PL233184B1

PL233184B1 - Taśmy metalowe i sposób ich wytwarzania

Info

Publication number: PL233184B1
Application number: PL414666A
Authority: PL
Inventors: Roland Schuster
Original assignee: Berndorf Band Gmbh
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2019-09-30
Also published as: DE102015220591B8; AT516464A1; CN105567945B; PL414666A1; DE102015220591A1; DE102015220591B4; SK288714B6; HU230934B1; HUP1500515A2; CZ308912B6; AT516464B1; SI24902A; CZ2015767A3; SK500732015A3; CN105567945A

Abstract

Wynalazek dotyczy taśmy metalowej, która oprócz Fe, zawiera dodatkowo 0,01% - 0,2% C; 12% - 17% Cr; 4% - 8% Ni; 0% - 3,5% Cu; 0% - 0,5% Ti; 0% - 1,8% Si i 0% - 2% Mn. Sposób wytwarzania taśmy obejmuje etapy: dostarczenia metalowego materiału taśmowego o wstępnie zadanej grubości, szerokości i długości, nagrzewania aż do osiągnięcia temperatury żarzenia wstępnego między 90°C a 150°C, następującego bezpośrednio potem równomiernego nagrzania z temperatury żarzenia wstępnego do temperatury między 5°C a 60°C, poniżej zadanej temperatury docelowej w ciągu okresu między 2 h - 4 h, przy czym temperatura docelowa wynosi między 450°C a 700°C, następującego bezpośrednio potem równomiernego nagrzania do temperatury docelowej w ciągu 0,1 h - 1 h, utrzymywania temperatury docelowej w okresie 0,5 h - 2,5 h ("temperatura wygrzewania"), schłodzenia do temperatury dopalania między 200°C a 400°C w okresie między 0,5 h - 2,5 h, następującego bezpośrednio potem schłodzenia z temperatury dopalania do temperatury pokojowej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są taśmy metalowe, zwłaszcza taśmy bez końca i sposób ich wytwarzania.

Taśmy metalowe stosuje się przykładowo do pras do taśm lub pił taśmowych. Zawierają one blachę metalową lub kilka blach metalowych, które są zespawane ze sobą, ewentualnie zostały ze sobą zespawane. W przypadku, gdy występują blachy bez końca, co stanowi korzystną postać wykonania, taśmy są zespawane poprzecznie na swoich końcach, tak że tworzą taśmę bez końca. W przypadku, gdy są potrzebne szerokie taśmy, dwie lub kilka taśm jest zespawanych ze sobą często na swoich krawędziach wzdłużnych, tak że tworzą one szeroką taśmę.

W przypadku prasy do taśm, tutaj podwójnej prasy do taśm, górna i dolna taśma bez końca przemieszcza się z jednakową prędkością, przy czym wzdłuż przestrzeni roboczej, taśmy bez końca przebiegają względem siebie zasadniczo równolegle lub pod niewielkim kątem. Niewielki kąt względem siebie może być konieczny do uzyskania zwartości prasowanego produktu, lecz także na podstawie uwarunkowanej temperaturą zmiany objętości.

W przestrzeni roboczej odbywa się proces prasowania, przy czym obie taśmy zostają dociśnięte do siebie i ten nacisk przenoszą na przeprowadzany między nimi przedmiot obrabiany podczas jego ruchu.

Niedogodnością tych urządzeń jest to, że tradycyjne taśmy mają ograniczoną trwałość, zwłaszcza gdy podczas procesu sprasowywania na taśmy oddziaływuje ciepło, i po określonym czasie muszą zostać wymienione.

Zadaniem niniejszego wynalazku było przezwyciężenie niedogodności stanu techniki i udostępnienie sposobu ich wytwarzania, za pomocą których użytkownik jest w stanie uzyskać długi okres eksploatacji.

Zadane to rozwiązano za pomocą taśm metalowych i sposobu wytwarzania według zastrzeżeń.

Zgodny z wynalazkiem sposób wytwarzania taśm metalowych zawiera etapy:

- dostarczenia metalowego materiału taśmowego o wstępnie zadanej grubości, szerokości i długości,

- opcjonalnie: łączenia co najmniej dwóch metalowych materiałów taśmy na krawędziach wzdłużnych do postaci szerszego materiału taśmy, za pomocą spawania (spawanie wzdłużne),

- nagrzewania aż do osiągnięcia temperatury żarzenia wstępnego między 90°C a 150°C,

- następującego bezpośrednio potem równomiernego nagrzania z temperatury żarzenia wstępnego do temperatury między 5°C a 60°C, zwłaszcza temperatury między 20°C a 40°C, poniżej zadanej temperatury docelowej w ciągu okresu między 2 h-4 h, przy czym temperatura docelowa wynosi miedzy 450°C a 700°C,

- następującego bezpośrednio potem równomiernego nagrzania do temperatury docelowej w ciągu 0,1 h-1 h,

- utrzymywania temperatury docelowej w okresie 0,5 h -2,5 h („temperatura wygrzewania”),

- schłodzenia do temperatury dopalania między 200°C a 400°C w okresie między 0,5 h-2,5 h,

- następującego bezpośrednio potem schłodzenia z temperatury dopalania do temperatury pokojowej,

- opcjonalnie: łączenia końców poddanego obróbce cieplnej materiału taśmowego do postaci taśmy bez końca za pomocą spawania („spawanie poprzeczne).

Korzystnie, temperatura żarzenia wstępnego wynosi między 100°C a 140°C, zwłaszcza między 110°C a 130°C, przy czym szczególnie korzystna jest temperatura wynosząca 120°C (+/-2°C). Czas, w którym to następuje, nie musi być koniecznie określony, jednak okazało się jako korzystne, gdy czas nagrzewania wynosi między 0,2 h a 1 h.

Korzystnie, nagrzewanie z temperatury żarzenia wstępnego do temperatury poniżej zadanej temperatury docelowej następuje w okresie 2,5 h-4 h, zwłaszcza w okresie 3 h (+/-10 min).

Korzystnie, nagrzanie do temperatury docelowej następuje w okresie 0,5 h (+/- 5 min).

Korzystnie, utrzymywanie temperatury docelowej następuje w okresie między 1 h-2 h, zwłaszcza 1,5 h (+ /-10 min).

Korzystnie, temperatura dopalania wynosi między 250°C a 350°C, zwłaszcza wynosi 300°C (+/-10°C).

PL 233 184 B1

Korzystnie, schładzanie do temperatury dopalania następuje w okresie między 1 h-2 h, zwłaszcza 1,5 h (+/-10 min).

Temperatura docelowa jest zależna od zastosowanego materiału taśmowego i wynosi korzystnie między 450°C a 600°C. W korzystnej postaci wykonania, temperatura docelowa leży na „malejącej gałęzi” krzywej obróbki cieplnej, a więc w zakresie, w którym działanie wytrzymałości materiału taśmowego, poddanego obróbce cieplnej, w zależności od temperatury wygrzewania posiada gradient ujemny.

Krzywa obróbki cieplnej pokazuje funkcję wytrzymałości materiału taśmowego, poddanego obróbce cieplnej (oś Y) , w zależności od temperatury wygrzewania (oś X). W przypadku niskiej temperatury wygrzewania, ta krzywa rośnie wraz z rosnącą temperaturą, osiąga maksimum i ponownie opada w przypadku dalej rosnących temperatur (gradient ujemny).

Korzystnie, temperatura wygrzewania jest tak dobrana, że jest wyższa od temperatury maksimum krzywej, względnie tak że jest tak dobrana, że funkcja posiada tam ujemną pochodną, w odniesieniu do temperatury.

Ma to tę zaletę, że gotowa taśma, jeśli podczas stosowania ma być poddana działaniu wysokich temperatur, staje się bardziej miękka, a tym samym bardziej ciągliwa. Dzięki temu, zminimalizowane jest prawdopodobieństwo zawiedzenia w działaniu, z powodu występującej kruchości.

Poniżej, ze znakiem %, podane są % wagowe.

Taśmy metalowe według wynalazku zostały wytworzone sposobem według wynalazku i oprócz Fe, który tworzy masę resztkową i nieuniknione zanieczyszczenia, zawierają:

0,03%-0,2% C,

14%-18% Cr,

4%-6% Ni,

0%-3,5% Cu,

0%-0,5% Ti,

0%-0,8% Si i

0%-1% Mn.

Korzystnie, twardość [HV 10] materiału podstawowego (przed obróbką cieplną) wynosi między 300 a 400. Tutaj i poniżej, twardość jest podana według skali Vickersa.

Korzystnie, twardość [HV 10] taśmy poddanej obróbce cieplnej wynosi między 400 a 500.

Korzystnie, twardość [HV 10] taśmy poddanej obróbce cieplnej, w porównaniu do materiału podstawowego, zwiększyła się między 100 a 200.

Korzystnie, wytrzymałość na rozciąganie (Rm) materiału podstawowego (przed obróbką cieplną) wynosi między 1000 N/mm² a 1450 N/mm², zwłaszcza między 1050 N/mm² a 1200 N/mm².

Korzystnie, wytrzymałość na rozciąganie taśmy poddanej obróbce cieplnej, wynosi między 1300 N/mm² a 1700 N/mm², zwłaszcza między 1450 N/mm² a 1600 N/mm².

Korzystnie, wytrzymałość na rozciąganie taśmy poddanej obróbce cieplnej, w porównaniu do materiału podstawowego, zwiększyła się między 350 N/mm² a 500 N/mm², zwłaszcza między 380 N/mm² a 450 N/mm².

Korzystnie, fizyczna granica plastyczności 0,2% (Rp - 0,2) materiału podstawowego (przed obróbką cieplną) wynosi między 900 N/mm² a 1400 N/mm², zwłaszcza między 950 N/mm² a 1100 N/mm².

Korzystnie, fizyczna granica plastyczności 0,2% taśmy poddanej obróbce cieplnej wynosi między 1300 N/mm² a 1700 N/mm², zwłaszcza między 1400 N/mm² a 1550 N/mm².

Korzystnie, fizyczna granica plastyczności 0,2% taśmy poddanej obróbce cieplnej, w porównaniu do materiału podstawowego, zwiększyła się między 350 N/mm² a 500 N/mm², zwłaszcza między 380 N/mm² a 430 N/mm².

Korzystnie, wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie przy obciążeniu przemiennym materiału podstawowego (przed obróbką cieplną) wynosi między 400 N/mm² a 600 N/mm², zwłaszcza między 450 N/mm² a 550 N/mm².

Korzystnie, wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie przy obciążeniu przemiennym taśmy poddanej obróbce cieplnej wynosi między 600 N/mm² a 800 N/mm², zwłaszcza między 630 N/mm² a 720 N/mm².

Korzystnie, wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie przy obciążeniu przemiennym taśmy poddanej obróbce cieplnej, w porównaniu do materiału podstawowego, zwiększyła się między 100 N/mm²a 300 N/mm², zwłaszcza między 180 N/mm² a 220 N/mm².

PL 233 184 B1

Korzystnie, wytrzymałość na rozciąganie (Rm) spoiny poprzecznej materiału podstawowego (przed obróbką cieplną) wynosi między 800 N/mm² a 1200 N/mm², zwłaszcza między 900 N/mm²a 1100 N/mm².

Korzystnie, wytrzymałość na rozciąganie spoiny poprzecznej taśmy poddanej obróbce cieplnej wynosi między 1000 N/mm² a 1300 N/mm², zwłaszcza między 1180 N/mm² a 1250 N/mm².

Korzystnie, wytrzymałość na rozciąganie spoiny poprzecznej taśmy poddanej obróbce cieplnej, w porównaniu do spoiny poprzecznej w materiale podstawowym, zwiększyła się między 20 N/mm²a 150 N/mm², zwłaszcza między 30 N/mm² a 110 N/mm².

Korzystnie, wytrzymałość na rozciąganie spoiny wzdłużnej taśmy poddanej obróbce cieplnej wynosi między 1200 N/mm² a 1700 N/mm², zwłaszcza między 1310 N/mm² a 1550 N/mm².

Twardość, wytrzymałość na rozciąganie, fizyczna granica plastyczności i wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie przy obciążeniu przemiennym materiału podstawowego, w przypadku występowania jedynie materiału poddanego obróbce cieplnej, może być określona po prostu po ustaleniu składu chemicznego, na podstawie literatury specjalistycznej, lub przez późniejsze wytworzenie materiału podstawowego, bez obróbki cieplnej.

Taśmy metalowe według wynalazku zostały wytworzone sposobem według wynalazku i oprócz Fe, który tworzy masę resztkową, i nieuniknione zanieczyszczenia, zawierają

0,01%-0,2% C,

12%-17% Cr,

4%-8% Ni,

0%-3,5% Cu,

0%-0,5% Ti,

0%-1,8% Si i

0%-2% Mn.

Opcjonalnie, taśmy zawierają 0,6%-1,4% Mn i 0,15%-0,35% Si.

Korzystnie, twardość [HV 10] materiału podstawowego (przed obróbką cieplną) wynosi między 300 a 500. Tutaj i poniżej, twardość jest podana według skali Vickersa.

Korzystnie, twardość [HV 10] taśmy poddanej obróbce cieplnej wynosi między 400 a 600.

Korzystnie, wytrzymałość na rozciąganie (Rm) materiału podstawowego (przed obróbką cieplną) wynosi między 1000 N/mm² a 1450 N/mm², zwłaszcza między 1200 N/mm² a 1420 N/mm².

Korzystnie, fizyczna granica plastyczności 0,2% (Rp - 0,2) materiału podstawowego (przed obróbką cieplną) wynosi między 900 N/mm² a 1400 N/mm², zwłaszcza między 950 N/mm²a 1350 N/mm².

Korzystnie, fizyczna granica plastyczności 0,2% taśmy poddanej' obróbce cieplnej, w porównaniu do materiału podstawowego, zwiększyła się między 350 N/mm² a 500 N/mm², zwłaszcza między 380 N/mm² a 430 N/mm².

Korzystnie, wytrzymałość na rozciąganie (Rm) spoiny poprzecznej materiału podstawowego (przed obróbką cieplną) wynosi między 900 N/mm² a 1200 N/mm², zwłaszcza między 950 N/mm²a 1150 N/mm².

Korzystnie, wytrzymałość na rozciąganie spoiny poprzecznej taśmy poddanej obróbce cieplnej, w porównaniu do spoiny poprzecznej w materiale podstawowym, zwiększyła się miedzy 20 N/mm²a 150 N/mm², zwłaszcza między 30 N/mm² a 110 N/mm².

Twardość, wytrzymałość na rozciąganie, fizyczna granica plastyczności i wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie przy obciążeniu przemiennym materiału podstawowego, w przypadku występowania jedynie materiału poddanego obróbce cieplnej, może być określona po prostu po ustaleniu

PL 233 184 B1 składu chemicznego, na podstawie literatury specjalistycznej lub przez późniejsze wytworzenie materiału podstawowego, bez obróbki cieplnej.

Obróbka cieplna taśm jest przeprowadzana korzystnie w piecu. Przy tym, taśma jest zwijana korzystnie do postaci zwoju (coil). Podczas zwijania zwoju, razem z materiałem taśmowym jest dodatkowo zwijana folia metalowa, przykładowo folia miedziana. Ma to tę zaletę, że warstwy zwoju materiału taśmowego wzajemnie się nie drapią.

Według korzystnej postaci wykonania, taśmy mają długość między 20 m a 190 m, korzystnie między 40 m a 170 m. W przypadku taśm bez końca, rozumie się przez to długość obiegu po kompletnej taśmie. Stanowi to korzystną długość taśmy dla taśm drewnianych i transportowych.

W przypadku, gdy gotowe taśmy mają mieć postać taśm bez końca, w korzystnej postaci wykonania obróbka cieplna następuje przed zespawaniem do postaci taśmy bez końca.

W przypadku, gdy dwie lub więcej taśm ma być zespawanych wzdłużnie do postaci szerokiej taśmy, w korzystnej postaci wykonania obróbka cieplna następuje korzystnie po zespawaniu. Według kolejnej korzystnej postaci wykonania, obróbka cieplna następuje przed zespawaniem.

Poniżej przedstawione są przykłady korzystnych postaci wykonania taśm według wynalazku.

P r z y k ł a d 1

Metalowy materiał taśmowy składa się z najwyżej 0,09% C, 15% Cr, 7% Ni, 0,7% Cu, 0,4% Ti i reszty Fe. Jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 1150 N/mm 2, a jego twardość [HV 10] 360.

Po obróbce cieplnej zgodnie ze sposobem według wynalazku, w temperaturze wygrzewania wynoszącej 540°C-570°C, jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 1550 N/mm 2, a jego twardość [HV 10] 480.

P r z y k ł a d 2

Metalowy materiał taśmowy składa się z 0,03% C, 14,5% Cr, 4,5% Ni, 3,3% Cu i reszty Fe. Jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 1050 N/mm², a jego twardość [HV 10] 330.

Po obróbce cieplnej zgodnie ze sposobem według wynalazku, w temperaturze wygrzewania wynoszącej 470°C-520°C, jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 1450 N/mm², a jego twardość [HV 10] 460.

W przykładach można wyraźnie rozpoznać, że obróbka cieplna zwiększa wytrzymałość na rozciąganie i twardość materiałów. To zwiększenie następuje przez wydzielenie każdorazowo pierwiastka utwardzającego się wydzieleniowo ze stanu rozpuszczonego termodynamicznie. Wydzielone pierwiastki tworzą fazy, które uniemożliwiają przesunięcia i dzięki temu powodują zwiększenie twardości i wytrzymałości.

W przykładach 1 i 2, podczas obróbki cieplnej, z kompozytu krys talicznego zostaje wydzielony z reguły jeden pierwiastek, bez opuszczenia materiału taśmowego (pierwiastek utwardzający się wydzieleniowo). W ten sposób, każdorazowy materiał, pod względem chemicznym, znajduje się jeszcze w materiale, jednak nie jest już częścią podstawowej mikrostruktury. Materiały wymienione w przykładach 1 i 2 są materiałami martenzytowymi. W przykładzie 1, Ti jest pierwiastkiem stopowym, utwardzającym się wydzieleniowo, w przykładzie 2, Cu jest pierwiastkiem stopowym, utwardzającym się wydzieleniowo.

Przykłady wykonania opisują możliwe odmiany wykonania, przy czym w tym miejscu należy zauważyć, że wynalazek nie jest ograniczony do przedstawionych specjalnie wariantów wykonania, lecz raczej możliwe są różne kombinacje poszczególnych wariantów wykonania między sobą i ta możliwość zmiany, dzięki wzorcowi do technicznego działania poprzez przedmiotowy wynalazek, polega na umiejętności specjalisty, czynnego w tej dziedzinie techniki.

Ponadto, także pojedyncze cechy lub kombinacje cech pokazane i opisane w różnych przykładach wykonania stanowią rozwiązania samodzielne dla siebie, wynalazcze lub zgodne z wynalazkiem.

Zadanie leżące u podstaw samodzielnych rozwiązań według wynalazku może być zaczerpnięte z opisu.

Wszystkie dane dotyczące zakresów wartości w przedmiotowym opisie należy rozumieć w taki sposób, że zawierają on dowolne i wszystkie częściowe ich zakresy, na przykład daną 0% do 1% należy rozumieć tak, że objęte są wspólnie wszystkie zakresy częściowe, wychodząc od dolnej granicy 0% (nie zawierają) i górnej granicy 1%, to znaczy wszystkie zakresy częściowe rozpoczynają się na dolnej granicy wynoszącej 0% lub więcej i kończą się na górnej granicy wynoszącej 1% lub mniej, na przykład 0% do 0,7%, lub 0,1% do 1%, albo 0,5% do 0,9%.

Przede wszystkim, poszczególne wykonania tworzą przedmiot samodzielnych rozwiązań według wynalazku.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania taśm metalowych, zawierający etapy:

- następującego bezpośrednio potem równomiernego nagrzania z temperatury żarzenia wstępnego do temperatury między 5°C a 60°C, poniżej zadanej temperatury docelowej w ciągu okresu między 2 h-4 h, przy czym temperatura docelowa wynosi miedzy 450°C a 700°C,

- utrzymywania temperatury docelowej w okresie 0,5 h-2,5 h („temperatura wygrze- wania”),

- następującego bezpośrednio potem schłodzenia z temperatury dopalania do temperatury pokojowej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej dwa metalowe materiały taśmowe łączy się ze sobą za pomocą spawania na krawędziach wzdłużnych do postaci szerszego materiału taśmowego (spawanie wzdłużne), zwłaszcza przed obróbką cieplną i/lub że końce poddanego obróbce cieplnej materiału taśmowego łączy się ze sobą do postaci taśmy bez końca („spawanie poprzeczne) , zwłaszcza po obróbce cieplnej.

3. Sposób według zastrz. 1-2, znamienny tym, że podczas nagrzewania, nagrzewa się z temperatury żarzenia wstępnego do temperatury między 20°C a 40°C poniżej temperatury docelowej.

4. Sposób według zastrz. 1-3, znamienny tym, że temperatura docelowa wynosi między 450°C a 600°C i/lub że temperatura docelowa leży na malejącej gałęzi krzywej obróbki cieplnej, w zakresie, w którym funkcja wytrzymałości materiału taśmowego, poddanego obróbce cieplnej, w zależności od temperatury wygrzewania posiada gradient ujemny.

5. Sposób według zastrz. 1-5, znamienny tym, że obróbkę cieplną taśm przeprowadza się w piecu, przy czym taśmę podczas obróbki cieplnej nawija się korzystnie do postaci zwoju (coil).

6. Taśma metalowa, która została wytworzona sposobem określonym w zastrz. 1-6, znamienna tym, że oprócz Fe, który tworzy masę resztkową, i zawiera nieuniknione zanieczyszczenia, zawiera dodatkowo 0,5% Ti, 0%-1,8% Si i 0%-2 % Mn.

7. Taśma metalowa według zastrz. 6, znamienna tym, że taśma ma długość między 20 m a 190 m, korzystnie między 40 m a 170 m.

8. Taśma metalowa według zastrz. 6 albo 7, znamienna tym, że materiał podstawowy (przed obróbką cieplną) posiada twardość [HV 10] między 300 a 500 i/lub wytrzymałość na rozciąganie (Rm) między 1000 N/mm² a 1450 N/mm² i/lub fizyczna granica plastyczności 0,2% (Rp - 0,2) między 900 N/mm² a 1400 N/mm² i/lub wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie przy obciążeniu przemiennym między 400 N/mm² a 600 N/mm² i/lub wytrzymałość na rozciąganie (Rm) spoiny poprzecznej między 800 N/mm² a 1200 N/mm², i/lub wytrzymałość na rozciąganie spoiny wzdłużnej między 1200 N/mm² a 1700 N/mm².

9. Taśma metalowa według zastrz. 7 do 8, znamienna tym, że w odniesieniu do taśmy poddanej obróbce cieplnej, w porównaniu do materiału podstawowego, twardość [HV 10] zwiększyła się między 100 a 200 i/lub wytrzymałość na rozciąganie między 350 N/mm²a 500 N/mm² i/lub fizyczna granica plastyczności 0,2% między 350 N/mm a 500 N/mm²i/lub wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie przy obciążeniu przemiennym między 100 N/mm² a 300 N/mm² i/lub wytrzymałość na rozciąganie spoiny poprzecznej między 20 N/mm² a 150 N/mm².