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Diese Erfindung bezieht sich auf Schneidgesenke und insbesondere auf die
Herstellung von Gesenken zum Schneiden unterschiedlicher Lagenwerkstoffe. Ein
Verfahren mit den Schritten des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist aus der US-A-
3952179 bekannt.
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Schneidwerkzeuge (Schneidgesenke) sind bekannt zum Schneiden oder Trennen
eines Bereiches eines Lagenmaterials von einem anderen. Zum Beispiel werden
Schneidgesenke verwendet, um Flachmaterial aus Pappe oder Kunststoff oder Metall
in bestimmte Halbzeuge zu zerschneiden. Bei einem bekannten Schneidverfahren
liegen sich zwei drehbare Zylinder gegenüber, und jeder hat kleine integrale
Schneidklingen, die sich radial von der zylindrischen Oberfläche erstrecken, so dass
beim Drehen die Klingen in generell einander gegenüberliegenden Seiten einer
Bearbeitungslage eingreifen und so zusammenwirken, dass sie die Lage in ein
Halbzeug zertrennen, wobei dessen Gestalt bestimmt ist durch die Konfigurierung der
Klingen. Ein solches Verfahren ist in dem US-Patent 4,608,905 beschrieben, das durch
Bezugnahme hiermit offenbart ist.
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Das Verfahren, jedes einzelne zylindrische Gesenk zu formen, erfordert gewisse
Behandlungsverfahren, um sicherzustellen, dass die Klingen die vorgesehene
Schneidtätigkeit über eine lange Lebensdauer hindurch zufriedenstellend ausführen
können. Insbesondere müssen die Klingen sehr hart sein, damit eine lange
Lebensdauer gewährleistet ist, bevor ein Aufarbeiten erforderlich ist.
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Bei einer Form der Gesenkbearbeitung wird ein gesamter Gesenkzylinder von
passender Größe wärmebehandelt, um so die Oberfläche des Zylinders mit einer
erforderlichen Härte zu versehen, die im Bereich von zum Beispiel ungefähr HRC 60
Rockwell-Härte liegt. Da die Klingen integral mit dem Zylinder geformt sind, besteht der
nächste Verfahrensschritt darin, Zylinderwerkstoff zu entfernen, um so die integralen
Klingen zu bilden und zu definieren, welche sich radial nach außen von der
Zylinderoberfläche erstrecken sollen. Auch wenn es möglich sein mag, die Oberfläche
abzufräsen, um die Klingen zu formen, macht die Härte des Zylinders das Fräsen zu
einer schlechten Wahl.
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Dementsprechend ist es bekannt, zum Formen des Gesenks das Erodierverfahren
(Electro Discharge Machining) zu verwenden. Bei diesem Verfahren wird ein
Graphitzylinder ausgebildet, der die Negativform des zu formenden Gesenkzylinders
mit den Klingen hat. Der Graphitzylinder und der Gesenkzylinder werden in einer
elektrischen Entladungsumgebung einander gegenüber positioniert, so dass das Metall
des Gesenkzylinders abgetragen wird und die gehärteten Schneidklingen zurücklässt,
die sich nach oben von der abgearbeiteten Zylinderoberfläche erstrecken. Dies ist ein
langsames Verfahren, und bei großen Zylindern mit zum Beispiel 12 Inch Durchmesser
oder mehr und einigen Fuß Länge kann das Verfahren Tage dauern.
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Hersteller haben versucht, das Gesenk zuerst zu formen und es dann zu härten.
Dieses umgekehrte Verfahren funktioniert nicht gut. Der Zylinder und seine
vorspringenden Klingen müssen bei austenitischer Temperatur gehärtet werden, die
ungefähr zwischen 1038ºC und 1093ºC (1900ºF bis 2000ºF) für D-2-Stahl beträgt, um
so die erwünschte Klingenhärte zu erzeugen. Wenn ein solcher vorgeformter Zylinder
aus dem Ofen zum Abkühlen entnommen wird, kann er sich verziehen oder in den
Bereichen um oder in den Gesenkklingen reißen. Diese Verformung ist wahrscheinlich
Folge verschiedener Ursachen einschließlich thermischer Deformation und
Deformation aufgrund von Phasenübergängen, die aus unterschiedlichen
Abkühlungsgeschwindigkeiten resultieren zwischen der relativ geringen Masse der
Klingen und der großen Masse der Zylinder sowie zwischen der Oberfläche und dem
Inneren eines Gesenks.
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Um noch stärker ins Detail zu gehen, kühlt die Oberfläche, wenn der Zylinder abkühlt,
schneller als sein Inneres. Ungleichmäßige Volumenveränderung aufgrund sowohl von
thermischer als auch von Phasentransformation bewirkt, dass das Gesenk reißt oder
sich über tolerierbäre Grenzen hinaus verwindet. Außerdem muss das Metall zum
Erzeugen der erforderlichen Härte auf ein erforderliches Niveau erwärmt werden, um
so die gewünschte Phasentransformation zu bewirken. Während derartige
Phasentransformation in den Klingen erwünscht ist, um die gewünschte Härte zu
produzieren, ist das schnelle Abkühlen, das von der austenitischen Temperatur von
ungefähr 1038ºC (1900ºF) zur Produktion der Phasentransformation erforderlich ist,
ein Grund für das unerwünschte Reißen und Verwinden der Klingen auf dem Zylinder
aufgrund von unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Phasentransformation
zwischen der Gelenkoberfläche und seinem Inneren. Diese Phasentransformationen
im. Metall finden mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten statt aufgrund der
Wärmeverteilung durch die unterschiedlichen Massenverteilungen der Klingen und des
Zylinders. Dies produziert volumetrische und Dichte-Veränderungen, welche Reißen
oder Verwindung bewirken können, und zwar insbesondere in den Klingen oder auf der
Zylinderoberfläche.
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Demzufolge ist die Schwierigkeit, der sich ein Hersteller von Gesenken
gegenübersieht, der Konflikt zwischen der Notwendigkeit harter Klingen für eine große
Lebensdauer und dem bevorzugt weichen Öberflächenwerkstoff zum Bilden der
Gesenkklingen. Wenn das Gesenk zuerst gehärtet wird, ist ein langsamer, teurer und
investitionsintensiver Erodier-Prozess zum Formen der Klingen erforderlich. Wenn die
Klingen zunächst gefräst werden, und der Zylinder anschließend erwärmt und gekühlt
wird, um die Klingen zu härten, können Verformung und Risse daraus resultieren.
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Das US-Patent Nr. 5 417 132 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines drehbaren
Gesenkzylinders mit Inseln mit Schneidkanten (siehe Oberbegriff von Anspruch 1). Die
Inseln sind dadurch geformt, dass Bereiche einer zylindrischen Oberfläche bearbeitet
werden, und werden dann durch Wärmebehandlung mittels eines Laserstrahls
gehärtet:
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Dementsprechend besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes
Verfahren zum Herstellen eines Schneidgesenks zu liefern.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Gesenk-Herstellungsverfahren
bereitzustellen, bei dem die Klingen preiswert gefräst oder geformt und später gehärtet
werden können, ohne dass obengenannte Verwindung oder Risse entsprechend den
bekannten Verfahren auftreten.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein zylindrisches Schneidgesenk mit
gehärteten Klingen zu produzieren, und zwar mit größerer Geschwindigkeit, geringeren
Kosten und ohne kapitalintensive Ausrüstung, wie sie zum Beispiel für
Erodierverfahren erforderlich ist.
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Die Erfindung liefert ein Verfahren zum Herstellen eines Schneidgesenks mit den
Schritten, mindestens zwei Schneidklingen zu formen, die sich von der
Gesenkoberfläche erstrecken, die Schneidklingen zu härten, indem eine der Klingen
mit einer Wärmequelle von genügender Intensität zum Härten der Klinge abgefahren
wird, und anschließend die andere Klinge mit der Wärmequelle abzufahren, um die
andere Klinge zu härten, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass die Klingen derart
gebildet werden, dass sie sich schneiden und dass das Verfahren umfasst, entweder
ein Kühlmittel zu der einen zuvor gehärteten Schneidklinge im Bereich der
Klingenüberschneidung beim Abfahren der anderen Klinge zuzuführen oder die
Energie der Wärmequelle beim Abfahren der Klingen in dem Schnittbereich zu
variieren und so ein Ausglühen der zuvor gehärteten Schneidklinge zu reduzieren.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung berücksichtigt die Erfindung
einleitendes Ausbilden von Klingen auf einem Gesenkzylinder durch Fräsen des
Zylinders und anschließendes Härten der Klingen durch Abfahren mit einem
Hochenergiestrahl, wie zum Beispiel einem Laser. Ein Laser wird mittels 5-Achsen-
CNC-Technologie gesteuert, um so jede Klinge abzufahren, sie auf eine austenitische
Temperatur zu erwärmen und anschließend an der Luft abkühlen zu lassen, um so den
Härtungsprozess durch Abschrecken abzuschließen. Nachdem die Laserstrahlen sich
fokussieren lassen, um so die Intensität zu vergrößern, lässt sich die Temperatur in der
Klinge sofort erhöhen, und Wärmeleitung in den Zylinder wird dadurch minimiert und
Risse und Verformung beim Abkühlen eliminiert oder signifikant vermindert.
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Ein derartiges Verfahren ist insbesondere wirkungsvoll bei niedrig legierten Stählen,
wie zum Beispiel 4150-Stahl. Das Verfahren kann bei Verwendung mit höher legierten
Stählen, wie zum Beispiel D-2-Stahl, einem hoch legierten Stahl mit hohem
Kohlenstoffanteil, aufgrund der Notwendigkeit der Produktion einer gewünschten
Einsetz- oder Härtungstiefe schwieriger sein. Wenn die Quergeschwindigkeit zu schnell
ist, wird nicht genügend Wärme eingebracht, um die austenitische Temperatur zu
erreichen, oder die Zeit genügt nicht zum Generieren einer gewünschten Einsetztiefe.
Bei zu geringer Geschwindigkeit kann die Klinge oder der darunter liegende Zylinder
oder Grundkörper unter dem Strahl mit hoher Intensität schmelzen. Dies bedeutet,
dass die Prozess-Parameter für D-2-Stahl in einem sehr engen Bereich liegen.
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Verschiedene Parameter werden bei der Klingenbildung beobachtet. Zunächst müssen
die Klingen eine genügend große bestimmte Höhe aufweisen, um so die Möglichkeit zu
erhalten, sich nach Verschleiß, Verformung oder ähnlichem wieder herstellen zu
lassen. Dieses Verfahren sorgt für das Härten von Klingen mit genügend großer Höhe
und für eine bestimmte Einsetztiefe derart, dass signifikant messbare Verformung nicht
auftritt und dass die Einsetztiefe für genügend Härte hinreicht.
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In einem weiteren Zusammenhang ist es häufig erwünscht, die Klingen in einem
Muster zu bilden, bei dem sich die Klingen auf einem Zylinder schneiden müssen.
Wenn der Laser eine Klinge abfährt, wird er mindestens auf Abschnitte einer
kreuzenden Klinge einwirken. Wenn diese kreuzende Klinge schon gehärtet worden ist,
könnte es dazu führen, dass der Laser Abschnitte davon im Bereich der behandelten
Klinge ausglüht, was bewirkt, dass seitliche Bereiche in der zuvor behandelten Klinge
bei der Klingenüberkreuzung weicher werden.
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Wenn man sich ein Temperaturprofil vorstellt, das aus Wärmeleitung zum Beispiel in
einem 4150-Stahl resultiert, liegt der mittlere Weg bei oder über der minimalen
austenitischen Temperatur (zum Beispiel 1500ºF (815,56ºC) für 4150-Stahl) für eine
Härtung. Unmittelbar benachbarte Bereiche können in einem Temperaturbereich direkt
unterhalb der minimalen austenitischen Temperatur liegen, jedoch oberhalb einer
Ausglüh-Temperatur von ungefähr 550ºF (287,78ºC), was für eine Härtung nicht
genügt, aber warm genug ist zum Ausglühen, während weiter außen liegende Bereiche
bei niedrigeren Temperaturen liegen, die nicht genügen, um signifikantes Ausglühen zu
bewirken. Die benachbarten kreuzenden Klingenbereiche können folglich gehärtet
werden, während ein schmales Band von zuvor behandelten Klingen auf jeder Seite
der Kreuzung ausgeglüht wird.
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Ob derartige eingegrenzte weiche Bandbereiche im Bereich der Kreuzungen die
Lebensdauer wirksam reduzieren, ist nicht sicher. Die ausgeglühten, weicheren
Bandbereiche können so klein sein, dass sie Unstetigkeiten in dem Schneidwerkzeug
nicht bewirken, weil ein derartiges Schneidwerkzeug von den angemessen gehärteten
Klingenbereichen auf jeder Seite der weicheren oder ausgeglühten Bereiche
unterstützt sind.
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Nichts desto weniger und entsprechend der Erfindung sind die weichen oder
ausgeglühten Bereiche mittels einiger weiterer Schritte minimiert. Erstens wird die
Quergeschwindigkeit und die Intensität des Lasers gesteuert, um so das Quantum der
in die Kreuzung eingeleiteten Wärme gegenüber der an anderer Stelle eingeleiteten
Wärme zu variieren. Durch Wahl der Quergeschwindigkeit und Intensität wird die
Affinität der Klingen für Ausglühen reduziert, und die weicheren Bandbereiche werden
begrenzt.
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In einem zweiten Schritt wird der Laser von Injektionen eines
Niedertemperaturmediums ergänzt, wie zum Beispiel von flüssigem Stickstoff. Dies
wird bei Bedarf durch Düsen auf jeder Seite des Lasers auf die zuvor behandelte
Klinge fließen gelassen, um so das Ausmaß eines Temperaturbandes oder Gradienten
innerhalb eines Ausglüh-Bereiches signifikant einzugrenzen. Ein ausgeglühter Bereich
in der zuvor behandelten Klinge wird signifikant eingegrenzt oder minimiert, so dass er
keinen Faktor darstellt gegen die Nutzbarkeit des Gesenks.
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Folglich wird ein Schneidgesenk geliefert, das mittels herkömmlicher billiger
Frästechniken sich bilden lässt, während nichts desto weniger gehärtete
Schneidklingen entstehen, ohne Risse oder nicht akzeptable Verformung aufgrund
eines Härtungsprozesses.
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Diese und andere Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und aus den Zeichnungen deutlich, in
denen:
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Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, welche die Präparation eines
Schneidgesenks nach der Erfindung illustriert;
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Fig. 2 eine illustrative Draufsicht sich kreuzender Klingen ist und Positionen von
teilweise ausgeglühten Bereichen einer zuvor gehärteten Klinge zeigt;
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Fig. 3 eine Ansicht ist, die Fig. 1 sehr ähnlich ist, aber außerdem eine alternative
Ausgestaltung darstellt mit einer Vorrichtung zum Kühlen, um so
ausgeglühte Bereiche in sich kreuzenden Gesenkklingen zu reduzieren;
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Fig. 4 ein illustrierender Querschnitt einer Gesenkklinge ist, die erfindungsgemäß
gebildet und gehärtet ist; und
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Fig. 5 eine illustrative Darstellung des Temperaturprofils eines härtenden
Laserstrahls ist:
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Mit Bezug auf Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens illustrativ offenbart. Insbesondere umfasst die Vorrichtung einen CO&sub2;-
Lasergenerätor 11 von industrieller Qualität. Ein derartiger CO&sub2;-Laserkopf 10 und
Lasergenerator 11 kann zum Beispiel der Laser sein, der von TRUMPF Incorporated,
Farmington, Connecticut, mit der Modellnummer TLF 2600 Turbo hergestellt wird. Der
Weg und die Intensität der Laserstrahlen können mittels einer CNC-Vorrichtung 12
gesteuert werden. Eine derartige CNC-Vorrichtung wird von Boston Digital Corp.,
Boston, Massachusetts, mit der Modellnummer BD85-2 hergestellt. Das Gesenk wird
auf einer Drei-, und vorzugsweise auf einer Vier-Achsen-Maschinen 15 montiert. Eine
solche Maschine wird von der Boston Digital Corporation mit der Modellbezeichnung
BD85-2 hergestellt.
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Ein Gesenkzylinder 13 mit einer zu härtenden Klinge 14 ist auf einem Werkzeug 15
montiert, das entsprechend der Darstellung mit der CNC-Maschine 12 in Verbindung
steht. Der CO&sub2;-Laserstrahl 10 wird so gesteuert, dass er die Klingen auf einem Weg
oder Muster entlang der Ausdehnung der Gesenkklinge 14 auf dem Gesenkzylinder
abfährt, während der Laser aktiviert ist, um so Wärme in die Klinge einzubringen und
die Klinge so bis zu einer passenden Einsetztiefe zu härten.
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Der Laser wird aktiviert und entlang der Ausdehnung der Klinge bewegt und lässt dabei
Wärme in die Klinge eindringen, die Temperatur steigen und die Klinge härten. Ein
solches Härten ist in Fig. 4 dargestellt.
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In Fig. 4 ist die Klinge 14 auf dem Gesenkzylinder 13 dargestellt. Nachdem der
Laserstrahl entlang der Klinge gefahren worden ist und den Werkstoff in der Klinge und
das benachbarte Zylindermaterial erwärmt hat, stellt sich eine Härte in einer
bestimmten Einsetztiefe der Klinge 14 und des Zylinders 13 ein, was von der
schraffierten Fläche H in Fig. 4 dargestellt ist. Nun mit Bezug auf Fig. 5 ist vorteilhaft
erkennbar, wie in dieser Figur die Temperaturverteilung einer flachen Oberfläche
dargestellt ist, die von einem Laserstrahl erwärmt wurde. Die von dem Laser gelieferte
Wärme ist über dem Querschnitt des Laserstrahls relativ einheitlich, nichts desto
weniger ergibt der Effekt der Wärmeübertragung (Konvektion, Strahlung und primäre
Einleitung) ein Temperaturprofil TP auf der Oberfläche entsprechend der Darstellung.
Dies berücksichtigend, ist vorteilhaft erkennbar, dass der mittlere Bereich TP-1 des
Temperaturprofils relativ hoch ist, zum Beispiel 1500 F (815,56ºC) für 4150-Stahl. Die
Klingentemperatur über minimale austenitische Temperatur (1500 F (815,56ºC) für ein
4150-Stahl) ansteigen zu lassen, um so Phasentransformation zu bewirken und den
Stahl zu härten, ist das angestrebte Ziel.
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Die von der Wärmeleitung bewirkte Temperaturverteilung ist abhängig von der
Entfernung zum Zentrum des Strahls, so dass das Temperaturprofil TP-2 nahe der
Grenze des präzise erwärmten Bereiches etwas geringer sein wird als T&sub1;, der
minimalen Phasentransformationstemperatur, aber hoch genug (zum Beispiel oberhalb
550ºF (287,78ºC)), um den Umgebungsbereich auszuglühen. Je höher die Temperatur
unter T&sub1; ist, desto stärker ist der Effekt des Ausglühens und desto weicher wird der
Werkstoff. In Fig. 5 ist T&sub2; die Temperatur, unterhalb der signifikantes Ausglühen nicht
mehr stattfindet. Demzufolge ist der Bereich zwischen T, und T&sub2; der Bereich, wo das
Ausglühen eine signifikante Erweichung des Werkstoffs bewirkt.
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Nun mit Bezug auf Fig. 2 wird die Anwendung des Wärmemusters gemäß Fig. 5
deutlicher in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung. Insbesondere ist in Fig. 2 eine
vorher gehärtete Klinge 20 dargestellt, die beim Härten der Klinge mit dem Laserstrahl
bereits abgefahren wurde. Die kreuzende Klinge 21 hat eine ähnliche Höhe, so dass
die Klingen einen gemeinsamen oder sich kreuzenden Bereich 22 aufweisen. Es ist
erkennbar, dass nach dem Härten der Klinge 20 ein weiteres Abfahren der kreuzenden
Klinge 21 ein Wärmemuster auf der Klinge 21 für ihre Härtung einbringen wird, aber
ebenso wird das Wärmemuster auf die kreuzende Klinge 20 in dem kreuzenden
Bereich 22 einwirken. Die Bereiche des Metalls, die von dem Wärmemuster zwischen
den Temperaturen T&sub1; und T&sub2; erwärmt werden, wie es in den Bereichen 23 und 24 in
Fig. 2 dargestellt ist, werden aus ihrem zuvor gehärteten Zustand ausgeglüht werden.
Die Breite und Ausdehnung der ausgeglühten Bereiche 23 und 24 kann Probleme
hervorrufen in Bezug auf die Lebensdauer der Klinge und das resultierende
Erscheinungsbild in der geschnittenen Lage. Demzufolge ist es erwünscht, die Breite
der ausgeglühten Bereiche 23 und 24 und der Klinge 20 so stark wie möglich zu
reduzieren.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird die Quergeschwindigkeit, das heißt die Abfahr-
Geschwindigkeit des Laserstrahls relativ zu dem Gesenkzylinder 13, ebenso wie die
Intensität des Strahls gesteuert, um so die Breite der ausgeglühten Bereiche 23 und 24
in der sich kreuzenden Klinge zu minimieren, wobei der Laser etwas beschleunigt oder
die Intensität etwas reduziert werden, um weiterhin die erforderliche Härte in der
Kreuzung 22 zu bewirken, jedoch die Wärmemenge zu reduzieren, die auf die zuvor
gehärteten kreuzenden Klingen 20 einwirkt, und dadurch die Gesamtausdehnung der
erweichten oder ausgeglühten Bereiche 23 und 24 zu reduzieren. In Abhängigkeit von
der Breite, Intensität und Quergeschwindigkeit des Lasers können die Bereiche 23 und
24 gesteuert und minimiert werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Kühlmittelsystem vorgesehen, um
die Bereiche 23 und 24 zu minimieren. Dementsprechend und wie in Fig. 3 gezeigt,
wird ein ähnliches System wie das gemäß Fig. 1 beschrieben. In Fig. 3 ist eine auf dem
Gesenkzylinder 13 kreuzende Klinge dargestellt. Die sich kreuzende Klinge 20 ist
zuvor mittels eines Lasers gehärtet worden, der entlang der Ausdehnung der Klinge
gefahren wurde, und vorliegend ist die Klinge 21 durch Abfahren des Laserstrahls
entlang der Klinge gehärtet. Um die aufgeweichten Bereiche, wie zum Beispiel 23 und
24 gemäß Fig. 2 zu reduzieren, wird in der Klinge 20 Kühlmittel aus Kühlmittelquellen
30 und 31 mittels jeweiliger Düsen 32 und 33 zugeführt. Kühlmittel wird so zu den
Klingen 20 längs der Ausdehnung des Laserstrahls, der von dem Laserkopf 10
generiert wird, zugeführt. Die Zuführung dieses Kühlmittels zur Klinge 20 auf beiden
Seiten der Klinge 21 dient dazu, die benachbarten oder nahen Bereiche der Klinge 20
im Bereich der Klinge 21 auf einer Temperatur unterhalb der Glüh-Temperatur zu
halten, um so die Ausdehnung eines ausglühenden Bereiches der Klinge signifikant zu
minimieren.
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Das Kühlmittel kann ein beliebiges Kühlmedium sein, vorzugsweise Fluid, wie zum
Beispiel flüssiger Stickstoff, Druckluft oder ein anderes Kühlmittel mit sehr niedriger
Temperatur. Wie in Fig. 3 dargestellt, wird die Zuführung des Kühlmittels ebenso von
der CNC-Vorrichtung 12 gesteuert, so dass es nur auf nahe Bereiche der die gehärtete
Klinge kreuzenden zugeführt werden muss. Es ist außerdem erkennbar, dass es nicht
erforderlich ist, das Kühlmittel in einem kreuzenden Bereich beim ersten Überlauf des
Lasers über den kreuzenden Bereich zuzuführen, denn wenn die kreuzende Klinge
zuvor nicht gehärtet worden ist, hat eine Glüh-Temperatur, die auf die Klinge einwirkt,
keine Wirkung auf die Härte, wenn die zweite kreuzende Klinge von dem Laser
abgefahren wird.
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Es ist außerdem erkennbar, dass die vorliegende Erfindung unter Verwendung eines
Laserstrahls als Wärmequelle beschrieben worden ist. Beliebige andere
Wärmequellen, die dieselbe Funktion wie ein Laser ausführen können, das heißt, in der
Lage sind, Temperatur in ausgewählten Bereichen sehr schnell zu erhöhen, können
bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren der Herstellung eines Gesenks verwendet
werden. Zum Beispiel lassen sich Elektronenstrahlen, Ionenstrahlen oder
Induktionsfeld-Technologie in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwenden.
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Es ist erkennbar, dass die vorliegende Erfindung insbesondere ausgerichtet ist auf das
Härten von Gesenkklingen, die sich auf einer Gesenkoberfläche, wie zum Beispiel dem
Zylinder 13 erstrecken. Die Klingen können ebenso von einer Gesenkplatte
vorspringen, die um einen Zylinder herumgewickelt ist oder von einem Segmentblock,
der auf einem Gesenkzylinder montierbar ist.
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Es ist außerdem erkennbar, dass die Gesenkklingen entweder, wie beschrieben,
mittels Fräsen oder durch irgendeinen anderen geeigneten Formgebungsprozess
geformt werden können und dass die Erfindung besondere Anwendbarkeit beim Härten
von Klingen findet, die integral mit dem darunter liegenden Trägersubstrat oder einer
Trägerstruktur gebildet sind.
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Die Anwendung der Erfindung auf derartige Gesenke bewirkt eine Härtung der Klingen
und der unmittelbar benachbarten Gesenkflächenbereiche, und es ist erkennbar, dass
es nicht erforderlich ist, den gesamten Gesenkzylinder zu härten oder
wärmezubehandeln. Es ist außerdem erkennbar, dass das Laser-gehärtete Gesenk mit
anderen Werkstoffen beschichtet werden kann.
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Es ist außerdem erkennbar, dass die Laser-gehärteten Klingen zusätzlich mittels
bestimmter cryogener Behandlungen gehärtet werden können, um so verbleibende
Austenite zu eliminieren.
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Dementsprechend ist ein Verfahren beschrieben, mit dessen Hilfe Schneidgesenke
nach Belieben aus relativ weichem Werkstoff hergestellt werden können und sich
anschließend härten lassen, ohne unerwünschte Verformung oder Risse in den
Gesenkklingen oder in den Bereichen der Verbindungen des Gesenkklingenwerkstoffs
mit der darunter liegenden integralen Gesenkstruktur zu bewirken. Es ist demzufolge
nicht erforderlich, einen kapitalintensiveren und extensiveren Erodier-Prozess
einzusetzen, um die Gesenkklingen aus zuvor gehärteten Werkstoffen zu formen. Dies
resultiert in einer Beschleunigung des Verfahrens, mittels dessen Schneidklingen
hergestellt und gehärtet werden können, und reduziert die Kapitalbindung, die für die
Produktion von langlebigen, gehärteten Schneidgesenken erforderlich ist.