Klinge für land- und forstwirtschaftliche Zwecke aus Stahl, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung

Abstract

 Eine Klinge für land- und forstwirtschaftliche Zwecke wird dadurch hergestellt, daß sie aus mikroborlegiertem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,35 bis 0,5 % gefertigt wird, durch Erwärmen und Abschrecken auf eine Härte größer oder gleich 48 HRc gebracht wird und an der Oberfläche durch ein an sich bekanntes Oberflächenhärtungsverfahren, vorzugsweise durch Karbonitrieren, auf eine Härte von 65 bis 70 HRc gebracht wird. Die derart hergestellte Klinge weist ausreichend harte Schneidbereiche auf, um als Schneide mit zufriedenstellender Standzeit eingesetzt zu werden. Dennoch ist die Bruchgefahr durch ausreichende Zähigkeit gering gehalten.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Klinge für land- und forstwirtshaftliche Zwecke aus Stahl, die thermisch durch Erwärmen und Abschrecken gehärtet wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Klinge.

[0002] Durch Härten kann niedrig gekohlter Stahl, wie z.B. C22 oder C35, bei Erwärmung auf ca. 900°C und anschließendem Abschrecken auf eine maximale Härte von bis zu 48 HRc gehärtet werden. Diese Härte ist für einen direkten Einsatz als Schneidenkante völlig unzureichend, hat aber den Vorteil, daß die Zähigkeit ausreichend hoch ist, so daß eine Nachbehandlung (Anlassen) nicht erforderlich ist. Um die als Schneidkante erforderliche Härte zu erreichen, wird bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik die Klinge durch ein Oberflächenhärtungsverfahren, z.B. Karbonitrieren, in der äußersten Schicht gehärtet. Diese gehärtete Schicht kann eine Härte von 65 bis 70 HRc erreichen. Eine Klinge, die nach dem soeben beschriebenen Verfahren hergestellt wird und die genannten Eigenschaften hat, ist z.B. in der DE-C 42 04 000 beschrieben.

[0003] Dieses Verfahren ist für höher gekohlte Stähle nicht verwendbar, da dort das Grundmaterial eine höhere Härte annimmt, aber ohne Nachbehandlung (Anlassen) eine zu geringe Zähigkeit aufweist und damit die Bruchgefahr zu hoch ist. Beim Nachbehandeln durch Aalassen würde aber der Effekt der hohen Härte von 65 bis 70 HRc in der karbonitrierten Schicht wieder verlorengehen.

[0004] Bei der Klinge gemäß DE-C 42 04 000 andererseits ist der Verbiegewiderstand durch die erreichbare Grundhärte limitiert, so daß es zu einem Verbiegen der Klinge kommen kann und auch der durch die unterschiedliche Härte der gehärteten Schicht und des Grundmaterials sich ergebende Selbstschärfeffekt durch den unterschiedlich schnellen Verschleiß ist unzufriedenstellend, da das Grundmaterial zu schnell verschleißt.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klinge zu schaffen, die die obengenannten Nachteile nicht aufweist.

[0006] Die erfindingsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der für die eingangs genannte Klinge verwendete Stahl mikroborlegiert ist und einen Kohlenstoffgehalt von 0,35 bis 0,50 % hat. Vorzugsweise enthält der Stahl 0,3 bis 0,5 % Chrom und 0,0015 bis 0,008 % Bor. Dieser Stahl erreicht beim thermischen Härten eine Ansprungshärte in Öl von 48 bis 58 HRc, hat jedoch eine ganz besondere Eigenschaft, und zwar, daß er bei der Ansprungshärte bereits eine hohe Zähigkeit aufweist und deshalb bei dieser hohen Härte belassen werden kann.

[0007] Bei gleicher Abmessung hat eine derartige Klinge einen höheren Biegewiderstand oder es kann bei gleichem Biegewiderstand die Dicke der Klinge reduziert werden. Dies ist ein ganz entscheidender Vorteil, da dadurch die translatorisch zu bewegenden Massen geringer werden und sowohl eine geringere Antriebskraft erforderlich ist als auch der Verschleiß der Antriebselemente reduziert wird. Weiters bewegt sich eine dünnere Klinge leichter durch das Schneidgut, was ebenfalls die erforderliche Antriebskraft verringert und außerdem die Verstopfungsgefahr reduziert. Die Reduktion der zu bewegenden Massen ist von großere Bedeutung, wenn man sich vor Augen hält, daß beispielsweise bei einem 9 m langen Mähmesser für Mähdrescher ca. 120 Stück Klingen montiert sind.

[0008] Auch der durch die Härtedifferenz gegebene Selbstschärfeffekt wird durch die Anhebung der Härte des Grundmaterials gegenüber der Klinge des Standes der Technik und damit durch die Verringerung der Härtedifferenz zwischen Härteschicht und Grundmaterial wesentlich verbessert. Es erhöht die Standzeit und ein Nachschleifen muß seltener vorgenommen werden.

[0009] Erfindungsgemäß hat die Klinge eine Härte größer oder gleich 48 HRc.

[0010] Vorzugsweise weist die Klinge zumindest im Bereich der Schneide eine durch ein an sich bekanntes Oberflächenhärtungsverfahren, vorzugsweise durch Karbonitrieren, gehärtete Schicht an der Oberfläche mit einer Härte von 65 bis 70 HRc auf. Damit wird der Selbstschärfeffekt optimiert.

[0011] Bei der erfindungsgemäßen Herstellung einer Klinge für land- und forstwirtschaftliche Zwecke aus Stahl wird die Klinge aus mikroborlegiertem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,35 bis 0,50 % gefertigt, durch Erwärmen und Abschrecken auf eine Härte größer gleich 48 HRc gebracht und durch ein an sich bekanntes Oberflächenhärtungsverfahren, vorzugsweise durch Karbonitrieren an der Oberfläche, auf eine Härte von 65 bis 70 HRc gebracht.

[0012] Beim Oberflächenhärten werden vorzugsweise mehrere Klingen in einem Stapel aufeinandergelegt, wobei sich die Oberflächen der Klingen gegenseitig abdecken, außer in den Bereichen der Schneiden und an der oberen Fläche der obersten Klinge und an der unteren Fläche der untersten Klinge. Durch dieses Stapeln der Schneidklingen kann das gesamte Härteverfahren wesentlich kostengünstiger durchgeführt werden, da einerseits in eine wesentlich kleinere Fläche Kohlenstoff oder Stickstoff hineindiffundiert werden muß und andererseits eine wesentlich größere Stückzahl von Schneidklingen gleichzeitig behandelt werden kann; d.h. bei gleichen Kosten eine mehrfache Stückzahl hergestellt werden kann.

[0013] Vorzugsweise wird die Klinge aus Stahl mit 0,3 bis 0,5 % Chrom und 0,0015 bis 0,008 % Bor gefertigt.

[0014] Eine erfindungsgemäß gehärtete Klinge wird z.B., wie folgt, hergestellt:
Es wird eine Klinge aus einem Stahl mit 0,42 % C, 0,28 % Si, 1,13 % Mn, 0,012 % P, 0,001 % S, 0,40 % Cr, 0,03 % Ni, 0,041 % Ti und 0,0030 % B gefertigt und durch Erwärmen auf 900°C und Abschrecken in Öl gehärtet. Die resultierende Ansprunghärte dieser Klinge beträgt nach dem Härten 54 bis 56 HRc. Durch ein anschließendes Karbonitrieren nach einem bekannten Verfahren kann man ein Härten der Oberflächenschicht mit z.B. einer Oberflächenschichtdicke von 0,3 mm auf 66 bis 67 HRc erzielen. Trotz der hohen Werte für die Härte ist das Material der so erzeugten Klinge ausreichend zäh, um beim Einsatz der Klinge genügend Bruchbeständigkeit zu haben.

[0015] In den beiligenden Zeichnungen ist in Fig.1 eine von der Form her an sich bekannte Klinge in einer Ansicht von oben gezeigt. In Fig. 2 ist ein Stapel mit Klingen im Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1 dargestellt.

[0016] Die Klinge weist einen Körper 7 mit Befestigungsbohrungen 8 auf sowie die Schneidenbereiche 2 und 3, welche sich an die Schneide 6 anschließen und deren Härtung für die Standzeit der Klinge ausschlaggebend ist. Werden die Klingen wie in Fig. 2 übereinander gestapelt, so berührt die untere Fläche 4 einer Klinge 1 die obere Fläche 5 der darunterliegenden Klinge 1 und die Oberflächen der Klingen decken sich gegenseitig ab. Die Diffusion des Kohlenstoffs und Stickstoffs findet jedoch nur an den unbedeckten Flächen, d.h. in den Schneidenbereichen 2 und 3 sowie an der oberen Fläche 5 der obersten Klinge 1 und der unteren Fläche 4 der untersten Klinge 1, statt. Durch das Stapeln können in zeitsparender Weise die Schneidenbereiche mehrerer Klingen gleichzeitig oberflächengehärtet werden, wobei auch wesentlich weniger Diffusionsgas benötigt wird, dennoch findet an den wesentlichen Stellen, nämlich an den Schneidenbereichen 2 und 3, eine Härtung der Oberfläche statt.

Ansprüche

1. Klinge für land- und forstwirtschaftliche Zwecke aus Stahl, die thermisch durch Erwärmen und Abschrecken gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl mikroborlegiert ist und einen Kohlenstoffgehalt von 0,35 bis 0,50 % hat.

2. Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl 0,3 bis 0,5 % Chrom und 0,0015 bis 0,008 % Bor enthält.

3. Klinge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinge (1) eine Härte größer oder gleich 48 HRc hat.

4. Klinge nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinge (1) durch ein an sich bekanntes Oberflächenhärtungsverfahren, vorzugsweise durch Karbonitrieren (Eindiffundieren von Kohlenstoff und/oder Stickstoff), an der Oberfläche zumindest im Bereich (2, 3) der Schneide (6) eine gehärtete Schicht mit einer Härte von 65 bis 70 HRc aufweist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Klinge für land- und forstwirtschaftliche Zwecke aus Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Klinge (1) aus mikroborlegiertem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,35 bis 0,50 % gefertigt wird,

- durch Erwärmen und Abschrecken auf eine Härte größer gleich 48 HRc gebracht wird,

- und an der Oberfläche durch ein an sich bekanntes Oberflächenhärtungsverfahren, vorzugsweise durch Karbonitrieren, auf eine Härte von 65 bis 70 HRc gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Oberflächenhärtehen mehrere Klingen (1) in einem Stapel aufeinanderglegt sind, wobei sich die Oberflächen (4, 5) der Klingen (1) gegenseitig abdecken, außer in den Bereichen (2, 3) der Schneiden (6) und an der oberen Fläche (5) der obersten Klinge (1) und an der unteren Fläche (4) der untersten Klinge (1).

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinge (1) aus Stahl mit 0,3 bis 0,5 % Chrom und 0,0015 bis 0,008 % Bor gefertigt wird.

Zeichnung