Steingattersäge und Vormaterial

L Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steingattersäge, insbesondere zum Bearbeiten heller Steinsorten, und ein Vormaterial zur Herstellung einer solchen Steingattersäge.

2. Der Stand der Technik

Steingattersägen weisen im Allgemeinen einen streifenförmigen Träger aus einem Bandstahl auf, an dessen einer Kante Schneidsegmente angeordnet werden, beispielsweise die dem Fachmann bekannten Diamantsegmente. Beim Sägen wird der Bandstahlträger mit einer hohen Zugspannung, die mehreren Tonnen Gewicht entsprechen kann, an seinen beiden Enden eingespannt, um sicherzustellen, dass der Schnitt nicht verläuft.

Im montierten Zustand muss jedoch darüber hinaus dafür gesorgt werden, dass die äußere Zugspannung tatsächlich auf die Segmentzone des Bandstahlträgers einwirkt, an der die Schneidsegmente angeordnet sind und nicht auf seinen Mittelstreifen. Dazu sind im Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt:

So weist beispielsweise die 1990 erstmals vorgestellte Chromex-LS HoIz- Gattersäge der Firma Martin Miller aus Traismauer, österreich, Schnitte im Sägeblatt auf, um eine bessere Seitenstabilität des Sägeblatts zu erreichen. Zudem ist das Einbringen von Schnitten auch aus der EP 0 879 683 A2 bekannt, allerdings nicht zur Verbesserung der Seitenstabilität bzw. Kippstabilität der Steingattersäge, sondern um die Lärmentwicklung durch Vibrationen beim Sägen zu verringern. Dazu kann zusätzlich ein dämpfendes Kunststoffmaterial in den genannten Schiit-

zen angeordnet werden. Welche Stahlsorten für den Bandstahlträger in diesen vorbekannten Sägeblättern verwendet werden, ist jedoch nicht offenbart und für den erläuterten Einsatzzweck (Holzsäge bzw. Lärmreduktion) auch ohne Bedeutung. Gegenwärtig erhältliche Sägen mit Schlitzen im Sägeblatt werden wegen der hohen Stabilität (siehe unten) ausschließlich aus martensitischen Stahlsorten gefertigt. Ein Einbringen von Schlitzen verringert natürlich auch die Zug- und Biegefestigkeit des Sägeblatts und ist daher unerwünscht. Weiterhin kann es bei Sägebändern, die im aufgerollten Zustand versandt werden zur plastischen Verformungen an den geschwächten Querschnitten kommen, die später die Geradheit des Sägebandes negativ beeinträchtigen.

Der daher weitaus häufiger verwendete Ansatz zu Verbesserung der Seiten- bzw. Kippstabilität besteht darin in einen Mittelstreifen des Bandstahlträgers eine Eigenspannung (auch Vorspannung oder Reckspannung genannt) einzubringen. Dies geschieht im Allgemeinen durch gezieltes Verlängern des Bandmittelstreifens, beispielsweise durch Rollieren mit einer Druckrolle oder durch Hammerschläge. Im Ergebnis werden damit Druckspannungen in diesem Bereich des Sägeblatts erzeugt. Die Druckspannungen kompensieren lokal die von außen angelegte Zugspannung so dass der Mittelstreifen des Bandstahlträgers im eingespann- ten Zustand im Wesentlichen zugspannungsfrei bleibt. Im Ergebnis wird damit sichergestellt, dass im Betrieb die Segmentzone mit den daran angeordneten Schneidsegmenten unter einer hinreichenden Zugspannung steht und der Schnitt nicht verläuft.

Wenn das Sägeblatt nach einer bestimmten Betriebsdauer die Eigenspannung im Mittelstreifen verloren hat, muss das Sägeblatt ausgebaut werden, um erneut den Mittelstreifen in der erläuterten Weise zu behandeln. Damit dieser Vorgang nicht zu häufig wiederholt werden muss und die Steingattersäge eine hohe Standzeit erreicht, werden bislang bevorzugt martensitische Stahlsorten für Steingattersägen verwendet.

Beim Steinsägen wird zur Kühlung und Schmierung des Sägeblattes Wasser verwendet. Martensitische Stähle neigen jedoch zur Korrosion, insbesondere nach der gegebenenfalls wiederholten Verlötung mit den Schneidsegmenten. Dies führt insbesondere beim Schneiden heller Steinsorten, beispielsweise hochwertigem Marmor, zu durch Rost verschmutzten Schnittflächen, die aufgrund der Kapillarwirkung tief in den Stein eindringen und sich später nicht mehr entfernen lassen.

Weiterhin kann sich Spaltriss- bzw. Spannungsrisskorrosion ergeben, die aufgrund der zyklischen Belastung beim Steinsägen in kürzester Zeit zum Brechen des Sägebandes führt.

Beschichtungen der Seitenfläche des Sägeblatts zum Korrosionsschutz weisen insbesondere nach der mehrfachen Wiederbestückung mit neuen Schneidsegmenten keine hinreichende Beständigkeit auf. Ebenso wenig konnten sich bisher Bandstahlträger aus nickelmartensitischen Stahlsorten durchsetzen, da dies zu unakzeptabel hohen Kosten führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Vormaterial für eine Steingattersäge und eine Steingattersäge bereitzustellen, so dass bei ge- ringen Kosten bei einer guten Seiten- bzw. Kippstabilität auch eine hohe Korrosionsbeständigkeit erreicht wird, um das problemlose Bearbeiten heller Steinsorten zu ermöglichen.

3. Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch ein Vormaterial für eine Steingattersäge, insbesondere zum Bearbeiten heller Steinsorten, aufweisend einen Bandstahlträger mit einer Mehrzahl von Schlitzen im Mittelstreifen des Bandstahlträgers, wobei der Bandstahlträger im Wesentlichen aus einem austenitischen Stahl gefertigt ist.

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Der vorliegenden Erfindung liegt der überraschende Gedanke zugrunde, das Korrosionsproblem durch die Verwendung einer Stahlsorte zu lösen, die für die übliche Vorspannung des Bandmittelstreifens grundsätzlich ungeeignet ist. Austeniti- sche Stahlsorten sind auf gewöhnlichem Wege nicht härtbar und verlieren eine eingebrachte Vorspannung deutlich schneller als martensitische Stahlsorten.

Weiterhin ist das Richten von austenitischen Bandstählen wesentlich aufwendiger als bei martensitischen. Das Einbringen einer Vorspannung in den Bandmittelstreifen führt bei austenitischen Bandstählen oft zum Verlust der durch Richten eingestellten Bandform. Insbesondere wirkt sich ein Vorspannen nachteilig auf die Geradheit des Bandstahls aus. Daher können derart vorgespannte austenitische Bandstähle nicht bei Steingattersägen eingesetzt werden.

Durch das Einbringen von Schlitzen in den Bandmittelstreifen wird diese nachtei- lige Material eigenschaft von austenitischem Stahl jedoch kompensiert. Da ein Bandmittelstreifen mit Schlitzen keine Zugspannung übertragen kann, wird die von außen angelegte Zugspannung von der Segmentzone bzw. der gegenüberliegenden Randzone aufgenommen, was im Ergebnis zu einem hohen Maß an Seiten- bzw. Kippstabilität und damit zu geraderen Schnitten führt.

Die Verwendung von austenitischem Stahl für das Vormaterial einer Steingattersäge stellt sicher, dass es nicht zur Korrosion und damit zu einer Verschmutzung des geschnittenen Steins kommt. Dies ist insbesondere bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Steingattersäge zur Bearbeitung von hellen Steinsorten von erheblichem Vorteil.

Ein weiterer Vorteil liegt in der einfacheren Handhabung. So kann das Sägeblatt planiert werden, ohne dass eine nachfolgende Bearbeitung zur Erzeugung der erläuterten Eigenspannung (Rollen, etc) die Planheit bzw. Ebenheit nachteilig be- einflusst. Darüber hinaus lassen sich Schneidsegmente leichter auf einen Bandstahlträger aus einem austenitischen Stahl löten oder schweißen als auf die bisher

verwendeten Stahlsorten, da es an der Lötstelle nicht zu Versprödungen kommen kann. Weiterhin wird durch die Korrosionsbeständigkeit des austenitischen Stahls Spalt- oder Spannungsrisskorrosion vermieden. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer der Steingattersäge. Schließlich sind austenitische Stahlsorten vergleichs- weise günstig.

Die Schlitze sind bevorzugt asymmetrisch im Bandstahlträger angeordnet. Dabei ist in einer ersten Ausführungsform der Mittelpunkt der Schlitze 5% - 10%, bevorzugt ca. 7% der Breite des Bandstahlträgers von der Längsachse bzw. Mitte des Bandstahlträgers versetzt angeordnet. Somit ergeben sich eine Segmentzone mit größerem Querschnitt zur Befestigung der Schneidsegmente und eine Randzone auf der gegenüberliegenden Seite mit kleinerem Querschnitt. Die höher belastete Segmentzone wird daher verstärkt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Schlitze eine elliptische Form auf Durch die elliptische Form der Schlitze ergeben sich bei Belastung nur geringe Spannungsspitzen an den Schlitzen, so dass das Vormaterial und die Steingattersäge trotz Schwächung des Mittelstreifens eine hohe Zugfestigkeit aufweisen.

Bevorzugt sind die Schlitze zur Längsachse des Bandstahlträgers geneigt angeordnet. Bevorzugt sind die Schlitze 25° - 50°, noch bevorzugter ca. 30°, zur Längsachse des Bandstahlträgers geneigt angeordnet. Durch die Neigung, insbesondere in diesem Winkelbereich, wird ein plastisches Knicken des Vormaterials und der Steingattersäge beim Aufrollen für den Versand vermieden und damit die Planheit bzw. Ebenheit beibehalten.

In einer bevorzugten Ausführungsforai weisen die Schlitze eine Länge von60% bis 90%, bevorzugt ca. 80%, der Breite des Bandstahlträgers und/oder eine Breite von 30% - 50%, bevorzugt ca. 40% der Breite des Bandstahlträgers auf. Diese

Dimensionierung ergibt einen optimalen Ausgleich zwischen Zug- und Biegefes-

tigkeit des Vormaterials und der Steingattersäge einerseits und Seiten- und Kippstabilität andererseits.

Das Vormaterial weist bevorzugt eine Länge von 2200 mm bis 5250 mm und/oder eine Breite von 50mm - 300mm, besonders bevorzugt eine Breite von 180mm, und/oder eine Dicke von 2,5 mm bis 3,5 mm auf. Damit entspricht es in etwa den gewünschten Abmessungen für Steingattersägen.

Die Schlitze im Bandstahlträger können durch jedes geeignete Verfahren erzeugt werden, beispielsweise durch Stanzen. Bevorzugt sind die Mehrzahl von Schlitzen im Bandstahlträger jedoch durch Laser- oder Wasserstrahlschneiden erzeugt worden. Damit können die Schlitze jede geeignete Form aufweisen und nahezu verzugfrei in den Bandstahlträger eingebracht werden. Dabei ist es denkbar im gleichen Arbeitsgang mit dem Laser auch Vorrichtungen zum Einspannen zu erzeu- gen, beispielsweise geeignete Löcher an den Enden des Streifens des Vormaterials einzubringen.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Steingattersäge zum Sägen von Steinen, insbesondere hellen Steinsorten, aufweisend vorste- hend beschriebenes Vormaterial als Trägerband und eine Mehrzahl von am Trägerband befestigten Schneidsegmenten. Die Schneidsegmente können von einer im Stand der Technik bekannten Art sein und werden bevorzugt an dem Trägerband angelötet bzw. noch bevorzugter angeschweißt.

In dieser Hinsicht sollte erwähnt werden, dass sich ein austenitischer Bandstahl besser schweißen lässt als ein martensitischer, da es bei einem austenitischen Bandstahl nicht zu einer Aufhärtung in den jeweiligen Wärmeeinflusszonen kommt. Daher bietet ein austenitischer Bandstahl Vorteile bei der Herstellung von Steingattersägen, da die Schneidsegmente automatisiert angeschweißt werden können und nicht aufwendig von Hand angelötet werden müssen. Weiterhin hat

dies den Vorteil, dass ein derartiger Schweißvorgang im Gegensatz zu einem Lötvorgang ohne Zusatzwerkstoff auskommt und somit leichter zu automatisieren ist.

Weitere Fortentwicklungen der erfmdungsgemäßen Steingattersäge und des Vor- materials sind in weiteren abhängigen Ansprüchen definiert.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erläuterten Vormaterials einer Steingattersäge aufweisend die Schritte des Bereit- stellens eines Bandstahlträgers aus einem austenitischem Stahl und des Einbrin- gens von Schlitzen in einen Bandmittelstreifen des Bandstahlträgers.

Die Schlitze werden vorzugsweise unter Verwendung eines Lasers oder einer Wasserstrahlschneideanlage eingebracht, wodurch sich das Vormaterial nicht thermisch oder mechanisch verzieht. Andere Verfahren sind jedoch ebenfalls denkbar.

Das Verfahren weist ferner vorzugsweise den Schritt des Ablängens des Bandstahlträgers auf die im Wesentlichen für eine Steingattersäge benötigte Länge auf, wobei der Schritt des Ablängens bevorzugt vor dem Schritt des Einbringens der Schlitze durchgeführt wird. Zusätzlich wird der Bandstahlträger bevorzugt vor dem Einbringen der Schlitze planiert.

4. Kurze Beschreibung der begleitenden Figuren Im Folgenden werden Aspekte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren genauer erläutert. Diese Figuren zeigen:

Fig. 1 : einen Teil einer Ausführungsform einer erfmdungsgemäßen Steingattersäge;

Fig. 2: ein Teil einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vormaterials für die Steingattersäge nach Fig. 1 ; und

Fig. 3: einen Abschnitt des Vormaterials der Fig. 2 zur Darstellung der Form, Lage und relativen Abmessungen bevorzugter Schlitze.

5. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin- düng mit Bezug auf die Figuren detailliert beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steingattersäge 2. Die Steingattersäge 2 besteht aus einem bandförmigen Vormaterial 1 mit einem Bandstahlträger 10 als ein Trägerband und einer Mehrzahl von am Trägerband befestigten Schneidsegmenten 30.

In Figur 1 ist lediglich ein Teil einer Steingattersäge 2 dargestellt, die in Realität eine Länge von ca. 2200 mm - 5250 mm und bevorzugt von 4000 mm aufweist. Ein bevorzugtes Vormaterial 1 für solch eine Steingattersäge 2 weist daher eben- falls eine Länge von ca. 4000 mm, bei einer Breite von 180 mm und einer Dicke von 3,5 mm auf.

Die Schneidsegmente 30 sind zum Schneiden von Steinen ausgelegt und bestehen bevorzugt aus Diamant- Verbundsegmenten. Solche Diamant- Verbundsegmente werden hergestellt, indem ein pulverförmiger Matrixwerkstoff mit Diamanten vermischt wird und dann das Gemisch kaltgepresst und gesintert bzw. warmge- presst wird. Die Verbundsegmente werden dann an der unteren Kante des Vormaterials 1 durch Hartlöten befestigt. Dazu wird ein geeignetes Hartlot mit hoher Festigkeit bzw. Zähigkeit verwendet. Dabei können Lote verwendet werden, die einen höheren Schmelzpunkt und daher im Allgemeinen eine höhere Festigkeit bzw. Zähigkeit aufweisen, als bei herkömmlichen martensitischen Bandmateria-

lien. Wie schon erwähnt, kommt es bei einem austenitischen Bandstahl als Vormaterial 1 nicht zu einer Versprödung der Wärmeeinflusszone und daher nicht zu einem Ausbrechen der Zahnsegmente 30 beim Betrieb der Steingattersäge 2.

Durch die Verwendung eines austenitischen Bandstahls als Vormaterial 1 können die Schneidsegmente 30 auch durch Schweißen an dem Vormaterial 1 befestigt werden. Dies hat den Vorteil, dass ein derartiger Schweißvorgang, im Gegensatz zu einem Lötvorgang, ohne Zusatzwerkstoff auskommt, sowie leichter zu automatisieren ist.

Das Vormaterial 1 , das das Trägerband der Steingattersäge 2 bildet, ist im Wesentlichen aus einem austenitischen Stahl gefertigt. Austenit selbst besitzt nur eine geringe Härte. Ein austenitischer Stahl kann jedoch durch Kaltverformung verfestigt werden. Der große Vorteil von austenitischen Stählen liegt in ihrer Rostbe- ständigkeit. Sie sind gegen Wasser, Wasserdampf, Luftfeuchtigkeit sowie schwache organische und anorganische Säure beständig.

Beispiele für austenitische Stähle sind z. B. die folgenden Stähle:

W.-Nr. 1.4301 (X5CrNi 18-10)

W.-Nr. 1.4305 (XlOCrNiS 18-9) W.-Nr. 1.4306 (X2CrNi 19-11) W.-Nr. 1.4541 (XoCrNiTi 18-10) W.-Nr. 1.4310 (XlOCrNi 18-8)

Selbstverständlich können mit der vorliegenden Erfindung auch andere geeignete austenitische Stähle verwendet werden.

In Figur 2 ist ein Vormaterial 1 für eine Steingattersäge 2 dargestellt. In das Vor- material 1 sind eine Mehrzahl von Schlitzen 20 im gestrichelt angedeuteten Mittelstreifen 12 des Bandstahlträgers 10 eingebracht. Durch diese Schlitze 20 über-

trägt der Mittelstreifen des Bandstrahlträgers 10 bei Belastung keine Zugkräfte. Diese werden von einem Randstreifen 14 sowie einer Segmentzone 16 aufgenommen, so dass ein Verlaufen der späteren Steingattersäge 2 vorteilhafterweise verhindert wird.

Das Vormaterial 1 der Steingattersäge 2 aus Figur 2 ist gedanklich in einzelne Abschnitte 18 unterteilt, wobei in Figur 3 ein Abschnitt 18 im Detail dargestellt ist.

Figur 3 zeigt einen Abschnitt des Vormaterials 1 einer Steingattersäge 2 zur Verdeutlichung der Form, Lage und der nativen Abmessungen der Schlitze 20.

Die Schlitze 20 können eine beliebige geeignete Form annehmen, um den Bandmittelstreifen 12 des Bandstahlträgers 10 zu schwächen bzw. zu unterbrechen. In der dargestellten Ausführungsform weisen die Schlitze 20 eine elliptische Form auf und sind um einen Winkel α von 30° zur Längsachse L des Bandstahlträgers 10 geneigt angeordnet.

Wie dargestellt sind die Schlitze asymmetrisch im Bandstahlträger 10 angeordnet, und zwar leicht nach oben versetzt, damit die Segmentzone 16 etwas breiter ist als der gegenüber liegende Randstreifen 14. Bevorzugt ist der Mittelpunkt M der Schlitze 20, um 5 % bis 10 % und noch bevorzugter ca. 7 % der Breite B des Bandstahlträgers 10 von der Längsachse L des Bandstahlträgers nach oben versetzt angeordnet. Damit werden die von den Schneidsegmenten 30 auf die Seg- mentzone 16 eingebrachten lokalen Kräfte und lokalen Momente besser aufgenommen.

Weiterhin sind die Schlitze 20 zur Längsachse L des Bandstahlträgers 10 geneigt, wobei ein Winkel von 25° bis 50°, bevorzugt von ca. 30° sich als vorteilhaft er- wiesen hat, um dem Band eine ausreichende Biegefestigkeit zu geben.

Die Schlitze 20 haben bevorzugt eine Länge 1 von 60% bis 90 %, noch bevorzugter ca. 80 % der Breite B des Bandstahlträgers 10. Dabei weisen sie eine Breite b von 30 % bis 50 %, bevorzugt ca. 40 % der Breite B des Bandstahlträgers 10 auf.

Die Schlitze 20 werden bevorzugt durch Laser- oder Wasserstrahlschneiden in den Bandstahlträger 10 eingebracht. Diese beiden Verfahren haben den Vorteil, dass jede beliebige Geometrie für die Schlitze 20 erzeugt werden kann. Zudem verzieht sich der Bandstahlträger 10 bei diesen Bearbeitungsvorgängen nicht.

Die Bandstahlträger 10 weisen bevorzugt eine Breite B von 50 mm bis 300 mm und noch bevorzugter eine Breite von 180 mm auf, wobei die Dicken von 2,5 mm bis 3,5 mm variieren. Bevorzugte Dicken sind 2,5 mm, 2,8 mm, 3,0 mm und 3,5mm.

Bei der Herstellung einer Steingattersäge 2 oder des Vormaterials 1 für eine Steingattersäge 2 wird der Bandstahlträger 10 zunächst auf im Wesentlichen die für eine Steingattersäge 2 benötigte Länge abgelenkt. Die benötigte Länge der Steingattersäge 2 hängt von der verwendeten Maschine ab. übliche Längen liegen in dem Bereich zwischen 2200 mm und 5250 mm, bevorzugt bei etwas mehr als 4000 mm. Danach wird der Bandstahl planiert, d. h. zwischen Richtwalzen gerichtet, damit die spätere Steingattersäge 2 die notwendige Ebenheit und Geradheit aufweist.

Danach werden die Schlitze 20 mit einer Laser- oder Wasserstrahlschneideanlage eingebracht.

Bezugszeichenliste

1 Vormaterial 2 Steingattersäge 10 Bandstahlträger

Mittelstreifen Randstreifen Segmentzone Schlitze Schneidsegmente