DE2031323A1

DE2031323A1 - Verfahren zum Beschichten von Stahlblechen

Info

Publication number: DE2031323A1
Application number: DE19702031323
Authority: DE
Inventors: Hiroshi; Ine Toshio; Ichi. Tomoyuki Chiba Tanda Toshikuni Akashi; Shimanaka (Japan). P
Original assignee: Kawasaki Steel Corp.. Kobe (Japan)
Priority date: 1969-06-24
Filing date: 1970-06-24
Publication date: 1971-01-14
Also published as: GB1272209A; FR2051191A5; BE752441A; US3666568A; DE2031323B2; SE352109B; DE2031323C3

Description

Verfahren zum Beschichten von Stahlblechen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Stahlblechen.

Zweck der Erfindung ist namentlich die Schaffung eines Verfahrens zum Beschichten von Stahlblechen, insbesondere Trafoblech, einschließlich Silikonstahlblechen, um eine ä wesentliche Verbesserung ihrer Stanzbarke.it zu erzielen.

Zur Herstellung von Kernen für elektrische Einrichtungen aus Trafoblechen,oder Silikonstahlblechen, beispielsweise ' von Ankerkerneri von Elektromotoren bzw. Generatoren oder Kernen für kleinere Transformatoren, werden Trafobleche in der gewünschten Form ausgestanzt und mehrere derart gestanzte Bleche übereinander geschichtet bzw. laminiert.

Wenn beim Stanzen zu hohe Grate entstehen, verbinden diese unter Umständen benachbarte Bleche des'laminierten Pakets elektrisch, woraus sich eine Verschlechterung der elektromagnetischen Eigenschaften des Kerns und weitere

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nachteilige 'Wirkungen ergeben. Werden die Grate nach wiederholten Stanzvorgängen zu hoch, so wird im Fertigungs-' betrieb üblicherweise die Stanzform ausgebaut und zur Verringerung der Gratbildung nachgeschliffen. Der Ausbau, das Schleifen und der Wiedereinbau der Stanzwerkzeuge erfordert zusätzliche Arbeitszeit und verursacht entsprechend hohe Kosten. lesbesondere die komplizierten Formen zum Stanzen der Bleche für Kerne von Motoren weisen verwickeltes Profil auf, so daß ihr Schliff besonderes Geschick erfordert. Insgesamt ist durch die Bildung der Grate die Wirtschaftlichkeit verschlechtert, d.h. die Kosten des Stanzvorgangs sind zu groß.

Somit ist die Stanzbarkeit von Trafoblechen ein wichtiger Faktor bei der Herstellung von laminierten Kernen für elektrische Geräte. Für ihre Verbesserung wurden bereits zahlreiche Vorschläge gemacht. Ein Weg hierzu besteht darin, eine Verlängerung der Lebensdauer der Stanzformen oder -gesenke zu versuchen, d.h. eine Vergrößerung der Anzahl der ohne Nachschleifen möglichen Stanzvorgänge.

Die kritische zulässige Höhe der Grate beim Stanzen von Trafoblechen wurde empirisch zu 4-0 bis 80 um ermittelt. Gebräuchliche Stahlwerkzeuge bewirken Grate von dieser kritischen Höhe nach etwa 30 000 bis 70 000 Stanzvorgangen. Dank der Verwendung von Wolframkarbidlegierungen, beispielsweise WC-Co-Legierungen, konnte die Lebensdauer der Stanzwerkzeuge in jüngster Zeit auf 300 000 bis 700 000 Stanzvorgänge, also um das Zehnfache gegenüber herkömmlichen ütahlfprmen gesteigert werden. ·

Die Bearbeitbarkeit von zu stanzenden Eisen- und Stahlblechen wurde in jüngster Vergangenheit vielfach untersucht, und es wurden zahlreiche Berichte über für das"

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Stanzen vorteilhafte mechanische i£L gense ha f ten von Eisen-' und Stahlblechen, wie Härte, Dehmmgsgrenze und Zugfestigkeit veröffentlicht. jJarin wird geschätzt, daß sich die Lebensdauer der Stahzwerkzeug-e durch Verbesserung der Stanzbarkeit von Eis-en- und Stahlblechen höchstens verdoppeln läßt. Insbesondere bei Trafoblechen ist das . Ausmaß einer chemischen bzw. thermischen Behandlung der Bleche zum Verbessern von deren mechanischen Eigenschaften im allgemeinen dadurch begrenzt, daß man zugleich die . ■■'. notwendigen elektrischen und magnetischen Eigenschaften erreichen muß. Somit ist an sich wenig Spielraum für , f

eine Verbesserung der Stanzbarkeit von Trafoblechen vorhanden. So ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung 24,74-4-/1967 eine Verbesserungder Stanzbarkeit von Stahlblechen offenbart, die jedoch höchstens 40 bis 50/fr ausmacht". Es ist auch bekannt, die Stanzbarkeit von Stahlblechen durch Auftrag von Lackfirnis oder Emaillelack mit. nachfolgendem Einbrennen des Überzugs zu verbessern, wie z.B♦■ dem Artikel "Fiat üolled Electrical Steel" der Fachschrift AISI Proceedings, Juli 1968, zu entnehmen ist. Ein solcher Lackauftrag vermag die Anzahl der Stanzvorgänge bis zum Nachschleifen auf beispielsweise 60 000 bis

150 000 zu verdoppeln. Andererseits bestehen derartige λ

Lacke jedoch aus organischen Stoffen und vertragen nur verhältnismäßig niedrige Temperaturen, beispielsweise JOG C, nicht jedoch die zur Warmbehandlung von Eisen- und Stahlblechen, beispielsweise beim Anlassen zur Spannungsverringerung, erforderlichen hohen Temperaturen um etwa 800 ⁰C. Bei der Herstellung eines Kerns für einen Ständer durch Inertgas-Wolframbogen-Schweißen CMcgonarc-Schweiß^en) verbrennt der Lack und bewirkt eine große Anzahl von Blasen, welche die mechanische Festigkeit der Schweißstellen außerordentlich verringern. Eine derartige Schwächung der Schweisteilen stellt eine schwere Beeinträchtigung dar.

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Zur Vermeidung dieser Nachteile schlägt die japanische Patentschrift 527 632 (japanische Patentvcröffentlichung 7 850/1968) die Verwendung eines wasserlöslichen, anorganischen, als Hauptbestandteil Chromsäureanhydrid und weitere Stoffe wie Magnesiumoxid und Adipinsäure enthaltenden Überzugs· vor. Durch Warmbehandlung bzw. Sintern von mit einem solchen anorganischen Überzug versehenen Stahlblechen' läßt sich die Stanzbarkeit gegenüber mit herkömmlichen Überzügen versehenen Blechen auf das 1,5- bis 2-fache verbessern. Andererseits weist ein ,Überzug der zuletzt angeführten Art, dessen Hauptbestandteil Chromsäureanhydrid, ein Chromat oder ein Bichromat ist, den Nachteil auf, daß er außergewöhnlich starke Abnutzung der aus Wolframkarbidlegierung bestehenden Stanzformen bzw. -werkzeuge hervorruft und damit ihre Lebensdauer auf 200 000 bis 500 Stanzvorgänge verringert. Wenn also Stanzformen aus Wolframkarbidlegierungen zur Verarbeitung von Stahlblechen mit dem vorstehend erwähnten anorganischen Lacküberzug verwendet werden, verringert sich ihre Standzeit auf etwa die Hälfte bis ein Fünftel des Wertes, welcher " bei der Verarbeitung unbeschichteter Stahlbleche oder mit bekannten PhosphatbeSchichtungen versehener Stahlbleche erzielbar ist. Ein anorganischer Lack nach der zuletzt angeführten japanischen Patentschrift ist somit für Stanzformen aus Wolframkarbidlegierungen kaum geeignet.

Sowohl bei den bekannten organischen als auch' bei den bekannten anorganischen Beschichtungen ist das zulässige' Passungsspiel zwischen Stempel und Matrize der Form sehr gering. Selbst wenn eine zu Versuchszwecken dienende Stanzform mit bestimmten Abmessungen sich als brauchbar erwies, brachten Fertigungs-Stanzwerkzeuge für Stanzteile von verwickelter Form, beispielsweise für Läufter von Elektromotoren, keine befriedigenden Ergebnisse.

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Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, die bei den bekannten Stanzverfahren von Eisen- und Stahlblechen auftretenden Schwierigkeiten zu verringern bzw. zu beseitigen und ein verbessertes Beschichtungsverfahren vorzusehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist-dadurch gekennzeichnet, daß für die Beschichtung eine erste Schicht in einer Dicke von 0,5 bis 2,5 um durch Auftragen einer Chromsäure, Chromate oder Bichromate oder mehrere dieser Stoffe enthaltenden Lösung hergestellt wird, daß eine zweite, deckende, aus Lackfirnis bestehende Schicht in einer Dicke von 0,1 bis 2,5 pn aufgebracht wird und daß die Schichten bei 250 bis 600 ⁰C eingebrannt werden.

Praktische Versuche haben erhärtet, daß eine derartige kombinierte Beschichtung aus einer ersten dünnen Schicht aus Chromsäureverbindungen und einer zweiten dünnen Schicht aus.Lackfirnis nach dem Einbrennen geeignet ist, das Entstehen von Graten wirksam zu verhindern und die unvermeidliche Zunahme des Spiels zwischen Stempel und Matrizeder Form im Laufe des Stanzbetriebs auszugleichen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich infolgedessen die beim Stanzen unvermeidliche Entstehung von Graten weitestgehend unterdrücken und die Lebensdauer der Formen um mehrere Zehner-Faktoren verlängern.

Erfindungsgemäß ist durch den Auitrag der kombinierten Beschichtung auf die zu stanzenden Stahlbleche die Lebensdauer von Stanzwerkzeugen aus Stahl auf 800 000 und diejenige von Stanzwerkzeugen aus Wolframkarbidlegierungen auf 5 000 000 Stanzvorgänge verlängerbar. Die kombinierte Beschichtung besteht dabei aus einer ersten dünnen Schicht von Chromsäureverbindungen und einer zweiten dünnen Schicht von Lackfirnis. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht erforderlich, die chemische" Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften oder elektromagnetischen

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Charakteristiken der Stahlbleche selbst zu ändern. Die Stanze kann dabei in herkömmlicher Weise verwendet werden und bedarf für das Stanzen von mit der erfindungsgemäßen kombinierten Beschichtung versehenen Stahlblechen keiner besonderen Vorkehrungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist darüber hinaus für Trafobleche mit einem Si-Gehalt von 4-% oder weniger verwendbar. Die auf derartige Trafobleche für elektromagnetische Kerne aufgetragene kombinierte Beschichtung weist ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf die Isolierung der Bleche auf, insbesondere einen" hohen Füllfaktor, hohe Korrosionsbeständigkeit, gute Haftfähigkeit, einen hohen Widerstand zwischen den Lamellen und hohe Wärme— beständigkeit zur Gewährleistung vollwertiger Schweißverbindungen und zum Ermöglichen des Entspannungs-Anlassens.

Die erste Schicht der erfindungsgemäßen kombinierten Beschichtung ist wegen eines Gehaltes an sechswertigem Chrom (Cr⁺ ) rötlich-braun. Die rötlich braune Färbung bleibt auch dann erhalten, wenn die Schicht einen die Chromsäure reduzierenden Stoff enthält. Beim Aufbringen der zweiten Schicht durch Auftrag von Lackfirnis auf die erste Schicht mit dem nachfolgenden Einbrennen neigt die rötlichbraune Färbung der ersten Schicht, die für sechswertiges Chrom typisch ist, zum Verblassen. Zuweilen weist die fertige kombinierte Beschichtung eine grünlich-braune Färbung auf. Beim Biegen von mit der kombinierten Beschichtung versehenem Stahlblech zum Ablösen der kombinierten Beschichtung blättern die erste und die zweite Schicht der kombinierten Beschichtung einstückig ab. Dies läßt vermuten, daß die erste, Chromsäureverbindungen . enthaltende Sdicht mit der zweiten Lackschicht chemisch reagiert, so daß wenigstens ein kleiner Teil des sechs™ werbigen Chroms (Cr ) zu dreiwertigem Chrom (Cr⁺^) reduziert wird. Das heißt, daß die Chromsäureverbindungen

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der ersten Schicht und der Lackfirnis der zweiten Schicht der erfindungsgeniäßen kombinierten Beschichtung nicht nur durch physikalische Haftung, sondern möglicherweise auch durch gegenseitige chemische Bindung fest miteinander verbunden sind. Das Vorhandensein einer derartigen chemischen Bindung ist auch wahrscheinlich, weil Mikrofotografien von Schnitten der kombinierten Beschichtung keine Grenzlinien zwischen der ersten und der zweiten Schicht zeigten.

Bei der bekannten einschichtigen Beschichtung von Stahlblechen mit Chromsäureverbindungen wird diesen eine entsprechende Menge eines reduzierenden Mittels zugesetzt und die Beschichtung ziemlich stark eingebrannt, um die hygroskopischen Eigenschaften der Beschichtung herabzusetzen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist der Zusatz solcher reduzierender Mittel beim Auftrag der ersten, Chramsäureverbindungen enthaltenden Schicht nicht mehr erforderlich. Selbst wenn in besonderen Fällen reduzierende Stoffe zugesetzt werden sollten, können deren Mengen gering sein. Das Erwärmen der erfindungsgemäßen ersten Schicht dient lediglich dem Trocknen. Daher erfolgt die Erwärmung bei a

niedrigen Temperaturen und für kurze Zeit. Die erste Schicht der erfindungsgemäßen kombinierten Beschichtung braucht somit nicht eingebrannt zu werden.

Die Menge der der ersten Schicht zuzusetzenden reduzierenden Stoffe und die Bedingungen bei der Erwärmung bestimmen sich nach der Zeitspanne vom Auftragen der ersten Schicht bis zum Aufbringen der zweiten Schicht aus Laekfirnis. Wenn beispielsweise das Auftragen der ersten und der zweiten Schicht unmittelbar nacheinander erfolgt, genügt bloßes Trocknen der ersten Schicht. . ■» ■

Die in der ersten Schicht der erfindungsgemäßen wasserlöslichen Beschichtung enthaltenen Verbindungen können beliebige

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wasserlösliche Verbindungen von Chromsäure, Chromaten und Bichromaten sein.

Vorzugsweise im Rahmen der Erfindung verwendbare Chromsäureverbindungen sind: -

^ Magnesiuinchromat, Magnesiumbichromat oder eine Mischung davonj

(2) Zinkbichromat oder eine Mischung aus Zinkbichromat und Chromsäure;

(3) Kalziumbichromat oder eine Mischung aus Kalziumbichromat und Chromsäure» ■

Als Reduktionsmittel für die Chromsäureverbindungen, falls solche erforderlich sein sollten, sind ein oder mehrere der folgenden billigen organischen mehrwertigen Alkohole mit befriedigendem Ergebnis verwendbar; Äthylenglyko1, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Glyzerin, Saccharose, Traubenzucker und dgl.

Zu beachten ist, daß bei einer Dicke der ersten Schicht von weniger als 0,5 pm die angestrebte Verbesserung, der Stanzbarkeit von Stahlblechen unabhängig von der für die zweite Schicht gewählten Dicke nicht, erzielbar ist. Im Falle einer Dicke der ersten Schicht von mehr als 2,5 pm wurde andererseits festgestellt, daß die Haftfähigkeit der damit hergestellten kombinierten Beschichtung an Stahlblech herabgesetzt ist. Bei derart verringerter Haftfähigkeit neigt die kombinierte Beschichtung zum Abblättern von den Stahlblechen,, wobei der interlaminare Widerstand bei Trafoblechen unter den zulässigen Wert absinkt. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß die an den Rändern der Stahlbleche abgelösten Blättchen der kombinierten Beschichtung sich an der Oberfläche der Formen anhäufen und damit die Stanzleistung verschlechtern. Als günstige Dicke der ersten Schicht wurde der Bereich zwischen 0,8 und 1,5 um ermittelt.

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Für die aweite Schicht der erfindungsgemäßen kombinierten Beschichtung sind Kunstharzlacke den Naturharzlacken vorzuziehen. Erfindungsgemäß sind unter anderem die folgenden Kunstharzlacke verwendbar: Phenolharzlacke, Aminoharzlacke,"" Epoxidharzlacke,Silikonharzlacke, Polyamidharzlacke, Akrylsäureharzlacke, Melaminharzlacke, polyesterharzlacke, Vinylharzlacke und Kumaronharzlacke. Zur Feststellung ihrer befriedigenden Verwendbarkeit für die erfindungsgemäße Aufgabe wurden mit den oben angeführten Isolierlacken verschiedene Versuche angestellt.

Der isolierende Lackfirnis wird gewöhnlich bei Temperaturen zwischen Zimmertemperatur und 180 .0 getrocknet. Im Falle zu starker Trocknung des Lacks bei überhöhten Temperaturen treten Verbrennungserscheinungen im Lack auf und schwächen diesen, so daß die Haftfähigkeit des Lacks am Stahlblech und seine Isolierwirkung leiden.

Mit Emaillelack überzogene Drähte und dgl. werden ausnahmsweise bei verhältnismäßig hohen Temperaturen, beispielsweise 350 ⁰C während Zeiten von mehreren 10 s getrocknet, nachdem der Lack auf die blanken Leiter aufgetragen wurde. Dadurch, wird der Wirkungsgrad der Trocknung verbessert. In solchen Fällen müssen jedoch sowohl die Trockentemperatur als auch, die Zeitdauer der Wärmebehandlung bei derart erhöhter Temperatur sorgfältig überwacht werden, damit eine Beeinträchtigung der Biegsamkeit und weiterer mechanischer Eigenschaften durch übermäßiges Einbrennen vermieden werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Einbrennen zur Erzielung der chemischen Bindung des Lackfirnis an die erste, Chromsäureverbindungen enthaltende Schicht bei vergleichsweise hohen Temperaturen von 250 bin b00 ⁰C, vorzugsweise 280 bis 400 ⁰C, bei Temperaturen also, die bisher in der Lacktechnik vermieden wurden. Durch Einbrennen bei Temperaturen unterhalb 2^0 G ist

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die angestrebte Verbesserung der Stanzbarkeit und die Gleichzeitig eintretende Schmierwirkung nicht erzielbar, wenngleich sich dabei eine annehmbare Haftung der Beschichtung erreichen läßt. Bei Temperaturen über 600 ⁰C müßte die Einbrennzeit äußerst kurz sein, wobei die Steuerung solcher sehr kurzer Einbrennzeiten in wirtschaftlich aufgebauten Anlagen außerordentlich schwierig ist.

Das schnelle Einbrennen der zweiten Schicht der kombinierten Beschichtung bei derartig hohen Temperaturen beeinflußt nicht nur die Lackschicht, sondern bewirkt auch das Einbrennen der ersten, Chromsäureverbindungen enthaltenden Schicht. Dementsprechend braucht die Warmbehandlung der ersten Schicht vor dem Auftrag der sie überdeckenden zweiten Schicht nur sehr kurz zu sein. ^¹Ur ihre Dicke hat sich ein Bereich von 0,2 bis 1,5 um als optimal erwiesen. Die zweite Lackschicht soll wenigstens 0,1 pm dick sein. Lackschichten von geringerer Dicke als 0,1 um fehlt die für die Verbesserung der Stanzbarkeit ausschlaggebende Schmierwirkung. Wenn die Dicke der Lackschicht andererseits 2,5 pm übersteigt, verschlechtert sich deren Haftfähigkeit auf Stahlblechen derart, daß die Kanten beim Stanzen abblättern. Der an den Kanten abgeblätterte Lack sammelt sich auf der Oberfläche der Matrize der Stanzform an und verursacht Verformungen bei den gestanzten.Stahloder Eisenblechen. Besteht der verwendete Lack aus organischen Verbindungen, so neigen derartig dicke Lackschichten bei Schutzgas-Wolframbogen-Schweißen (Argonarcschweißung) darüber hinaus zur Blasenbildung,

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser ist;

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Fig. 1 und Pig. 2 je ein Diagramm zur Darstellung der erfindungsgemäß erzielbareri Verbesserung der Stanzbarkeit und *

Fig. '3 und Fig. Λ je eine schematisierte Schnittdarstellung der Abnützung von Stanzformen bzw. -werkzeugen.

Zur Erläuterung der erfindungsgemäß erzielbaren Wirkung sind im folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung im Hinblick auf Stanzbarkeit im Vergleich zu einigen herkömmlichen Verfahren beschrieben. "

In Fig. 3 und 4 ist der wesentliche Teil der zur Untersuchung der Stanzbarkeit verschiedener Stahlbänder oder -blech'e entsprechend den nachstehend beschriebenen Beispielen verwendeten Stanzvorrichtung dargestellt. Die Stanzvorrichtung hat einen mittels Schrauben 5 an einem beweglichen Stempelhalter 3 befestigten Stempel 1 und eine mittels Schrauben 6 auf einem festen Tisch 4 befestigte Matrize Zur genauen Ausrichtung des Stempels 1 gegenüber dem beweglichen Stempelhalter 3 sind durch diese Teile Zapfenlöcher7 und 7a gebohrt. Nach dem Ausrichten der Zapfenlöcher 7 j 7a wird ein Führungszapfen 8 in diese einge- M schlagen, der während wiederholter Stanzvorgänge den Stempel 1 gegenüber dem Stempelhalter 3 unverrückt festhält. In gleicher Weise sind durch den festen Matrizentisch 4· und die Matrize 2 Zapfenlöcher 9 und 9a gebohrt. In diese wirdnach dem Ausrichten ein weiterer Führungszapfen 10 eingeschlagen. Die einzelnen zu untersuchenden Stahlbleche werden auf die obere Fläche der Matrize 2 gelegt. Die Matrize 2 weist einen Hohlraum R auf, in den der Stempel 1 formschlüssig einführbar ist. Beim Absenken des Stempels 1 durch die obere Ebene der Matrize 2 hindurch wird das auf die Katrize 2 aufgebrachte Stahlblech durch · das Zusammenwirken der Stanzkanten F und Q von Stempel und Matrize gestanzt.

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Beispiel 1

1. Vorbehandlung der Stahlbänder.

Stahlbandproben mit einem Gehalt von O,O18'> Kohlenstoff, 0,30 % Silikon, 0,029 % Mangan und 0,01 % Phosphor, von 0,5 mm Stärke und einer Harte nach Vickers von"Ή =128 wurden gereinigt.

2. Beschichtung und Behandlungsbedingungen. A. Erfindungsgemäße Beschichtung; Durch Zusatz von 1,5 1 Äthylenglyköl zu 100 1 einer 17 %igen Kalziumbichromatlösung wurde eine Lösung hergestellt und anschließend mittels eines Paares geriffelter Gummiwalzen gleichförmig auf die vorstehend beschriebenen Proben aufgetragen. Durch Erwärmung der Stahlbandproben auf 200 ⁰C während 60 s in einem Elektroofen wurde eine erste Schicht mit einer Dicke von 1,2 um erzeugt und das Stahlband darauf durch Luftkühlung auf Zimmertemperatur abgekühlt. Ein Phenolharzlack wurde durch Zusatz eines geeigneten Verdünnerssoweit verdünnt, daß im Viskositätstest seine Durchlaufzeit bei einem Ford~Becher Mr. 4 noch 15 s betrug. Der verdünnte Lack wurde mittels einer Umkehr-Auftragswalze in einer Dicke, von 0,5 pm , auf die erste auf dem Stahlband befindliche Schicht aufgetragen. Anschließend wurde die Lackschicht in einem Heißluftofen während 80 s bei 350 G eingebrannt.

B. Beschichtung nur mit Chromsäureverbindungen: Durch Zusatz von 2,0 1 Äthylenglycol zu 100 1 einer 17/fcigen Lösung von Kalziumbichromat wurde eine Lösung hergestellt. Durch Auftragen dieser Lösung au! die vorstehend angeführten Stahlbandproben mil/tels eines Paares geriffelter Walzen wurden Beschichtungen in einer Dicke von 1,2 um

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erzeugt und während 100 s bei 300 ·°.ϋ in einem Elektroofen eingebrannt. ·

C. Beschichtung nur mit Lack:

Ein Phenolharzlack wurde durch Zusatz eines geeigneten Verdünners soweit verdünnt, daß im Viskositätstest seine Durchlaufzeit bei einem Ford-Becher Ur. 4 noch 40 s betrug. Der verdünnte Lack wurde gleichmäßig auf die vorstehend angeführten Stahlbandproben aufgetragen und dann während 80 s bei 350 ⁰G in einem Heißluftofen eingebrannt. Dabei entstand eine Lackschicht von 5»5 ρ Dicke.

3. Stanzversuch.

Bei den Stanzversuchen wurde eine Stahlform aus SKD-1-Stahl mit allseitigem Spiel zwischen Stempel und Matrize von 10 um und eine Wolframkarbidform aus einer WG-Co-Legierung mit 16 Gew.-% Go mit allseitigem ■ Spiel zwischen Stempel und Matrize von 15 um verwendet. Bei Verwendung eines leichten Öls als Schmiermittel wurden Scheiben mit einem Durchmesser von 20 mm gestanzt. Bei jeweils 10 QOO auf diese Weise gestanzten Scheiben wurden drei Probestücke entnommen und die Höhe der Grate an vier Stellen jeder Probe mittels Mikrometer gemessen. Dabei wurden die Durchschnittswerte der größten Grathöhe der drei Probestücke ermittelt.

4. Ergebnisse.

Pig. 1 zeigt die Stanzbarkeit von Stahlblechen mit den vorstehend beschriebenen B^Schichtungen A₅B oder C bei Verwendung einer Stahlform, und Fig. 2 zeigt '* die entsprechende Stanzbarkeit bei Verwendung der Wolframkarbidform. '·

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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, nahm die Grathöhe bei herkömmlicher Beschichtung mit Chromsäureverbindungen oder mit Lack nach 130 000 bzw. 190 000 Stanzvorgängen bis 50 pm zu. Bei der erfindungsgemäßen Beschichtung wurde diese Grathö.he erst nach 800 000 Stanzvorgangen erreicht, also durch das erfindungsgemäße Verfahren die Stanzbarkeit gegenüber herkömmlichen Verfahren um das vier- bis sechsfache verbessert. Die Kurve A¹ in Fig. 1 zeigt überdies, daß die Verbesserung der Stanzbarkeit durch das erfindungsgemäße Verfahren bei Vergrößerung des Spiels zwischen Stempel und Matrize von den vorstehend angegebenen 10 um auf 30 um .nicht nennenswert beeinflußt wird. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren einen weiten Toleranzbereich für das Spiel zwischen Stempel und Matrize.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, vermag die Wolframkarbidform bei der herkömmlichen Lackbeschichtung 1 200 Stanzschnitte durchzuführen, mit der herkömmlichen Beschichtung mit Chromsäureverbindungen jedoch nur 120 000, bevor eine Grathöhe von 50 um auftritt. Demgegenüber überschritt die Grathöhe bei der erfindungsgemäßen Beschichtung der gleichen Probebleche mit den gleichen Beschichtungsstoffen selbst nach 2 400 000 Stanzvorgängen noch nicht 20 pm.

Die Abnutzung der bei den Versuchen verwendeten Wolframkarbidform wurde durch Auflegen eines dünnen Kupferblechs mit einer Stärke von 0,5 mm auf die Kanten des Stempels und der Matrize (P und Q, Fig. 3) nach Abschluß der Stanzversuche ermittelt, wobei die Abnützung den Kanten entsprechende Eindrücke auf dem Kupferblech hinterließ.' Fig. 3 und 4 zeigen den Zustand der Kanten P und Q des Stempels und der Matrize vor und nach

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wiederholten Stanzschnitten mit den vorstehend beschriebenen Beschichtungen A bzw. B. Bei den Stahiblechproben mit der Beschichtung B war die v/olframkarbidform nach 200 000 Stanzschnitten in erheblichein Maße abgenützt, und zwar um etwa 0,015 mm in der Waagerechten, wie bei X. und X~ in !''ig. 4 dargestellt, und um etwa 0,05 mm in senkrechter Richtung, ivie bei 1, und Xp in Fig. 4 dargestellt. Demgegenüber wurde bei der erfindungsgemäßen Beschichtung nach 2 400 000 Stanzvorgängen nur ein geringer Verschleiß von der gewohnten abgerundeten Form bemerkt.

Die Versuchsergebnisse mit &r Stahlform zeigen, daß ■die Schmierwirkung der erfindungsgemäßen Beschichtung der der herkömmlichen Beschichtung nur mit Chromsäureverbindungen oder nur mit Lack überlegen ist. Die Versuchsergebnisse mit der Wolframkarbidform .lassen erkennen,.daß die bei der erfindungsgemäßen Beschichtung. die erste, Chromsäureverbindungen enthaltende Schicht bedeckende zweite Lacksehicht eine Berührung zwischen der Form und der ersten Schicht wirksam verhindert.

Um. die Auswirkungen der Viskosität von Schmierölen zu untersuchen, wurden verschiedene Schmieröle, angefangen von flüchtigen Schmierstoffen mit niederiger Viskosität bis hin zu nicht flüchtigen Schmierstoffen mit hoher Viskosität untersucht. Dabei ergab sich, daß die erfindungsgemäße Beschichtung unabhängig von der vorhersehbaren Veränderlichkeit der Viskosität des Schmieröls ausgezeichnete Resultate liefert.

Beispiel 2

1 einer I5%igen Lösung von Magnesiumchromat wurden 1,2 1 Glyzerin und 0,7 kg Chromsäureanhydrid zugesetzt. Durch gleichmäßiges Auftragen der hergestellten Lösung auf

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Stahlblech/proben entsprechend Beispiel 1 mittels ei.lies Paares geriffelter Gummiwalzen wurde eine erste »Schicht mit einer Dicke von 1 ,8 jam hergestellt und während 50 s bei 220 ⁰C in einem elektrischen Ofen getrocknet. Anschließend wurde die erste Schicht abgekühlt.

Ein Aminoharz-Lack wurde mittels eines geeigneten Verdünners verdünnt, bis im Viskositätstest seine Durchlaufzeit bei einem Ford-Becher Nr. 4- noch 12 s "betrug. Der verdünnte Lack wurde mittels einer Umkehr-Auftragswalze in einer Dicke von 0,3 um auf die erste Schicht .aufgebracht und anschließend während 70 s bei 320 ⁰G in einem Heißluftofen eingebrannt.

Die so beschichteten Stahlblechproben wurden mittels einer Stahlform, bei der das Spiel zwischen Stempel und Matrize 15 pm betrug, zu Scheiben von 20 mm Durchmesser gestanzt» Wach 950 000 Stanzvorgängen erreichte die Grathöhe 50 um«

Beispiel 3

Eine aus 100 1 einer 20%igen Zinkbichromatlösung und 1,5 Glyzerin bestehende Lösung wurde mittels eines Paares geriffelter Gummiwalzen gleichmäßig auf Stahlblechproben entsprechend Beispiel 1 aufgetragen und während 30 s bei · 300 ⁰G in einem Elektroofen getrocknete Dabei entstand eine Schicht in einer Dicke von 1,1' p, die anschließend gekühlt wurde»

Burcli Zusatz eines geeigneten Verdünners wurde ein Terephthalate liars=Lack soweit verdünnt, daß im Viskositätstest seine Durchlauf seit bei einem JiOrcl·= Becher Nr₀ 4 noch 20 s betrug» Der Ye^dlümte Lack wurde mittels eines Paares geriffelter Gmmniwalzen in einer Schichtdicke von 0,8 um auf die erste Schicht aufgetragen und anschließend während 60 s G in einem Heißluftofen eingebrannt»

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Die Stahlblechproben mit dieser erfindungsgemäßen Beschichtung wurden mittels einer Wolframkarbidform mit einem Spiel zwischen Stempel und Matrize von 12,5 um gestanzt. Nach 2 800 000 Stanζvorgangen betrug die Grathöhe 25 pm.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, hat die .erfindungsgemäße Beschichtung eine besondere Schmierwirkung und verbessert dadurch die Stanzbarkeit von Trafoblechen in beträchtlichem Maße. Darüber hinaus stellt die Beschichtung eine hervorragende Isolierung dar. Der interlaminare Widerstand der erfindungsgemäßen Trafobleehe wurde nach dem zweiten JlS-C2550-Verfahren (JIS=Japanese Industrial Standard) mit 30 bis 60 Ohm-cm pro Schicht ermittelt. Diese Werte sind denen herkömmlicher Trafobleche vergleichbar.

Nach dem Laminieren der erfindungsgemäßen Stahlbleche wurde die laminierte Kante nach dem Schutzgas-Wolframbogen-Verfahren (Ärgonarcverfahren) verschweißt. Dabei wurden hochwertige Schweißstellen ohne Blasenbildung erzielt. Die derart verschweißten Stahlbleche wurden während 2 h bei 750 ⁰C zum Ausgleich von Spannungen angelassen, wobei die erste, Chromsäureverbindungen enthaltende Schicht fest auf dem Stahlblech haften blieb, während sich die außenliegende zweite Schicht nur in geringem Maße ablöste. Die Stahlbleche ■ erwiesen sich somit als zufriedenstellend für alle praktischen Erfordernisse.

Die ausgezeichnete Hitzebeständigkeit der erfindungsgemäßen Beschichtung scheint darauf zu beruhen, daß die erste, Chromsäureverbindungen enthaltende Schicht dicker ist als die zweite, aus Lack bestehende Schicht, so daß die sehr dünne zweite Lackschicht eine Ausbreitung der Zersetzung unter Wärmeeinwirkung über die Schicht selbst hinaus verhindert und dabei die erste und zweite Schicht als einheitliche Beschichtung zusammenhält. ·

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Somit schafft die Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Stanzbarkeit von Stahlblechen, insbesondere Trafoblech en bei Einhaltung der erforderlichen mechanischen und elektromagnetischen Eigenschaften. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Beschichtung außerordentlich hitzebeständig und verträgt daher Schweißen und andere Warmbehandlungen. Darüber hinaus verringert die erfindungsgemäße Kombinations-Beschichtung die Abnützung der Stanzwerkzeuge und verlängert damit deren Standzeit bzw. Lebensdauer. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Verbesserung der Stanzbarkeit unabhängig von der unvermeidlichen Veränderung oder Vergrößerung des Spiels zwischen Stempel und Matrize erzielbar ist. Dadurch ist erfindungsgemäß keine übermäßige Sorgfalt bei der Montage der Stanzwerkzeuge erforderlich. Insgesamt trägt die Erfindung also in großem Maße zur Verbesserung der Stänzarkeit von Stahlblechen und des Wirkungsgrades beim Stanzen bei.

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Claims

Patentansprüche

MJ Verfahren zum Beschichten von Stahlblechen, dadurch ge kennzeichnet , daß für die Beschichtung eine erste Schicht in einer Dicke von 0,5 "bis 2,5 pa durch Auftragen einer Chromsäure, Chromate oder Bichromate oder mehrere dieser Stoffe enthaltenden Lösung hergestellt wird, daß eine zweite, deckende, aus Lackfirnis bestehende Schicht in einer Dicke von 0,1 bis 2,5 um aufgebracht wird und daß die Schichten bei 250 bis 600 ⁰C eingebrannt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et ,daß die erste Schicht eine Dicke zwischen

0,8 und 1,5 um hat. ■
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge k e η η * zeichnet , daß die zweite Schicht eine Dicke zwischen 0,2 und 1,5
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5? dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , dsiB .die erste Schicht eine ödere mehrere Verbindungen aus der'vors Magnesiumchromat, Magnesiumbichromat, Zinkchromat, Zinkbichromat, Kalziumchromat, Kalziumbichromat mxä. Chromsäure gebildeten Gruppe enthält.
5« Verfahren nach wenigstens -einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e η zi ζ e i c Ii a e t ₅ daß die erste Schicht außerdem ein fieduktionsmitt-el aus der von

BAD ORIGINAL

Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Glyzerin, Saccharose und Traubenzucker gebildeten Gruppe enthält.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Schicht aus einem Lackfirnis besteht, der ein oder mehrere Harze aus der von Phenolharzen, Aminoharzen, ijpoxidharzen, Silikonharzen, Vinylharzen und Kumaronharzen gebildeten Gruppe enthält. ·
7· Verfahren wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht vor dem Auftrag der zweiten Schicht getrocknet.wird.
8. Verfahren wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbrennen der Schichten bei einer Temperatur zwischen 280 und 400 ⁰G erfolgt.

9· Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Stahlbleche Dynamo- oder Trafobleche sind«

3ÄD ORSGI^ÄL

009883/19?Π

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