DE102015106956A1

DE102015106956A1 - Process for fracture separation of workpieces and workpiece blank

Info

Publication number: DE102015106956A1
Application number: DE102015106956.3A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Gruhler; Matthias Drinkmann
Original assignee: Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Current assignee: Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2015-05-05
Publication date: 2016-03-31
Also published as: WO2016050771A1; EP3200945A1

Abstract

Offenbart sind ein Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken und ein Werkstückrohling, bei denen Bruchtrennkerben einseitig ausgebildet werden.Disclosed are a method for fracture separation of workpieces and a workpiece blank, in which fracture separation notches are formed on one side.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Werkstückrohling.The invention relates to a method for fracture separation of workpieces according to the preamble of patent claim 1 and a workpiece blank.

In der EP 0 808 228 B2 der Anmelderin ist ein gattungsgemäßes Bruchtrennverfahren beschrieben, bei dem in einem bruchzutrennenden Lagerauge, beispielsweise einem Pleuelauge mittels Laserenergie eine die Bruchtrennebene vorgebende Kerbe ausgebildet wird. Diese Kerbe besteht aus einer Vielzahl von Kerbabschnitten, deren Abstand sich im Wesentlichen aus der Frequenz des Lasers und der Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls mit Bezug zum Pleuelauge ergibt. Es zeigte sich, dass durch diese Kerbabschnitte die Kerbwirkungszahl gegenüber durchgehenden Kerben erheblich erhöht werden kann, so dass eine Ausbildung einer Kerbe und einer optimierten Bruchtrennfläche mit vergleichsweise geringer Laserleistung ermöglicht ist. Durch die geringer Laserleistung und die damit einhergehende geringe eingebrachte Wärmeenergie in das Werkstück wird eine unerwünschte, tief gehende Gefügeänderung im Kerbbereich vermieden, wobei gewisse Randzonen der Kerbe eine Gefügeumwandlung erfahren und somit das Bruchtrennverhalten verbessern. In the EP 0 808 228 B2 the applicant is described a generic fracture separation method, in which in a fracture-breaking bearing eye, for example a connecting rod by means of laser energy, a fracture separation plane predetermining notch is formed. This notch consists of a plurality of notch portions, the distance of which results essentially from the frequency of the laser and the feed rate of the laser beam with respect to the connecting rod. It has been shown that the notch impact number can be increased considerably compared to through notches by these notch sections, so that a notch and an optimized fracture separation surface with comparatively low laser power can be formed. Due to the low laser power and the associated low introduced heat energy into the workpiece, an undesirable, deep structural change in the notch area is avoided, whereby certain edge zones of the notch undergo structural transformation and thus improve the fracture separation behavior.

In der DE 2005 031 335 A1 der Anmelderin wird ein verbessertes Verfahren beschrieben, bei dem die Kerbe nicht gerade sondern etwa sinusförmig mit gerade auslaufenden Endabschnitten ausgebildet ist. Es zeigte sich überraschender Weise, dass durch eine derartige Kerbgestaltung das Bruchtrennverfahren weiter verbessert werden kann. In the DE 2005 031 335 A1 An improved method is described by the applicant in which the notch is formed not straight but approximately sinusoidal with straight end portions. It has surprisingly been found that the fracture separation process can be further improved by such a notch design.

In der DE 10 2010 014 085 A1 der Anmelderin wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Lasertyp, die Impulsrate, das Werkstückmaterial und die Laserleistung so auf einander abgestimmt ist, dass der Abstand der oben beschriebenen Kerbabschnitte wesentlich größer als derjenige Abstand ist, der sich rechnerisch aus der Vorschubgeschwindigkeit, der Relativbewegung und der Impulsrate des Lasers ergibt. Ein derartiges Verhalten lässt sich beispielsweise mittels eines Faserlasers einstellen. Derartige Faserlaser können im Prinzip diodengepunkte Festkörperlaser sein, wobei ein Kern einer Glasfaser das aktive Medium ausbildet. Dabei wird die Strahlung des Festkörperlasers über Kopplung in die Faser eingeleitet, in der dann die eigentliche Laserverstärkung statt findet. Die Strahleigenschaften und die Strahlqualität des Lasers kann über Geometrie der Faser eingestellt werden, so dass der Laser weitestgehend unabhängig von äußeren Einflüssen bleibt und einen sehr einfachen Aufbau zeigt. In the DE 10 2010 014 085 A1 the applicant is described a method in which the laser type, the pulse rate, the workpiece material and the laser power is matched to one another that the distance of the notch sections described above is substantially greater than that distance which is calculated from the feed rate, the relative movement and the Pulse rate of the laser results. Such a behavior can be adjusted for example by means of a fiber laser. Such fiber lasers may, in principle, be diode-spotted solid-state lasers, with a core of a glass fiber forming the active medium. The radiation of the solid-state laser is introduced via coupling into the fiber, in which then the actual laser gain takes place. The beam properties and the beam quality of the laser can be adjusted via geometry of the fiber, so that the laser remains largely independent of external influences and shows a very simple structure.

Nach dem Austritt aus der genannten aktiven Faser wird der Laserstrahl in eine Glasfaser eingeleitet, über die die Strahlung dann zum eigentlichen Laserkopf geführt und über eine Fokussieroptik auf das zu bearbeitende Werkstück gerichtet ist. Derartige Faserlaser zeichnen sich durch einen sehr guten elektrisch-optischen Wirkungsgrad und eine herausragende Strahlqualität bei einem sehr kompakten Aufbau aus, so dass bei geringem Bauraum kostengünstigere Lösungen als mit herkömmlichen Lasern geschaffen werden können. After emerging from the said active fiber, the laser beam is introduced into a glass fiber, via which the radiation is then guided to the actual laser head and is directed by way of focusing optics onto the workpiece to be machined. Such fiber lasers are characterized by a very good electrical-optical efficiency and outstanding beam quality in a very compact structure, so that less costly solutions can be created with a small space than conventional lasers.

Die DE 10 2012 112 539 A1 der Anmelderin offenbart ein Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken aus einem bruchzähen Werkstoff, wie beispielsweise geschmiedeten Aluminiumpleueln. Gemäß diesem Bruchtrennverfahren wird im Abstand zu den Bruchtrennkerben eine Bruchleitkerbe ausgebildet, die den Verlauf der Bruchtrennebene mit bestimmt, so dass ein Entstehen von Kegeltassenbrüchen auch bei bruchzähen Werkstoffen vermieden werden kann.The DE 10 2012 112 539 A1 Applicant discloses a method for fracture breaking workpieces from a fracture toughened material, such as forged aluminum fillets. According to this fracture separation method, a Bruchleitkerbe is formed at a distance from the fracture separation notches, which also determines the course of the fracture separation plane, so that the emergence of cone cup fractures can be avoided even with fracture toughened materials.

Bei einer Variante dieses Verfahrens erstrecken sich die Bruchtrennkerben nicht nur achsparallel entlang der Umfangsfläche des Lagerauges, sondern sind auch umlaufend entlang der einander diametral gegenüberliegenden Lageraugenstege ausgebildet. In a variant of this method, the fracture separation notches extend not only axially parallel along the peripheral surface of the bearing eye, but are also formed circumferentially along the diametrically opposite bearing eye webs.

In der US 3,994,054 ist ein Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken und ein bruchzutrennender Werkstückrohling gezeigt, bei dem in den Bereichen der Lageraugenstege, durch die hindurch die Bruchtrennebene verlaufen soll, jeweils eine Rissleitbohrung ausgebildet ist. Die Bruchtrennkerben sind bei dieser Variante nicht entlang der Lagerumfangsfläche, sondern einander diametral gegenüberliegend in den Umfangswandungen der Rissleitbohrungen ausgebildet.In the US 3,994,054 a method for fracture separation of workpieces and a bruchzutrennender workpiece blank is shown, in which in each case a Rissleitbohrung is formed in the areas of the bearing eye webs through which the fracture separation plane is to extend. In this variant, the fracture separation notches are not formed along the bearing circumferential surface, but diametrically opposite one another in the circumferential walls of the crack-guiding bores.

Bei der Verwendung derartiger Bruchtrennverfahren für nitrierte Pleueln zeigte es sich, dass es beim Bruchtrennen zu unerwünschten Sekundärrissen kommen kann, die außerhalb der vorbestimmten Bruchtrennebene liegen. Diese Sekundärrisse können zu Ausbrüchen führen, wobei die dabei entstehenden Partikel Ursache einer Zerstörung des Motors sein können.When using such fracture separation processes for nitrided connecting rods, it has been found that fracture separation can lead to undesirable secondary cracks that lie outside the predetermined fracture separation plane. These secondary cracks can lead to breakouts, with the resulting particles cause damage to the engine.

Derartig bruchgetrennte Pleueln sind bei Hochleistungsmotoren nicht einsetzbar und somit Ausschuss. Such break-severed connecting rods are not applicable to high-performance engines and thus broke.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken sowie einen bei einem derartigen Verfahren einsetzbaren Werkstückrohling zu schaffen, bei denen die Gefahr einer Sekundärrissbildung während des Bruchtrennens minimiert ist. In contrast, the invention has for its object to provide a method for fracture separation of workpieces and a usable in such a method workpiece blank, in which the risk of secondary cracking during fracture separation is minimized.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 uns im Hinblick auf den Werkstückrohling durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 gelöst. This object is achieved with regard to the method by the features of claim 1 us with respect to the workpiece blank by the features of claim 10.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Das bruchzutrennende Werkstück kann beispielsweise ein Pleuel eines Verbrennungsmotors sein, bei dem ein Lagerdeckel von einem pleuelstangenseitigen Teil getrennt wird. Einsetzbar ist das Verfahren beispielsweise auch bei Kurbel- oder Nockenwellengehäusen, bei denen ein Lagerdeckel von einem Lagerstuhl getrennt wird. Prinzipiell vorstellbar ist auch der Einsatz bei Lagerbuchsen, beispielsweise Gleitlagerringen, die zumindest einseitig gecrackt werden sollen.The fracture-splitting workpiece may be, for example, a connecting rod of an internal combustion engine, in which a bearing cap is separated from a connecting rod-side part. The method can also be used, for example, in crankcase or camshaft housings in which a bearing cap is separated from a bearing block. It is also conceivable to use bushings, for example plain bearing rings, which are to be cracked on at least one side.

Gemäß dem Verfahren ist vorgesehen, zur Rissinitiierung in Lageraugenstegen des Werkstücks zwei oder mehr Bruchtrennkerben auszubilden, die in etwa einen Verlauf einer Bruchtrennebene durch die diametral gegenüberliegenden Lageraugenstege hindurch vorgeben. Zum Bruchtrennen wird ein Spreizdorn in das Lagerauge eingeführt und eine Bruchtrennkraft aufgebracht, so dass das Lagerauge entlang der in etwa durch die Bruchtrennkerben vorbestimmten Bruchtrennebene getrennt wird. According to the method, it is provided to form two or more fracture separation notches in the bearing eye webs of the workpiece for crack initiation, which predetermine a course of a fracture separation plane through the diametrically opposite bearing web webs. For fracture separation, an expanding mandrel is inserted into the bearing eye and a breaking separation force is applied so that the bearing eye is separated along the fracture separation plane predetermined approximately by the fracture separation notches.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Lösungen sind die Bruchtrennkerben nicht in etwa achsparallel an der eigentlichen Lagerfläche, das heißt, an der Innenumfangsfläche des Lagerauges ausgebildet, sondern – vorzugsweise einseitig – an Stirnflächenbereichen des Lagerauges. Das heißt, die Längsachsen dieser Bruchtrennkerben verlaufen senkrecht zur Lagerachse. In contrast to the conventional solutions, the fracture separation notches are not approximately parallel to the axis of the actual bearing surface, that is, formed on the inner peripheral surface of the bearing eye, but - preferably on one side - at end surface portions of the bearing eye. That is, the longitudinal axes of these fracture separation notches are perpendicular to the bearing axis.

Erfindungsgemäß werden somit vergleichsweise kurze Bruchtrennkerben verwendet, die lediglich stirnseitig und nicht entlang des gesamten Umfangs der Lageraugenstege oder entlang der Lagerfläche des Lagerauges – wie dies beim Stand der Technik der Fall ist – ausgebildet sind und die vorzugsweise nicht in der Umfangsfläche des Lagerauges münden. Die vom Spreizdorn aufgebrachte Kraft wird dann direkt in die benachbarten Bruchtrennkerben eingeleitet, deren Achse – wie vorstehend ausgeführt – etwa in Rissfortpflanzungsrichtung verläuft.According to the invention thus comparatively short break separation notches are used, which are only frontally and not along the entire circumference of the bearing eye webs or along the bearing surface of the bearing eye - as is the case in the prior art - are formed and preferably not open into the peripheral surface of the bearing eye. The force applied by the expanding mandrel is then introduced directly into the adjacent fracture separation notches, the axis of which - as stated above - runs approximately in the direction of crack propagation.

Es zeigte sich überraschenderweise, dass durch diese stirnseitige, vorzugsweise einseitige Anordnung der vergleichsweise kurzen Bruchtrennkerben selbst bei einsatzgehärteten (nitrierten) Lageraugen die Entstehung von Sekundärrissen zuverlässig verhindert oder zumindest auf ein für die Massenfertigung akzeptables Maß abgesenkt werden kann.It was found, surprisingly, that the formation of secondary cracks can be reliably prevented or at least reduced to an acceptable level for mass production by this end-side, preferably one-sided arrangement of the comparatively short break separation notches even with case-hardened (nitrided) bearing eyes.

Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bruchtrennkerben in den Stirnflächenbereichen des Lagerauges so ausgebildet sind, dass sie nicht in der Lagerfläche münden. In a variant of the invention, it is provided that the fracture separation notches in the end face regions of the bearing eye are formed such that they do not open into the bearing surface.

Das Bruchtrennverhalten lässt sich weiter verbessern, wenn in den Lageraugenstegen jeweils etwa im Verlauf der Bruchtrennebene liegende Rissleitbohrungen ausgebildet werden, deren Bohrungsachsen parallel zur Lagerachse und senkrecht zu Schraubbohrungen verlaufen.The fracture separation behavior can be further improved if in the bearing eye webs each Rissleitbohrungen lying approximately in the course of the fracture separation plane are formed, the bore axes are parallel to the bearing axis and perpendicular to Schraubbohrungen.

Bei einem besonders bevorzugten Verfahren sind die Bruchtrennkerben lediglich in dem Bereich ausgebildet, der sich im Bereich zwischen einer zur Lagerfläche benachbarten Rissleitbohrung und der Lagerfläche erstreckt, wobei die Bruchtrennkerbe im Abstand zu dieser endet.In a particularly preferred method, the fracture separation notches are formed only in the region extending in the region between a crack guide bore adjacent to the bearing surface and the bearing surface, the fracture separation notch terminating at a distance therefrom.

Die Rissinitiierung lässt sich weiter verbessern, wenn die jeweils einem Lageraugensteg zugeordneten Bruchtrennkerben in Richtung der Lagerachse versetzt sind. The crack initiation can be further improved if the break separation notches associated with a respective bearing eye web are offset in the direction of the bearing axis.

Ein derartiger Versatz lässt sich beispielsweise dadurch bewirken, dass eine Bruchtrennkerbe an einem Lageraugensteg einseitig nur an einem Stirnflächenbereich und am diametral gegenüberliegenden Lageraugensteg einseitig nur am anderen Stirnflächenbereich ausgebildet ist. Mit anderen Worten gesagt, die vergleichsweise kurzen Bruchtrennkerben sind an einem Lageraugensteg an einer ersten, vorderen Stirnfläche und am diametral angeordneten Lageraugensteg an der zweiten, relativ zur ersten Stirnfläche rückseitigen Stirnfläche des Lagerauges, beispielsweise eines Pleuelauges ausgebildet.Such an offset can be effected, for example, in that a fracture separation notch is formed on one bearing eye web on one side only at one end face region and on the diametrically opposite bearing eye land on one side only at the other end face region. In other words, the comparatively short break separation notches are formed on a bearing eye web on a first, front end face and on the diametrically arranged bearing eye web on the second end face of the bearing eye, for example a connecting rod eye, which is rearward relative to the first end face.

Die Tiefe der kurzen einseitigen Bruchtrennkerben beträgt beispielsweise weniger als 1 mm, vorzugsweise etwa 0,5 mm und die Länge weniger als 2 mm, vorzugsweise etwa 1,3 mm.The depth of the short one-sided break separation notches is for example less than 1 mm, preferably about 0.5 mm and the length less than 2 mm, preferably about 1.3 mm.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders gut zum Bruchtrennen von Werkstücken, deren Lagerfläche und Rissleitkerben einsatzgehärtet und/oder lackiert ist.The inventive method is particularly well suited for fracture separation of workpieces whose bearing surface and Rissleitkerben is case hardened and / or painted.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das bruchzutrennende Werkstück ein Pleuel eines Verbrennungsmotors. In a particularly preferred embodiment, the workpiece to be fractured is a connecting rod of an internal combustion engine.

Der bruchzutrennende Werkstückrohling, beispielsweise ein Pleuel, hat dementsprechend zur Rissinitiierung in Lageraugenstegen zwei oder mehr Bruchtrennkerben, die in etwa den Verlauf einer Bruchtrennebene beim Bruchtrennen vorgeben. Wie vorstehend ausgeführt, sind die Bruchtrennkerben etwa in Rissfortpflanzungsrichtung einseitig an Stirnflächenbereichen des Lagers ausgebildet, wobei die Achsen der beiden Bruchtrennkerben etwa senkrecht zur Lagerachse verlaufen. The fracture-cutting workpiece blank, for example a connecting rod, accordingly has two or more fracture separation notches in the bearing eye webs for crack initiation, which roughly predetermine the course of a fracture separation plane during fracture separation. As stated above, the fracture separation notches are formed approximately in the crack propagation direction on one side at end face areas of the bearing, wherein the Axes of the two break separation notches approximately perpendicular to the bearing axis.

Die Geometrie der Bruchtrennkerben des erfindungsgemäßen Werkstückrohlings kann nach Maßgabe der vorstehend erläuterten Verfahrensansprüche ausgelegt werden.The geometry of the fracture separation notches of the workpiece blank according to the invention can be designed in accordance with the method claims explained above.

Ein Aspekt der Erfindung besteht somit darin, eine Bruchtrennkerbe im Wesentlichen lediglich an Stirnflächenbereichen zweiter diametral angeordneter Lageraugenstege auszubilden. Besonders bevorzugt ist es, wenn diese Bruchtrennkerben an jedem Lageraugensteg lediglich einseitig ausgebildet sind.One aspect of the invention is thus to form a fracture separation notch substantially only at end surface regions of second diametrically arranged bearing eye webs. It is particularly preferred if these break separation notches are formed on each bearing eye web only on one side.

Die Anmelderin behält sich vor, auf diese einseitige Ausgestaltung der Bruchtrennkerben im Bereich der Stirnflächenbereiche eines Lagerauges gegebenenfalls einen eigenen unabhängigen Anspruch zu richten.The Applicant reserves the right to make a separate independent claim on this one-sided design of the fracture separation notches in the region of the end surface areas of a bearing eye.

Der Werkstückrohling, insbesondere das Pleuel kann vor dem Cracken einer Wärmebehandlung unterzogen werden, wie sie in der nachveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2014 107 736 der Anmelderin beschrieben ist.The workpiece blank, in particular the connecting rod can be subjected to a heat treatment before cracking, as described in the post-published patent application DE 10 2014 107 736 the applicant is described.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail below with reference to schematic drawing. Show it:

1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Werkstückrohlings, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bruchgetrennt wird; 1 a schematic representation of a workpiece blank according to the invention, which is fracture-separated by the method according to the invention;

2 eine Vorderansicht eines großen Pleuelauges des Pleuels gemäß 1; 2 a front view of a large connecting rod eye of the connecting rod according to 1 ;

3 einen Lagerdeckel des Pleuels gemäß den 1 und 2 nach dem Bruchtrennen und 3 a bearing cap of the connecting rod according to 1 and 2 after the fracture separation and

4 eine Detailansicht einer Bruchtrennkerbe des Pleuels gemäß den 1 bis 3. 4 a detailed view of a fracture separation notch of the connecting rod according to the 1 to 3 ,

1 zeigt beispielhaft ein Pleuel 1 eines Verbrennungsmotors, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bruchgetrennt werden soll. Dieses Pleuel wird nach dem Bruchtrennen mechanisch fertig bearbeitet, so dass das dargestellte Pleuel in vorliegender Anmeldung auch als „Werkstückrohling“ bezeichnet wird. 1 shows an example of a connecting rod 1 an internal combustion engine which is to be fracture-separated by the method according to the invention. This connecting rod is mechanically finished after the fracture separation, so that the connecting rod shown in the present application is also referred to as "workpiece blank".

Das Pleuel 1 hat ein großes Pleuelauge 2 und kleines Pleuelauge 4, zwischen denen sich eine Pleuelstange 6 erstreckt. Durch den im Folgenden beschriebenen Bruchtrennvorgang (Cracken) soll das Pleuel 1 im Bereich des großen Pleuelauges 2 in einen pleuelstangenseitigen Teil 8 und eine Lagerdeckel 10 bruchgetrennt werden. Nach dem Bruchtrennen werden die beiden Elemente wieder gefügt und mittels zwei Schrauben 12 verschraubt. Diese Schrauben 12 können beim Bruchtrennen lose eingeschraubt werden, um den Lagerdeckel 10 mit Bezug zum pleuelstangenseitigen Teil 8 vorzufixieren. Das große Pleuelauge 2 hat eine mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbundene Lager- oder Umfangsfläche 14, an der im Unterschied zu herkömmlichen Lösungen keine Bruchtrennkerbe ausgebildet ist. Stirnseitig ist das große Pleuelauge 2 mit Planflächen 16 ausgeführt, von denen in der Darstellung gemäß 1 nur eine sichtbar ist. Diese ringförmigen Planflächen 16 sind im Bereich von Pleuelaugenstegen 18, 20 unterbrochen oder in Axialrichtung des Lagerauges gesehen kontinuierlich zurückgestuft, so dass die vorspringenden Planflächen 16 in die Stirnflächen 32, 34 des großen Pleuelauges 2 einlaufen. In diesem Bereich sind an jedem Pleuelaugensteg 18, 20 drei in etwa in einer vorgesehenen Bruchtrennebene 21 liegende Rissleitbohrungen 22, 24 ausgebildet, von denen der Einfachheit halber lediglich die jeweils innen liegenden, benachbart zur Umfangsfläche 14 angeordneten Rissleitbohrungen 22 bzw. 24 mit einem Bezugszeichen versehen sind. The connecting rod 1 has a big eye 2 and small connecting rod eye 4 between which is a connecting rod 6 extends. The fracture separation process (cracking) described below is intended to produce the connecting rod 1 in the area of the large connecting rod eye 2 in a connecting rod side part 8th and a bearing cap 10 be broken apart. After the fracture separation, the two elements are joined again and by means of two screws 12 screwed. These screws 12 can be screwed loosely at the fracture separation to the bearing cap 10 with reference to the connecting rod side part 8th vorzufixieren. The big connecting rod eye 2 has a bearing or peripheral surface connected to the crankshaft of the internal combustion engine 14 in which, unlike conventional solutions, no fracture separation notch is formed. The front end is the big connecting rod eye 2 with plane surfaces 16 executed, of which in the illustration according to 1 only one is visible. These annular plane surfaces 16 are in the range of Pleuelaugenstegen 18 . 20 interrupted or continuously stepped back in the axial direction of the bearing eye, so that the projecting flat surfaces 16 in the frontal areas 32 . 34 the large connecting rod eye 2 enter. In this area are at each Pleuelaugensteg 18 . 20 three approximately in a planned fracture separation plane 21 lying Rissleitbohrungen 22 . 24 formed, of which for the sake of simplicity, only the respective inner, adjacent to the peripheral surface 14 arranged Rissleitbohrungen 22 respectively. 24 are provided with a reference numeral.

Gemäß der Darstellung in den 1 und 2 sind die drei Rissleitbohrungen 22, 24 nicht auf einer Linie, sondern versetzt zueinander angeordnet, wobei dieser Versatz so ausgebildet ist, dass die spätere Bruchtrennebene 21 durch die insgesamt zwölf Rissleitbohrungen 22, 24 hindurch verläuft. Die Rissleitbohrungen 22, 24 erstrecken sich jeweils von der Stirnfläche des großen Pleuelauges 2 bis in den Bereich einer Schraubbohrung 13 für die Schraube 12. Die weiteren Einzelheiten über die Geometrie der Rissleitbohrungen werden weiter unten anhand der 3 erläutert. As shown in the 1 and 2 are the three Rissleitbohrungen 22 . 24 not on a line but offset from each other, this offset is formed so that the later fracture separation plane 21 through the total of twelve Rissleitbohrungen 22 . 24 passes through. The crack guide bores 22 . 24 each extend from the end face of the large connecting rod eye 2 into the area of a screw hole 13 for the screw 12 , The further details about the geometry of the Rissleitbohrungen will be described below with reference to 3 explained.

Der Verlauf der Bruchtrennebene ist erfindungsgemäß auch durch zwei einseitig eingebrachte Bruchtrennkerben 26 bzw. 28 bestimmt, die sich senkrecht zur Lagerachse, mit anderen Worten gesagt, in Radialrichtung in Bezug zum großen Pleuelauge 2 von der Umfangsfläche 14 weg bis in die benachbarte Rissleitbohrung 22 bzw. 24 hinein erstrecken, jedoch nicht in der Umfangsfläche 14 münden.The course of the fracture separation plane according to the invention also by two unilaterally introduced Bruchtrennkerben 26 respectively. 28 determined, which is perpendicular to the bearing axis, in other words, in the radial direction with respect to the large connecting rod eye 2 from the peripheral surface 14 away into the adjacent crack guide hole 22 respectively. 24 extend into, but not in the peripheral surface 14 lead.

Wie in 1 dargestellt, ist somit die Bruchtrennkerbe 26 des Pleuelaugenstegs 18 an der in 1 sichtbaren Stirnfläche 32 des großen Pleuelauges 2 ausgebildet, während die andere in 1 lediglich angedeutete Bruchtrennkerbe 28 axial versetzt und an der in 1 hinten liegenden Stirnfläche 34 (siehe 3) des großen Pleuelauges 2 ausgebildet ist. Diese einseitige Anordnung der Bruchtrennkerben 26, 28 ist eine Besonderheit des dargestellten Ausführungsbeispiels. As in 1 Thus, the fracture separation notch is shown 26 of the connecting rod web 18 at the in 1 visible face 32 the large connecting rod eye 2 trained while the other in 1 only hinted fracture separation score 28 offset axially and at the in 1 behind lying end face 34 (please refer 3 ) of the large connecting rod eye 2 is trained. This one-sided arrangement of fracture separation notches 26 . 28 is a special feature of the illustrated embodiment.

Prinzipiell könnte man auch die Bruchtrennkerbe 28 an der in 1 sichtbaren Stirnfläche 32 des großen Pleuelauges 2 ausbilden – erfindungsgemäß wird jedoch die in 1 dargestellte Geometrie bevorzugt.In principle, you could also break the fracture notch 28 at the in 1 visible face 32 the large connecting rod eye 2 train - According to the invention, however, the in 1 shown geometry preferred.

Wie erwähnt, sind die Bruchleitkerben 26, 28 sehr kurz ausgebildet und enden im Abstand zur Umfangsfläche 14. Prinzipiell ist es auch vorstellbar, die Bruchleitkerben 26 länger auszubilden, so dass sie sich in den Bereich der anderen außen liegenden Rissleitbohrungen hinein erstrecken. Die gewählte kurze Geometrie lässt sich sehr einfach mittels Laser ausbilden, wobei unerwünschte Gefügeumwandlungen aufgrund des geringen Energieeintrags vermieden sind. Die Bruchleitkerben können mit Kerbabschnitten ausgebildet sein, wie sie im eingangs genannten Stand der Technik erläutert sind. Derartige Kerbabschnitte lassen sich besonders einfach durch einen Faserlaser erstellen (siehe hierzu 4).As mentioned, the Bruchleitkerben 26 . 28 very short and ends at a distance to the peripheral surface 14 , In principle, it is also conceivable, the Bruchleitkerben 26 longer, so that they extend into the area of the other outer Rißleitbohrungen inside. The selected short geometry can be formed very easily by means of a laser, whereby unwanted microstructural transformations due to the low energy input are avoided. The Bruchleitkerben can be formed with notch portions, as explained in the aforementioned prior art. Such notch sections are particularly easy to create by a fiber laser (see 4 ).

2 zeigt eine Einzeldarstellung des großen Pleuelauges 2 des Pleuels 1 gemäß 1. Man erkennt die geschliffene, in 1 vorne liegende Planfläche 16. Gut sichtbar sind auch drei der am Pleuelaugensteg 18 ausgebildeten Rissleitbohrungen 22 und die in diesem Bereich ausgebildete Bruchtrennkerbe 26, die sich lediglich zwischen der Innenumfangsfläche 14 und der benachbarten Rissleitbohrung 22 erstreckt, jedoch im Abstand zur Umfangsfläche endet und somit nicht in dieser mündet. Die zweite, rückseitig ausgebildete Bruchtrennkerbe 28 ist in der Darstellung gemäß 2 nicht sichtbar, der Einfachheit halber jedoch angedeutet. Die Kerbachse der Bruchtrennkerben 26, 28 (horizontal in 2 und 3) verläuft somit senkrecht zur Lagerachse Z. 2 shows a detailed view of the large connecting rod eye 2 of the connecting rod 1 according to 1 , One recognizes the ground, in 1 front lying plane 16 , Well visible are also three of the connecting rod web 18 trained Rissleitbohrungen 22 and the fracture separation score formed in this area 26 that only extends between the inner peripheral surface 14 and the adjacent Rissleitbohrung 22 extends, but ends at a distance to the peripheral surface and thus does not open in this. The second, rear-trained break separation notch 28 is in the illustration according to 2 not visible, but indicated for the sake of simplicity. The notch axis of the fracture separation notches 26 . 28 (horizontally in 2 and 3 ) thus runs perpendicular to the bearing axis Z.

Wie erwähnt, wird zum Bruchtrennen ein Crackdorn oder dergleichen in das Pleuelauge 2 eingeführt und in Radialrichtung gespreizt, so dass durch die eingebrachten Bruchtrennkräfte eine Rissinitiierung entlang der einseitig und versetzt zueinander angeordneten kurzen Bruchleitkerben 26, 28 erfolgt. Dieser Bruch setzt sich dann durch die jeweils nebeneinander liegenden Rissleitkerben 22, 24 hindurch fort, bis der Lagerdeckel 10 vom pleuelstangenseitigen Teil 8 getrennt ist. As mentioned, a cracking mandrel or the like is broken into the connecting rod eye for fracture separation 2 inserted and spread in the radial direction, so that by the introduced fracture separation forces a crack initiation along the one side and offset from each other arranged short Bruchleitkerben 26 . 28 he follows. This break then continues through the respective adjacent Rissleitkerben 22 . 24 through until the bearing cap 10 from the connecting rod side part 8th is disconnected.

3 zeigt den Lagerdeckel 10 nach dem Bruchtrennen. Man erkennt in dieser Darstellung die beiden Schraubenbohrungen 13, die jeden Pleuelaugensteg 18, 20 durchsetzten. Quer zur Achse dieser Schraubenbohrungen 13 sind die eingangs erläuterten Rissleitbohrungen 22 bzw. 24 ausgebildet. In der Darstellung gemäß 3 erkennt man, dass diese Rissleitbohrungen 22, 24 jeweils als Sacklochbohrungen ausgeführt sind und sich beidseitig von der jeweiligen Stirnfläche 32 bzw. 34 der Pleuelaugenstege 18, 20 bis in den Bereich der Schraubenbohrung 13 erstrecken und im Abstand von dieser enden. Dementsprechend variiert auch die Tiefe der Rissleitbohrungen 22, 24, wobei die Achse der mittigen Rissleitbohrungen in etwa senkrecht zur Achse der jeweiligen Schraubenbohrung 13 verläuft, so dass diese mittigen Rissleitbohrungen etwas kürzer als die beiden äußeren, dazu seitlich versetzten Rissleitbohrungen, ausgebildet sind. In der Darstellung gemäß 3 sieht man besonders deutlich die einseitige und in Axialrichtung Z versetzte Anordnung der beiden Bruchtrennkerben 26, 28, die lediglich in dem Stegabschnitt ausgebildet sind, der sich zwischen den innen liegenden Rissleitkerben 22, 24 und der Umfangsfläche 14 des großen Pleuelauges erstreckt. 3 shows the bearing cap 10 after the break separation. It can be seen in this illustration, the two screw holes 13 that every connecting rod web 18 . 20 interspersed. Transverse to the axis of these screw holes 13 are the Rissleitbohrungen explained above 22 respectively. 24 educated. In the illustration according to 3 you can see that these Rissleitbohrungen 22 . 24 are each designed as blind holes and are on both sides of the respective end face 32 respectively. 34 the connecting rod webs 18 . 20 into the area of the screw hole 13 extend and end at a distance from this. Accordingly, the depth of the Rissleitbohrungen varies 22 . 24 , wherein the axis of the central Rissleitbohrungen approximately perpendicular to the axis of the respective screw hole 13 runs, so that these central Rissleitbohrungen slightly shorter than the two outer, laterally offset Rissleitbohrungen formed. In the illustration according to 3 one sees particularly clearly the unilateral and offset in the axial direction Z arrangement of the two fracture separation notches 26 . 28 formed only in the land portion located between the inner Rissleitkerben 22 . 24 and the peripheral surface 14 extends the large connecting rod eye.

Die Rissleitbohrungen 22, 24 haben den weiteren Vorteil, dass deren Umfangswandungen beim Nitrieren mit gehärtet werden, so dass im Verlauf der Bruchtrennebene Härtezonen ausgebildet werden, die das Bruchtrennverhalten optimieren. Durch den Höhenversatz der Rissleitbohrungen wird bewusst eine „unebene“ Bruchtrennfläche geschaffen, die beim Aufsetzen des Lagerdeckels 10 eine formschlüssige Zentrierung ermöglicht, so dass ein Bandagieren nicht erforderlich ist.The crack guide bores 22 . 24 have the further advantage that their peripheral walls are hardened during nitriding, so that in the course of the fracture separation plane hardening zones are formed, which optimize the fracture separation behavior. Due to the height offset of the Rissleitbohrungen a "uneven" break separation surface is deliberately created, which when placing the bearing cap 10 allows a positive centering, so that a bandaging is not required.

In 4 ist der mit der kurzen Bruchtrennkerbe 26 versehene Bereich vergrößert dargestellt. Man erkennt, dass die kurze Bruchtrennkerbe 26 einerseits in der Rissleitbohrung 22 mündet und andererseits im Abstand zur Umfangsfläche 14/Lauffläche endet. Das heißt, die Bruchtrennkerben 26, 28 erstrecken sich nicht in die Lauffläche hinein. In 4 is the one with the short rupture score 26 provided area enlarged. It can be seen that the short fracture separation score 26 on the one hand in the Rissleitbohrung 22 opens and on the other hand at a distance to the peripheral surface 14 / Tread ends. That is, the fracture separation notches 26 . 28 do not extend into the tread.

In dieser Darstellung erkennt man auch gut die Kerbabschnitte 36, die in an sich bekannter Weise schräg angestellt sind und sich aus einer Basis 38 heraus erstrecken. Die in etwa fingerförmigen Kerbabschnitte 36 und die Basis 38 können mit Schmelze verfüllt oder aber auch teilweise als Hohlraum ausgeführt sein. Die Länge der Bruchleitkerben beträgt bei dem dargestellten Pleuel lediglich einen Bruchteil der Wandungsstärke des Pleuelaugenstegs 20. Bei Pleueln kann eine Länge von 1,3 mm und eine Tiefe der Kerbe von 0,5 mm ausreichend sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge l der Bruchtrennkerbe 26 1,3 mm und die Tiefe t etwa 0,5 mm.In this illustration you can see well the notch sections 36 , which are tilted in a conventional manner and made of a base 38 extend out. The roughly finger-shaped notch sections 36 and the base 38 can be filled with melt or partially executed as a cavity. The length of the Bruchleitkerben is in the illustrated connecting rod only a fraction of the wall thickness of Pleuelaugenstegs 20 , With connecting rods, a length of 1.3 mm and a depth of the notch of 0.5 mm may be sufficient. In the illustrated embodiment, the length l of the fracture separation notch 26 1.3 mm and the depth t about 0.5 mm.

Überraschenderweise bewirken diese einseitig ausgebildeten, im Vergleich zum Stand der Technik sehr kurzen Bruchtrennkerben 26, 28 im Zusammenwirken mit den Rissleitbohrungen 22, 24 ein exzellentes Bruchverhalten, wobei die Bruchtrennebene in der vorbestimmten Weise durch die insgesamt bei diesem Ausführungsbeispiel zwölf Rissleitbohrungen 22, 24 hindurch verläuft, wobei keine Sekundärrisse auftreten.Surprisingly, these unilaterally formed, compared to the prior art very short Bruchtrennkerben 26 . 28 in cooperation with the crack guide holes 22 . 24 an excellent fracture behavior, wherein the fracture separation plane in the predetermined manner by the total in this embodiment twelve Rißleitbohrungen 22 . 24 passes through, with no secondary cracks occur.

Selbstverständlich kann die Geometrie und/oder die Anzahl der Rissleitbohrungen gegenüber dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel geändert werden. Wie erläutert, ist es auch vorstellbar, die beiden in Axialrichtung Z versetzten Bruchtrennkerben 26, 28 etwas länger auszubilden, so dass sie sich in den Bereich der anderen Rissleitbohrungen hinein erstrecken. Prinzipiell könnte man auch auf den axialen Versatz der Bruchtrennkerben 26, 28 verzichten und diese lediglich im Bereich einer Stirnfläche 32 bzw. 34 auszubilden. Of course, the geometry and / or the number of Rissleitbohrungen compared to in the 1 to 3 shown Example to be changed. As explained, it is also conceivable, the two in the axial direction Z offset fracture separation notches 26 . 28 form a little longer, so that they extend into the area of the other Rissleitbohrungen into. In principle, one could also on the axial offset of the fracture separation notches 26 . 28 dispense and this only in the area of a face 32 respectively. 34 train.

Prinzipiell ist es auch möglich, die kurzen Bruchtrennkerben 32 bzw. 34 an jeder Stirnfläche 32, 34 der Pleuelaugenstege 18, 20 vorzusehen. Auch ein Münden der Bruchtrennkerben 26, 28 in der Umfangsfläche 14 ist möglich.In principle, it is also possible, the short fracture separation notches 32 respectively. 34 on each face 32 . 34 the connecting rod webs 18 . 20 provided. Also a mouth of fracture separation scores 26 . 28 in the peripheral area 14 is possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Pleuel pleuel
22: großes Pleuelauge big connecting rod eye
44: kleines Pleuelauge small connecting rod eye
66: Pleuelstange connecting rod
88th: pleuelstangenseitiger Teil connecting rod side part
1010: Lagerdeckel bearing cap
1212: Schraube screw
1313: Schraubenbohrung screw hole
1414: Umfangsfläche peripheral surface
1616: Planfläche plane surface
1818: Pleuelaugensteg Pleuelaugensteg
2020: Pleuelaugensteg Pleuelaugensteg
2121: Bruchtrennebene Cracking plane
2222: Rissleitbohrung Rissleitbohrung
2424: Rissleitbohrung Rissleitbohrung
2626: Bruchtrennkerbe Fracture splitting notch
2828: Bruchtrennkerbe Fracture splitting notch
3232: Stirnfläche face
3434: Stirnfläche face
3636: Kerbabschnitt notch portion
3838: Kerbbasis notch base

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0808228 B2 [0002]
DE 2005031335 A1 [0003]
DE 102010014085 A1 [0004]
DE 102012112539 A1 [0006]
US 3994054 [0008]
DE 102014107736 [0031]

Claims

A method for fracture separation of workpieces along a Lagerauges, wherein for crack initiation in Lageraugenstegen two or more Bruchtrennkerben are formed, which give approximately a course of a fracture separation plane, wherein a breaking separation force is applied by means of an inserted into the bearing eye expanding mandrel or the like, characterized in that the Fracture separation notches ( 26 . 28 ) - preferably one-sided - are formed approximately in the direction of crack propagation in end face areas of the bearing eye, wherein the axes of the fracture separation notches ( 26 . 28 ) extend approximately perpendicular to the bearing axis (Z).

Method according to claim 1, wherein the fracture separation notches ( 26 . 28 ) not in a peripheral surface ( 14 ) of the bearing eye.

Method according to claim 1 or 2, wherein in the bearing eye webs each approximately in the course of the fracture separation plane lying Rissleitbohrungen ( 22 . 24 ) are formed, the bore axes are approximately perpendicular to the bearing axis (Z).

Method according to claim 3, wherein the fracture separation notches ( 26 . 28 ) only in the area between the peripheral surface ( 14 ) and the adjacent Rissleitbohrung ( 22 . 24 ) are formed and spaced from the peripheral surface ( 14 ) end up.

Method according to claim 3 or 4, wherein the fracture separation notches ( 26 . 28 ) are offset in the direction of the bearing axis (Z).

Method according to claim 5, wherein the fracture separation notches ( 26 . 28 ) in a bearing eye web ( 18 ) only at one end face region and at the diametrically opposite bearing eye web ( 20 ) are formed only on the other end face region of the bearing eye.

Method according to one of the preceding claims, wherein the depth (t) of the fracture separation notches ( 26 . 28 ) is less than 1 mm, preferably 0.5 mm and / or whose length (L) is less than 2 mm, preferably 0.5 mm.

Method according to one of the preceding claims, wherein at least the peripheral surface ( 14 ) and the peripheral walls of the Rissleitbohrungen ( 22 . 24 ) case hardened and / or painted.

Method according to one of the preceding claims, wherein the workpiece is a connecting rod ( 1 ).

Workpiece blank with a break-away bearing eye, wherein for crack initiation in bearing eye webs two or more Bruchtrennkerben ( 26 . 28 ) are formed, which give approximately a course of a fracture separation plane through the diametrically opposite bearing eye webs therethrough, characterized in that the fracture separation notches ( 26 . 28 ) are formed along end face regions of the bearing eye, wherein the axes of the book notches extend approximately perpendicular to the bearing axis (Z).

Workpiece blank according to claim 10, wherein the fracture separation notches ( 26 . 28 ) are formed according to the specifications of one or a combination of claims 2 to 10.