AT405916B - Verfahren zum herstellen eines nockens für eine gefügte nockenwelle - Google Patents

Description

AT 405 916 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Nockens für eine gefügte Nockenwelle durch Sintern eines aus einem Sinterpulver gepreßten Formlings, der mit einer Temperatur bis zu 1300" C, vorzugsweise mit einer Temperatur über 1200" C hochgesintert, kalibriert und anschließend vergütet wird.

Um Nockenwellen in einfacher Weise aus einem den jeweiligen Belastungsanforderungen entsprechenden Werkstoff herstellen zu können, ist es bekannt, die Nocken pulvermetallurgisch zu fertigen und dann nach einer Vergütung, beispielsweise durch ein Härten und Anlassen, ein Abschrecken aus der Sinterhitze oder durch ein Nitrieren, Nitrokarburieren oder Plasmanitrieren, mit einer Stahlwelle durch übliche Fügeverfahren zu verbinden. Um höheren Genauigkeitsanforderungen zu genügen, müssen die gesinterten und mit der Stahlwelle verbundenen Nocken jedoch einer aufwendigen Nachbearbeitung durch ein Schleifen unterworfen werden, damit nicht nur die äußere Nockenumrißform, sondern auch deren Lage gegenüber der Stahlwelle innerhalb der vorgegebenen engen Toleranzbereiche liegen. Trotz einer weitestgehenden Berücksichtigung des Schwindverhaltens des Nockenformlings beim Sintern und einer aufwendigen Kalibrierung des gesinterten Formlings konnten nämlich bei höheren Ansprüchen an die Maßhaltigkeit die hiefür zu fordernden engen Toleranzbereiche nicht unter den Bedingungen einer Serienfertigung der Nocken ohne ein Nachschleifen der äußeren Nockenumrißform eingehalten werden.

Schließlich ist es gemäß einem nachveröffentlichten Stand der Technik (EP 0 718 473 A1) bekannt, die durch das Härten bedingten Verformungen der Nocken dadurch zu berücksichtigen, daß die Nocken vor dem Härten beim Kalibrieren eine Form erhalten, die entsprechend den beim Härten zu erwartenden Formänderungen von der Sollform abweicht, so daß beim Härtevorgang die Nockenform der Sollform mit vergleichsweise geringen Toleranzen angenähert werden kann. Die unter den Bedingungen einer Serienfertigung beim Kalibrieren erreichbaren Formänderungen bleiben allerdings beschränkt, was sich bei größeren Werkstückverzügen beim Härten unmittelbar auf die Herstellungsgenauigkeit auswirkt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen gesinterter Nocken für gefügte Nockenwellen der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß eine Nachbearbeitung der Nocken durch ein Schleifen auch unter den Bedingungen einer Serienfertigung und höheren Verzügen beim Härten der Nocken entfallen kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Formung entsprechend einer Sollumrißform gepreßt, gesintert und kalibriert wird, die von der Sollumrißform des Nockens gegensinnig zum Verzug bei seiner Vergütung abweicht, und daß dann der kalibrierte Formling durch den Verzug beim Vergüten auf die Sollumrißform des Nockens umgeformt wird.

Da zufolge dieser Maßnahmen der sich aufgrund der Wärmebehandlung beim Vergüten der kalibrierten Nocken ergebende Verzug, der sich in einer ungleichen Masseverteilung über den Nockenumfang auswirkt, bereits beim Pressen des Nockenformlings aus dem Sinterpulver durch eine entsprechende Abweichung der Preßlingsform von der Sollumrißform berücksichtigt wird, kann auch ein zu erwartender höherer Verzug beim Vergüten der Nocken durch eine entsprechende Formgebung des Formlings berücksichtigt werden, und zwar unabhängig von den Korrekturmöglichkeiten zufolge einer Kalibrierung, so daß die bei der Vergütung auftretende Formänderung eine gute Angleichung der Umrißform des Formlings an die Sollumrißform des Nockens unter Einhaltung geringer Toleranzen ermöglicht. Da außerdem die Nocken zum Ausdrehen der Durchtrittsöffnung für die Welle am Mantel gespannt werden, ergeben sich wegen des genaueren Istumrisses des vergüteten Nockens verbesserte Voraussetzungen zum Lagerichtigen Spannen der Nocken und damit eine genauere Ausrichtung der Durchtrittsöffnung gegenüber der äußeren Umrißform der Nocken, was in Summe dazu führt, daß auch unter den Bedingungen einer Serienfertigung Nocken mit einer hohen Maßhaltigkeit hergestellt werden können, ohne die mit der Welle verbundenen Nocken einer aufwendigen Nachbearbeitung unterziehen zu müssen.

Besonders günstige Verfahrensbedingungen werden dadurch sichergestellt, daß der Formung nach einem Vorpressen und Vorsintern entsprechend einer Sollumrißform, die gegensinnig zum Verzug des Nockens bei dessen Vergütung vom Nockensollumriß abweicht, nachverdichtet und dann hochgesintert wird. In diesem Fall lassen sich nämlich die insbesondere bei einem Sintern zwischen 1200 und 1300 ’ C auftretenden Formänderungen einfach berücksichtigen.

An Hand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Nockens näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine typische Istumrißform eines herkömmlich gefertigten Sinternockens im Vergleich zur Sollumrißform des Nockens und

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung der typischen Istumrißform eines erfindungsgemäß hergestellten Nockens im Vergleich zur Sollumrißform des Nockens.

Zur Herstellung eines Nockens aus einem hochkohlenstoffhältigen Sinterstahl wird von einem Eisenpulver ausgegangen, das beispielsweise 0,2 bis 2,0 Gew.% Molybdän, 0,5 bis 2,0 Gew.% Chrom, bis 2,0 2

Claims (2)

1. AT 405 916 B Gew.% Kupfer und 0,6 bis 1,2 Gew.% Kohlenstoff als Legierungselemente enthält, die elementar und mit Ausnahme des Kohlenstoffes auch vorlegiert oder diffusionslegiert vorliegen können. Dieses Eisenpulver wird mittels eines Preßwerkzeuges zu einem Formling gepreßt, dessen möglichst gleichmäßige Dichte größer als 6,9 g/cm3 sein soll. Nach einem Vorsintern wird der Formling einem weiteren Preßvorgang unterworfen, der eine zusätzlich Verdichtung auf 7,4 bis 7,6 g/cm3 mit sich bringt, bevor der Formung bei einer Temperatur von 1200 bis 1300' C fertiggesintert wird. Im Anschluß an dieses Hochsintern wird der Formling zur Verbesserung der Maßhaltigkeit kalibriert, indem er durch ein Matrizenwerkzeug gedrückt wird. Zur Vergütung des kalibrierten Formlings wird dieser dann einer Wärmebehandlung unterworfen, um die notwendige Härte und Festigkeit sowie Verschleißbeständigkeit zu erhalten. Zu diesem Zweck kann der Formling durch eine Ölabschreckung von einer Austenitisierungstemperatur von 850 bis 900* C auf eine Öltemperatur von über 120' C oder einem Abschrecken aus der Sinterhitze durch ein Stickstoffeinblasen gehärtet werden. Eine andere Möglichkeit der Vergütung besteht in einem Nitrieren, Nitrokarburieren oder Plasmanitrieren, wobei wegen der vergleichsweise niedrigen Behandlungstemperatur beim Nitrieren der Verzug vergleichsweise niedriger ausfällt. Trotzdem ergibt sich ein nicht unerheblicher, die Maßhaltigkeit beeinträchtigender Einfluß auf die äußere Umrißform des Nockens, wie dies der Fig. 1 entnommen werden kann, in der die strichpunktiert angedeutete Sollumrißform des Nockens mit 1 bezeichnet ist. Dieser Sollumrißform 1 des Nockens entspricht bei der herkömmlichen Nockenfertigung aus Sinterstahl auch die Sollumrißform des kalibrierten, gesinterten Formlings vor der Vergütung, die dann eine Istumrißform 2 durch einen Verzug 3 bedingt, der in der Zeichnung zur besseren Veranschaulichung stark übertrieben dargestellt wurde und tatsächlich in der Größenordnung von beispielsweise 0,01 bis 0,02 mm liegt, was jedoch bereits unzulässige Formabweichungen mit sich bringen kann. Um diese unzulässigen Formabweichungen zu vermeiden, wird nach der Erfindung das Preßwerkzeug und das Kalibrierwerkzeug für den Formling nicht so ausgelegt, daß der kalibrierte Formling gemäß dem Stand der Technik möglichst der Sollumrißform 1 des Nockens entspricht, sondern einer Sollumrißform 4, die von der Sollumrißform des Nockens gegensinnig zum erwarteten Verzug beim Vergüten abweicht, wie dies der Fig. 2 entnommen werden kann. Das für eine bestimmte Vergütung beispielsweise in Vorversuchen ermittelte Verzugsmaß über den Umfang der Nocken wird bei der Auslegung der Formwerkzeuge für den Formling berücksichtigt, so daß sich z. B. für das Matrizenwerkzeug zum Kalibrieren des Formlings vor der Vergütung ein Ziehquerschnitt entsprechend dem Sollumriß 4 für den noch nicht vergüteten Formling ergibt. Diese Sollumrißform des unvergüteten Formlings hat bei der Wärmebehandlung des Vergütens einen Verzug 3 zur Folge, der ein gute Annäherung der Istumrißform 2 des vergüteten Nockens an seine Sollumrißform 1 bedingt. Der Vergleich der Abweichungen eines typischen Istumrisses 2 eines nach der Fig. 1 hergestellten Nockens und eines nach der Erfindung hergestellten Nockens gemäß der Fig. 2 von der Sollumrißform des Nackens macht unmittelbar die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens gegenüber der herkömmlichen Herstellung deutlich. Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen eines Nockens für eine gefügte Nockenwelle durch Sintern eines aus einem Sinterpulver gepreßten Formlings, der mit einer Temperatur bis zu 1300' C, vorzugsweise mit einer Temperatur über 1200' C hochgesintert, kalibriert und anschließend vergütet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Formling entsprechend einer Sollumrißform (4) gepreßt, gesintert und kalibriert wird, die von der Sollumrißform (1) des Nockens gegensinnig zum Verzug (3) bei seiner Vergütung abweicht, und daß dann der Formling durch den Verzug (3) beim Vergüten auf die Sollumrißform (1) des Nockens umgeformt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formling nach einem Vorpressen und Vorsintern entsprechend einer Sollumrißform (4), die gegensinnig zum Verzug (3) des Nockens bei dessen Vergütung vom Nockensollumriß (1) abweicht, nachverdichtet und dann hochgesintert wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 3