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Welle, insbesondere Nockenwelle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Welle, insbesondere Nockenwelle, deren Laufflächen bzw. Ar- beitsflächen durch Auftragen, insbesondere durch Auftragsschweissen verschleissfesten Werkstoffes in rundum verlaufende Vertiefungen eines Grundwerkstoffes und durch anschliessendes Schleifen hergestellt werden.
Es ist bekannt, Lagerstellen von Wellen aus nicht härtbarem Grundwerkstoff, z. B. aus austenitischem
Stahl, durch Auftragen einer Schicht harten Werkstoffes verschleissfest zu machen. Zum Auftragen können dabei verschiedene Verfahren angewandt werden, z. B. Auftragsschweissen, Aufspritzen od. dgl. Vordem
Auftragen erhält die Welle an der künftigen Lagerstelle eine rundumlaufende Vertiefung, z. B. durch Aus- drehen, in die der Auftragswerkstoff eingebettet wird. Anschliessend wird die Auftragsschicht auf den er- forderlichen Durchmesser geschliffen. Ist dieser Durchmesser an der Lagerstelle wesentlich grösser als der
Durchmesser der angrenzenden Wellenabschnitte, so ergeben sich für den Lagerabschnitt unsaubere Ränder.
Daneben besteht die Gefahr, dass sich an diesen Rändern Teile der Auftragsschicht ablösen, besonders dann, wennbeispielsweisebeimAuftragsschweissen Schweissgut auf den angrenzenden Grundwerkstoff über- getreten ist. Werden aber die aufgetragene Lagerstelle und die angrenzenden Wellenabschnitte auf gleichen
Durchmesser geschliffen, so führt das Mitbearbeiten des weichen Grundwerkstoffes zum Verschmieren der
Schleifscheibe.
Diese Nachteile werden nach der Erfindung weitgehend dadurch behoben, dass der Aussendurchmesser der vom Grundwerkstoff gebildeten seitlichen Begrenzungen für den Auftragswerkstoff nach dem Schleifen nahezu gleich dem Aussendurchmesser der Auftragsschicht und grösser als der Durchmesser der angrenzen- den Wellenabschnitte ist. Der zu schleifende Wellenabschnitt ist dadurch über die angrenzenden Wellen- abschnitte hinausgehoben und kann gut bearbeitet werden.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Aussenränder der vom Grundwerkstoff gebildeten Begrenzungen so schmal ausgebildet, dass sie grösstenteils in der Diffusionszone der beiden Werkstoffe aufgehen. Das beim Schleifen des weichen Werkstoffes vorkommende Verschmieren der Schleifscheibe wird dadurch völlig vermieden.
Es ist zwar ein schmaler Begrenzungsrand beim Grundwerkstoff eines auftragsgeschweisstenStösse1sbe- kannt, der aber sehr niedrig gehalten ist. Beim Auftragsschweissen ist eine Vorrichtung nötig, die den Stössel in einer zylindrischen Vertiefung aufnimmt, die um die zum Auftragen vorbereitete Stösse1f1äche einen Rand bildet. Das Schweissgut tritt beim Auftragen über den schmalen Begrenzungsrand des Stössels und bedeckt diesen Rand in einer spitz auslaufenden Schicht, die, wie bereits beschrieben, zum Ablösen neigt.
Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung auf Nockenwellen anwenden, deren Laufflächen nicht nur hart, sondern auch schlagfest sein müssen. Die Form des Nockens ist dann nach der Erfindung zweckmässig durch den Grundwerkstoff bestimmt, der eine rundumlaufende Vertiefung gleichen Profils, z. B. eine Hohlkehle, hat. Man kann dadurch eine starke Auftragsschicht, die zum Verziehen der Welle führt, vermeiden. Zusätzliche Arbeitsgänge durch Richten und die damit verbundene Rissgefahr fallen weg. Durch die in die Hohlkehle gelegte Schweissraupe ergibt sich von selbst eine geradlinige Begrenzung des Profils, wodurch die Schleifarbeit wesentlich vermindert wird. Über die seitlichen Begrenzungen kann beim Auftragsschweissen kein Schweissgut übertreten. Das Nacharbeiten der Nockenflanken fällt weg.
Nockenwellen gemäss der Erfindung lassen sich somit sehr wirtschaftlich herstellen.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung für eine Welle, deren Laufflächen durch Aufspritzen herge- stellt worden, besteht darin, dass die Vertiefung im Grundwerkstoff ein etwa rechteckiges, flaches Profil hat mit nur schmalen seitlichen Begrenzungen und dass die Grundfläche der Vertiefung in an sich be- kannter Weise aufgerauht oder mit Rillen oder mit Feingewinde versehen ist. Auf diese Weise wird das Abblättern der aufgespritzen Schicht von den Seitenrändern her während des Bearbeitens vermieden und die Schleifscheibe kann, da die Ränder der Begrenzungen nur schmal sind, beim Bearbeiten, wenn die
Welle z. B. aus austenitischem Stahl besteht, nicht verschmieren.
Das Haften der Ränder der Aufspritzschicht wird noch dadurch verbessert, dass die der Aufspritzschicht zugekehrten seitlichen Begrenzungswände hinterdreht sind, z. B. nach Art eines Schwalbenschwanzprofils.
Die Zeichnungen zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, u. zw. in Fig. 1 eine Seitenansicht eines Nockenwellenabschnittes, zum Auftragsschweissen vorbereitet, in Fig. 2 den Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, in Fig. 3 die gleiche Nocke fertigbearbeitet, in Fig. 4 den Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, in Fig. 5 eine Seitenansicht einer Lagerstelle einer Welle, zum Aufspritzen vorbereitet, teils im Schnitt, und in Fig. 6 fertigbearbeitet, teils im Schnitt, teils in Ansicht.
In den Fig. 1 - 4 ist 11 eine Welle mit einem Nocken 12, die aus einem Grundwerkstoff, z. B. aus austenitischem Stahl, besteht. Der Grundkreisdurchmesser des Nockens ist grösser als der Wellendurchmesser. Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist aus dem Nockengrundkörper ein rundum gleiches Profil, eine Hohlkehle 13, ausgedreht, mit nur schmalen seitlichen Begrenzungen 14.
Die Fig. 3 und 4 zeigen den fertigen Nocken 12. In die Hohlkehle 13 ist verschleissfester Werkstoff durch Schweissen aufgetragen, der durch die seitlichen Begrenzungen 14 am Übertreten gehindert ist. Der Auftragswerkstoff bildet mit dem Grundwerkstoff der Welle 11, wie durch karierte Schraffur in den Schnitten angedeutet, eine Diffusionszone 15. Die in die Hohlkehle 13 aufgetragene Schweissraupe 16 verläuft so weitgehend geradlinig, dass nur noch geringe Schleifarbeit notwendig ist. Da die schmalen seitlichen Begrenzungen 14 grösstenteils in der Diffusionszone 15 zwischen dem Grundwerkstoff und dem Auftragswerkstoff liegen, kann die Schleifscheibe beim Überschleifen dieser Stellen nicht verschmieren.
In den Fig. 5 und 6, dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung, ist 11 eine Welle, deren Lagerstelle durch Aufspritzen hergestellt wird. Aus einem Bund der Welle 11 ist ein etwa rechteckiges, flaches Profil so ausgedreht, dass nur schmale seitliche Begrenzungen 17 stehen bleiben. Die Grundfläche 18 des Profils ist mit Rillen versehen. Die seitlichen Begrenzungswände 19 des Profils sind, wie aus dem Schnitt in der Fig. 5 ersichtlich, nach Art eines Schwalbenschwanzprofils hinterdreht. In diese Vertiefung ist, wie aus Fig. 6 zu entnehmen, eine Schicht 20 des verschleissfesten Werkstoffes durch Aufspritzen eingebettet und danach durch Schleifen geglättet. Eine derartige Lagerstelle ist vorwiegend für die Lagerung in Gleitlagern verwendbar.
PATENTANSPRÜCHE
1. Welle, insbesondere Nockenwelle, deren Laufflächen bzw. Arbeitsflächen durch Auftragen, insbesondere durch Auftragsschweissenverschleissfesten Werkstoffes inrundum verlaufende Vertiefungen eines Grundwerkstoffes und durch anschliessendes Schleifen hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser der vom Grundwerkstoff gebildeten seitlichen Begrenzungen (14, 17) für den Auftragswerkstoff nach dem Schleifen nahezu gleich dem Aussendurchmesser der Auftragsschicht (16,20) und grösser als der Durchmesser der angrenzenden Wellenabschnitte ist.