziehen der Folie eintritt.
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Es ist ferner schon bekannt, bei der galvanoplastischen Herstellung
von Siebscherfolien durch eine Änderung der Badzusammensetzung auf eine Grundschicht
der Folie eine härtere Überzugsschicht aufzubringen, die bis zu den Löchrändern
reicht. Die Erfindung bezieht sich im Gegensatz hiezu auf Scherfolien, die aus härtbarem
Stahl gefertigt werden.
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Eine gemäß der Erfindung verbesserte, aus Stahl bestehende Siebscherfolie
für Trockenrasierapparate, bei solcher die zwischein den Löchern verlaufenden, ein
zusammenhängendes Netz bildenden Stege umgebördelte und zugeschliffene Lochränder
aufweisen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Folie an sich im wesentlichen aus
einem welchen, härtbaren Stahl besteht und nur im Bereich der umgebördelten und
zugeschliffenen Lochränder ein Gefüge aus submikrosko»ischem, iiberhartem Martensit
mit Restaustenit aufweist.
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Eine derartige Siebscherfolie weist entsprechend dem Ausgangsmaterial
weiche und elastische Stege auf, wogegen die eigentlichen Schneiden, nämlich die
zugeschliffenen, umgebördelten Lochränder extrem hart sind, Eine solche Siebscherfolie
ist daher als Ganzes elastisch, hat ghochwertige Schneidkanten und ihr Lochfeld
kann beliebig gestaltet werden, da das Stanzen und Verformen keine Schwierigkeiten
bereitet.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Siebscherfolien kann auf verschiedene
Weisen unter Anwendung eines an sich bekannten Oberflächenhärtungsverfahren für
härtbare Stähle erfolgen, das in der österr. Patentschrift 242.725 beschrieben ist.
Dieses bekannte Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß auf eine extrem schnelle
Erhitzung der zu härtenden Werkstückoberfläche unmittelbar folgend eine Abschreckung
mit so hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird, daß eine Oberflächenschicht mit
einer bei Raumtemperatur metastabilen austenitischen Struktur erhalten wird, die
durch eine äußere Einwirkung, z.2. durch einen auf mechanischem Wege erzeugten Schock,
in ein feinkörniges martensitisches Härtungsgefüge übergeführt wird, Unter Anwendung
dieser Verfahrensweise könnten erfindungsgemäße Siebscherfolien, ausgehend von einem
weichen, härtbaren
Folienbandstahl, der keinerlei Bearbeitungsschwierigkeiten
bereitet, hergestellt werden, indem in den weichen -Folienbandstahl die Löcher gestanzt,
die Lochränder umgebördelt und anschließend die Bördelränder zugeschliffen werden,
so daß die Siebscherfolie in der gewünschten Fertiggestalt mit Schneidflächen anfällt,
allerdings als Ganzes noch aus einem weichen Stahl besteht. In einem zweiten Arbeitsgang
kann nun im Bereich der zugeschliffenen, umgebördelten Lochränder eine Randzone
aus submikroskopischem, überhartem Martensit mit Restaustenit gebildet werden, indem
die Schneidflächen der Lochränder mit einem Plasmabrenner kurzzeitig auf die Austenitisierungstemperatur
erhitzt und anschließend rasch wieder abgekühlt werden, Dabei entstehen durch die
impulsartige Erwärnmung auf Austenitisierungstemperatur und anschließende rasche
Abkühlung an den zugeschliffenen, umgebördelten Lochrändern Randzonen, die extrem
hohe Härte aufweisen, während die Materialeigenschaften der übrigen Siebscherfolie
entsprechend denjenigen des Ausgangsmaterials erhalten bleiben.
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Ein besonders günstiges Herstellungsverfahren für die verbesserten
Siebscherfolien besteht erfindungsgemäß darin, daß von einem härtbaren, weichen
Folienbandstahl mit einem gohlenstoffgehalt von mehr als 0,5 % ausgegangen wird
und das Zuschleifen der umgebördelten Lochränder in an sich benannter reise unter
impulsartiger Erwärmung des materials auf Austenitisierungstemperatur und anschließender
rascher Äbkuhlung erfolgt, Auf diese Weise werden dadurch, daß von einen weichen
Ausgangsmaterial Gebrauch gemacht und eine Härtungsverfahren angewendet wird, das,
nur den unmittelbaren Bereich um die Schneidkanten erfaßt, jedoch einen extrem hohen
Härtungsgrad ergibt, Siebscherfolien erhalten, die, wie bereits erwähnt, einerseits
sehr elastisch sind und anderseits aber exakte Schneidkanten mit höchster härte
aufweisen, wobei ferner die Lochung so dicht vorgenommen werden kann, daß die ein
zusammenhängendes Netz bildenden Stege der Siebscherfolie extrem schmal ausgebildet
werden können. Darüber hinaus zeichnet sich dieses Verfahren durch besondere Einfachheit
aus, weil das Zuschleifen der umgebördelten Lochränder zur Bildung der Svhneidkanten,
wie an sich bekannt, gleichzeitig den gewünschten Härtungsprozeß ergibt.
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Die Härteeigenschaften des an sich härtbaren Ausgangsmaterlais können
åe- nach den Anforderungen an die Siebscherfolie innerhalb weiter Grenzen gewählt
werden. So kann beispielsweise von einem härtbaren Stahl, der ausschließlich ein
Ferrit-Gefüge aufweist, ausgegangen werden, oder es kann bereits ein Stahl mit vorwiegend
martensitischem Härte gefüge verwendet werden.
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Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn von einem weichen
Folienbandstahl ausgegangen wird der durch Anlassen eines gehärteten Folienbandstahles
bis auf mindestens 450 kp/mm² Vickershärte erhalten wird. Mit einem derartigen Ausgangsmaterial
läßt sich die Lochung des Folienbandstahles und das Ümbördem der Lochränder so einfach
durchführen, daß ohne Bearbeitungsschwierigkeiten praktisch jede Steg- bzw. Lochform
und Lochanordnung erzielbar ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Rand der Zeichnung näher erläutert,
wobei rlg. 1 im Querschnitt durch einen gelochten Folienbandstahl mit bereits umgebördelten
Lochrändern und Fig, 2,ebenfalls im Querschnitt, das fertige Brodu3r, d,hJ die bereits
zugeschliffene und gehärtete Siebscher£olie, zeigt.
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Das Grundmaterial ist ein härtbarer Xohlenstoff-Folienbandstahl oder
ein martensitisch härtbarer, rostfreier Folienbandstahl mit einer Stärke von beispielsweise
0,05 mm, der vorerst gehärter und dann auf vorzugsweise 550 bis 400 kp/mm2 Vickershärte
angelassen wurde, so daß für die eigentliche Verarbeitung ein an sich weicher Stahl
als Ausgangsmaterial zur Verfügung steht. In dieses Stahlband werden nun die Löcher
der Siebscherfolie gestanzt. Hiezu eignet sich sehr gut ein in der deutschen Patentschrift
...... (Anmeldung vom 24.Mai 1962 - P 14 52590,7) beschriebenes Gummi-Zug-Schnitt-Verfahren,
bei dem in einem Arbeitsgang mit dem Stanzen auch die Umbördelung der Lochränder
erfolgt, Dies geschieht in der Weise, daß die Folie auf einen elastischen Polster
aufgelegt und mit einem Stempel, dessen erhabene Teile den Löchern entsprechen,
der Stanzvorgang vorgenommen wird. Eine derart gestanzte Folie ist in Fig. 1 im
Querschnitt
durch benachbarte Löcher dargestellt, Mit 1 sind hiebei
die ausgestanzten Löcher und mit 2 die zwischen den Löchern verbleibenden, ein zusammenhängendes
Netz bildenden Stege bezeichnet, wobei die Lochränder 3 bereits umgebördelt sind,
Dadurch, daß dieser Stanzvorgang an einem weichen Folienmaterial vorgenommen wird,
kann die Form und Anzahl der Löcher pro Flächeneinheit in weiten Grenzen variiert
werden, zumal die Verformung eines solchen weichen Materials keinerlei Schwierigkeiten
bereitet. Insbesondere können dadurch Siebscherfolien mit sehr schmalen Stegen 2
hergestellt werden, die trotzdem noch eine ausreichende Höhe der Bördelränder, beispielsweise
0,1 mm, aufweisen.
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Die auf diese Weise bearbeitete Folie wird anschließend einem Schleifprozeß,
der gleichzeitig auch ein Härtungsprozeß ist, unterworfen. Wesentlich ist dabei,
daß die auftretende Wärme impulsartig dem Material zugeführt wird und die Austenitisierungstemperatur
erreicht wird. Ebenso wichtig ist, daß das Material auch wieder rasch abgekühlt
wird, was durch Wärmeableitung in das Materialinnere erfolgt. Durch die impulsartige
Wärmezufuhr unterscheidet sich diese Verfahrensweise grundsätzlich vom bekannten
sog, Reibungsschleifen, bei dem in beschränktem Ausmaß eine Härtung durch die infolge
der Schleifreibung im wesentlichen kontinuierlich entviickelte Wärme erhalten wird.
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Bei der Materialabtragung, die beispielsweise in einer Stärke von
O,OL: mm erfolgt, wobei die Siebscherfolie gleichzeitig auf die gevitinschte Stärke,
in vorliegendem Beispiel 0,06 mm, gebracht wird, treten an den Schleifstellen eng
begrenzte Randzonen auf, die dadurch, daß sie aus submikroskopischem, überhartem
Martensit mit Restaustenit bestehen, eine extrem hohe Härte aufweisen. Gerade diese
Randzonen der zuschliffenen, umgebördelten Lochränder, die in Fig. 2 mit 4 bezeichnet
sind, bilden die Schneidflächen 5 bzw. Schneidkanten 6 der Siebscherfolie. Damit
weist eine solche Folie hervorragende Schneideigenschaften auf und ist trotzdem
sehr elastisch und in keiner Weise spröde, weil ja das übrige Folienmaterial aus
weichem Stahl besteht, Dies ist besonders wichtige da sich je eine Siebscherfolie
im betrieb gut
an den mit ihr zusammenarbeitenden gewöl 4 Messerblock
anschmiegen soll.
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Durch ein solches Herstellungsverfahren sind Härten der Schneidkanten
der Siebscherfolie von über 1000 kp/mm² erzielbar.
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Dies sind Härten, die mit sonst üblichen Härtungsverfahren bei Stählen
überhaupt nicht erreichbar sind Ferner hat sich gezeigt, daß die Zähigkeit und.
Verschleißfestigkeit der nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Sohneidkanten
sehr hoch und die neigung zu Ausbrüchen gering ist, wodurch die Lebensdauer derartiger
Siebscherfolien besonders hoch ist. Dies ist insbesondere auch darauf zurückzuführen,
daß bei dem beschriebenen Härte tungsverfahren anschließend an die harten Randzonen
sich dünne Zonen bilden, deren Härte geringer ist als die Härte des Ausgangsmaterials,
wenn von gehärtetem Bandstahl ausgegangen wurde.
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Außerdem können die Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften der
Siebscherfolie durch freie Stahlauswahl praktisch beliebig festgelegt werden, da
der Einfluß der nur in einer dünnen Schicht gehärteten Randzonen der Lochränder
auf die erwähnten Eigenschaften der gesamten Folie von untergeordneter Bedeutung
ist. Die Schneidkanten haben dabei die höchste bei Stahl erreichbare Härte, die
sogar über der Härte von aus Hartchrom gebildeten Schneiden liegen kann.
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Die Dicke der gehärteten Randzone, welche. für die vorstehend beispielsweise
beschriebenen Siebscherfolien zweckmäßig im Durchschnitt mit etwa 0,04 mm gewählt
wird, ist dabei außer vom Folienmaterial auch von der Geschwindigkeit der Materialabtragung
abhängig. In diesem Zusammenhang hat es sich als zweck" mäßig erwiesen, wenn Stahlsorten
mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als O 0,5 %, vorzugsweise etwa 1 %, verwendet
werden.
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Die Materialabtragung unter gleichzeitiger impul sförmi ger Erwärmung
und die anschließende rasche Abkühlung beim Härtungsprozeß erfolgt am günstigsten
in der We'se, daß ein Folienband, in das Lochfelder für mehrere Siebscherfolien,
z.B. etwa 1,2 Stück, eingestanzt wurden, mit den umgebördelten Lochrädern nach außen
auf einer massiven Trommel aus Metall aufgespannt wird und diese Trommel dann unter
langsamer Drehung an eine mit hoher Umfangsgeschwindlgkeit rotierende scheibe aus
Schnellstahl
geSruckt wird. Je nachdem, wie stark das Andrücken
der Folie an die Scheibe erfolgt, wird mehr oder weniger Material abgetragen und
damit plötzlich ein bestimmter Wärmebetrag an der Schleiffläche erzeugt, der so
hoch sein muß, daß die Austenitisierungstemperatur, die bei etwa 900° C liegt, erreicht
wird. Nach diesem Abschleifvorgang sorgt unmittelbar die Trommel, auf der die Folie
aufgespannt ist, für eine schnelle Wärmeabfuhr, wozu die Folie möglichst satt an
ihr anlieen soll, Anschließend wird zur Erzielung der einzelnen Siebscherfolien
das Folienband in je ein Lochfeld enthaltende Absc'nnitte geteilt.
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Selbstverständlich sind eine reihe von abwandlungen vorstehend angeführten
Beispiels möglich, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So kann beispielsweise
als Folienmaterial unmittelbar kalt gewalzter, ungehärteter Stahl verwendet werden
oder es kann das Stanzen der Löcher led Umbördeln der Lochränder in getrennten Arbeitsgängen
erfolgen. auch der Grad der Härte des Ausgangsmaterials kann dabei je nach der srewünschten
Verformbarkeit innerehalb weiter Grenzen gewählt werden.