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Matrizenschiene für Perforiervorrichtungen Man hat wiederholt versucht,
dem beim Gebrauch der Perforiervorrichtungen auftretenden Übelstande, daß die Bohrungen
der Matrizen- oder Schnittschiene sich ausweiten, dadurch zu begegnen, daß man versucht
hat, die aus Stahl hergestellten Schienen zu härten. Diese Versuche haben aber zu
keinem Erfolg geführt, weil einerseits mit dem Härten des Materials die Gefahr des
Zerspririgens der Schiene wächst und andererseits die lange schmale Schiene beim
Härten sich verzieht. Gelingt es nun, die beim Härten der Schiene aufgetretene Krümmung
durch Richten zu beseitigen, was nur bei einer milden Härte möglich ist, so kommt
noch zu diesem Nachteil ein viel größerer durch die beim Härten eingetretene Längenänderung
der Schiene. Eine noch so geringe Längenänderung von nur i/io bis %o mm hat sofort
ein Klemmen der Vorrichtung zur Folge, was ohne weiteres begreiflich ist, da in
der Stiftschiene einer Perforiervorrichtung einige Hundert Stifte sitzen. Wollte
man nun den Weg beschreiten, die gehärtete Schiene als Grundlage für den Aufbau
der gesamten Perforiervorrichtungen zu verwenden, d. h. die Schnitt- oder Matrizenschiene
als Bohrlehre für das Bohren der Stiftführungsschiene und der Stiftschiene zu benutzen,
so könnten diese Schienen nicht repariert und überhaupt bei einer Reparatur keine
neue gehärtete Stahlschiene nach den bisherigen Härtemethoden angebracht werden.
Man hat zur Beseitigung der angegebenen Übelstände eine besondere gehärtete Schnittschiene
in eine in üblicher Weise in einer Führungsnut des Perforiermaschinentisches eingeschobene
Führungsschiene aus ungehärtetem Stahl eingesetzt, also die Matrizenschiene "aus
zwei ineinander geschobenen Teilen zusammengesetzt, von welchen nur das Oberteil
gehärtet und in der Führungsschiene zwangsweise ausgerichtet und festgeschraubt
ist. Wegen der Längenänderung beim Härten ist es nun praktisch aus den oben angeführten
Gründen unmöglich, die gehärtete Matrizenschiene als Ganzes in die Führungsschiene
einzuschieben. Man hat deshalb die gehärtete Matrizenschiene aus mehreren kurzen
Stücken zusammengesetzt, um die Längenänderung auszugleichen und das Richten der
Schiene auf ein Mindestmaß herabzudrücken. Dadurch ist aber die Herstellung der
Perforiervorrichtung bedeutend verteuert und die Gefahr einer Lockerung der. Verschraubung
sehr groß.
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Durch die Erfindung werden die gekennzeichneten Mängel und Übelstände
beseitigt, und zwar besteht die Erfindung darin, daß die in üblicher Weise hergestellte
und gebohrte Matrizenschiene auf der Eintrittsseite der Stempel oberflächlich gehärtet
.ist. Die Härtung kann. auf einen die Eintrittsöffnungen der Matrizenbohrungen eng
umschließenden Teil der Oberfläche beschränkt sein. Die Oberflächenhärtung geschieht
z. B.
in der Weise, däß die Lochreihen der Stahlschiene an einer
Stichflamme vorbeigeführt, erwärmt und in einem unmittelbar darunterliegenden Behälter
abgekühlt werden. D,i Vorschubgeschwindigkeit der StahlschieAe ist dabei durch die
Hitze der Stichflamni die Art des Stahles und die Entfernung der Härteflüssigkeit
von der Stichflamme bestimmt.
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Da die Härtung nur einen geringen Bruchteil des Gesamtquerschnittes
vor allem bei Härtung nur der engeren Umgebung der Stempellöcher der Schiene erfaßt
und die Härtetemperatur wegen der unmittelbar sich anschließenden Kühlung und damit
geringen Wärmeverlustes nicht wesentlich überschritten zu werden braucht, wird 'eine
gehärtete Schiene erzeugt, die weder in der Länge verändert noch merkbar verzogen
ist. Eine eventuell doch eingetretene Krümmung der Schiene kann wegen des geringen
Anteils des gehärteten Kerns am Gesamtquerschnitt leicht ohne Gefahr des Zerspringens
durch Richten beseitigt werden. - Bei einer Reparatur kann die Schiene gemäß der
Erfindung an den gehärteten Stellen ausgeglüht und wie jede andere ungehärtete Schiene
vorgerichtet und wieder gehärtet werden.
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Es ist bekannt, auf Verschleiß beanspruchte Stücke nur an den Stellen
zu härten, welche dem Verschleiß besonders ausgesetzt sind, insbesondere z. B. die
Flanken von Gewinden, Schneckengängen und Zähnen, durch Oberflächenerhitzung, Brenner
und folgende Abkühlung zu härten.
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Aber bei einem langen Stab von so geringer Stärke, wie es bei einer
Matrizenschiene eines Perforierapparates der Fall ist, lag an sich kein unmittelbarer
Anlaß vor, die Oberflächenhärtung anzuwenden, da an sich die Abmessungen und die
Gestalt der Schiene 'ihre Härtung im ganzen sehr wohl ermöglicht und diese totale
Härtung sich im Grunde viel einfacher durchführen läßt als die auf die Umgrenzung
der Löcher beschränkte Oberflächenhärtung. Außerdem war nicht ohne weiteres zu vermuten,
daß die Übelstände und Mängel, die bei der total gehärteten Schiene sich ergebene
bei beschränkter oberflächlicher Härtung nicht auftreten würden. Der bekannten und
viel angewandten Oberflächenhärtung würde es entsprechen, wenn die Matrizenschiene
im ganzen erwärmt und darauf abgekühlt würde, wie es bei der Verwendung von Kohlenstoffstahl
fiblich ist. Über die Oberflächenhärtung von Schnittwerkzeugen ist in der Literatur
z. B. erwähnt, daß alle bis auf den Kern durchhärtenden Stähle sich weniger und
regelmäßiger verziehen als solche, die bei einem zähen Kern nur eine verhältnismäßig
dünne, harte Oberflächenschicht erhalten, und aus diesem Grunde bei Kohlenstoffstählen
die Gefahr des unregelmäßigen Verziehens am größten ist. Tatsächlich läßt h diese
Härtung für die Schnittschienen i Perforierapparaten im allgemeinen bei r Vielgestaltigkeit
der Stücke wegen der 'durch die Härtung entstehenden Volumenvergrößerung gar nicht
anwenden, weil ein nachträgliches Schleifen in den meisten Fällen nicht möglich
ist und eine Veränderung in der Länge trotzdem eintreten würde, wenn der Schnitt
an der Außenkante der Schiene liegt, was meistens der Fall ist.
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Bei den Matrizenschienen von Perforierapparaten darf eine Längenveränderung
bei den bis über x m langen, verhältnismäßig dünnen Schienen aus den in der Erfindungsbeschreibung
erwähnten Gründen nicht eintreten, während eine Volumenänderung und Verziehung,
bei den obengena.nnten Gewinden, Schneckengängen, Zähnen u. dgl. vielleicht unerwünscht,
aber nicht von solcher Bedeutung ist wie bei Perforierschnittschienen, die. eine
absolute Unveränderlichkeit der Länge erfordern. Für die Wichtigkeit dieses Gesichtspunktes
spricht die Tatsache, daß man bei den bekannten gehärteten Matrizenschienen diese
in kurze Stücke unterteilt hat, um die Längenänderung einigermaßen auszugleichen.
Eine wirkliche Längenausgleichung ist auf diesem Wege, d. h. innerhalb der kurzen
Stücke, praktisch nicht erreichbar, und ein Perforierapparat mit einer derart ausgeführten
Schnittschiene muß infolge des Nichtpassens der Stiftlöcher einen größeren Verschleiß
unterliegen.
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Das Streben, Matrizenschienen in beliebiger Länge so zu härten, daß
eine Längenänderung nicht eintritt, also die bisherige billige Herstellungsweise
beizubehalten, hat zu keinem Erfolg geführt. Der Erfolg tritt erst ein, wenn gemäß
der Erfindung die Erwärmung der Schiene mittels kleinster Stichflamme und die darauf
folgende Abkühlung auf die engste Umgebung der Matrizenlöcher 1Seschränkt und ein
Stahl verwendet wird, dessen Härtung nur an den bis zur Härtetemperatur erwähnten
Stellen im kleinsten Umfang um das Matrizenloch erfolgt. Der Erfolg beruht wesentlich
auf der Erkenntnis der günstigen Einbettung und Wirkung der Matrizenlöcher zur Aufnahme
der durch die Härtung hervorgerufenen Volumenvergrößerung an dieser Stelle und der
damit verbundenen Spannungen auf die umliegenden ungehärteten Teile. Es ist also
nicht nur die günstige Einbettung der Matrizenlöcher mit dem beiderseitig liegenden
genügenden Material von Vorteil, sondern auch die Ineinanderreihung der Matrizenlöcher
und damit die günstige Auswirkung
der Volumenvergrößerung nach dem
Inneren der Löcher, ohne daß die Schiene wesentlich krumm wird. Erst die auf Grund
dieser Überlegungen und Erkenntnis angestrengten Versuche ließen tatsächlich eine
gehärtete Schiene entstehen, die in ihrer Länge trotz der Härtung unverändert blieb.
Die durch die Härtung hervorgerufene Verengung der Matrizenlöcher kann man durch
vorheriges Größerbohren der Löcher begegnen. Das Maß, um welches die Löcher größer
gebohrt werden müssen, hängt von der Stahlsorte, Härtungstemperatur und Schnelligkeit
der Erwärmung und Abkühlung ab und läßt sich durch Ver suche ermitteln.
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Der Vorteil der erfindungsgemäß gehärteten Schiene liegt nicht nur
darin, daß die Schiene an sich gehärtet und aus einem Stück ist, sondern in der
außerordentlich großen Härte des Materials an den Schnittlöchern. Der Verschleiß
der teueren Stahlschiene ist damit auf das geringste Maß herabgedrückt. Eine gleiche
Härte läSt sich z. B. bei der schon erwähnten, . aus Teilen bestehenden gehärteten
Stahlschiene nicht erreichen, da bei so weit gehender Härtung eine so große Lagenveränderung
und ein so starkes Verziehen eintreten würde, daß ein Ausgleich auch nur einigermaßen
möglich wäre, wenn die Schiene aus sehr kurzen Stücken zusammengesetzt,würde. Das
würde aber den Apparat verteuern und die Gefahr einer Lockerung der Schiene stark
vergrößern.
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Diel Erfindung besteht also in der Übernahri@e"bder Anwendung der
bei. Maschinenteilen - bekannten teilweisen Oberflächenhärtung zur Härtung der Schnittschienen
von Perforierapparaten, und zwar wird diese Oberflächenhärtung in der Weise ausgeführt,
däß eine Beschränkung der zu härtenden Oberfläche auf die Umgebung der Schnittlöcher
erfolgt, so daß diese Löcher imstande sind, die durch die Erwärmung und Abkühlung
der Fläche in der .Schiene auftretenden Spannungen aufzunehmen und auszugleichen,
eine Verziehung und Längenänderung der Schiene selbst also nicht eintritt.