DE29517463U1 - Cutting tool for use in food preparation - Google Patents
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Description
Schneidwerkzeug zur Verwendung in der LebensmittelaufbereitungCutting tool for use in food processing
Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, insbesondere Maschinenmesser, zur Verwendung in der Lebensmittelaufbereitung wie Fischzerteilung und dergleichen, weiches zumindest im Schneidenbereich aus einem chromhaltigen, thermisch vergüteten, hochkorrosionsbeständigen sowie abriebfesten Werkstoff gebildet ist.The invention relates to a cutting tool, in particular a machine knife, for use in food processing such as fish cutting and the like, which is made at least in the cutting area from a chromium-containing, thermally tempered, highly corrosion-resistant and abrasion-resistant material.
Schneidwerkzeuge in der Lebensmittelaufbereätung sind einer Vielzahl von Beanspruchungen ausgesetzt, wodurch besondere Anforderungen an die Werkstoffeigenschaften gestellt werden. Im Vordergrund stehen dabei die Härte, die Korrosionsbeständigkeit und die Schneidhaltigkeit des Werkzeuges bzw. des Messers. Hohe Härte des Schneidwerkstoffes ist wichtig, damit eine scharfe gratfreie, geschliffene Schneide die Voraussetzungen für beste Schneideigenschaften schaffen kann. Dabei ist wichtig, daß eine hohe Korrosionsbeständigkeit des Schneidwerkstoffes gegeben ist, weil eine auch nur oberflächliche Korrosion einerseits die Schneideigenschaften nachteilig beeinflußt, andererseits auch die Gleiteigenschaften der Messeroberfläche derart verschlechtern kann, daß dünne Scheiben, zum Beispiel Rauchschinken- oder insbesondere Fischscheiben, wie Lachsscheiben, nicht in ebener Form vom Messer abnehmbar sind. Von ganz besonderer Bedeutung ist zum Beispiel beim dünnschichtigen Filetieren von Rohfisch eine hohe Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffes, weil bei einem Oberflächenangriff durch Salzwasser, also durch Chlorionen, die Friktion der die Schneide bildenden Fläche des Messers stark vergrößert und somit das ebenflächige Abgleiten des Schnittgutes behindert wird. Weiters ist es möglich, daß durch eine partiell verstärkte, zum Beispiel durch Seigerungen oder Inhomogenitäten im Gefüge bewirkte Materialabtragung, die Schneide bzw. der schneidennahe Bereich des Messers brüchig wird und ein Ausbrechen von Teilen unter Bildung von einer Art Sägeschneide erfolgt. Ein ganz besonderes Problem für die Schneidhaltigkeit des Werkzeuges stellt der mit dem Rohfisch oder dergleichen oftmals mitgeführte Sand dar, so daß das Schneiden-bzw. Messermaterial auch eine hohe und homogen ausgebildete Abriebfestigkeit aufweisen soil.Cutting tools in food preparation are exposed to a variety of stresses, which place special demands on the material properties. The main factors here are the hardness, corrosion resistance and cutting ability of the tool or knife. High hardness of the cutting material is important so that a sharp, burr-free, ground cutting edge can create the conditions for the best cutting properties. It is important that the cutting material is highly corrosion-resistant because even superficial corrosion has a negative impact on the cutting properties on the one hand, and on the other hand can impair the sliding properties of the knife surface to such an extent that thin slices, for example smoked ham or especially fish slices, such as salmon slices, cannot be removed from the knife in a flat form. For example, when filleting thin layers of raw fish, it is particularly important that the material is highly resistant to corrosion, because if the surface is attacked by salt water, i.e. by chlorine ions, the friction of the surface of the knife forming the cutting edge is greatly increased, thus preventing the cut material from sliding off evenly. Furthermore, it is possible that partially increased material removal, for example caused by segregation or inhomogeneities in the structure, can cause the cutting edge or the area near the cutting edge of the knife to become brittle and parts to break off, forming a kind of saw edge. A particularly serious problem for the cutting ability of the tool is the sand that is often carried along with the raw fish or similar, so that the cutting edge or knife material should also have a high and homogeneous abrasion resistance.
Schneidwerkstoffe mit einem hohen Gehalt an karbidbildenden Elementen,Cutting materials with a high content of carbide-forming elements,
insbesondere mit einer für eine gute Korrosionsbeständigkeit wichtigen hohen Chromkonzentration und einem für eine hohe Härte im thermisch vergüteten Zustand wichtigen hohen Kohlenstoffgehalt, weisen zumeist herstellungsbedingt eine inhomogene Karbidverteüung in der Matrix auf, welche die Schneidhaltigkeit nachteilig beeinflußt. Eine gleichmäßigere Verteilung oder eine Verringerung der Karbidanteile im Werkstoff können durch aufwendige Sonderverfahren wie PM sowie Umschmelzverfahren oder durch bedingungsloses Absenken des Kohlenstoffgehaltes erreicht werden, womit jedoch hohe Hersteilkosten einerseits oder meist zu geringe Werkstoffhärte andererseits des Werkzeuges verbunden sind.especially with a high chromium concentration, which is important for good corrosion resistance, and a high carbon content, which is important for high hardness in the thermally tempered state, usually have an inhomogeneous carbide distribution in the matrix due to the manufacturing process, which has a negative impact on the cutting ability. A more even distribution or a reduction in the carbide content in the material can be achieved by complex special processes such as PM and remelting processes or by unconditionally lowering the carbon content, which, however, is associated with high manufacturing costs on the one hand or usually too low a material hardness of the tool on the other.
Der Erfindung !ag somit die Aufgabe zugrunde, ein Schneidwerkzeug, insbesondere ein Maschinenmesser für die Lebensmittelaufbereitung zu schaffen, welches zumindest im Schneidenbereich Werkstoffeigenschaften aufweist, die insgesamt eine Verbesserung der Gebrauchseigenschaften bei Erhöhung der Einsatzdauer gegebenenfalls bis zum Nachschliff bewirken.The invention is therefore based on the object of creating a cutting tool, in particular a machine knife for food processing, which has material properties at least in the cutting area which overall bring about an improvement in the usage properties while increasing the service life, possibly up to the point of regrinding.
Diese Aufgabe wird bei einem Werkzeug, insbesondere Messer, der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Schneidenbereich bzw. Schneidtei! und ein Trägerteil des Werkzeuges aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, 'wobei die Teile miteinander metallisch, vorzugsweise durch Elektronenstrahl- oder insbesondere Laserstrahl-Schweißung verbunden sind und der Werkstoff im Schneidenbereich eine Härte von mindestens 58 HRC, vorzugsweise von mindestens 59 HRC, besitzt und einen Chromgehalt von mindestens 14 Gew.-% aufweist, wobei der Kohlenstoffgehalt der Legierung bzw. des Werkstoffes geringer ist als der Wert Z,gebildet ausThis object is achieved in a tool, in particular a knife, of the type mentioned at the beginning in that the cutting area or cutting part and a carrier part of the tool consist of different materials, the parts being connected to one another metallically, preferably by electron beam or in particular laser beam welding, and the material in the cutting area having a hardness of at least 58 HRC, preferably of at least 59 HRC, and having a chromium content of at least 14 wt.%, the carbon content of the alloy or the material being less than the value Z, formed from
__ Gew%Cr-13 __ Weight %Cr-13
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß bei einer durch thermisches Vergüten erreichten Härte von mindestens 58 HRC und einem Chromgehalt von mindestens 14 Gew.-% der Kohlenstoffgehalt der Legierung im Schneidenbereich derart auf deren Chromgehalt abgestimmt ist, daß keine örtlichen Karbidanhäufungen mit einer gegebenenfalls die Korrosionsbeständigkeit nachteilig beeinflussenden Chromverarmung der Matrix rund um die Chromkarbide geb.ijdejt.wjrd. Auch.fertigungstechnisch undThe advantages achieved by the invention are essentially that, with a hardness of at least 58 HRC achieved by thermal tempering and a chromium content of at least 14% by weight, the carbon content of the alloy in the cutting area is matched to its chromium content in such a way that no local carbide accumulations with a chromium depletion of the matrix around the chromium carbides, which may have a detrimental effect on corrosion resistance, are created. Also, in terms of production technology and
wirtschaftlich ist dabei von Vorteil, den jeweiligen Beanspruchungen an die Messerteile durch gezielte Werkstoffwahl in günstiger Weise Rechnung zu tragen. Auf einfache Weise und ohne hohe Aufwendungen ist dadurch ein Werkzeug mit besonders guten Langzeit-Gebrauchseigenschaften für die Lebensmitteiaufbereitung erste!Ibar.It is economically advantageous to take the respective stresses on the knife parts into account by choosing the right material. In this way, a tool with particularly good long-term properties for food processing can be created in a simple way and without high costs.
In Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn der Werkstoff im Schneidenbereich einen Stickstoffgehalt von mindestens 0,05 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,1 Gew.-%, aufweist. Durch einen Stickstoffgehalt von mindestens 0,05 Gew.-% wird einerseits die Materiaihärte erhöht, ohne eine erstarrungsbedingte Karbidanreicherung an bestimmten Stellen zu bewirken, andererseits wird auch die Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffes infolge einer Stabilisierung der Passivierungsschicht der Oberfläche erhöht.In an embodiment of the invention, it is particularly advantageous if the material in the cutting area has a nitrogen content of at least 0.05% by weight, preferably at least 0.1% by weight. A nitrogen content of at least 0.05% by weight increases the hardness of the material on the one hand without causing a carbide enrichment in certain places due to solidification, and on the other hand the corrosion resistance of the material is also increased as a result of a stabilization of the passivation layer on the surface.
Sowohl für eine hohe Korrosionsbeständigkeit als auch für eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Werkstoff im Schneidenbereich eine Kobaltbasislegierung mit einem Eisengehalt von höchstens 5 Gew.-%, vorzugsweise von höchstens 2 Gew.-%, ist. In günstiger Weise ist der Schneidenbereich aus einer Legierung mit dem Markennamen STELLIT 6 gebildet.It has been found to be particularly advantageous for high corrosion resistance as well as high hardness and wear resistance if the material in the cutting area is a cobalt-based alloy with an iron content of no more than 5% by weight, preferably no more than 2% by weight. The cutting area is advantageously made of an alloy with the brand name STELLIT 6.
Eine besonders wirtschaftliche Ausführungsform der Erfindung ist, wie im übrigen gefunden wurde, gegeben, wenn zumindest der Schneidenbereich vom Messerkörper aus einer Legierung bestehend in Gew.-% C 0,25 bis 1,0, vorzugsweise 0,4 bis 0,8A particularly economical embodiment of the invention is, as has been found, when at least the cutting area of the knife body is made of an alloy consisting in weight percent C 0.25 to 1.0, preferably 0.4 to 0.8
Si bis 1,0Si up to 1.0
M bis 1,6, vorzugsweise 0,3 bis 0,8M to 1.6, preferably 0.3 to 0.8
N 0,10 bis 0,35,vorzugsweise 0,12 bis 0,29N 0.10 to 0.35, preferably 0.12 to 0.29
Al bis 1,0, vorzugsweise 0,002 bis 0,8Al up to 1.0, preferably 0.002 to 0.8
Co bis 2,8Co up to 2.8
Cr 14,0 bis 25,0, vorzugsweise 16,0 bis 19,0Cr 14.0 to 25.0, preferably 16.0 to 19.0
Mo 0,5 bis 3,0, vorzugsweise 0,8 bis 1,5Mo 0.5 to 3.0, preferably 0.8 to 1.5
Ni bis 3,9, vorzugsweise 1,5Ni up to 3.9, preferably 1.5
V 0,04 bis 0,4, vorzugsweise 0,05 bis 0,2V 0.04 to 0.4, preferably 0.05 to 0.2
W bis 3,0W up to 3.0
Nb bis 0,18Nb up to 0.18
Ti bis 0,20Ti up to 0.20
mit der Maßgabe, daß die Summe der Konzentration von Kohlenstoff und Stickstoff einen Wert A von in Gew.-% mindestens 0,5 und höchstens 1,2, vorzugsweise von mindestens 0,61 und höchstens 0,95 ergibt, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen gebildet ist.with the proviso that the sum of the concentration of carbon and nitrogen gives a value A of at least 0.5 and at most 1.2, preferably of at least 0.61 and at most 0.95 in weight percent, the remainder being iron and impurities resulting from the melting process.
Bei dieser Legierungszusammensetzung sind synergetisch die Wirkungsmechanismen der Elemente bei den angegebenen Konzentrationen aufeinander derart abgestimmt, daß eine thermische Vergütung leicht und ohne wesentlichen Materiaiverzug durchführbar ist, daß hohe Härte und gute Verschieißeigenschaften, insbesondere durch eine Summenbildung der Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte erreicht werden und eine Feänkörnigkeit sowie gute Zähigkeit bei hoher Beständigkeit des Werkstoffes gegen Chlorionen vorliegen.In this alloy composition, the mechanisms of action of the elements at the specified concentrations are synergistically coordinated in such a way that thermal tempering can be carried out easily and without significant material distortion, that high hardness and good wear properties are achieved, in particular by summing up the carbon and nitrogen contents, and that fine grain and good toughness are present with high resistance of the material to chlorine ions.
Weiters kann günstig sein, wenn das Schneidwerkzeug im Querschnitt teilweise, insbesondere im zu einer Spitze auslaufenden Endbereich, zumindest einseitig, einen zur Schneide auslaufenden, gegebenenfalls ebenfiächig begrenzten Konkavbereich ,aufweistFurthermore, it can be advantageous if the cutting tool has a concave area running towards the cutting edge, possibly with a flat surface, at least on one side, in part of its cross-section, in particular in the end area running towards a point
Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn ein Spitzenteil aus dem Schneidteilwerkstoff senkrecht zur Längserstreckung mit einem aus Schneidenbereich und Trägerteil gebildeten Werkzeugbasisteil metallisch, insbesondere durch Elektronenstrahlvorzugsweise Laserstrahl-Schweißung, verbunden ist.It is particularly advantageous if a tip part made of the cutting part material is connected metallically, in particular by electron beam, preferably laser beam welding, to a tool base part formed from the cutting area and the carrier part, perpendicular to the longitudinal extension.
Der Schneidenbereich des Werkzeuges kann auch in vorteilhafter Weise durch ein sogenanntes Aufschmelzlegieren erstellt werden. Dabei erfolgt eine Ausrichtung eines Hitzestromes bzw.- Strahles mit hoher kinetischer und thermischer Energie auf den Schneidenbereich eines Werkzeuges. Nach Plastifizierung, spätestens jedoch nach einem Aufschmelzen des Oberflächenbereiches der Schneidzone des Werkzeuges, wird dieses relativ zum Hitzestrahl bewegt und dem Strahl legierte Pulverteüchen und/oder, entsprechend der gewünschten Zusammensetzung des Schneidenbereiches erstellte, Pulvergemische beigemengt und diese unterThe cutting area of the tool can also be advantageously created by so-called melting alloying. This involves directing a heat flow or beam with high kinetic and thermal energy onto the cutting area of a tool. After plasticization, but at the latest after melting the surface area of the cutting zone of the tool, the tool is moved relative to the heat beam and alloyed powder particles and/or powder mixtures created according to the desired composition of the cutting area are added to the beam and these are
Schichtbildung auf das Werkzeug'aufgeschmolzen. Nachfolgend ist eine spanabhebende Bearbeitung des Schneidwerkzeuges oder Messers zur Ausbildung einer scharfen hochkorrosionsbeständigen sowie abriebfesten Schneide vorgesehen.Layer formation is melted onto the tool. The cutting tool or knife is then machined to form a sharp, highly corrosion-resistant and abrasion-resistant cutting edge.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von !ediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert.In the following, the invention is explained in more detail with reference to drawings which merely show one embodiment.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen Vorderteil eines Bimetall-Maschinenmessers zur Fischfiietierung in AnsichtFig. 1 a front part of a bimetal machine knife for fish filleting in view
Fig. 2 einen Querschnitt AB des Messers mit keilförmiger Schneide Fig. 3 einen Querschnitt BC des Bimetall-Messers im Spitzenteil mit einem zur Schneide auslaufenden KonkavbereichFig. 2 a cross section AB of the knife with a wedge-shaped cutting edge Fig. 3 a cross section BC of the bimetal knife in the tip part with a concave area tapering to the cutting edge
In Fig. 1 ist ein zu einer Spitze auslaufender Vorderteil eines Maschinenmessers 1 zur Fischfiietierung bestehend aus einem Schneidenbereich bzw. -teil 2 und einem Trägerteil 3 dargestellt. Einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach bestehen die Teile 2 und 3 aus unterschiedlichen Werkstoffen und sind mittels einer Laserstrahlschweißung 4 metallisch miteinander verbunden. Ein Endenbereich 6 des Maschinenmessers 1 weist einen ebenflächigen Konkavbereich 5 auf und ist im wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Messers durch eine Laserstrahlschweißung 7 mit diesem metallisch verbunden. Dabei ist von Vorteil, wenn die Schweißverbindung 7 weitgehend ausschließlich im Schneidenbereich 2 liegt, bzw., wenn eine Endenbereichschweißung 7 ausschließlich im Bereich der Schneidenwerkstoffe angeordnet ist, weil dadurch eine besonders gute Verbindung mit hoher Haltbarkeit bei sicherer Fertigung des Spitzenteiles 6 erreicht wird. In Fig. 2 ist ein Querschnitt AB des in Fig. 1 dargestellten Maschinenmessers 1 veranschaulicht. Ein Bimetall-Werkzeug 1 ist aus einem Schneidenteil 2 und einem Trägerteil 3 gebildet, welche Teile aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen und in Längserstreckung des Messers bzw. Werkzeuges mittels Laserschweißung 4 verbunden sind. Eine metallische Verbindung hat außer wirtschaftlichen Vorteilen noch die günstige Wirkung einer hohen Vibrationsdämpfung bei geringem Verzug. Fig. 3 zeigt den Querschnitt CD des in Fig. 1 in Ansicht dargestellten Maschinenmessers 1 im Spitzenteil 6. Zur Spitze hin ist ein zur SchneideFig. 1 shows a front part of a machine knife 1 for fish filleting, which tapers to a tip and consists of a cutting area or part 2 and a carrier part 3. According to a preferred embodiment of the invention, the parts 2 and 3 are made of different materials and are metallically connected to one another by means of a laser beam weld 4. An end area 6 of the machine knife 1 has a flat concave area 5 and is metallically connected to the knife essentially perpendicular to the longitudinal extension of the knife by means of a laser beam weld 7. It is advantageous if the weld connection 7 lies largely exclusively in the cutting area 2 or if an end area weld 7 is arranged exclusively in the area of the cutting materials, because this achieves a particularly good connection with high durability and reliable production of the tip part 6. Fig. 2 shows a cross section AB of the machine knife 1 shown in Fig. 1. A bimetal tool 1 is made of a cutting part 2 and a support part 3, which parts consist of different materials and are connected in the longitudinal extension of the knife or tool by means of laser welding 4. A metal connection has, in addition to economic advantages, the beneficial effect of high vibration damping with low distortion. Fig. 3 shows the cross section CD of the machine knife 1 shown in Fig. 1 in the tip part 6. Towards the tip there is a
auslaufender ebenflächig begrenzter Konkavbereich 5 im Messer ausgeformt, welcher Konkavbereich 5 bei einer Fischfiletierung eine besonders vorteilhafte Anwendbarkeit eines derart gestalteten Messers erwirkt.A tapered, flatly delimited concave area 5 is formed in the knife, which concave area 5 makes a knife designed in this way particularly advantageous when filleting fish.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE102009053565A1 (en) * | 2009-11-18 | 2011-05-19 | Hauni Maschinenbau Ag | Cutting knife of a tobacco cutter |
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1995
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009053565A1 (en) * | 2009-11-18 | 2011-05-19 | Hauni Maschinenbau Ag | Cutting knife of a tobacco cutter |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19960411 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19990121 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20020206 |
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| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20040602 |