Hallo,
ich bin Hobbyschmied und möchte für meinen Bandschleifer ein Kühlsystem
sowie eine Schärfmaschine mit Kühlung bauen.
Die Klingen die ich schmiede sind natürlich sehr klein sobald es um das
Thema Wärmeentwicklung geht. Bei einer Klingenhöhe von 20-50mm und einer
Rückenstärke bis zu unter 2mm ist nicht viel Material vorhanden, das
Wärme aufnehmen und ableiten könnte. Grade bei sehr dünn ("auf null")
ausgeschliffenen Küchenmessern ist an der Schneide kaum Material
vorhanden um die entstehende Wärme ableiten zu können.
Da die Messer teils recht hoch gehärtet sind dürfen sie nach der
Wärmebehandlung nicht mehr besonders warm werden. Als (aus Ermangelung
von Literaturwerten) selbst auferlegten Grenzwert habe ich 100-150°C
ganz vorne an der Schneide gewählt.
1) Der Bandschleifer:
Mein Bandschleifer arbeitet mit Bandgeschwindigkeiten von 15-30m/s
(900-1800m/min) an einem 50x2000 Band in Körnungen von 60 bis 400.
Ich suche nach einer Möglichkeit zu berechnen oder abzuschätzen wie warm
die Klinge an der kritischen Stelle (also der Schneide ganz vorne) wird.
Mir ist klar, dass das von dem Druck den ich auf die Klinge ausübe, der
Kontaktfläche der Klinge zum Schleifband und der Querschnittsfläche der
Klinge an der betreffenden Stelle abhängt, allerdings habe ich bisher
kein Buch und keine Publikation gefunden, die etwas ähnliches
thematisiert bzw. keine Formel mit der ich das ungefähr ausrechnen oder
abschätzen könnte.
Meine Kühlung bestünde wahrscheinlich aus einem einfachen Wasserschlauch
der genau auf die Klinge (und hier auf den vorderen Teil in
Schneidennähe) gerichtet wäre und hierbei vielleicht mit 6l/min o.ä. an
Wasser (eventuell mit Kühlschmiermittel-Zusatz) kühlt. Die 6l/min sind
eine reine Schätzung meinerseits. Ich habe mal gelesen, dass laut DIN
eine Küchen- bzw. Waschraumarmatur 8.4l/min liefert (kann absoluter
Nonsens sein, Wikipedia meint bis zu 15l/min) und hab mir die
Wassermenge bei 3/4 offenem Wasserhahn vorgestellt - viel Wasser ohne
übermäßigen Druck bevor der Luftsprudler einsetzt.
Jetzt möchte ich natürlich gerne wissen ob, und wenn ja, wie weit das
reicht bzw. wie ich die Parameter anpassen müsste, falls es nicht
reicht.
2) Die Nass-Schärfmaschine
Im Prinzip soll der Aufbau ähnlich dem einer Tormek T7/T8 sein.
Ich verwende einen Stein mit 250mm Durchmesser, der zu etwa 1/3 in einem
Wasserbad steht. Die Tormek verwendet den selben Durchmesser bei 90rpm.
Ich möchte wissen ob da mehr geht und wenn ja wie viel.
Ich hoffe, ihr könnt mir hierbei etwas helfen. Am meisten würde ich mich
freuen, wenn ihr zu eurer Einschätzung noch einen Fingerzeig auf
Literatur geben könntet, in der ich selbst auch noch nachschlagen kann.
Danke!
Das sinnvoll theoretisch abzuschätzen halte ich für extrem schwer. Wenn du den Wärmeeintrag an einem Stück nach außen wärmeisoliertem Stahl messen würdest, könnte man versuchen auf der Basis zu simulieren. Ist aber m.E. Quatsch. Einfach ausprobieren. Wasser auf sprühen, wenn es siedet ist die Menge zu gering, oder die Bandgeschwindigkeit hoch, oder der Anpressdruck zu groß, oder die Körnung zu grob oder das Band zu stumpf... Tommy M. schrieb: > Als (aus Ermangelung von Literaturwerten) selbst auferlegten Grenzwert > habe ich 100-150°C ganz vorne an der Schneide gewählt. Hä? Die Literatur ist hier das Anlassschaubild des verwendeten Stahls. Mit 100-150°C bist du aber auf der sicheren Seite. Und da die 100°C sich bei Wasserkühlung so gut beobachten lassen... s.o. :-)
Tommy M. schrieb: > Ich suche nach einer Möglichkeit zu berechnen oder abzuschätzen wie warm > die Klinge an der kritischen Stelle (also der Schneide ganz vorne) wird. Was die Berechnung mit den bekannten und auch einigen unbekannten Parametern bringt? Gar nichts, weil man damit, gerade beim Bandschleifer keine pragmatischen Werte erhält. Hier ist mal so eine Formel: http://darwin.bth.rwth-aachen.de/opus/volltexte/2002/341/pdf/html/node56.html Ich würde da lieber mit einem Pyrometer (Conrad)die Temperatur messen. Kühlung beim Bandschleifer geht höchstens mit einer Schüssel Wasser wo man in Pausen das Messer abkühlt, so wie man das auch vom Bohreranschlief her kennt. Ein Wasserschlauch geht beim Bandschleifer nicht, weil die Maschine einerseits nicht wasserfest und daher dafür auch nicht ausgelegt ist. Das gäbe mit dem Schleifstaub auch ne schöne Sauerei, weil man ja die Pampe nicht sinnvoll auffangen kann. Die Industrie nutzt ja Horizontalschleifmaschinen wo eine UmLauf-Wasserkühlung gleich mit konstruiert ist. Muss ja nicht neu sein. Hab nämlich selbst so eine, aber nicht wegen Messer. Tommy M. schrieb: > Ich möchte wissen ob da mehr geht und wenn ja wie viel. Theoretisch ja, aber praktisch verliert dann das Wasser seine Bindung zum Schleifstein und die Zentrifugalkräfte machen daraus dann eine prima Dusche.
Kühlung höchstens durch Pressluft. Berechnen geht nicht. Das Messer ist doch vor dem Härten schon grob vorgeschliffen. Warum also den Grundschliff trocken und nicht nass? Wie machen das die 10000 anderen Messerschmiede? Die haben das doch auch im Griff.
@butsu Ja, einfach wird es sicher nicht. Was meiner Meinung nach das Problem an Deinem Vorschlag ist, ist der Querschnitt einer Klinge. Wenn ich eine definierte Zeit mit definiertem Druck an einem Band mit definierter Körnung und Schnittgeschwindigkeit schleife wird sich der dünnste Bereich der Klinge am schnellsten und stärksten erwärmen. Das ist genau die Schneide und natürlich der Punkt, an dem ich die niedrigste Temperatur haben möchte. Wenn der Rücken von 62 auf 58HRC runter geht ist mir das eigentlich recht egal, wenn das an der Schneide geschieht nicht. Sobald ich die Klinge nun vom Schleifband nehme beginnt sie zu kühlen und am Schnellsten natürlich auch wieder an der Schneide. Dann bräuchte ich noch ein Thermometer das ausreichend genau (vielleicht +/- 20°) und ausreichend schnell die Temperatur an der Schneide messen kann, aber tatsächlich ganz vorne an der Schneidenkante und sonst nirgendwo. Das wird sehr schwer und wenn dann wahrscheinlich nur mit einer sehr guten Wärmebildkamera möglich sein. Körnung zu grob - bist Du sicher, dass eine gröbere Körnung mehr Wärme erzeugt, als eine feinere? Ich hätte eigentlich darauf getippt, dass die feinere Körnung wegen der größeren Kontaktfläche mehr Reibung und somit auch mehr Wärme erzeugt. Bezüglich der Temperatur hast Du natürlich recht, das war ein Denkfehler. solange ich gut unter der Anlasstemperatur bleibe sollte es kein Problem sein. @Cyborg Die verlinkte Formel werde ich mir mal ansehen, danke. Den Gedanken mit dem Pyrometer hatte ich auch schon, das ist allerdings zu ungenau, da es nur die Durchschnittstemperatur in einem gewissen Bereich anzeigt - Angenommen ich gehe jetzt sehr aggressiv ran, dann kann die Schneidenkante die nur wenige µm stark ist gerne schon mal über 400°C haben, während der Rest des Messers noch bei Raumtemperatur ist. Wenn ich jetzt versuche etwas zu messen ist die größe des 400°C warmen Bereichs im Vergleich zum Rest sehr klein und somit kaum möglich zu messen, besonders weil die hohe Temperatur des kleinen Volumens an der Schneidenkante ja sehr schnell wieder abgeführt wird, sobald ich den Schleifvorgang unterbreche - um die Härte zu verringern reicht das aber sehr wohl aus. Ich verlinke hier mal ins Messerforum: http://www.messerforum.net/showthread.php?44974-Schleifen-%DCberhitzen-H%E4rteverlust-ein-quot-heisses-quot-Thema herbert hat einen (aus meiner Sicht) sehr guten Artikel geschrieben in dem er auf die Wechselwirkung von Zeit und Temperatur eingeht. Um ihn zu zitieren: "[...] Bild 2. Haltezeit für das Erreichen der Härte 55 HRC in Abhängigkeit von der lokal herrschenden Temperatur Wie man sieht, geht das bei 400°C in 100 Sekunden, bei 500°C braucht man ca. 5 Sekunden, und bei 600°C geht das sehr schnell. [...]" Was die Kühlung beim Bandschleifer angeht, natürlich geht das auch anders als nur mit einer Schüssel Wasser. Den Bandschleifer hab ich selbst gebaut und es war von Anfang an geplant eine Kühlung dafür zu bauen. Die Maschine kann vor dem Wasser aus dem Schlauch geschützt werden und die Sauerei kann ebenso in Grenzen gehalten bis vollständig vermieden werden. Die Frage ist nur, ob sich der Aufwand dazu lohnt, und das möchte ich mit diesem Thema hier herausfinden ;) Wenn ich mit der Kühlung durch den Wasserschlauch die Temperatur vollständig unter Kontrolle bekommen kann (bei sinnvoller Bandgeschwindigkeit und Anpressdruck) dann ist es das wert. Wenn nicht, dann muss ich mir was anderes überlegen. Der Ansatz mit dem Wasserverlust am Stein durch Zentrifugalkräfte ist nicht uninteressant. Da müsste ich einfach probieren bis zu welcher Drehzahl der ausgewählte Stein das Wasser dran behält - oder ich versuche das mal über die Adhäsion auszurechnen. @Der Andere Ich würde mich trauen zu sagen, dass Pressluft hier nichts bis sehr wenig bringt. Außerdem hab ich keinen Kompressor. Da ich annehme, dass bei den selben Schnittparametern (Schnittgeschwindigkeit, Körnung, Anpressdruck) am selben Werkstück immer die gleiche Wärmeenergie entstehen wird, muss es auch möglich sein, diese zu berechnen. Das wird vielleicht nicht leicht aber unmöglich ist es sicher nicht. Das Messer ist tatsächlich vor dem Härten schon grob vorgeschliffen. Da ich hier explizit nach Kühlmöglichkeiten frage geht es mir auch um einen nassen Schliff. Ich habe 3 Gründe die ich mal als Motivation zur Verwendung eines maschinellen Schleifens nach dem Härten angebe: 1) Beim Härten von geringen oder asymmetrischen Querschnitten verzieht sich die Klinge leicht, was nur begrenzt gerichtet werden kann. Lasse ich die Klinge vor dem Härten dicker oder symmetrisch und kann sie nach dem Härten ohne Härteverlust ausdünnen oder asymmetrisch zuschleifen, umgehe ich dieses Problem. 2) Beim Härten wird ein Teil des Materials entkohlt und erreicht somit nicht die volle Härte bzw. das volle Potential des Werkstoffes. Kann ich nach dem Härten noch maschinell schleifen, kann ich die Klingen allgemein mit stärkeren Querschnitten härten und anschließend die entkohlten Schichten abschleifen. Von Hand dauert das ewig und ist nicht mit der gleichen Präzision möglich 3) Nach dem Härten muss das Finish der Klinge geschliffen werden. Auch das dauert von Hand sehr, sehr lange und ist schwer schön gleichmäßig hinzubekommen. Da das Messerschmieden bei mir ein Hobby ist und bleiben soll, verfüge ich weder über die Übung noch die Erfahrung oder Zeit eines Schmiedes, der sein Geld mit solchen Messern verdient. Zudem macht mir das Finishen und Ausdünnen der Klinge nach dem Härten am wenigsten Spaß, dauert aber am längsten vom ganzen Prozess. Um meine fehlenden Fähigkeiten und Geduld auszugleichen möchte ich hier auf Maschinen zurückgreifen. Zu den 10000 anderen Messerschmieden... Wenn man sich auf Youtube Videos anschaut, dann schleifen wahrscheinlich ca 90% der Schmiede auch nach dem härten noch funkenstiebend am Bandschleifer, wobei die Klinge nur in sporadischen Abständen durch kurzes Eintauchen in Wasser gekühlt wird. Das möchte ich nicht riskieren, nachdem ich den Artikel von herbert gelesen habe. Wenn das fertigschleifen am Bandschleifer insgesamt 10 min dauert und das Messer innerhalb dieser 10 min 5 Sekunden 500°C erreicht sind von den 62HRC nur noch 55 übrig. Wenn es mal auf 600 kommt ist es reif fürs Altmetall.
Tommy M. schrieb: > Um meine fehlenden Fähigkeiten und > Geduld auszugleichen möchte ich hier auf Maschinen zurückgreifen. Das Problem gab es auch schon früher. Logische Entwicklung: Nassschleifen und ein Schleifroboter. Den gibts auch mechanisch mit Wasserradantrieb...
Tommy M. schrieb: > Was meiner Meinung nach das Problem an Deinem Vorschlag ist, ist der > Querschnitt einer Klinge. Wenn ich eine definierte Zeit mit definiertem > Druck an einem Band mit definierter Körnung und Schnittgeschwindigkeit > schleife wird sich der dünnste Bereich der Klinge am schnellsten und > stärksten erwärmen. Das ist genau die Schneide und natürlich der Punkt, > an dem ich die niedrigste Temperatur haben möchte. Wenn der Rücken von > 62 auf 58HRC runter geht ist mir das eigentlich recht egal, wenn das an > der Schneide geschieht nicht. Sobald ich die Klinge nun vom Schleifband > nehme beginnt sie zu kühlen und am Schnellsten natürlich auch wieder an > der Schneide. Dann bräuchte ich noch ein Thermometer das ausreichend > genau (vielleicht +/- 20°) und ausreichend schnell die Temperatur an der > Schneide messen kann, aber tatsächlich ganz vorne an der Schneidenkante > und sonst nirgendwo. Das wird sehr schwer und wenn dann wahrscheinlich > nur mit einer sehr guten Wärmebildkamera möglich sein. Ja, natürlich ist das so. Deswegen hatte ich vorgeschlagen, ein Stück Flachstahl (planparallel) nach außen thermisch zu isolieren, das mit definiertem Druck anzupressen, und die Temperaturerhöhung des gesamten Stahlstückes zu messen, z.B. mit einem eingesetzten Pt100. Über die Wärmekapazität des Stahls kann man dann auf den Wärmeeintrag pro Fläche bei den gegebenen Bedingungen rückschließen. Diesen Wert kann man dann in einem numerischen Modell verwenden, in dem eine reale Klingengeometrie angenommen wird. Auf diese Weise ist es nicht nötig, die Temperatur direkt an der Schneide zu messen, was, wie du richtig bemerkt hast, alles andere als trivial wäre. Tatsächlich habe ich genau das vor einigen Jahren mal gemacht, und zwar aus genau dem selben Grund wie du. Es gab aber zuviele Unbekannte, z.B. auch die Wärmeabfuhr durch Konvektion. Das laufende Band erzeugt nämlich tatsächlich bereits einen Luftstrom an der Oberfläche... Tommy M. schrieb: > Körnung zu grob - bist Du sicher, dass eine gröbere Körnung mehr Wärme > erzeugt, als eine feinere? Ich hätte eigentlich darauf getippt, dass die > feinere Körnung wegen der größeren Kontaktfläche mehr Reibung und somit > auch mehr Wärme erzeugt. Nein, sicher bin ich mir nicht. Aber subjektiv ist die Erwärmung bei gröberem Korn deutlich größer. Mag daran liegen, dass ich da stärker aufdrücke und meist auch größere Bandgeschwindigkeiten benutze. Tommy M. schrieb: > 2) Beim Härten wird ein Teil des Materials entkohlt und erreicht somit > nicht die volle Härte bzw. das volle Potential des Werkstoffes. Kann ich > nach dem Härten noch maschinell schleifen, kann ich die Klingen > allgemein mit stärkeren Querschnitten härten und anschließend die > entkohlten Schichten abschleifen. Von Hand dauert das ewig und ist nicht > mit der gleichen Präzision möglich Da normalerweise vor dem Härten an der Scheide einige Zenhntel Millimeter Material stehen gelassen werden, an denen später die Sekundärfase angebracht wird, ist Entkohlung nicht sehr kritisch. Jedenfalls wenn deine Haltezeiten im Härteofen / Esse nicht viel zu hoch sind. Auch das habe ich mal simuliert, und es gibt auch Messwerte dazu. Hier ist das entsprechende Thema im MF :-) http://www.messerforum.net/showthread.php?56475-Entkohlung-(quantitativ)&p=475556#post475556 Tommy M. schrieb: > Nach dem Härten muss das Finish der Klinge geschliffen werden. Auch > das dauert von Hand sehr, sehr lange und ist schwer schön gleichmäßig > hinzubekommen. Das geht für mich sehr gut mit der "Eintauchmethode". Und natürlich mit einem drehzahlgeregeltem Bandschleifer. Wenn Wasserkühlung am BS würde ich eine Verneblung ähnlich der Minimalmengenschmierung versuchen. Ich glaube nicht, dass man große Mengen Wasser braucht. Vielleicht reicht ja auch schon ein Tropf für einen ersten Versuch ;-) Das Wichtigste in dem Zusammenhang ist wohl, dass die gesamte Elektrik sicher spritzwassergeschützt sein muß...
Hallo Tommy Müller Kann aus eigener Erfahrung sagen das die 90 UPM bei der Tormek vollkommen ausreichend sind. Habe einen Schleifkurs damit gemacht einen 20 mm breiten Stechbeitel vorne komplett gerade und dann neue Schneide draufschleifen dauert keine 10 min. es gibt auch unterschiedliche Körnung an Schleifsteinen. Wegen der Drehzahl, hier gibt es auch noch die Firma Jet die hat 90 bis 150 UPM Suche dir einen Möbelschreiner in deiner nähe die haben oft eine solche Maschine und teste mal. Vom Bandschleifer würde ich abraten. LG Andi
Also gleich mal vorne weg ich habe eine Ausbildung als Galvaniseur und Metallschleifer hinter mir.(wer jetzt denkt Klasse den Beruf würden ich lernen wollen. Pusteblume, es gibt nur noch den einfachen Galvaniseur, das Metallschleifer ist da weggestutzt worden) Ich beantwortet das mal alles querfeldein. Prinzipiell ist Berechnen zwar sicher Theoretisch Möglich aber in der Praxis klappts nicht. Das wäre ungefähr so genau/zuverlässig als wenn man seinen Finger anfeuchtet ihn in den Wind hält und dann sagt der Wind weht mit genau 3,41m/s. Du hast zu viele Unbekannte und Variablen in der Gleichung. Denn die hitzeproduktion hängt von zu vielen Faktoren ab. Nicht nur Bandgeschwindigkeit und Anpressdruck. Sondern die Schleifkorndichte. Auch das alter des Bandes spielt mit rein. Sind die Körner noch kantig? Ist das Band frei oder mit metallabtrag zugesetzt. Auch die härte des Materials spielt mit rein. Temperaturmessung an der Klingenspitze funktioniert auch nicht wirklich. Zum einen natürlich schon da neun Temperatursensor zu zuverlässig zu befestigen ohne deine Arbeit zu behindern dürfte nicht sehr vielversprechend sein. Und auch der Temperatursensor oder ne gewisse Wärmekapazität und einen wärmewiderstand zur Umgebung damit sinnvoll was zu messen ? Würde ich gern sehen. Man müsste sich wohl eher nen kleines thermocouple basteln (zwei unterschiedliche metalldrähte an der spitze zu ner kleinen Perle zusammenschmelzen) Aber sagen wir mal so ob dein Werkstück die gefährlichen Tenperaturberiche überschritten hat sieht man sehr gut. Schau mal im Netz nach nach anlassfarben. Kurz gesagt wenns blau wird wars zu heiß Die Bearbeitung hängt allgemeinbetrachten von Übung und den richtigen Wissen ab. Das richtige Schleifband für den jeweiligen Schritt auswählen. Wenn ich 2mm Stahl wegschelifen will darf ich eben kein 200 nehmen, sondern muss halt erst mit 60er anfangen. Und auch nicht vom 200er direkt polieren. Beim üben auch darauf Achten das Band gleichmäßig abzunutzen. Ein gern gemachter Fehler den man eben auch bei den Profis sieht. Das Band ist in der Binde schon Tot und am Rand quasi wie neu. Die Bänder auch nicht bis zum Schluss ausnudeln. Dann gibt es noch die Möglichkeit gleithilfsmittel zu nutzen. Wir hatten auf Arbeit so schöne Spraydosen Molybdänbisulfit (MoS2) Wir haben das zwar eher bei Alu,Zink und Bronze genutzt aber das verbringt das Zusätzen vom Schleifband und auch die Erwärmung wird etwas verringert. Das Nonplusultra wär aber natürlich die Wasserkühlung. Ist aber natürlich ne schicke schweinerei. Wasserschüssel um das zwischendurch mal abzukühlen reicht aber auch. Wenn es dir in Wasser so nicht schnell genug geht kann man das auch noch verbessern wenn Eiswürfel dazu gibt. Hoffe ich habe jetzt keine Frage vergessen :-)
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