Insbesondere Bandsägen zur Metallbearbeitung müssen eine ganze Reihe von Anforderun- gen erfüllen, um ökonomisch verwendbar zu sein : Das Bandmaterial muß flexibel und elastisch sein, es muß nicht nur die Zugspannungen aufnehmen und ertragen können, denen das Sägeband schon von seiner Montage her ausgesetzt ist, sondern es muß darüber- hinaus auch die das Band auf Biegung beanspruchenden Kräfte während des Sägevorgan- ges und die Torsionsmomente und-spannungen ertragen, die das Band bei der Drehung um seine Längsachse oberhalb und unterhalb des Schneidtisches bzw. vor und nach der Schneidstelle erfährt. Zu all dem kommen stoßende und ratternde, somit dynamische Be- anspruchungen durch den Eingriff der einzelnen Zähne ins zu bearbeitende Material und nicht zuletzt die thermische Belastung, die im Zahnbereich und insbesondere an den Zahn- spitzen 600°C und mehr erreichen kann. Da die Kühlung des Bandes eine Abfuhr dieser Wärme bewirkt, kommt es nicht nur zu dieser thermischen Belastung, sondern auch zur Ausbildung eines Temperaturgradienten und den damit zusammenhängenden thermischen Spannungen, die sich den mechanischen und insbesondere dynamischen Beanspruchungen überlagern.

Die eingangs genannten Verfahren und die zugehörigen Vorrichtungen werden in letzter Zeit vermehrt verwendet, um auf Trägermaterialien mit bestimmten mechanischen Eigen- schaften, insbesondere hoher Zähigkeit und guter Biegsamkeit, Schneiden aufzubringen, die nicht nur gute Schneidfähigkeit, sondern auch hohe Verschleißfestigkeit und andere Eigenschaften aufweisen, die von denen des Trägermaterials wesentlich abweichen.

Dadurch wird es möglich, Legierungen und Verbundmaterialien zu schaffen, die mittels klassischer Verfahren, beispielsweise durch Aufschweißen eines Flachdrahtes auf ein Trägermaterial, nicht hergestellt werden können.

Dabei wird üblicherweise so vorgegangen, dass das pulverförmige Material mit Hilfe eines Gasstromes auf die jeweils gewünschte Stelle aufgebracht wird und dabei, teils im Flug, teils im aufgetroffenen Zustand durch einen Hochenergiestrahl, zumeist einen Laserstrahl,

aufgeschmolzen wird, so dass es zu einem Schweißvorgang zwischen dem aufschmelzen- den pulverförmigen Material und dem Randbereich des Trägermaterials kommt, wodurch das gewünschte Verbundmaterial geschaffen wird. Dabei wird zwischen Trägermaterial und der Aufbringstelle eine Relativbewegung aufrecht erhalten (ähnlich dem herkömmli- chen Schweißen), durch die es zur Ausbildung des gewünschten Streifens aus Pulvermate- rial auf dem Trägermaterial kommt. Es ist auch möglich, diesen Vorgang zu wiederholen und so zu mehrlagigen Gebilden zu kommen, wobei die einzelnen aufeinanderfolgenden Lagen gleiche oder voneinander unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufwei- sen können.

Im Zusammenhang mit dieser Technologie sei ganz global auf die EP 0 931 180 B l, die DE 199 09 390 Cl, die DE 32 16 456 Al, die DE 25 42 001 AI verwiesen. Weiter abseits liegender Stand der Technik, der sich mit der Schaffung aufgesinterter Schichten bzw. dem Verschweißen des Trägermaterials mit einem Flachdraht beschäftigt und der besonders gut verwendbare Legierungen nennt, sind die DE 125 49 36 A, die EP 0 078 254 A2, die AT 396 560 B. Die JP 62083480 A beschäftigt sich mit dem Aufbringen von Pulver aus harten Partikeln auf die Oberfläche eines Körpers durch Rollen des rotglühenden Körpers im Pulver und anschließendes Eindrücken des Pulvers, die US 5,837, 960 A beschäftigt sich mit dem Aufbringen von Pulver auf ein Substrat unter dem Einfluß eines Laserstrahls, um Schicht für Schicht einen Gegenstand aufzubauen, wobei die erzielten Aufbauge- schwindigkeiten im Bereich von einigen Gramm pro Minute liegen, somit nur für feinst- mechanische Probleme verwendbar sind.

Die WO 93/21360 A schmilzt mittels Lasers die Oberflächenschicht eines beschichteten Werkstückes auf, um mittels der so erreichten Umschmelzung zu gewünschten Oberflä- cheneigenschaften zu kommen.

Ein anderer Weg ist in der US 4,488, 882 A, entsprechend der DE 32 16 456 Al, beschrie- ben : Es wird dabei ein Schneidenbereich eines Schneidwerkzeuges mittels Laserstrahls erweicht und in die so erweichten Bereiche werden Partikel aus Wolframcarbid oder ande- re Hartstoffe eingebracht, die eine Größe von 0,3 mm bis 1,5 mm aufweisen. Es dient hier das Grundmaterial des Schneidwerkzeuges als Matrix, ähnlich wie bei einer Schleif- scheibe, in der die eigentlich spanenden Partikel sitzen. Für Sägen mit im Vergleich dazu "makroskopischen", vor aber allem mit geometrisch definierten spanabhebenden Berei- chen, aber auch für Schneidlinien etc. ist dieser Vorschlag völlig unbrauchbar.

Wie aus obiger kurzer Schilderung hervorgeht, erfolgte die Ausbildung des Bereiches, der aus dem pulverförmigen Material besteht, und die Verbindung mit dem Trägerband, im folgenden kurz"Schneide"genannt, durch das Aufschmelzen des Pulvers und eines dün- nen Bereiches der Kante des Trägerbandes, somit durch ein Verfahren, das metallurgisch einem Schweißverfahren ähnlich ist. Ähnlich einem Schweißverfahren ist auch die thermi- sche Belastung des Materials und ähnlich, wie bei einer Schweißnaht, sind auch beim Auflegieren des Pulvers verschiedene Gefügeausbildungen während des Erstarrens des aufgebrachten und für kurze Zeit verflüssigten Pulvers und des Randbereiches des Träger- materials die Folge.

Als augenfälligste Erscheinung und mit bloßem Auge sichtbar ist die äußere Form des aufgeschmolzenen Pulvers nach seinem Wiedererstarren, da es durch die große Oberflä- chenspannung, die für geschmolzene Metalle typisch ist, zur Ausbildung eines im Quer- schnitt praktisch kreisförmigen, insgesamt somit stabförmigen Gebildes auf der Kante des Trägermaterials kommt.

Im Zuge des Erstarrens kommt es im Kleinen zu all den Besonderheiten und metallur- gischen Vorgängen, wie sie beispielsweise vom Gießen von Blöcken oder vom Strang- gießen her im Großen bekannt sind, so zur Ausbildung eines speziellen Gußgefüges u. dgl. mehr.

Bei der Weiterverarbeitung dieser Rohlinge wird das seitlich überstehende, rundstabartige Gebilde durch einen spanenden oder schleifenden Arbeitsschritt abgetragen und die Schneide in die gewünschte Form gebracht. Da das stabartige Gebilde, wie oben ausge- führt, aus einem besonders widerstandsfähigen und für die Ausbildung einer Schneide bestmöglich geeignetem Material besteht, ist diese spanende oder schleifende Bearbeitung auswendig und kostspielig.

Die Erfindung hat das Ziel, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens anzugeben, durch das die metallurgischen und physikalischen Eigenschaften des fertigen Gegenstandes, insbesondere in seinem Schneidenbereich, deutlich verbessert werden und das auch im industriellen Maßstab wirtschaftlich durchführbar ist.

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, dass in dem Bereich des Trägerbandes mit be- reits aufgebrachtem aufgeschmolzenen pulverförmigem Material, in dem dessen Erstar- rung stattfindet, der im wesentlichen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisende und über die Seitenfläche des Trägerbandes vorstehende Schneidenbereich durch Warmum-

formung in die gewünschte Form, zumeist im wesentlichen in Flucht mit den beiden Seite- nebenen des Trägerbandes, gebracht wird.

Durch diese Maßnahme erreicht man einerseits, dass bei der nachfolgenden Endherstellung der Schneide nur wenig oder kein Material seitlich des Trägerbandes abgetragen werden muß und dass andererseits durch die Warmumformung (hot working), das sich im Zuge des Erstarrens gebildete Gußgefüge mit netzartiger Struktur zumindest zum Teil zerstört, nämlich zertrümmert wird und man ein Gefüge erhält, dessen Eigenschaften, insbesondere dessen Duktilität, gegenüber dem ursprünglichen Gefüge wesentlich verbessert ist.

Es ist selbstverständlich nicht notwendig (und in vielen Fällen auch nicht erwünscht), ein mit den Seitenebenen des Trägerbandes genau fluchtendes Gebilde des Schneidenbereiches zu schaffen, es ist bei Verwendung von Walzen zur Umformung des eben erstarrten Schneidenbereiches auch möglich, konische oder gestufte Walzen zu verwenden, um einen gewünschten Querschnitt zu erreichen, auch ist es möglich, Walzen zu verwenden, die über ihren Umfang unterschiedliche Durchmesser aufweisen und so eine Art"Schränkung" zu schaffen. Unter Schränkung wird sowohl eine über die Länge des Trägerbandes variable Dicke des erhaltenen Schneidenbereiches als auch eine abwechselnd mehr zur einen Seite und mehr zur anderen Seite gerichtete Verformung des Schneidenbereiches verstanden.

Die Walzen bedürfen selbstverständlich intensiver Kühlung und müssen mit einer passen- den Oberfläche für die Beanspruchung, der sie ausgesetzt sind, ausgestattet sein, doch ist es für den Fachmann auf dem Gebiete der Warmumformung in Kenntnis der Erfindung ohne weiteres möglich, entsprechende Materialien und Oberflächenbeschaffenheit auszu- wählen.

Eine zwar nicht mit der erfindungsgemäßen Warmumformung, aber mit dem Aufbringen des Pulvers in sehr engem technischen Zusammenhang stehende erfindungsgemäße Maß- nahme betrifft den verwendeten Laser bzw. dessen Steuerung : An sich ist die Aufbringung metallischer Schichten einer bestimmten Zusammensetzung auf metallischen Substraten einer anderen Zusammensetzung durch ein Verfahren wie das oben beschriebene bekannt, doch handelt es sich dabei stets um das Aufbringen auf Flä- chen und nicht auf Kanten, wie sie die Schmalseiten eines Trägerbandes darstellen. Wenn man das übliche Verfahren auf eine solche Situation anwendet, erhält man völlig un- brauchbare Resultate. Es wurde jedoch erfindungsgemäß gefunden, dass bei einer Redukti- on der Intensität des Energieeintrages auf ein Maß, bei dem die Plasmabildung aus dem zu

verflüssigenden Substrat (entweder das Material des Trägerbandes oder das Material der zuvor aufgebrachten Schichte) Null oder vernachlässigbar gering ist, somit unter der Schwellintensität liegt, eine gleichmäßige und allen Anforderungen genügende Aufbrin- gung des Materials der gewünschten Zusammensetzung zu erzielen ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Fig. 1 rein schematische einen Querschnitt durch ein Trägerband und einen daran durch das eingangs erwähnte Verfahren aufgeschmolzenen Schneidenbereich, wie er unmittelbar nach Durchführung des Verfahrens erhalten wird, die Fig. 2 zeigt rein schematisch eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung und die Fig. 3 zeigt, ebenfalls rein schematisch, eine mögliche Querschnittsform, wie man sie nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält.

Die Fig. 1 zeigt einen Rohling 10, bestehend aus einem Trägerband 1 mit einem darauf durch Laserlegieren aufgebrachten Schneidenbereich 2. Dieser Schneidenbereich 2 weist zufolge der hohen Oberflächenspannung des geschmolzenen Metalles einen nahezu kreis- förmigen Querschnitt auf. In einem Übergangsbereich 3 zwischen dem Trägerband 1 und dem Schneidenbereich 2 ändert sich die Zusammensetzung des Rohlings 10 sukzessive von der Legierung des Trägerbandes 1 zur Legierung des Schneidenbereiches 2, was durch die unterschiedlichen Schraffuren angedeutet ist.

Dabei weist sowohl der Übergangsbereich 3 als auch der Schneidenbereich 2 im wesentli- chen ein Gußgefüge auf, da ja diese Bereiche aus der Schmelze durch Erstarren entstanden sind. Dieses Gefüge und die Form und Größe des Querschnittes positiv zu ändern ist das Ziel der Erfindung und wird folgendermaßen erreicht : Das Trägerband 1 wird, in hochkant gestellter Positionierung, in Richtung des Pfeiles 5 der Aufschweißstelle 4 zugeführt, an der auf an sich bekannte Weise Metallpulver entspre- chend der gewünschten Zusammensetzung des Schneidenbereiches 2 dem Trägerband zugeführt und durch einen Hochenergiestrahl, zumeist einen Laserstrahl, aufgeschmolzen wird. Es wurde in der Darstellung aus Gründen der Übersichtlichkeit auf Details wie die Ausbildung der Schütte oder Düse für das Pulver und die Anbringung und Kühlung für den Laser und die Schaffung einer Inertgasatmosphäre im Bereich der Aufschweißstelle 4 verzichtet.

Unmittelbar nach Verlassen der Aufschweißstelle 4 liegt der Rohling 10 gemäß Fig. 1 vor und weist eine Temperatur knapp unterhalb des Schmelzpunktes der Legierung des Schneidenbereiches 2 auf. Mit dieser Temperatur gelangt der Rohling in den Umformbe- reich 6, in dem das Gußgefüge und der Querschnitt des Schneidenbereiches 2 verändert wird. Im Umformbereich 6 sind zwei Rollen oder Walzen 7 angeordnet, deren Abstand voneinander im Schneidenbereich der gewünschten Stärke des Schneidenbereiches zumin- dest im wesentlichen entspricht, eventuell mit einem geringen Übermaß für die anschlie- ßende Endbehandlung. Es müssen die beiden Walzen 7 in diesem Bereich nicht zylindrisch sein, sondern es kann, wie rein schematisch in Fig. 3 angedeutet, durch eine kegelige Aus- bildung der Walzen 7 in diesem Bereich, eine ganze Anzahl von Formen und Abmessun- gen geschaffen werden.

Die Walzen 7 werden gekühlt, bevorzugt innengekühlt, wie durch Leitungsabschnitte 8 angedeutet ist. Die Walzen 7 müssen bei den herrschenden Temperaturen den durch die Zusammensetzung des Rohlings 10 und die angestrebte Formänderung des Schneidenbe- reiches 2 grundsätzlich bestimmten Kräften widerstehen können, was durch entsprechende Dimensionierung und Oberflächenbeschaffenheit erreicht wird. Auch eine zusätzliche Außenkühlung, gegebenenfalls sogar mit flüssigem Stickstoff, ist möglich.

Aus dem Umformbereich 6 tritt ein Halbprodukt 11 aus, das bereits das gewünschte Gefü- ge und zumindest im wesentlichen den gewünschten Querschnitt aufweist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist unmittelbar hinter dem Umformbereich 6 ein Finalbereich 13 vorgesehen, in dem mittels zweier Schleifscheiben 9 der Schneidenbereich 2 in die ge- wünschte Endform gebracht wird. Da das Halbprodukt 11 bereits im wesentlichen den gewünschten Querschnitt aufweist (mit einem Übermaß, das auf eventuelle Querschnitts- reduktionen des Rohlings Bedacht nimmt, aber wegen der Unterschiede zumindest teilwei- se ausgleichenden Umformung des Rohlings 10 im Umformbereich 6 gering sein kann), ist das abzutragende Volumen um Größenordnungen kleiner als es gemäß dem Stand der Technik der Fall ist.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. So ist es möglich, zusätzlich zu den beiden Walzen 7 eine dünne Scheibe bzw. eine Scheibe mit dünnem Rand von oben her in den Bereich zwischen den beiden Walzen 7 eintauchen zu lassen und so auch den Kopfbereich des Schneidenbereiches 2 entsprechend stark zu verformen, um das Gußgefüge zu zerstören.

Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn, beispielsweise bei der Sägenherstel- lung, die oben erwähnte"Schränkung"angestrebt wird, die durch eine Scheibe mit ent- sprechend geformtem Rand in Verbindung mit entsprechend unrund ausgebildeten Walzen 7 eine solche Form schafft. In diesem Fall ist es notwendig, die beiden Walzen 7 durch Zahnräder od. dergl. in Ihrer Drehung zu synchronisieren, um die gewünschte Form zuver- läßig zu erhalten. In diesem Fall wird der Finalbereich 13, soferne er überhaupt vorgesehen ist, eine andere Ausstattung haben, beispielsweise mit Formfräsern od. geformten Schleif- scheiben.

Eine andere Ausgestaltung betrifft die Möglichkeit, an Stelle des Finalbereiches 13 eine weitere thermische Bearbeitung vorzusehen, beispielsweise eine induktive Erwärmung des Schneidenbereiches, gegebenenfalls mit nachfolgendem Kaltwalzen (das wäre u. U. auch ohne vorherige Erwärmung möglich) vor dem anschließenden Schleifen.

Für den Fachmann ist es in Kenntnis der Erfindung ein Leichtes, das notwendige Ausmaß der Umformung zur Zerstörung des Gußgefüges zu bestimmen und dem Schneidenbereich aufzuprägen.

Rein illustrativ soll über die verwendbaren Werkstoffe folgendes ausgeführt werden : Als Grundwerkstoff können alle bekannten und im Zusammenhang mit Bimetallsägen als Material für die Trägerbänder verwendeten Werkstoffe eingesetzt werden. Als Beispiel sei auf die folgende Übersicht von Grenzwerten verwiesen : Bestandteil Gew.-% C 0, 15-0, 60 Si < 1,5 Mn < 1,5 Cr 0,5-6, 5 Mo 0,5-3 W < 4 V 0,03-0, 75 Nb < 0,15 Ni < 2,0 Al < 0,15 Co < 4,2 Zr u/o Ti u/o Ta < 0,01 B < 0,001 Fe Rest

Mit der Maßgabe, dass 0,5 < Mo + W/2 < 3, und dass 0,03 < V +nib/2 < 0,75 ist.

Als Einzelbeispiel sei eine Legierung mit : 0,34 % C ; 0,2 % Si ; 0,4 % Mn ; 2,9 % Cr ; 1 % Mo ; 0,4 % Ni ; 0,23 % V ; 0,1 % W ; 0,6 % Al genannt. Der Rest auf 100 Gew.-% in der chemischen Zusammensetzung dieser Legierungen bildet Fe und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

Die einzublasenden pulverigen Bestandteile weisen bevorzugt eine Größe von 300 jim oder darunter auf. Es kann sich dabei um Werkstoffpulver auf Fe-, Ni-, Co-, Ti-Basis, deren Mischungen aber auch um pulvermetallurgische Schnellarbeitsstähle, Stellite sowie Car- bide, Nitride, Boride, Oxide deren Mischungen mit den oben angeführten Fe-, Ni-, Co-, Ti- Basislegierungen, PM-HSS, Stelliten etc. sogenannte Hartstoffsysteme, handeln.

Es können die erfindungsgemäß hergestellten Rohlinge einer Wärmebehandlung unter- zogen werden, beispielsweise einem Härten, gefolgt von einem Anlassen, wie bei Schnellarbeitsstählen üblich. Als Beispiel sei Austenitisieren bei etwa 1200°C für etwa 2 Minuten und Anlassen bei 540°C genannt. Bei Legierungen, die ausscheidungshärtbaren Werkstoffen entsprechen (Z. Bsp. Fe-, Ni-, Co-Basislegierungen) kann ein Lösungsglühen zwischen 1000 und 1200 °C und anschließendes Warmauslagern bei 450 bis 750°C zur Bildung der gewünschten intermetallischen Phasen führen.

Es ist selbstverständlich möglich, ohne thermische Nachbehandlung auszukommen, wenn das Trägerband schon vor dem Auflegieren des Zahnspitzenbereiches bzw. Schneidenbe- reiches die gewünschten Eigenschaften aufweist und die Zusammensetzung stimmt.

Als Hochenergiestrahlwerkzeuge werden bevorzugt Laser verwendet. Es können dabei prinzipiell alle bekannten Lasertypen verwendet werden, wegen der guten Strahlqualität und Leistungsfähigkeit werden die C02-Laser bevorzugt. Es zeichnet sich aber bereits jetzt ab, dass die Diodenlaser bereits in nicht zu ferner Zukunft eine ernst zu nehmende Alterna- tive darstellen werden. Wenn es besonders auf die Möglichkeit ankommt, den Laserstrahl mittels Glasfasern zu führen, sind insbesondere auch Nd-YAG Laser verwendbar.

Es können selbstverständlich auch andere Energiestrahlen wie Elektronenstrahlen einge- setzt werden, doch werden wegen der hohen und dabei gut regelbaren Intensität die Laser- strahlen bevorzugt.

Im allgemeinen werden im Falle von Sägen die Rohlinge, wie sie in dieser Anmeldung beschrieben werden, an die eigentlichen Sägenhersteller geliefert, die aus den Rohlingen

die Zähne herausarbeiten und die notwendigen Ablängungen vornehmen. Es gibt selbstver- ständlich auch Fälle, in denen direkt im Anschluß an die Herstellung des Rohlings die Endfertigung vorgenommen wird.

Das Aufbringen des pulvrigen Bestandteiles kann über die gesamte Länge des Trägerban- des durchgehend erfolgen, es kann aber auch abschnittsweise vorgenommen werden, wo- bei nur in den Bereichen Pulver auf das Trägerband geschweißt wird, in denen beim ferti- gen Schneidwerkzeug die Schneiden bzw. Zahnspitzen vorgesehen sind. Es kann auf diese Weise Pulver gespart werden, es ist weniger Energie zum Aufschweißen des Pulvers not- wendig und es kann die globale Vorschubgeschwindigkeit bei der Herstellung erhöht werden, wenn die Bereiche, in denen kein Pulver aufgebracht wird, rascher durchfahren werden.