DD150709A1

DD150709A1 - Verfahren zum herstellen von zahnradwellen mittels elektronenstrahlschweissen

Info

Publication number: DD150709A1
Application number: DD22047880A
Authority: DD
Inventors: Peter Wiesner; Wilfried Rau
Original assignee: Peter Wiesner; Wilfried Rau
Priority date: 1980-04-16
Filing date: 1980-04-16
Publication date: 1981-09-16

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Herstellen insbesondere solcher Zahnradwellen, die in Getriebemotoren und Getrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.Ziel ist,d.Herstellung bei einem sehr geringen Material-und Energieaufwand zu ermoeglichen. Nach der Aufgabe ist die getrennt vorliegende Welle und das Zahnrad mit Hilfe eines Elektronenstrahles sicher zu verbinden. Erfindungsgemaesz wird das Zahnrad nicht mehr in der vollen Breite an die Welle angeschlossen, sondern nur mit einem Steg hergestellt, dessen Dicke sich nach dem zu uebertragenden Drehmoment richtet. Das Zahnrad wird mittels eines Elektronenstrahles mit der Welle verbunden und anschlieszend erfolgt ein Induktionsumfangshaerten der Welle und des Zahnrades, wobei das Zahnrad nur am Zahnkranz aufgekohlt wird.

Description

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Verfahren zum Herstellen ron Zahnradwellen mittels Elektro-

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.Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Zahnradwellen mittels Elektronenstrahlschweißen, insbesondere von Zahnradwellen, die in Getriebemotoren und Getrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden und Welle und Zahnrad getrennt vorlie gen.

Charakteristik der "bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß Zahnradwellen heute noch in den meisten Fällen aus einem Stück gefertigt werden. Man stellt einen Schmiederohling her, der anschließend spanend bearbeitet wird. Dabei wird sehr viel Material zerspant, wobei es sich bei dem ganzen Teil meist um einen sehr teuren Werkstoff handelt.

Es ist weiter bekannt, die Welle und das Zahnrad getrennt herzustellen und das Zahnrad aufzuschrumpfen. Bei dieser Technologie ist das zu übertragende Drehmoment begrenzt. Es kommt häufig vor, daß ein Schrumpfsitz während des Betriebes lose wird. Damit die Schrumpfverbindung Kräfte übertragen kann, muß das Zahnrad eine große Breite haben. Das Bauteil wird dadurch schwerer als notwendig. Es wird viel Material eingesetzt.

Weiterhin ist bekannt, die Welle und das Zahnrad getrennt herzustellen und beide Teile durch Elektronenstrahlschweißen zu verbinden (ZIS-Mitteilungen 22 (1980) 1, S. 18 - 27). Das setzt Jedoch voraus, daß beide Teile zum Schweißen im nichtaufgekohlten und ungehärteten Zustand vorliegen. Die Grenze des Kohlenstoffgehaltes für die Elektronenstrahlschweißbarkeit beträgt 0,35 # (ZlS-Informationsblatt M 672 - 79). Beim Aufkohlen entsteht in den Bauteilen an der Oberfläche ein Kohlenstoffgehalt von 0,8 bis 1,0 $. Will man Zahnrad und Welle im aufgekohlten und gehärteten Zustand mit dem Elektronenstrahl schweißen, muß man die gehärtete Schicht vor dem Schweißen abschleifen. Das ist aus wirtschaftlichen Gründen nicht zu vertreten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Schweißstelle beim Aufkohlen zu schützen. Diese Möglichkeit scheidet jedoch bei dem in der Praxis häufig

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angewandten Gaskarbonitrieren aus. ZahnradYiellen in getrennter Ausführung bestehen oft aus zwei Werkstoffen. Für die Welle setzt man Baustahl ein, während das Zahnrad aus Einsatzstahl besteht. In diesem Fall wird das Zahnrad vor dem Verbinden gaskarbonitriert, da es technologisch ungünstig ist, nach dem Verbinden das ganze Teil dem Gaskarbonitrieren auszusetzen. Meist ist es aus Gründen der Anlagengröße und -kapazität gar nicht möglich. Das Elektronenstrahlschweißen von gaskarbonitrierten Zahnrädern mit Y/ellen aus Baustahl ist aber aus metallurgischen Gründen nicht möglich (ZIS-Informationsblatt M 672 - 79).

Härten und Schweißen schließen sich also einander aus, wenn das Härten vor dem Schweißen durchgeführt werden muß. Es ist zum Beispiel keine Technologie bekannt, die ein Elektronenstrahlschweißen und anschließendes Härten für die Hauptwellen von Getriebemotoren gestattet.

Ziel der Erfindung

Es ist deshalb Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches das Herstellen von Zahnradwellen bei einem sehr geringen Material- und Energieaufwand ermöglicht.

Das Vie sen der Erfindung

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Zahnradwellen, insbesondere von

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Zahnradwellen, die in Getriebemotoren und Getrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, zu entwickeln und dieses so zu gestalten, daß beide getrennt vorliegenden Teile unter Senkung des Material- und Energieaufwandes mit Hilfe eines Elektronenstrahles sicher verbunden werden können. Erfindungsgenäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Zahnrad nicht mehr in der vollen Breite an die Welle angeschlossen, sondern mit einem Steg versehen wird, dessen Dicke sich nach dem zu übertragenden Drehmoment richtet. Das Zahnrad wird im ungehärteten Zustand an die Welle mittels eines Elektronenstrahls geschweißt, wonach anschließend ein Umfangshärten des Zahnkranzes durch Induktionshärten erfolgt. Bei dem Verfahren wird das Zahnrad nur im Bereich der Zähne gehärtet. Sin Aufkohlen ist deshalb auch nur nach an dieser Stelle notwendig. Das Zahnrad wird durch Fließpressen, Querwalzen oder durch ein anderes Umformverfahren hergestellt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: zeigt eine Hauptwelle und ein Hauptrad eines Getriebemotors in geschrumpfter Ausführung

Fig. 2j zeigt die Änderung der Hauptwelle und Hauptrad nach der erfindungsgemäßen Lösung.

Nach Fig. 1 besteht die Welle 1 aus Baustahl, das Zahnrad 2 aus einem Einsatzstahl. Das Zahnrad 2 wurde vor dem Aufschrumpfen karbonitriert und ist am gesamten Umfang gehärtet, Es sitzt mit einem definierten Preßsitz auf der Welle 1. Die Breite des Zahnrades 2 beträgt 20 mm. Zur Übertragung des Drehmomentes ist aber nur eine Stegdicke von 1 mm notwendig. Fig. 2 zeigt die nach der erfindungsgemäßen Lösung geänderte Welle 1 und Zahnrad 2 gemäß Fig. 1. Das Zahnrad 3 wird mit Hilfe des Elektronenstrahls 4 durch die Schweißnaht 6 mit der Welle 1 verbunden. Nach dem Schweißen erfolgt durch die Induktionsspule 5 das Umfangshärten des Zahnkranzes.

Claims

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Erfindungsanspruch

Verfahren zum Herstellen von Zahnradwellen mittels Elektronen strahlschwei.Cens, insbesondere von Zahnradwellen, die in Getriebemotoren und Getrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt und Welle und das Zahnrad getrennt hergestellt werden, gekennzeichnet dadurch , daß das Zahnrad (3) nicht in der vollen Breite an die Welle (1) angeschlossen wird, sondern nur mit einem Steg hergestellt wird, dessen Dicke sich nach dem zu tibertragenden Drehmoment richtet, wobei das Zahnrad (3) mittels eines Elektronenstrahies (4) mit der ¥/elle (1) verbunden wird und anschließend ein Induktionsumfangshärten der Welle (1) und des Zahnrades (3)» vorzugsweise mit Hilfe einer Induktionsspule (5), erfolgt, wobei das Zahnrad (3) nur am Zahnkranz aufgekohlt wird.

- Hierzu ein Blatt Zeichnungen -