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Die Erfindung bezieht sich auf ein Vormaterial für Sägebänder oder Sägeblätter bestehend aus einem Trägerband oder Stützteil aus zähfestem Stahl, vorzugsweise Warmarbeitsstahl, und minde- stens einem mit diesem durch Schweissung verbundenen Schneidteil aus Werkzeugstahl, vorzugs- weise Schnellarbeitsstahl, insbesondere ein Bimetall- Vormaterialband für Stich- und Säbelsägen
Bandmaterial, welches einen eingangs genannten Aufbau besitzt, ein sogenanntes Bimetall- band, ist seit Anfang der siebziger Jahre zum Stand der Technik für die Fertigung hochwertiger
Schneidwerkzeuge zu zählen.
Ein Bimetallband stellt ein vorteilhaftes Ausgangsprodukt, insbeson- dere für die Herstellung hochwertiger Sägebänder oder Sägeblätter dar, weil den jeweiligen örtli- chen Anforderungen an Sägen entsprechend, beanspruchungsgemäss ausgewählte unterschiedli- che zusammengesetzte Werkstoffe kombinierbar sind und in der Gesamtheit damit überragende
Gebrauchseigenschaften des Werkzeuges erreicht werden können.
Ein Vormaterial für Sägebänder oder dergleichen -blätter besitzt im wesentlichen einen breiten Stützteil und einen schmalen Schneidteil mit etwa der gleichen Dicke. Nach einem schneidteilseiti- gen Herausarbeiten der Zähne bzw. Zahnzwischenräume aus dem Bimetallband weist jeder Zahn eine durch den Schneidteil gebildete Spitze und einen diese tragenden Zahngrund auf, wobei in diesem Grundbereich eine Schränkung, das ist ein wechselweises Ausbiegen der Zähne, erfolgt.
Eine Zahnschränkung oder dergleichen ist bei Sägen allgemein erforderlich, um eine vergrösserte Schnittbreite im Bearbeitungsteil zu erstellen und dadurch ein Klemmen des Sägebandes im ein- gebrachten Schlitz zu vermeiden.
Aus der AT 398 176-B ist ein derartiger Bi- Metallbandrohling bekannt geworden, bei welchem zur Verbesserung der Herstellbarkeit, insbesondere der Verschweissbarkeit, sowie um gute Gebrauchseigenschaften der Säge zu erreichen, der Trägerteil und der Schneidteil mit Aluminium und Vanadin legiert sind.
Gemäss AT 396 560-B besitzt ein Metallsägeblatt mit hoher Biegewechselfestigkeit ein Träger- band mit 2,0 bis 3,0 % Mo und Höchstgrenzen für Nb und Ti von 0,01 Gew. -%, wobei es beson- ders vorteilhaft ist, wenn die Konzentrationen der Legierungselemente C, V, und Mo im Trägerband und im Schneidteil ein Verhältnis von 1 zu 3 bis 1 zu 4 aufweisen und das entsprechende Verhält- nis von A1 1 zu 8 bis 1 zu 16 beträgt.
Nach der EP 0078254-A2 wird vorgeschlagen, in einem Kohlenstoff, - Silizium, - Mangan und Chrom- legierten Trägerband die Mikrolegierungselemente Ti und/oder Nb, B, B und/oder AI zwin- gend vorzuschreiben, was besonders vorteilhaft hinsichtlich einer Vermeidung einer Rissbildung bei einem thermischen Vergüten wirken soll.
Sägen für besondere Anwendungen werden meist nicht mit geschränkten Zähnen ausgeführt, weil, wie zum Beispiel für Stich- und Säbelsägen, diese Ausbildungsform erhebliche Nachteile im Hinblick auf die Standzeit des Sägeblattes und insbesondere auf ein Klemmen derselben bei zusätzlicher Biegebeanspruchung aufweisen kann.
Es ist bekannt, zur Erfüllung der Erfordernisse bei Stich- und Säbelsägen, aber auch bei ande- ren Verwendungsarten, Sägeblätter mit ungeschränkten Zähnen einzusetzen. Allerdings muss dabei, um ein Klemmen des Werkzeuges im erstellten Schnittkanal zu vermeiden, eine im Ver- gleich mit der Sägebanddicke grössere Breite der Zähne oder der Zahnschneiden vorhanden sein
Aus der DE 92 19 128 U1 ist beispielsweise ein Sägeblatt mit einem Grundkörper und darauf aufgebrachten ungeschränkten Zähnen mit Schneiden bekannt geworden, wobei die Zähne aus entsprechend geschliffenen Hartmetallteilen mit einer vergrösserten Breite gebildet und mit dem Grundkörper durch Lötung verbunden sind.
Mit derartigen Sägeblättern können höchst effizient Späne von einem zu schneidenden bzw zu trennenden Werkstoffteil abgenommen werden ; Aufwand für eine Herstellung eines spanabhebenden Werkzeuges mit aufgelöteten Schneidteilen ist jedoch gross.
Um nun wirtschaftlich ein Vormaterial für Sägeblätter mit ungeschränkten Zähnen zu erstellen, lag es für den Fachmann nahe, die bekannte Bimetall - Technologie mit der Lehre aus der DE 92 19 128 U1 zu verbinden und ein Vormaterial mit einem dünneren Stützteil bzw. einem dickeren Schneidteil durch Verbindungsschweissung zu erstellen.
Im wesentlichen legt die US-5 417 777 folgende Technologie offen. Ein Schneidteil aus Schnellarbeitsstahl, welcher auch einen trapezförmigen, sich nach aussen erweiternden Querschnitt aufweisen kann, ist durch Elektronenstrahl-Schweissung mit einem Trägerband verbunden, welches Trägerband Gehalte an Chrom, Vanadin und Molybdän zwingend aufweisen muss. Chrom, das
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mindestens mit Gehalten ab 0,5 Gew. -% zugesetzt sein muss, höchstens jedoch einen Gehalt von 1,5 Gew. -% aufweisen darf, ist im Hinblick auf die Härtbarkeit des Trägerteiles vorgesehen Molyb- dän als Element für eine starke Sekundärhärteausbildung beim Vergüten des Werkstoffes kann mit Gehalten von 1,5 bis 2,5 Gew.-% zulegiert sein, um die angestrebten Materialeigenschafte zu erreichen.
Trotz umfangreicher Versuche war es bei einer Verwendung der üblichen Werkstoffe und der erprobten Schweissverfahren nicht möglich, eine ausreichende Bruchsicherheit der Schweissnaht zwischen dem Trägerband und dem verbreiterten Schneidteil zu erreichen. In der Schweisse waren allenfalls flächige Bereiche ausgebildet, die eine hohe Spödigkeit aufweisen und bei erhöhter Belastung der Zähne zu Ausbrüchen bzw. zum Abbrechen der Spitzen führten.
Gefügeuntersuchungen mit höchsten Vergrösserungen vermittelten die Annahme, dass durch den verstärkten Wärmeentzug des ein grösseres diesbezüglich wirksames Volumen aufweisenden Schneidteiles beim Schweissen und auf Grund der jeweiligen gegenseitigen Affinitäten der Legie- rungselemente in der erstarrenden Schmelze flächige Sprödbereiche gebildet und durch eine Diffusion von Kohlenstoff und zum Teil Stickstoff deren Wirkung intensiviert werden
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, obige Nachteile zu vermeiden und ein Bimetall- Vormaterial zur Herstellung von Sägebändern oder Sägeblättern mit ungeschränkten Zähnen zu schaffen, wobei der Schneidteil mit vergleichsweise grösserer Breite und das Trägerband durch eine zusatzwerkstoffreie Schweissung, die durchwegs hohe Zähigkeit, insbesondere nach Wärme- behandlungen, aufweist, verbunden sind.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Trägerband bei einer Kohlenstoffkonzentration zwischen 0,31 und 0,49 Gew. -% einen Vanadingehalt zwischen 0,1 und 0,3 Gew.-% und/oder einen Molybdängehalt zwischen 0,7 und 1,0 Gew.-% sowie einen Stickstoffgehalt zwischen 0,015 und 0,04 Gew. -% hat und der Schneidteil bei einer Kohlenstoffkonzentration zwischen 0,51 und 1,69 Gew. -% einen Vanadingehalt zwischen 0,9 und 5,9 Gew.-% und/oder einen Molybdängehalt zwischen 3,5 und 10,5 Gew.
-% sowie einen Stickstoffgehalt zwischen 0,025 und 0,060 Gew.-% besitzt, dass der Schneidteil eine grössere Dicke als jene des Trägerbandes und/oder eine zumin- dest teilweise sich konisch von der Schweissnaht nach aussen hin erweiternde Querschnittsform mit einer grösseren Breite aufweist und dass die Schweissnaht frei von Zusatzstoffen mit einer Ge- schwindigkeit von 8,0 bis 25,0 m/min mittels Elektronenstrahls oder Laserstrahls mit hohem Mi- schungsgrad der flüssigen Phase durch eine induzierte Schmelzenbewegung bei rascher Erstar- rung derselben gebildet ist.
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass, wie gefun- den wurde, einerseits reaktionschemisch in den jeweiligen Konzentrationsbereichen auf Grund einer Wechselwirkung zwischen den Elementen Kohlenstoff, Vanadin, Molybdän und Stickstoff in der aus dem Trägerband und aus dem Schneidteil gebildeten Schweisse die Gefahr einer Ausbil- dung von spröden Phasen wesentlich verringert ist. Eine weitestgehende Vermeidung von Spröd- bereichen wird andererseits auch durch eine in engen Grenzen bestimmte Schweisstechnologie erreicht, die, wie sich zeigte, wahrscheinlich auf einem erheblichen spezifischen Schweissstrahl- druck beruhend eine Bewegung der flüssigen Schweisse bewirkt, wonach eine rasche Erstarrung der bewegten Schmelze erfolgt.
Die Schweissschmelzenbewegung kann jedoch auch durch örtliche Temperaturunterschiede, die sich insbesondere durch eine erfindungsgemäss hohe Schweissge- schwindigkeit verstärkt bilden, gefördert oder bewirkt werden. Die Bewegung und das rasche Erstarren führen offensichtlich zu einem vorteilhaften Mischeffekt in der Schweisse, wobei in den Grenzbereichen durch die gewählte Werkstoffzusammensetzungen diffusionskinetische Nachteile ausgeschaltet sind. Auch bei einer abschliessenden Wärmebehandlung der Säge bzw. des Bandes werden in vorteilhafter Weise keinerlei Sprödbereiche in der Schweisszone gebildet.
Durch die energetisch bewirkte Bewegung der Flüssigphase beim Schweissen können weiters auch unter- schiedlich dicke und/oder verschiedenes Schmelzenintervall bei gegebenenfalls verschieden hohen Schmelztemperaturen aufweisende Werkstoffteile miteinander fehlerfrei verbunden werden.
Besonders herausragende Vorteile betreffend eine fehlerfreie Verbindung der Teile mit höch- ster Güte sind erreichbar, wenn die Schweissnaht eine Stärke von 0,2 bis 0,35mal die Dicke des Trägerbandes aufweist.
Es ist dem Fachmann bekannt, dass die Dendriten einer fortschreitenden Kristallisationsfront sich gegen die Strömungsrichtung einstellen Wenn nun die erstarrte Flüssigphase der Schweiss-
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naht Bewegungsschlieren aufweist, wird dadurch zusätzlich zur hohen Erstarrungsgeschwindigkeit ein Erreichen einer für die Schweissgüte günstigen feineren Mikrostruktur unter Beweis gestellt.
Wenn weiters erfindungsgemäss die erstarrte, Bewegungsschlieren aufweisende Flüssigphase eine stöchiometrische chemische Zusammensetzung aus den Werkstoffen des Trägerbandes und des Schneidteiles mit Grenzen von + 8% vom höheren Konzentrationswert des jeweiligen Elemen- tes aufweist, wird eine besonders hohe Zähigkeit des Schweissbereiches auch nach mehrmaliger Glühbehandlung des Sägebandes oder -blattes zur Einstellung der jeweiligen gewünschten Werk- stoffeigenschaften erreicht.
Es ist besonders günstig wirkend, auch im Hinblick auf eine Diffusionskinetik der Sprödphasen bildenden Elemente bei der wärmetechnischen Vergütungsbehandlung der Säge, wenn quer zur Schweissnahtrichtung die Schweissnaht eine stöchiometrische chemische Zusammensetzung mit Grenzen von + 8%, welche jeweils bis zu einem Abstand vom Rand von 0,2 bis 0,4 mm reicht, aufweist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich jeweils einen Ausführungsweg darstel- lenden Zeichnungen und anhand von Gefügeaufnahmen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 bis Fig. 3a Querschnitte von Vormateriahen von Sägeblättern im Schneidteilbereich
Fig. 4 bis Fig. 6 metallographische Bilder vom Schweissbereich
Fig. 1 zeigt ein Vormaterial für ein Säbelsägeblatt mit einem konisch sich nach aussen erwei- ternden Schneidteil 1, welcher distal eine Breite Z aufweist und einen planen Trägerteil 2 mit einer Dicke D besitzt. Beide Teile sind durch eine Schweisse 3, welche eine durchschnittliche Schweiss- nahtstärke S einnimmt, miteinander verbunden.
Ausführungsformen wurden mit folgenden Massen erstellt und untersucht bzw. geprüft : Trä- gerbändern 2 mit einer Dicke Z von 0,5 mm bis 3 mm erfolgten Aufschweissungen von Schneidtei- len mit unterschiedlicher Querschnittsform mit Schweissgeschwindigkeiten von 6 bis 30 m/min. Es hat sich auf Grund von chemischen Analysen über den Schweissbereich in Abhängigkeit von der Entfernung vom unaufgeschmolzenen Material sowie von Schliffbildern und praktischen Erprobun- gen gezeigt, dass dünne Trägerbänder 2 mit einer Dicke D von 1,0 mm mit einem Schneidteil 1 bei einer hohen Schweissgeschwindigkeit von 15,0 bis 18,8 m/min, höchstens jedoch bis 25,0 m/min, hochwertig verbunden werden können.
Höhere Schweissgeschwindigkeiten sowie dünnere Träger- bänder führen zu Schweissnahtfehlern und geringere Schweissraten bewirken einen ungünstigen chemischen und dimensionalen Aufbau des Schweissbereiches mit Stärken über 0,35mal die Dicke D des Trägerbandes 2. Demgegenüber müssen, um eine gute Schweissverbindung der Teile beim Einsatz von Trägerbändern 2 mit einer Dicke von 2,5 mm zu erreichen, Schweissgeschwindigkeiten von mindestens 8,0 m/min angewendet werden. Dabei ergibt sich eine einwandfreie Güte der Schweissung bei vollständiger Vermeidung von partiellen Versprödungen in dieser.
In Fig. 2 ist ein Vormaterial mit einer axsymmetnschen konkaven Querschnittsform eines sich verbreiternden Schneidteiles 1 dargestellt, wobei ein Konkavbereich 11proximal den Schweissbe- reich 3 betreffend erstellt ist.
Fig. 3 zeigt ein Vormaterial im Querschnitt mit einem Schneidteil 1, der zu einem Trägerteil 2 bzw. zu einem Schweissverbindungsbereich 3 hin von einer vergrösserten Breite Z sich in einen Konvexbereich 12 an eine Dicke D des Trägers angleicht.
Fig. 3a zeigt ein Vormaterial, welches im Querschnitt einen rechteckigen oder quadratischen Schneidteil 1 mit einer vergrösserten Breite Ds besitzt, wobei im Nahbereich zum Trägerteil 2 hin bis zur Schweissnaht 3 die Schneidteilbreite unter Bildung eines Konvexbereiches 12 verringert ist.
Fig 4 sowie Fig. 5 zeigen jeweils einen geätzten Mikroschliff eines Schweissbereiches 3 zwi- schen einem Schneidteil 1 und einem Trägerteil 2 mit einer Vergrösserung von 22 :1 70:1 Im Schweissbereich 3 sind innerhalb der erstarrten Flüssigphase Bewegungsschlieren, die von einer veränderten Dendritenstruktur herrühren, ersichtlich.
In Fig. 6 ist anhand eines Mikroschliffes mit einer Vergrösserung von 500 :1 Übergang von einem Schneidteil 1 in die Schweissnaht 3 ersichtlich. Durch eine erfindungsgemäss induzierte Bewegung der Flüssigphase während des Schweissvorganges und des Erstarrens ist, wie Fig 6 zeigt, ein scharfer Übergang ohne versprödende Phasen erreicht worden.