DE102004045436B3 - Process to harden the rim of a double-walled metal rim, e.g. steering wheel column, by heating, quenching, tempering and alternating current induction circuit - Google Patents

Process to harden the rim of a double-walled metal rim, e.g. steering wheel column, by heating, quenching, tempering and alternating current induction circuit Download PDF

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Abstract

In a process to harden the double-walled metal rim around a detent in e.g. an automotive steering wheel column, the metal is heated, quenched and tempered as required, during which both sides of the rim are in contact with a water-cooled induction loop bearing alternating current. The electrical current is identical on both sides of the rim, inside and outside.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten von Rändern von Vertiefungen aufweisenden, induktiv härtbaren metallischen Gegenständen, sowie nach diesem Verfahren hergestellte Produkte.The The present invention relates to a method of curing edges indentation, inductive hardenable metallic objects, as well as Products made by this process.

Beim Härten werden Stahlteile auf z.B. über 900°C erwärmt und anschließend abgeschreckt, wobei die gewünschten martensitischen Gefügeumwandlungen auftreten. Danach werden die Teile durch moderates Erwärmen angelassen.At the hardening Steel parts are placed on e.g. heated above 900 ° C and subsequently quenched, with the desired martensitic microstructure transformations occur. Thereafter, the parts are tempered by moderate heating.

In der EP 1 160 108 B1 ist ein Verfahren zum partiellen Härten von Verbundlenkerachsen beschrieben, bei welchem um deren Enden Induktionsleiter z.B. als Wendel gelegt werden, um deren Enden zu härten. Damit soll erreicht werden, dass die Endbereiche zwar gehärtet sind, der mittlere Bereich dagegen "torsionsweich".In the EP 1 160 108 B1 a method for the partial hardening of torsion beam axles is described in which induction conductors, for example as a helix, are placed around their ends in order to harden their ends. This is to ensure that the end areas are indeed hardened, the middle area, however, "torsionally soft".

Abgesehen davon, dass damit der Rand um die Vertiefung der Verbundlenkerachse nicht härtbar ist, besteht bei einer derartigen Vorgehensweise bei der Härtung von Verbundlenkerachsen die Gefahr, dass an den Innenbereichen, wo die obere, nach unten gestauchte Phase an der unteren anliegt oder dieser nahe ist, eine Verschweißung durch das Erwärmen auftritt, die bei (mehrfacher) Verwindung zu Rissbildung führen kann, da hier die beiden Blechsegmente nicht mehr aneinander gleiten können, was beim Abreißen der Verschweißung zu Kerbwirkung führt. Ferner ist der obere Rand der rinnenförmigen Vertiefung ungehärtet einer durch die Formgebung bedingten erhöhten Verletzungsgefahr ausgesetzt, plastische Verformung an diesem eine Kante darstellenden empfindlichen Bereich führt ebenfalls zu leichterer Kerbbildung als in dem mechanisch stabileren Mantel.apart of that with it the edge around the depression of the torsion beam axle is not curable, consists in such a procedure in the curing of Twisted-beam axles pose the danger of being on the interior areas where the upper, down-compressed phase is applied to the lower or this close, a weld by heating occurs, which can lead to cracking (multiple) twisting, because here the two sheet metal segments can no longer slide together, which when tearing off the welding leads to notch effect. Furthermore, the upper edge of the channel-shaped depression is uncured one exposed by the shaping increased risk of injury, plastic deformation on this one edge representing sensitive Area leads also to easier kerf formation than in the mechanically more stable Coat.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, nach welchem Vertiefungen aufweisende Gegenstände allein in ihrem Randbereich härtbar sind, insbesondere sollen damit Verbundlenkerachsen ohne die Gefahr einer inneren Verschweißung an den einander nahen Bereichen herstellbar sein, die modifizierte Eigenschaften aufweisen.The The present invention is therefore based on the object, a method to create, after which wells having objects alone curable in its edge region are, in particular, so that twist-beam axles without the risk of internal welding be produced at the close areas, the modified Have properties.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem Verfahren zum Härten von doppelwandigen Rändern von metallischen Vertiefungen durch Erwärmen, Abschrecken und ggf. Anlassen, wobei man beidseits des Randes und nahe diesem einen stromdurchflossenen, wassergekühlten Induktionsleiter derart verlegt und mit Wechselstrom beaufschlagt, dass die Stromlaufrichtung außen und innen je gleich sind.The solution This object is achieved in a method for curing double-walled edges of metallic depressions by heating, quenching and possibly Tempering, wherein on both sides of the edge and near this one current-carrying, water-cooled Induction conductor laid in such a way and charged with alternating current, that the current direction is outside and inside are the same.

Die gekühlten Stromleiter sind dabei nahe dem inneren und äußeren Rand vorzugsweise so verlegt, dass die Stromlaufrichtung sich gegenüber der Außenseite an der Innenseite umkehrt, d.h. der Leiter ist hier zurückgeführt. Die Leiter sind dabei mäanderförmig angeordnet und an den gegenüberliegenden Enden der Vertiefungen herausgeführt. Eine solche Anordnung eröffnet die Möglichkeit, z.B. beidseitig Stromleiterpaare anzuordnen, die dann je Seite gleiche Stromlaufrichtungen aufweisen. Dies ist deshalb von besonderer Bedeutung, da sonst eine Aufheizung auf die für die Martensitbildung erforderlichen ca. 950° nicht erreicht wird, wobei die umgebogenen Ränder die an sich auftretenden entgegengerichteten Felder abschirmen.The cooled Conductors are preferably laid near the inner and outer edges, that the current direction is opposite to the outside on the inside reverses, i. the ladder is returned here. The ladder is here arranged meandering and to the opposite Ends of the wells led out. Such an arrangement opens the possibility, e.g. arrange pairs of conductors on both sides, which are then the same on each side Have current directions. This is therefore of particular importance otherwise heating up to the required for the martensite about 950 ° not is reached, wherein the bent edges which occur in itself Shield opposing fields.

Die Kupfer-Stromleiter besitzen vorteilhaft einen rechteckigen, z. B. quadratischen Querschnitt, wodurch sie den zu erwärmenden Rändern relativ große Flächen zukehren.The Copper conductor advantageously have a rectangular, z. B. square cross section, causing them to be heated edges relatively large surfaces return.

Es kann vorteilhaft sein, insbesondere bei den oben erwähnten Verbundlenkerachsen, die eine gestreckte Form aufweisen, auch die Kehle an den inneren Enden der Vertiefung zu härten. Dazu wird vorgeschlagen, die Stromleiter entsprechend tief aus den Muldenkehlen herauszuführen.It may be advantageous, in particular in the case of the above-mentioned composite link axles, which have a stretched shape, including the throat at the inner ends to harden the depression. For this purpose, it is proposed that the current conductor correspondingly deep from the Lead out Muldenkehlen.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Härtung der Randbereiche zu modifizieren, beispielsweise dadurch, dass die Stromleiter längs der Ränder nicht linear, sondern bogenförmig verlaufen, beispielsweise mittig leicht herabgezogen werden. Schreckt man einen derartig erwärmten Gegenstand ab, so entsteht ein entsprechendes gehärtetes Profil.It is according to the invention also possible, the hardening the edge areas to modify, for example, that the Current conductor along the edges not linear, but curved run, for example, be pulled down slightly in the middle. scares you have such a heated Subject from, so creates a corresponding hardened profile.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Dabei zeigenBased The enclosed figures, the present invention will be explained in more detail. there demonstrate

1 eine Torsionslenkerachse und 1 a Torsionslenkerachse and

2 einen Schnitt durch diese. 2 a cut through this.

1 zeigt als typisches Beispiel für die Anwendung der vorliegenden Erfindung das Mittelstück 1 einer Verbundlenkerachse eines PKW. Es ist aus einem Rohr gefertigt, in das eine längliche Vertiefung 2 eingeformt wurde, wodurch ein umlaufender Rand 3 gebildet wird, der einen relativ kleinen Biegeradius aufweist. An den Enden verbleiben runde Öffnungen 4 in denen die Längslenker (nicht dargestellt) eingefügt werden können. Gleichzeitig weist dieses Gebilde eine mittlere Querschnittsverjüngung auf. 1 shows as a typical example of the application of the present invention, the center piece 1 a torsion beam axle of a car. It is made of a tube into which an elongated recess 2 was formed, creating a circumferential edge 3 is formed, which has a relatively small bending radius. At the ends remain round openings 4 in which the trailing arm (not shown) can be inserted. At the same time, this structure has a medium cross-sectional taper.

Die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse 1 unterscheidet sich dadurch vom Stand der Technik, dass diese um ihren Rand 3 herum innen und außen einen einige Zentimeter breiten Streifen aus härterem, martensitischem Gefüge aufweist, was einerseits die Festigkeit des Randes gegen Schlagverletzung erhöht, andererseits aber die Torsionseigenschaften nicht negativ beeinflusst. Darüber hinaus weist diese Achse keine inneren Verschweißungspunkte auf. Die Lebensdauer wird hierdurch erhöht.The torsion beam axle according to the invention 1 differs from the state of the art in that these are around their edge 3 around inside and outside has a few centimeters wide strip of harder, martensitic structure, which on the one hand increases the strength of the edge against impact injury, on the other hand, does not adversely affect the torsion properties. In addition, this axis has no internal welding points. The service life is thereby increased.

2 veranschaulicht den Herstellungsvorgang. Gezeigt ist ein Querschnitt durch den mittleren Bereich der Achse 1 (das dahinter liegende runde Endstück ist weggelassen). Die Achse 1 besteht aus dem äußeren Mantel 5 und dem inneren Mantel 6, gestrichelt ist die mittlere Querschnittsverjüngung angedeutet. 2 illustrates the manufacturing process. Shown is a cross section through the central region of the axis 1 (The underlying round tail is omitted). The axis 1 consists of the outer jacket 5 and the inner coat 6 , Dashed, the average cross-sectional taper is indicated.

Neben den Mänteln 5, 6 sind die miteinander verbundenen Stromleiter 7, 7' gezeigt. Diese verlaufen innen gegensinnig zu den äußeren, untereinander weisen sie außen bzw. innen die gleiche Stromrichtung auf, wobei sie mäanderförmig derart verlegt sind, dass die Enden des Stromleiters zu ihren Anschlüssen innen an den Kehlen 8 der Vertiefung herausgeführt sind.Next to the coats 5 . 6 are the interconnected conductors 7 . 7 ' shown. These run in the opposite direction to the outer, with each other they have the same direction of flow outside or inside, where they are laid in a meandering manner such that the ends of the conductor to their connections inside the throats 8th led out of the depression.

Vorteilhaft ist bei einer solchen Anordnung, dass der mäanderförmig verlaufende Stromleiter 7, 7' ortsfest verbleiben kann, der zu härtende Gegenstand wird von unten hineingeführt. Dies erlaubt eine automatisierte Erwärmung (und Härtung bzw. ein automatisiertes Anlassen).It is advantageous in such an arrangement that the meandering current conductor 7 . 7 ' can remain stationary, the object to be cured is inserted from below. This allows automated heating (and hardening or automated tempering).

Die Leiter 7 haben Außenabmessungen von z.B. 10 × 10 mm. Die Wandstärke beträgt 1 mm. Die Erwärmung erfolgt beispielsweise mit 35 kW bei 400 V und 600 Amp. mit mF Energie, vorzugsweise 10 kHz.The ladder 7 have outer dimensions of eg 10 × 10 mm. The wall thickness is 1 mm. The heating takes place, for example, with 35 kW at 400 V and 600 amps with mF energy, preferably 10 kHz.

Der Stahlmantelrand wird innerhalb von 15 Sekunden auf 950 °C aufgeheizt, für 60 Sekunden zum Temperaturausgleich bei dieser Temperatur gehalten, um dann innerhalb von 10 Sekunden abzuschrecken.Of the Steel jacket edge is heated to 950 ° C within 15 seconds, for 60 Seconds to keep the temperature at this temperature, to quench within 10 seconds.

Claims (8)

Verfahren zum Härten von doppelwandigen Rändern von metallischen Vertiefungen durch Erwärmen, Abschrecken und gegebenenfalls Anlassen, wobei man beidseits des Randes und nahe diesem einen stromdurchflossenen, wassergekühlten Induktionsleiter derart verlegt und mit Wechselstrom beaufschlagt, dass die Stromlaufrichtung außen und innen je gleich ist.Method for hardening double-walled edges of metallic wells by heating, quenching and optionally Tempering, wherein on both sides of the edge and near this one current-carrying, water-cooled Induction conductor laid in such a way and charged with alternating current, that the current direction is outside and inside is the same. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man den Stromleiter paarweise mäanderförmig derart verlegt, dass beidseits des Randes je gleichlaufende Paare entstehen, wobei innen und außen entgegengesetztlaufende Paare vorliegen.Method according to claim 2, characterized in that that you laid the conductor in pairs meandering so that on both sides the edge ever co-running pairs arise, with the inside and outside entgegenlauflaufende Couples present. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromleiter einen quadratischen, innen von Wasser gekühlten Querschnitt aufweist.Method according to claim 1 or 2, characterized that the conductor is a square, internally cooled by water cross-section having. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei gestreckten Vertiefungen die Stromleiterenden innen nahe den Kehlen herausgeführt werden.Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that in elongated depressions the Conductor ends are brought out in near the throats. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung Teil einer Verbundlenkerachse ist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized the recess is part of a torsion beam axle. Verbundlenkerachse für einen PKW, dadurch gekennzeichnet, dass diese längs des Randes ihrer Vertiefung gehärtet ist.Twist-beam axle for a car, characterized that these are longitudinal hardened the edge of their depression is. Verbundlenkerachse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gehärtete Rand einen durch Formgebung des Stromleiters oder durch einen zusätzlichen Stromleiter vorgegebenen Randbereich mit profilierter Härtung aufweist.Twist-beam axle according to claim 6, characterized in that that the hardened Edge one by shaping the conductor or by an additional Conductor has given edge area with profiled hardening. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Rand (3) auch die Kehlen (8) gehärtet sind.Method according to claim 6 or 7, characterized in that in addition to the edge ( 3 ) also the throats ( 8th ) are cured.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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