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Dokumentenidentifikation DE19633789A1 17.04.1997
Titel Verfahren zur Herstellung einer Federbandschelle
Anmelder Rasmussen GmbH, 63477 Maintal, DE
Erfinder Kreipe, Hans-Jürgen, Dr., 63636 Brachttal, DE
Vertreter U. Knoblauch und Kollegen, 60320 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 22.08.1996
DE-Aktenzeichen 19633789
Offenlegungstag 17.04.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.04.1997
IPC-Hauptklasse C21D 9/02
IPC-Nebenklasse C22C 38/44   C22C 38/22   F16L 33/02   
Zusammenfassung Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Federbandschelle wird bislang ein Stahl, wie CK75, zu einem schmalen Band geformt, geglüht, egalisiert, dann durch Stanzen und Biegen in eine Rohschelle geformt und die Oberfläche der Rohschelle geglättet. Danach wird sie mit einem Korrosionsschutzmittel beschichtet, das jedoch umweltbelastend ist und keine hinreichende mechanische Festigkeit aufweist. Um eine solche Beschichtung zu vermeiden und dennoch die erforderliche Korrosionsbeständigkeit und Federeigenschaft zu erzielen, ist erfindungsgemäß dafür gesorgt, daß der Stahl, neben Eisen als Hauptbestandteil, aus folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent besteht: 0,32 bis 0,55% C; bis zu 2,0% Si; bis zu 2,0% Mn; bis zu 0,04% P; bis zu 0,04% S; 17,5 bis 20% Cr; bis zu 1% Ni; 0,5 bis 2,5% Mo; bis zu 0,5% V; bis zu 0,1% Al; bis zu 0,1% Co; bis zu 0,4% Cu; bis zu 0,4% Pb; bis zu 0,1% Se; bis zu 0,1% Te; bis zu 0,005% Ti; bis zu 0,1% W; bis zu 0,05% Zr; bis zu 0,01% O2; bis zu 0,01% N; bis zu 0,1% Bi; bis zu 0,001% B; bis zu 0,05% Nb; daß das Material der Rohschelle vor ihrer Glättung austenitisiert und durch eine thermische Behandlung in einem Salz-, Öl- oder Wasserbad in Martensit umgewandelt oder die Rohschelle von Austenitisierungstemperatur abgeschreckt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Federbandschelle, bei dem ein legierter Stahl zu einem schmalen Band geformt, geglüht, egalisiert, dann durch Stanzen und Biegen in eine Rohschelle geformt und die Oberfläche der Rohschelle geglättet und einer Behandlung zur Erzielung einer Korrosionsbeständigkeit unterzogen wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art, das zur Herstellung einer Federbandschelle angewandt wird, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift 39 00 190 dargestellt ist, wird der Stahl CK75 oder ein niedriglegierter Edelbaustahl 50CrV4 verwendet, um die gewünschte Federeigenschaft zu erzielen. Diese Stähle sind jedoch nicht korrosionsbeständig. Sie werden daher zusätzlich mit einem Korrosionsschutzmittel beschichtet, z. B. mit einem organischen Mittel und/oder dann mit Kunststoff. Ein solches Korrosionsschutzmittel ist jedoch umweltbelastend, und zwar sowohl bei der Herstellung der Beschichtung als auch bei einer späteren Entsorgung der Federbandschelle. Darüber hinaus hat diese Beschichtung keine hinreichende mechanische Festigkeit. Sie kann daher mechanisch beschädigt werden, so daß die Federbandschelle dennoch korrodieren und schließlich völlig versagen kann. Ein Versagen der Federbandschelle kann erhebliche Folgeschäden verursachen, z. B. bei Verwendung der Federbandschelle zum Festklemmen des Kühlwasserschlauches oder Benzinschlauches in einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine. Sodann läßt sich eine derart beschichtete Federbandschelle nur mit erheblicher Fertigungsunsicherheit auf einem Schlauch zwecks Montage des Schlauches mittels Roboter durch Verkleben mit dem Schlauch vormontieren, weil die Verklebung mit der Beschichtung sich lösen kann. Zudem kann eine vom Schlauch gelöste Federbandschelle ein Sicherheitsrisiko bedeuten: Wenn sie durch eine Sicherungsklammer vorgeöffnet (vorgespannt) ist, kann diese durch unkontrolliertes Hantieren abspringen und zu Verletzungen von Personen führen. Nicht zuletzt bedeutet die Aufbringung des Korrosionsschutzmittels einen zusätzlichen Arbeits- und Materialaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem man ohne Korrosionsschutzmittel auskommt und sich dennoch die gewünschten Federeigenschaften ergeben.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Stahl, neben Eisen als Hauptbestandteil, aus folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent besteht: 0,32 bis 0,55% C; bis zu 2,0% Si; bis zu 2,0% Mn; bis zu 0,04% P; bis zu 0,04% S; 17,5 bis 20% Cr; bis zu 1% Ni; 0,5 bis 2,5% Mo; bis zu 0,5% V; bis zu 0,1% Al; bis zu 0,1% Co; bis zu 0,4% Cu; bis zu 0,4% Pb; bis zu 0,1% Se; bis zu 0,1% Te; bis zu 0,005% Ti; bis zu 0,1% W; bis zu 0,05% Zr; bis zu 0,01% O&sub2;; bis zu 0,01% N; bis zu 0,1% Bi; bis zu 0,001% B; bis zu 0,05% Nb; daß das Material der Rohschelle vor ihrer Glättung austenitisiert und durch eine thermische Behandlung in einem Salz-, Öl-, oder Wasserbad in Martensit umgewandelt (vergütet) oder die Rohschelle von Austenitisierungstemperatur abgeschreckt wird.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der Höchstwert von C bei 0,4%, von Si bei 0,5%, von Mn bei 0,8% und von Mo bei 2,0% liegt und daß der Mindestwert von Ni bei 0,5%, von Mo bei 1,5% und von V bei 0,25% liegt.

Eine optimale Korrosionsbeständigkeit wird nach dieser Vergütung (Austenitisierung, Abschreckung und Anlaßbehandlung) durch eine Passivierung der Oberfläche erreicht.

Vorzugsweise wird eine Austenitisierungstemperatur, die oberhalb der Austenit-Kohlenstoff-Lösungs-Endtemperatur liegt, bei der nahezu die gesamten Karbide (Kohlenstoffverbindungen) in der Matrix gelöst sind, während einer Dauer von weniger als 10 s aufrechterhalten. Bei dieser Temperatur ergibt sich ein sehr feines homogenes Gefüge mit einer wesentlich verbesserten Zähigkeit. Die Haltezeit von weniger als 10 s bewirkt, daß noch kein Kornwachstum einsetzt.

Sodann sollte sich an die Abschreckung eine Anlaßbehandlung mit anschließender Tiefkühlung unter 0°C anschließen. Auf diese Weise wird ein etwaiger Rest-Austenit in Martensit umgewandelt.

Die Passivierung kann in einer oxidierenden Säure, vorzugsweise Salpetersäure, bewirkt werden.

Die Austenitisierung kann auf einfache Weise durch induktive Erwärmung der Rohschelle bewirkt werden.

Das Glätten der Rohschelle kann durch Rommeln mittels Schleifsteinen, Sand- oder Kugelstrahlen bewirkt werden.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Federbandschelle ausführlicher beschrieben.

Eisen als Hauptbestandteil des Materials der Federbandschelle wird mit weiteren Elementen in Mengenverhältnissen gemäß nachstehender Tabelle vermischt:



Diese Mischung wird in einem Hochofen geschmolzen, abgegossen und zu einem Band oder Draht gewalzt.

Aus dem Warmbreitband oder Draht wird das Rohmaterial für die Schellenfertigung hergestellt. Dies ist auf zwei Arten möglich:

  • a) Das Warmbreitband wird weiter ausgewalzt, gespalten (in schmalere Bänder zerschnitten) und arondiert (an den Kanten abgerundet).
  • b) Die gewalzten oder alternativ auch gezogenen Drähte werden flachgewalzt.


Bei beiden Verfahren a) und b) wird das Material zwischen den Walzstichen geglüht. Nach einer Schlußglühung wird das Schmalband einem Egalisierstich unterzogen, d. h. durch leichte Kaltverformung auf Endmaß gewalzt.

Aus dem geglühten Schmalband wird mittels mehrerer Stanz- und Biegeverfahren die Rohschelle hergestellt.

Die Rohschellen werden dann induktiv bis zur vollständigen Austenitisierung des Gefüges erwärmt. Mit einer anschließenden Abschreckung der Rohschellen in einem Salzbad wird der Austenit isotherm in Martensit umgewandelt. Die Erwärmung erfolgt auf eine Temperatur, die weit oberhalb der Austenit-Kohlenstoff-Lösungs-Endtemperatur AC1e liegt und etwa 1.080 bis 1.250°C beträgt. Hierbei wird die Temperatur über weniger als 10 s aufrechterhalten. Dies ergibt ein sehr feines homogenes Gefüge mit hoher Zähigkeit, wie sie besonders für Federbandschellen von Vorteil ist.

Alternativ können die Rohschellen nach der induktiven Erwärmung in einer Flüssigkeit, wie Öl oder Wasser, abgeschreckt werden. Zur Umwandlung von im Gefüge vorhandenem Restaustenit in Martensit wird nach dem Anlassen eine Tiefkühlung unter 0°C durchgeführt.

Nach dieser Vergütung in der Martensitstufe werden die Oberflächen und Kanten der Schellen geglättet, und zwar in einem Trovalierungsverfahren, d. h. durch Rommeln mit Schleifsteinen oder durch Strahlen, um fertigungsbedingte Grate zu entfernen und die Oberfläche zu glätten.

Schließlich werden die auf diese Weise bearbeiteten Schellen passiviert, um die Korrosionsbeständigkeit einzustellen. Dies geschieht vorzugsweise in einem Bad aus (Salpeter-)Säure.

Eine auf diese Weise hergestellte Federbandschelle ist äußerst korrosionsbeständig und hat dennoch die für eine Federbandschelle gewünschten Federeigenschaften. So hält sie beispielsweise einem Salzsprühtest über eine Dauer von 400 Stunden ohne Rotrostkorrosion stand.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung einer Federbandschelle, bei dem ein legierter Stahl zu einem schmalen Band geformt, geglüht, egalisiert, dann durch Stanzen und Biegen in eine Rohschelle geformt und die Oberfläche der Rohschelle geglättet und einer Behandlung zur Erzielung einer Korrosionsbeständigkeit unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl, neben Eisen als Hauptbestandteil, aus folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent besteht:

    0,32 bis 0,55% C; bis zu 2,0% Si; bis zu 2,0% Mn; bis zu 0,04% P; bis zu 0,04% S; 17,5 bis 20% Cr; bis zu 1% Ni; 0,5 bis 2,5% Mo; bis zu 0,5% V; bis zu 0,1% Al; bis zu 0,1% Co; bis zu 0,4% Cu; bis zu 0,4% Pb; bis zu 0,1% Se; bis zu 0,1% Te; bis zu 0,005% Ti; bis zu 0,1% W; bis zu 0,05% Zr; bis zu 0,01% Q; bis zu 0,01% N; bis zu 0,1% Bi; bis zu 0,001% B; bis zu 0,05% Nb; daß das Material der Rohschelle vor ihrer Glättung austenitisiert und durch eine thermische Behandlung in einem Salz-, Öl-, oder Wasserbad in Martensit umgewandelt (vergütet) oder die Rohschelle von Austenitisierungstemperatur abgeschreckt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstwert von C bei 0,4%, von Si bei 0,5%, von Mn bei 0,8% und von Mo bei 2,0% liegt und daß der Mindestwert von Ni bei 0,5%, von Mo bei 1,5% und von V bei 0,25% liegt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Rohschelle nach der Vergütung passiviert wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austenitisierung bei einer Temperatur, die oberhalb der Austenit-Kohlenstoff- Lösungs-Endtemperatur, bei der der gesamte Kohlenstoff in Lösung ist, liegt, während einer Haltezeit von weniger als 10 s bewirkt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Abschreckung eine Anlaßbehandlung mit anschließender Tiefkühlung unter 0°C anschließt.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Passivierung in einer oxidierenden Säure bewirkt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure Salpetersäure ist.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austenitisierung durch induktive Erwärmung der Rohschelle bewirkt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Glätten durch Rommeln mittels Schleifsteinen, Sand- oder Kugel strahlen bewirkt wird.






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