DE2936393C2

DE2936393C2 - Verfahren zur Herstellung eines Meßbandes

Info

Publication number: DE2936393C2
Application number: DE2936393A
Authority: DE
Inventors: Günter Meywald; Volker Dipl.-Ing. 3548 Arolsen Meywald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-09-08
Filing date: 1979-09-08
Publication date: 1987-01-15
Also published as: DE2936393A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Meßbandes aus einem hartgewalzten Rohband aus rostbeständigem Stahl, z. B. Werkstoff Nr. 4310, und zum Aufbringen einer Maßeinteilung.
Meßbänder der hier in Rede stehenden Art werden zu den verschiedensten Vermessungszwecken benötigt. Bei dem Meßband handelt es sich um ein relativ dünnes, biegsames Metallband, welches bei Nichtgebrauch in Rollenform aufgewickelt wird. Es sind solche Meßbänder bekannt, die aus dem Werkstoff Nr. 4310 (X 12 CrNi 17 7) bestehen. Dieser Werkstoff besitzt den Vorteil, daß er rostbeständig ist. Weiterhin besitzt das Band eine gute Widerstandsfähigkeit gegen eine Biegebeanspruchung. Das Band selbst ist relativ dünn, so daß es auf einem kleinen Rollendurchmesser aufgewickelt werden kann. Das Band ist jedoch nur bedingt säurebeständig, so daß es durch Salze, die in Wasser gelöst sind, angegriffen werden kann. Dieser Angriff kommt beispielsweise im Winter vor, wenn Streusalze im Wasser gelöst auf das Band einwirken, wenn es beispielsweise zwischen zwei Meßpunkten auf der Erde entlanggezogen wird. Diese einwirkenden Säuren bewirken eine Wasserstoffversprödung bzw. setzen eine solche Versprödung fort, die bereits durch den Ätzvorgang der Maßeinteilung begonnen wurde. Bisher bekannte Meßbänder aus dem Werkstoff Nr. 4310 besitzen nämlich eine Maßeinteilung, die entweder durch Tiefätzung oder durch Hochätzung aufgebracht wird, wodurch sich ein Relief ergibt, dessen tiefliegende Ebene im Neuzustand grau und matt gegenüber der walzblanken Oberfläche der hochliegenden Ebene ist. Beide Ätzverfahren sind insofern nachteilig, als sie den Beginn der Wasserstoffversprödung einleiten. An den geätzten Strichen der Maßeinteilung tritt Kerbwirkung bei mechanischer Beanspruchung des Meßbandes auf.
Die bekannten Meßbänder besitzen den weiteren Nachteil, daß die Maßeinteilung durch Scheuern, z. B. beim Aufwickeln auf Rollen oder beim Ziehen des abgewickelten Bandes auf der Erde, kontrastarm und dadurch schwer lesbar wird. In der Folge entstehen beim Gebrauch eines solchen schwer lesbaren Bandes mit vergrößerter Häufigkeit Meßfehler, die die Ursache von weiteren, manchmal nicht unerheblichen Kosten sein können. Der Hauptnachteil der bekannten Bänder aus dem Werkstoff Nr. 3210 ist aber in der maßlichen Instabilität des Rohbandes im Lieferzustand zu sehen. Zwar werden die Rohbänder beim Hersteller des Rohbandes einer künstlichen Alterung unterworfen, jedoch wird hierdurch die maßliche Instabilität nicht ausreichend beseitigt. Vielmehr lösen sich bei mechanischer und/oder thermischer Belastung des mit der Maßeinteilung versehenen Meßbandes in diesem Spannungen, die durch das Hartwalzen des Rohbandes entstanden sind. Dieses Lösen von Spannungen, welches auch als eine Art Alterung bezeichnet werden kann, läßt das Meßband schrumpfen, so daß die geforderte Genauigkeit verlorengeht. Bei einem Meßband aus dem Werkstoff Nr. 4310 ist man also nie sicher, ob es noch die erforderliche Genauigkeit aufweist oder nicht. Aus diesem Grunde können solche Meßbänder trotz ihres wünschenswerten Vorteils der Rostbeständigkeit und bedingten Säurebeständigkeit nur für untergeordnete Zwecke verwendet werden, bei denen es auf die Genauigkeit und Zuverlässigkeit nicht allzu sehr ankommt.
Die DE-OS 18 00 011 zeigt ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur Herstellung eines Meßbandes aus rostbeständigem Stahl. Um die Oberfläche des Meßbandes blendfrei zu machen, wird das Rohband zumindest einseitig mit Strahlpartikeln beaufschlagt, wodurch die Oberfläche uneben bzw. rauh gemacht wird. Auf diese unebene Oberfläche wird die Maßeinteilung aufgedruckt oder durch Ätzung aufgebracht. Durch Anwendung verschieden großer Granulate beim Sandstrahlen können die Einschläge auf der Oberfläche des Rohbandes verschieden groß gestaltet und damit verschiedene Effekte erreicht werden. Nach dem Bedrucken oder Ätzen kann das Meßband mit einer Schutzlackierung versehen werden. Eine Körnung der Strahlpartikel ist ebenso wenig erwähnt wie eine künstliche Alterung. Für die Erhöhung der Maßhaltigkeit des Meßbandes unter Langzeitbedingungen enthält diese Druckschrift keinen Hinweis.
Aus der Zeitschrift "ZwF", 67, 1972, Heft 11, S. 611-616 ist die Bedeutung und Anwendung des Kugelstrahlens und damit die Beaufschlagung von Oberflächen von Werkstücken ganz allgemein bekannt. Dabei kann ein Ausgleichsstrahlen zum Aubbau konstruktiv oder fertigungsbedingter Spannungen eingesetzt werden. Die beim Kugelstrahlen eingesetzten Körnungen der Strahlpartikel sind bekannt, wobei auch Körnungen zwischen 50 und 250 µm vorgesehen sind. Maßbänder und eine künstliche Alterung bei deren Herstellung werden dort jedoch nicht erwähnt.
Aus der Zeitschrift "Der Maschinenmarkt", 1955, Nr. 66, S. 37-38 ist es grundsätzlich bekannt, im allgemeinen Maschinenbau, also insbes. beim Bau von Werkzeugmaschinen, Meßmaschinen, Druckereimaschinen und ähnlichen Gegenständen durch ein Rütteln einen Spannungsabbau zu erzielen und damit eine Alterung durchzuführen. Diese Behandlung zielt auf die Erhöhung der Festigkeit ab. Das Verfahren wird für Meßbänder nicht in Betracht gezogen.
Aus dem "Werkstoff-Handbuch Stahl und Eisen", 4. Auflage, 1965, S. O 13-1 bis O 13-3 ist es bekannt, die Maßhaltigkeit von Feinmeßzeugen dadurch zu steigern, daß man ihre gehärteten Teile einer künstlichen Alterung unterwirft, wodurch eine möglichst weitgehende Annäherung an den Zustand der Maßbeständigkeit erreicht werden soll, so daß weitere Maß- und Formänderungen in erträglichen Grenzen bleiben. Als wirksamstes Verfahren der künstlichen Alterung wird ein thermisches Altern beschrieben. Eine Herstellung eines Meßbandes, eine Beaufschlagung mit Strahlpartikeln und ein Aufdrucken einer Maßeinteilung ist aber auch dort nicht erwähnt.
Es ist weiterhin bekannt, Meßbänder aus einem rostbeständigen, jedoch nur mit Chrom legierten Stahl, z. B. Werskstoff Nr. 4028 (X 15 Cr 13), herzustellen. Derartige Meßbänder sind aber andererseits anfälliger gegen Korrosion durch Säure bzw. Salzangriff. Wasserstoffversprödung und Kerbwirkung bei mechanischer Belastung treten auch hier als Nachteile auf. Das Meßband ist aber maßlich stabiler, so daß es auch bei Langzeitgebrauch als zuverlässiger angesehen werden kann. Der hohe Kohlenstoffgehalt in dem Stahl ergibt aufgrund einer dunkelgrauen Ätzfläche darüber hinaus eine gute Ablesbarkeit der Meßeinteilung im Neuzustand des Bandes. Durch Scheuern und Ziehen des abgewickelten Bandes auf der Erde wird aber auch hier das Band schnell unlesbar, so daß auch hier die schon vorher beschriebenen Nachteile auftreten.
Weiterhin sind Meßbänder aus Kohlenstoffstahl, z. B. C 75, bekannt. Derartige Bänder besitzen den Vorteil, daß sie sich auf der Rolle mit kleinem Durchmesser aufwickeln lassen, weil das Band nur 0,15 bis 0,18 mm Dicke aufweisen kann. Das Rohband aus Kohlenstoffstahl wird phosphatiert, um einmal einen Haftgrund für das Aufdrucken der Maßeinteilung abzugeben und andererseits einen Korrosionsschutz zu bewirken. Gewöhnlich werden derartige phosphatierte Rohbänder zunächst weiß grundiert und sodann mit der Maßeinteilung bedruckt. Die Maßeinteilung wird noch durch einen Klarlack abgedeckt, der eine Schutzfunktion ausübt. Der wesentliche Vorteil dieser Kohlenstoffbänder liegt in ihrer guten Maßstabilität und in der guten Ablesbarkeit der Maßeinteilung, so daß beim Messen eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit eintritt. Der Druckvorgang erlaubt zudem die mehrfarbige Bedruckung des Bandes, so daß beispielsweise die Meterwerte in einer anderen Farbe als die Zentimeterwerte aufgedruckt werden können. Dies erleichtert das sichere Ablesen beträchtlich. Die Nachteile dieses Meßbandes bestehen darin, daß die Maßeinteilung sehr leicht abgescheuert werden kann. Das Band besitzt eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastung, insbesondere gegen Biegung. Demzufolge handelt es sich um ein im Neuzustand zwar besonders gutes Band, welches aber bei entsprechendem Gebrauch sehr schnell seinen Gebrauchswert verliert, weil die Maßeinteilung schnell kontrastarm und schwer lesbar wird.
Um diesen gerade beschriebenen Nachteilen entgegenzuwirken, werden Rohbänder aus Kohlenstoffstahl auch noch in anderer Weise zu Meßbändern verarbeitet. Es erfolgt auch hier eine Phosphatierung des Rohbandes, eine Grundierung und ein Aufdrucken der Meßeinteilung. Schließlich aber wird das gesamte Meßband vollständig mit Kunststoff ummantelt, wobei in der Regel Polyamid eingesetzt wird. Somit weist ein auf diese Weise ausgerüstetes Meßband nicht nur hervorragende Maßstabilität und gute Lesbarkeit auf. Es ist auch dauerhaft und verschleißanfälliger. Durch die Ummantelung mit dem Kunststoff wird auch ein weiterer Schutz gegen Biegebeanspruchung erreicht. Der Nachteil dieses Bandes besteht darin, daß es in ummanteltem Zustand etwa 0,5 mm Dicke aufweist und sich demzufolge ein beachtlicher, großer Rollendurchmesser beim Aufwickeln des Bandes auf einer Rolle ergibt. Da dieser Rollendurchmesser ganz aus dem Rahmen des Üblichen fällt, bedarf es erheblicher Eingewöhnung, bis derartige Meßbänder benutzt werden. Trotzdem entstehen bei einem durch eine Kunststoffummantelung geschützten Meßband beim Ziehen des Bandes auf der Erde leicht Kantenverletzungen, so daß eine Angriffsstelle an dem Band für Korrosion gebildet ist. Das Band ist rostanfällig. Der Rost wandert durch die verletzte Kante in das Band ein, d. h. zwischen das Rohband und die nachfolgend aufgetragenen Schichten, so daß diese Schichten stellenweise flächenmäßig abgehoben werden und das ganze Band daher unbrauchbar wird. Durch die Phosphatierung des Rohbandes wird dieser Korrosionsangriff, wenn er einmal infolge einer Kantenverletzung eingesetzt hat, lediglich verlangsamt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur Herstellung eines korrosionsbeständigen Meßbandes so weiterzubilden, daß auch bei Langzeitgebrauch des Meßbandes die Maßgenauigkeit bei mechanischer und/oder thermischer Belastung nicht unzulässige Werte erreicht.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Kombination der Merkmale erreicht, daß das Rohband ein- oder beidseitig mit kugelförmigen oder scharfkantigen Strahlpartikeln mit einer Körnung von 50-250 µm beaufschlagt und zusätzlich eine künstliche, mechanische und/oder thermische Alterung durchgeführt und anschließend die Maßeinteilung aufgedruckt wird. Durch dieses Sandstrahlen des Rohbandes mit Kugeln oder Strahlpartikeln in anderer Form werden offenbar die durch das Hartwalzen entstandenen Spannungen bevorzugt im Bereich der Oberfläche abgebaut; es wird also ein Festigkeitsverlust in Kauf genommen. Das Sandstrahlen des Rohbandes und die künstliche Alterung unterstützen sich gegenseitig. Das Ausmaß der künstlichen Alterung, insbes. die Behandlungsdauer, verkürzt sich damit vergleichsweise. Während des Langzeitgebrauchs können sich dann Spannungen in dem Band nicht mehr lösen. Jedenfalls wurde festgestellt, daß bei Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte überraschenderweise die erforderliche Maßstabilität bei dem Rohband aus rostbeständigem Stahl, z. B. Werkstoff X 12 CrNi 17 7, eintrat. Durch das Sandstrahlen des Rohbandes mit Strahlpartikeln ergibt sich als weiterer Vorteil ein mattes Aussehen der Oberfläche des Meßbandes, was in Verbindung mit der aufgedruckten Maßeinteilung ein besonders kontrastreiches Aussehen des Meßbandes ergibt, so daß die Ablesesicherheit gefördert ist. Als dritter Vorteil des Sandstrahlungsprozesses ist darauf hinzuweisen, daß die bestrahlte Fläche des Rohbandes auch einen optimalen Haftgrund für Farben und Lacke darstellt. Die Maßeinteilung wird auf das künstlich gealterte und durch Partikelbestrahlung verfestigte Rohband aufgedruckt, so daß eine ausreichend feste Haftung erzielt wird. Die gedruckte Maßeinteilung kann dann zweckmäßig durch eine transparente Schutzschicht abgedeckt werden. Ein auf diese Weise weiterbearbeitetes Band besitzt den Vorteil, daß es relativ dünnwandig ausgebildet ist, und sich daher mit relativ kleinem Durchmesser auf der Rolle aufwickeln läßt. Das Bedrucken kann selbstverständlich mehrfarbig erfolgen. Durch die Sandstrahlung - je nach Art der Strahlpartikel - bekommt das Rohband eine mehr oder weniger zerklüftete Oberfläche, so daß die Druckfarbe der aufgedruckten Maßeinteilung hierin verankert wird. Infolgedessen führen Scheuerbewegungen am Meßband weit weniger zu einem Abtrag der Druckfarbe und damit der Maßeinteilung als bisher. Die Lesbarkeit auf Langzeitgebrauch ist wesentlich verbessert. Als transparente Schutzschicht kann eine Kunststoffschicht Verwendung finden, die aber zweckmäßigerweise die Gesamtstärke des Bandes nicht wesentlich erhöhen soll.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und im folgenden weiter beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des Meßbandes, etwa in natürlicher Größe,
Fig. 2 einen vergrößerten Teilausschnitt des Meßbandes nach Fig. 1 und
Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem Meßband 1 dargestellt, welches im einzelnen aus einem blankgewalzten Rohband 2 bestimmter Breite besteht, dessen Oberfläche mit Strahlpartikeln, die kinetische Energie besitzen, behandelt ist. Das Rohband wird vor oder nach der Strahlung einem künstlichen Alterungsprozeß unterworfen, der mechanisch und/oder thermisch durchgeführt werden kann. Anschließend wird auf die gestrahlte und hierdurch matt und zerklüftet gewordene Oberfläche 3 die Maßeinteilung 4 aufgedruckt, wobei der Druckvorgang auch mehrfarbig erfolgen kann, in dem beispielsweise die Meterangaben rot und die Zentimeterangaben sowie die Striche der Maßeinteilung schwarz gedruckt werden. Dies erleichtert die Ablesbarkeit. Im Bedrucken ist aber völlige Freiheit gegeben. Die Druckfarbe haftet infolge der zerklüfteten Oberfläche 3 besonders gut auf dem Rohband 2 und läßt sich auch nicht so leicht abscheuern.
Das Rohband 2 ist nur auf der einen Seite, die in den Fig. 1 und 2 in Draufsicht dargestellt ist, mit Strahlpartikeln bestrahlt worden, während die Rückseite 5 (Fig. 3) glatt bleibt. Es versteht sich, daß selbstverständlich auch beide Oberflächen des Rohbandes 2 einer Strahlung unterworfen werden können. Im allgemeinen ist dies jedoch nicht erforderlich. Infolge des matten Aussehens der Oberfläche 3 ergibt sich eine besonders gute Ablesbarkeit, weil ein starker Kontrast zwischen dieser Oberfläche 3 und der Maßeinteilung 4 auftritt.
Das Rohband 2 mit der aufgedruckten Maßeinteilung 4 ist allseits von einer Schutzschicht 6 aus transparentem Kunststoff umgeben, wie dies am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist.

Versuchsbericht

Es wurden vier Vergleichsversuche mit dem Werkstoff Nr. 4310 durchgeführt, wobei vier 10-Meter-lange Stücke aus einem Rohband zusammenhängender Produktion entnommen wurden. Die Proben wurden nicht vorbehandelt und die Maßeinteilung wurde aufgedruckt. Beim Sandstrahlen und beim Altern wurden jeweils identische Bedingungen zugrundegelegt. Meßbandstücke folgender Proben wurden untersucht: @i&udf53;zl10&udf54;@4&udf57;°Kd°k&udf56;°Kl°k¤(mm)&udf50;@11.Æungestrahlt¤^¤ungealtert@42,5&udf50;@12.Ægestrahlt¤^¤ungealtert@42,0&udf50;@13.Æungestrahlt¤^¤gealtert@41,6&udf50;@14.Ægestrahlt¤^¤gealtert@40,2&udf53;zl10&udf54;@0
Die in der Praxis vorkommenden Beanspruchungen wurden durch das Überziehen des Meßbandes über einen stehenden, U-förmigen Träger mit einer Abwinkelung von 2×90° simuliert. Zusätzlich wurde für ein sauberes Anliegen des Bandes während des Durchzugsvorgangs an dem Träger gesorgt. Das Meßband wurde von Versuch zu Versuch einmal unter Überwindung der Reibungskräfte über den Träger gezogen. Zur Vermeidung einseitiger Beanspruchungen wurde abwechselnd die Vorder- und die Rückseite als Reibanlage benutzt. Danach ergaben sich die oben angegebenen Längenänderungen (δ l) nach 10 Versuchen. Während der Untersuchung wurde eine Zugkraft von 50 N angewendet.
Die Eichordnung läßt bekanntlich in der höchsten Genauigkeitsklasse Längenänderungen von ±1,0 mm auf 10 m Bandlänge zu. Wie ersichtlich, werden diese Bedingungen weder durch das Strahlen allein (Probe 2) noch durch das Altern allein (Probe 3) erreicht, sondern lediglich durch die kombinierte Behandlung (Probe 4).

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Meßbandes aus einem hartgewalzten Rohband aus rostbeständigem Stahl, z. B. Werkstoff Nr. 4310, und zum Aufbringen einer Maßeinteilung, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß das Rohband ein- oder beidseitig mit kugelförmigen oder scharfkantigen Strahlpartikeln mit einer Körnung von 50 bis 250 µm beaufschlagt und zusätzlich eine künstliche, mechanische und/oder thermische Alterung durchgeführt und anschließend die Maßeinteilung aufgedruckt wird.