DE102016005833A1 - Shaft, in particular crankshaft, and method for producing such a shaft - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Welle, insbesondere einer Kurbelwelle, und eine Welle, insbesondere eine Kurbelwelle, welche zumindest abschnittsweise in wenigstens einem Radius und/oder in wenigstens einer Hohlkehle eine andere chemische Zusammensetzung als ein Grundkörper der Welle aufweist, wobei der Radius und/oder die Hohlkehle zumindest abschnittsweise martensitisch und/oder bainitisch gehärtet ist bzw. sind.The invention relates to a method for producing a shaft, in particular a crankshaft, and a shaft, in particular a crankshaft, which at least partially in at least one radius and / or in at least one groove has a different chemical composition than a main body of the shaft, wherein the radius and / or the groove is at least partially cured martensitic and / or bainitic or are.
Description
Die Erfindung betrifft eine Welle, insbesondere eine Kurbelwelle, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Welle gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 4.The invention relates to a shaft, in particular a crankshaft, according to the preamble of patent claim 1 and a method for producing such a shaft according to the preamble of patent claim 4.
Eine solche, beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Welle und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Welle sind beispielsweise bereits aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Welle und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Welle besonders vorteilhaft gehärtet werden kann.Object of the present invention is to develop a shaft and a method of the type mentioned in such a way that the shaft can be cured particularly advantageous.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Welle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a shaft with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 4. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um eine Welle der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die beispielsweise als Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine ausgebildete Welle besonders vorteilhaft gehärtet werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen dass, der Radius und/oder die Hohlkehle zumindest abschnittsweise martensitisch und/oder bainitisch gehärtet ist beziehungsweise sind. Dadurch weist die Welle in dem üblicherweise hochbelasteten Bereich des Radius beziehungsweise der Hohlkehle eine besonders vorteilhafte Härte und somit Stabilität auf, wobei ein überwiegender Teil der Welle aus einem kostengünstigen Werkstoff, aus welchem zumindest der Grundkörper gebildet ist, hergestellt werden kann.In order to further develop a shaft of the type specified in the preamble of patent claim 1 such that the shaft formed, for example, as a crankshaft for a reciprocating engine can be hardened particularly advantageously, it is provided according to the invention that the radius and / or the groove are at least partially martensitic and / or bainitic is cured or are. As a result, the shaft in the usually highly loaded region of the radius or the groove has a particularly advantageous hardness and thus stability, wherein a predominant part of the shaft of a cost-effective material from which at least the main body is formed, can be produced.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Radius und/oder die Hohlkehle zumindest abschnittweise mechanisch verfestigt ist beziehungsweise sind. Mit anderen Worten ist es alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass die Welle beziehungsweise der Grundkörper im Bereich des Radius beziehungsweise der Hohlkehle zumindest abschnittsweise mechanisch verfestigt ist. Hierdurch kann eine besonders hohe Festigkeit der Welle im Bereich des Radius beziehungsweise der Hohlkehle realisiert werden.Alternatively or additionally, it can be provided that the radius and / or the groove is at least partially mechanically consolidated or are. In other words, it is alternatively or additionally provided that the shaft or the base body is at least partially mechanically consolidated in the region of the radius or the groove. In this way, a particularly high strength of the shaft in the region of the radius or the groove can be realized.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Grundkörper der Welle aus Stahl gebildet ist, wobei der Radius und/oder die Hohlkehle zumindest abschnittsweise einen um mindestens 0,1 Gewichtsprozent höheren Kohlenstoffanteil, insbesondere einen um mindestens 0,15 Gewichtsprozent höheren Kohlenstoffanteil, als der Grundkörper aufweist. Mit anderen Worten ist der Kohlenstoffanteil im Bereich des Radius beziehungsweise der Hohlkehle zumindest 0,1 Gewichtsprozent, insbesondere zumindest 0,15 Gewichtsprozent, höher als der Kohlenstoffanteil des Grundkörpers, sodass in dem Bereich des Radius beziehungsweise der Hohlkehle eines besonders hohe Härte realisiert werden kann.It has been found to be particularly advantageous if the main body of the shaft is formed of steel, wherein the radius and / or the groove at least partially a higher by at least 0.1 percent by weight carbon content, in particular by at least 0.15 weight percent higher carbon content, as the main body has. In other words, the carbon content in the region of the radius or the groove is at least 0.1 weight percent, in particular at least 0.15 weight percent, higher than the carbon content of the base body, so that in the region of the radius or the groove of a particularly high hardness can be realized.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 4 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die beispielsweise als Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine ausgebildete Welle besonders vorteilhaft gehärtet werden kann, ist erfindungsgemäß ein erster Schritt vorgesehen, bei welchem ein zumindest Kohlenstoff aufweisendes Material gezielt partiell auf den Bereich des Radius beziehungsweise der Hohlkehle aufgebracht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner einen sich vorzugsweise zeitlich an den ersten Schritt anschließenden zweiten Schritt, bei welchem das auf den Bereich aufgebrachte Material mittels wenigstens eines Lasers erhitzt wird, wodurch der Bereich unter Einlegieren des Materials in den Bereich gehärtet wird. Mit anderen Worten wird bei dem zweiten Schritt das Material, während das Material auf den Bereich aufgebracht ist, mit wenigstens einem Laser beziehungsweise einem Laserstrahl beaufschlagt und dadurch erhitzt. Dadurch wird das Material in den Bereich des Radius beziehungsweise der Hohlkehle einlegiert, wodurch die Welle partiell beziehungsweise lokal, das heißt in dem Bereich des Radius beziehungsweise der Hohlkehle gehärtet wird. Ein Härten des sich an den Bereich des Radius beziehungsweise der Hohlkehle anschließenden Teilbereichs der Welle unterbleibt jedoch, sodass die Welle, insbesondere der Grundkörper, aus einem kostengünstigen Grundwerkstoff hergestellt werden kann.To further develop a method specified in the preamble of claim 4 such that the example formed as a crankshaft for a reciprocating engine shaft can be cured particularly advantageous, a first step is provided according to the invention, in which an at least carbon-containing material targeted partially to the area of Radius or the groove is applied. The inventive method further comprises a second step preferably subsequent to the first step, in which the material applied to the region is heated by means of at least one laser, whereby the region is hardened while alloying the material into the region. In other words, in the second step, the material, while the material is applied to the area, is applied with at least one laser or a laser beam and thereby heated. As a result, the material is alloyed in the region of the radius or the groove, whereby the shaft is partially or locally, that is hardened in the region of the radius or the groove. A hardening of the adjoining the region of the radius or the groove portion of the shaft is omitted, however, so that the shaft, in particular the body can be made of a cost base material.
Der Grundwerkstoff kann mittels des Materials partiell aufgekohlt und dadurch gehärtet werden, sodass nicht der gesamte Grundwerkstoff gehärtet werden muss. Insgesamt kann so die Welle auf besonders kostengünstige Weise hergestellt werden, wobei der Grundwerkstoff beispielsweise ein kostengünstiger, kohlenstoffarmer Werkstoff sein kann. Durch das partielle beziehungsweise lokale Aufkohlen und Härten des Grundwerkstoffes können hohe Druckeigenspannungen realisiert werden, wodurch die Belastbarkeit der Welle im Vergleich zu herkömmlichen Wellen deutlich gesteigert werden kann. Insbesondere ist es möglich, den Grundwerkstoff mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens partiell aufzukohlen und dadurch zu härten, insbesondere in hochbelasteten Bereichen wie Bereichen von Radien und/oder Hohlkehlen, sodass die Welle als sehr belastbares und robustes Bauteil auf kostengünstige Weise hergestellt werden kann. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Druckeigenspannungen im Bereich des Radius beziehungsweise der Hohlkehle im Vergleich zu konventionellen Härteverfahren signifikant gesteigert werden, wobei die Welle insgesamt besonders kostengünstig hergestellt werden kann.The base material can be partially carburized by the material and thereby hardened, so that not the entire base material must be cured. Overall, so the wave can be made in a particularly cost-effective manner, the base material may be, for example, a low-cost, low-carbon material. Due to the partial or local carburizing and hardening of the base material can high Compressive residual stresses can be realized, whereby the load capacity of the shaft can be significantly increased compared to conventional waves. In particular, it is possible to partially carburize the base material by means of the method according to the invention and thereby to harden, in particular in highly stressed areas such as areas of radii and / or grooves, so that the shaft can be produced as a very durable and robust component in a cost effective manner. By means of the method according to the invention, the residual compressive stresses in the region of the radius or the fillet can be significantly increased in comparison to conventional hardening methods, wherein the shaft as a whole can be produced particularly inexpensively.
Das Material wird beispielsweise als Pulver, Draht, Band oder Plättchen, insbesondere Klebeplättchen, auf den Bereich aufgebracht, sodass das Material, welches eine kohlenstoffhaltige Substanz darstellt, besonders gezielt und partiell auf die Welle beziehungsweise auf den Grundwerkstoff aufgebracht werden kann. Unter dem gezielten partiellen Aufbringen des Materials ist ein lediglich lokales Aufbringen des Materials zu verstehen, sodass nicht die gesamte Welle beziehungsweise der gesamte Grundwerkstoff mit dem Material versehen wird, sondern das zumindest Kohlenstoff aufweisende Material wird lediglich im Bereich wenigstens eines Radius beziehungsweise einer Hohlkehle auf die Welle aufgebracht, sodass sich wenigstens ein an den Radius beziehungsweise die Hohlkehle anschließender Teilbereich der Welle nicht mit dem Material versehen wird. Somit wird nicht die gesamte Welle aufgekohlt beziehungsweise gehärtet, sondern es erfolgt ein lediglich partielles beziehungsweise lokales Aufkohlen und somit Härten der Welle, sodass die Welle lediglich im Bereich des Radius beziehungsweise der Hohlkehle beziehungsweise lediglich in Bereichen von Radien beziehungsweise Hohlkehlen, und nicht etwa in sich daran anschließenden Teilbereichen gehärtet wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass jeweiliges, zumindest Kohlenstoff aufweisendes Material in jeweiligen Bereichen jeweiliger Radien beziehungsweise Hohlkehlen aufgebracht wird, sodass die Welle gegenüber sich an jeweilige, an die Radien beziehungsweise Hohlkehlen anschließenden weiteren Teilbereichen der Welle aufgekohlt und dadurch gehärtet wird. Dadurch ist es möglich, gezielt hochbelastete Bereiche der Welle aufzukohlen und somit zu härten, wobei ein Aufkohlen und Härten anderer, geringer belasteter Teilbereiche der Welle unterbleiben kann.The material is applied, for example as a powder, wire, tape or platelets, in particular adhesive platelets, to the area, so that the material which constitutes a carbonaceous substance, can be particularly targeted and partially applied to the shaft or to the base material. Under the targeted partial application of the material is only a local application of the material to understand, so that not the entire shaft or the entire base material is provided with the material, but the at least carbon-containing material is only in the range of at least one radius or a groove on the Applied wave, so that at least one subsequent to the radius or the groove portion of the shaft is not provided with the material. Thus, not the entire shaft is carburized or hardened, but there is only partial or local carburization and thus hardening of the shaft, so that the shaft only in the radius or the groove or only in areas of radii or grooves, and not in itself hardened subsections is hardened. In particular, it can be provided that respective material having at least carbon is applied in respective regions of respective radii or fillets, so that the shaft is carburized and hardened relative to respective further portions of the shaft adjoining the radii or fillets. This makes it possible to carburize targeted highly stressed areas of the shaft and thus to harden, with a carburizing and hardening of other, less loaded portions of the shaft can be omitted.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Radius beziehungsweise die Hohlkehle im Bereich wenigstens eines Lagers angeordnet ist, über welches die Welle beispielsweise an einem Gehäuse gelagert werden kann. Durch das gezielte partielle Aufkohlen und Härten der Welle kann beispielsweise der Durchmesser des Lagers besonders klein gefertigt werden, sodass Material und Bearbeitungszeit eingespart werden können. Darüber hinaus kann der Verschleiß von Werkzeugen zum Bearbeiten des Lagers gering gehalten werden. Ebenso kann der Energieverbrauch zum Herstellen der Welle gering gehalten werden, sodass die Welle besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann. Ferner kann dadurch das Gewicht der Welle reduziert werden, sodass sich ein besonders geringes Trägheitsmoment der Welle realisieren lässt. In der Folge kann eine besonders hohe Leistungsfähigkeit einer die Welle umfassenden Maschine wie beispielsweise eines Verbrennungsmotors realisiert werden, sodass der Verbrennungsmotor mit einem geringen Kraftstoffverbrauch und mit hohen Drehzahlen betrieben werden kann.Furthermore, it can be provided that the radius or the groove is arranged in the region of at least one bearing, via which the shaft can be mounted, for example, on a housing. The targeted partial carburizing and hardening of the shaft, for example, the diameter of the bearing can be made very small, so that material and processing time can be saved. In addition, the wear of tools for machining the bearing can be kept low. Likewise, the energy consumption for producing the shaft can be kept low, so that the shaft can be made particularly time-consuming and inexpensive. Furthermore, this can reduce the weight of the shaft, so that a particularly low moment of inertia of the shaft can be realized. As a result, a particularly high performance of a shaft-comprising machine such as an internal combustion engine can be realized, so that the internal combustion engine can be operated with low fuel consumption and high speeds.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Bereich zeitlich nach dem Einlegieren des Materials mittels einer Wärmequelle, insbesondere mittels eines Lasers, erwärmt und dadurch neu gehärtet und/oder angelassen wird. Dadurch kann sich eine besonders gleichmäßige Diffusion des Kohlenstoffes in dem Bereich des Radius beziehungsweise der Hohlkehle einstellen.It has proven to be particularly advantageous if the region is heated in time after the alloying in of the material by means of a heat source, in particular by means of a laser, and is thereby newly hardened and / or tempered. As a result, a particularly uniform diffusion of the carbon in the region of the radius or the groove can be established.
Alternativ oder zusätzlich kann zu den erwähnten thermischen Behandlungen mit Hilfe eines Lasers auch mit anderen Wärmequellen, beispielsweise mit Hilfe eines Elektronenstrahls gearbeitet werden.Alternatively or additionally, it is also possible to work with the heat treatments mentioned with the aid of a laser with other heat sources, for example with the aid of an electron beam.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht auf eine als Kurbelwelle ausgebildete Welle für ein Kraftfahrzeug, wobei die Welle lokal aufgekohlt und dadurch gehärtet wird, indem zumindest Kohlenstoff aufweisendes Material gezielt partiell auf wenigstens einen Bereich eines Radius beziehungsweise einer Hohlkehle aufgebracht und mittels eines Lasers in den Bereich einlegiert wird.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing; 1 shows a schematic perspective view of a crankshaft for a motor vehicle, wherein the shaft is locally carburized and hardened by at least partially depositing at least carbon-bearing material on at least a portion of a radius or a groove a laser is alloyed in the area.
Die einzige Fig. zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht eine Welle, welche vorliegend als Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine ausgebildet ist. Die Hubkolbenmaschine ist insbesondere als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und kommt beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug zum Einsatz, welches mittels der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine wird auch als Verbrennungsmotor bezeichnet.The single FIGURE shows a detail in a schematic perspective view of a shaft, which is presently designed as a crankshaft for a reciprocating engine. The reciprocating engine is designed in particular as a reciprocating internal combustion engine and is used, for example, in a motor vehicle, which can be driven by means of the reciprocating internal combustion engine. The reciprocating internal combustion engine is also referred to as an internal combustion engine.
In seinem fertig hergestellten Zustand umfasst der Verbrennungsmotor ein Kurbelgehäuse, an welchem die Kurbelwelle um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar gelagert ist. Hierzu umfasst die Kurbelwelle eine Mehrzahl von Wellenzapfen, welche in axialer Richtung der Kurbelwelle hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sind. Von diesen Wellenzapfen ist in der Fig. ein mit
Der Wellenzapfen
Im Folgenden werden die Welle selbst sowie ein Verfahren zur Herstellung der Welle beschrieben. Die Welle weist dabei zumindest abschnittsweise in wenigstens einem Radius und/oder in wenigstens einer Hohlkehle eine andere chemische Zusammensetzung als ein Grundkörper der Welle auf. Um dabei die Welle besonders vorteilhaft härten zu können, ist beziehungsweise sind der Radius und/oder die Hohlkehle zumindest abschnittsweise martensitisch und/oder bainitisch gehärtet. Alternativ oder zusätzlich ist beziehungsweise sind der Radius und/oder die Hohlkehle zumindest abschnittweise mechanisch verfestigt.In the following, the shaft itself and a method of manufacturing the shaft will be described. The shaft has at least partially in at least one radius and / or in at least one groove on a different chemical composition than a main body of the shaft. In order to be able to harden the shaft in a particularly advantageous manner, the radius and / or the fillet is at least partially hardened martensitic and / or bainitic. Alternatively or additionally, the radius and / or the groove are at least partially mechanically consolidated.
Bei dem Verfahren wird die Kurbelwelle lokal im Bereich
Dabei wird die Kurbelwelle, insbesondere ihr Grundkörper, aus einem kostengünstigen und insbesondere kohlenstoffarmen Grundwerkstoff hergestellt, wobei der Grundwerkstoff lokal beziehungsweise partiell aufgekohlt und dadurch gehärtet wird. Die vorigen und folgenden Ausführungen bezüglich des Aufkohlens und des dadurch bewirkten lokalen Härtens der Kurbelwelle beziehungsweise des Grundwerkstoffes im Bereich
Um nun den Bereich
Insbesondere ist es möglich, dass das Material
Zum Aufbringen des Materials
Vor dem Einlegieren des Materials
Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, nach dem Einlegieren den Bereich
Zusätzlich oder alternativ kann es ferner vorteilhaft sein, nach dem Einlegieren den Bereich
Als besonders vorteilhaft hat es sich ferner gezeigt, wenn der Bereich
Durch das Erhitzen des Materials
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2016
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2226530A1 (en) | 1972-05-31 | 1973-12-06 | Aeg Elotherm Gmbh | METHOD FOR INDUCTION HARDENING ON CROWNED SHAFTS |
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Legal Events
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