DE9418829U1

DE9418829U1 - Stanz- oder Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE9418829U1
Application number: DE9418829U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2004-11-25

Description

Die Erfindung betrifft ein Stanz- oder Schneidwerkzeug, wie Lochstempel oder Matrizenbüchse.

Derartige Stanzwerkzeuge sind in einer Vielzahl bekannt. Es ist z.B. bekannt, derartige Werkzeuge aus einem HSS-Stahl (Schnellarbeitsstahl) herzustellen. Diese Werkzeuge sind zwar zäh, sie besitzen jedoch eine relativ geringe Lebensdauer. Bessere Ergebnisse erzielen Werkzeuge aus einem pulvermetallurgischen Stahl. Die Matrizenbüchsen und die in diese eingreifenden Lochstempel besitzen eine Härte von etwa 63 HRC, sind relativ zäh und weisen scharfe Kanten auf. Die Schnittluft zwischen Lochstempel und Matrizenbüchse ist

Postöank Stuttgart 50771-705 {BLZ 600 100 70)· ■ DresdnerBarTKStuttQarf T9T9 8$4 00 (BLZ 600 800 00) S.W.i.F.T.-adress DRES DE FF 600 ID: DE 147507237

extrem eng. Mit derartigen Werkzeugen sind daher auch kritische Materialien, d.h. Materialien, die eine enge Schnittluft benötigen, stanz- bzw. schneidbar.

Werkzeuge aus Hartmetall besitzen eine weitaus höhere Lebensdauer, sind jedoch wesentlich empfindlicher gegen gegenseitiges Berühren, da der Werkstoff sehr spröde ist. Bei auf gegenläufig rotierenden Walzen angeordneten Lochstempeln und Matrizenbüchsen ist der gegenseitige Eingriff nicht eine reine translatorische Bewegung, sondern eine Überlagerung aus einer Vorschub-, Schwenk- und Auszugsbewegung. Daher besitzen aus Hartmetall bestehende Werkzeuge einen relativ großen Radius an ihren Kanten und die Schnittluft zwischen den Lochstempeln und Matrizenbüchsen ist relativ groß. Es können jedoch keine bzw. nur bedingt kritische Materialien gestanzt werden. Obwohl die Härte dieser Werkzeuge bei 80 bis 82 HRC liegt, und sie daher eine hohe Lebensdauer aufweisen, ist man bestrebt, weniger empfindliche Werkzeuge einzusetzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Lochstempel und Matrizenbüchsen bereitzustellen, die bei noch relativ hoher Lebensdauer eine geringe Empfindlichkeit gegen gegenseitige Berührung besitzen und stanzkritische Materialien problemlos stanzen oder schneiden können.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Stanz- oder Schneidwerkzeug gelöst, bei dem das Ausgangsmaterial ein CPMlOV ist, bei dem durch Implantation in die Oberflächenschicht des Ausgangsitiaterials transkristalliner Stickstoff eingelagert ist, und bei dem die Oberfläche chemisch oder kondensationsbeschichtet ist.

Derartige Lochstempel und Matrizenbüchsen weisen eine relativ hohe Festigkeit von 70 bis 80 HRC auf. Durch die Einlagerung des transkristallinen Stickstoffs, was durch Ionisationsbeschuß und Dissoziation erfolgt, wird die Grundhärte des Ausgangsmaterials von 61 bis 63 HRC auf etwa 70 HRC erhöht. Mit der anschließenden Beschichtung der Oberfläche wird der Reibungskoeffizient beträchtlich verringert, wodurch der Verschleiß von Lochstempel und Matrizenbüchse auf ein Minimum reduziert wird; und es wird die Härte weiter erhöht. Die Beschichtung weist eine Dicke von etwa 0,5 bis 2 &mgr;&idiagr;&eegr;, insbesondere von 1 &mgr;&idiagr;&eegr; auf.

Derartige Werkzeuge besitzen den wesentlichen Vorteil, daß sie eine relativ hohe Härte besitzen, jedoch unempfindlich gegen gegenseitiges Berühren, Stöße und Schläge sind, eine relativ hohe Lebensdauer aufweisen und kostengünstig herstellbar sind. Die Kanten der Lochstempel und Matrizenbüchsen besitzen einen kleineren Radius als die von aus Hartmetall hergestellten Werkzeugen. Ebenfalls ist die Schnittluft zwar größer als bei pulvermetallurgischem Stahl,

jedoch wesentlich kleiner als bei Hartmetall-Werkzeugen. Dies hat den wesentlichen Vorteil, daß exaktere Schnitte als bei Hartmetall-Werkzeugen erzielbar sind.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß neben dem transkristallinen Stickstoff auch metallische Atome, insbesondere Titanatome implantiert werden. Dies erfolgt durch Beschüß des Werkzeugs mit Ionen. Dabei wird bevorzugt das Metallgitter der Oberflächenschicht des Ausgangsmaterials verspannt. Auf diese Weise wird die relativ hohe Härte erzielt.

Bevorzugt weist die Oberflächenschicht eine Dicke von 50 bis 200 &mgr;&idiagr;&eegr;, insbesondere von 100 &mgr;&idiagr;&eegr; auf. Selbst bei hohem Verschleiß wird diese Oberflächenschicht nicht abgetragen.

Die Beschichtung ist vorteilhafterweise eine Plasmakondensationsbeschichtung mit hochvernetztem Kohlenstoff. Denkbar ist aber auch, daß die Oberflächenbeschichtung in einer PVD-Atmosphäre aufgebracht wird. Dabei wird der hochvernetzte Kohlenstoff an der Oberfläche des Werkzeugs angelagert. Das Werkzeug erhält dadurch eine im wesentlichen schwarze Farbe.

Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Werkzeug nach der Implantation eine Härte von 1000 bis 1200 HV auf. Nach der Beschichtung mit hochvernetztem Kohlenstoff erhöht sich die

Härte des Werkzeugs auf einen Wert, der oberhalb von 1200 HV liegt, und insbesondere auf eine Härte von 2000 HV.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Äusführungsbeispiel im einzelnen dargestellt ist. Dabei zeigt die einzige Figur einen oberhalb einer Matrizenbüchse liegenden Lochstempel.

In der Figur 1 ist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Werkzeug dargestellt, welches aus einem Lochstempel 2 und einer Matrizenbüchse 3 besteht. Der Lochstempel 3 besitzt abgesehen von seiner Einspannstelle 4 einen kreisrunden Querschnitt, und dementsprechend weist das Matrizenwerkzeug 3 eine kreisrunde Öffnung 5 auf. Taucht der Lochstempel 2 in die Öffnung 5 der Matrizenbüchse 3 ein, dann herrscht zwischen den beiden Bauteilen eine relativ geringe Schnittluft von 1 /im bis 10 &mgr;&idiagr;&eegr;. Außerdem ist erwähnenswert, daß der Radius der Schnittkante 6 relativ gering ist und etwa 20 bis 40 /um aufweist.

Nach dem Schleifen und Härten des Lochstempels 2 bzw. der Matrizenbüchse 3 wird in deren Oberflächenschicht transkristalliner Stickstoff und metallische Atome bis zu einer Tiefe von etwa 100 &mgr;:&eegr; implantiert. Dieses erfolgt durch Ionisationsbeschuß. Dabei verspannt sich das Gitter

dieser Oberflächenschicht des Grundwerkstoffs CPMlOV. Anschließend wird die Oberfläche des Lochstempels und der Matrizenbüchse 3 mit hochvernetztem Kohlenstoff beschichtet, Auf diese Weise wird der Reibungskoeffizient dieser beiden Bauteile verringert. Diese Beschichtung erfolgt in einer PVD-Atmosphäre.

Claims

SCHÜTZANSPRÜCHE

1. Stanz- oder Schneidwerkzeug (1), wie Lochstempel (2) oder Matrizenbüchse (3), dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial ein CPMlOV ist, das durch Implantation in die Oberflächenschicht des Ausgangsmaterials transkristalliner Stickstoff eingelagert ist, und daß die Oberfläche chemisch oder kondensationsbeschichtet ist.

2. Stanz- oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem metallische Atome, z.B. Titanatome implantiert sind.

3. Stanz- oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgitter der Oberflächenschicht des Ausgangsmaterials verspannt ist,

4. Stanz- oder Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Dicke von 50 bis 200 &mgr;&idiagr;&eegr;, insbesondere von 100 &mgr;&idiagr;&eegr;, aufweist.

5. Stanz- oder Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische oder Kondensationsbeschichtung eine

Kohlenstoffbeschichtung mit hochvernetztem Kohlenstoff, eine Mangansulfid-Molybdänsulfid-, Chromoxidbeschichtung &ogr;.dgl. ist.

6. Stanz- oder Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung in einer PVD-Atmosphäre aufgebracht ist.

7. Stanz- oder Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationsbeschichtung eine Plasmakondensationsbeschichtung ist.

8. Stanz- oder Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Beschichtungsvorgang das Beschichtungsmaterial zu etwa 50% implantiert ist und zu etwa 50% die Oberfläche bedeckt.

9. Stanz- oder Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial eine Grundhärte von 61 bis 63 HRC aufweist.

10. Stanz- oder Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

das Werkzeug (1) nach der Implantation eine Härte von 1000 bis 1200 HV aufweist.

11. Stanz- oder Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (1) nach der Beschichtung eine Härte vom mehr als 1200 HV, insbesondere von 2000 HV aufweist.

12. Stanz- oder Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (1) eine im wesentlichen schwarze Farbe besitzt.