DE102016208483A1 - Method for producing a conical piston for an axial piston machine and component for an axial piston machine - Google Patents

Method for producing a conical piston for an axial piston machine and component for an axial piston machine Download PDF

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Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kegelkolbens für eine Axialkolbenmaschine, bei dem ein aus herkömmlichen Verfahren bekannter Hartbearbeitungsschritt, dessen Ausführung nach einem Härteschritt wegen übermäßigen Auftrags auf eine Werkstückoberfläche beim Härten zur Wiederherstellung der Maßhaltigkeit erforderlich wird, quasi in die Weichbearbeitung vor den Wärmebehandlungsverfahren verschoben wird. Dies wird durch eine zweistufige Wärmebehandlung ermöglicht, die eine dabei entstehende Verbindungsschicht unterdrückt und/oder reduziert und eine große Tiefe einer dabei entstehenden unter der Verbindungsschicht liegenden Diffusionsschicht erzeugt.Disclosed is a method for producing a tapered piston for an axial piston machine, in which a known from conventional methods hard machining step, the execution of which is required after a hardening step because of excessive application to a workpiece surface during hardening to restore dimensional stability, is virtually moved to the soft machining before the heat treatment process , This is made possible by a two-stage heat treatment which suppresses and / or reduces a resulting bonding layer and creates a large depth of a resulting underlying diffusion layer below the bonding layer.

Description

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kegelkolben für Axialkolbenmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Bauteil für eine Axialkolbenmaschine. The invention relates to a method for producing conical pistons for axial piston machines according to the preamble of patent claim 1. The invention further relates to a component for an axial piston machine.

Hintergrund der Erfindung Background of the invention

Bekannte Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, die in einer Axialkolbenmaschine einer Gleitreibung ausgesetzt sind, insbesondere von Kegelkolben, weisen üblicherweise einen Weichbearbeitungsschritt auf, bei dem dem Kegelkolben seine Form gegeben wird, in aller Regel mittels spanabhebender Bearbeitungsverfahren wie Drehen und/oder Fräsen. Nach dem Weichbearbeitungsschritt wird ein Wärmebehandlungsschritt zum Härten einer Oberfläche des Kegelkolbens ausgeführt, wodurch eine höhere Widerstandsfähigkeit der Oberfläche gegen Verschleiß, insbesondere durch Abrasion, und Korrosion sowie eine Verbesserung einer Gleiteigenschaft erreicht wird. Known methods for producing components which are subjected to sliding friction in an axial piston machine, in particular conical pistons, usually have a soft machining step in which the conical piston is given its shape, as a rule by means of machining methods such as turning and / or milling. After the soft working step, a heat treatment step for hardening a surface of the cone piston is carried out, whereby a higher resistance of the surface against wear, in particular by abrasion, and corrosion and an improvement of a sliding property is achieved.

Da aber übliche Härteverfahren wie beispielsweise Nitrieren oder Nitrokarburieren eine nachträgliche Bearbeitung zur Erhaltung und/oder Wiederherstellung einer Maßhaltigkeit des Kegelkolbens erfordern, muss nach dem Wärmebehandlungsschritt ein Hartbearbeitungsschritt ausgeführt werden. Bei dem Hartbearbeitungsschritt wird aber, insbesondere mittels spanabhebender Bearbeitungsverfahren wie beispielsweise Schleifen, die in dem Wärmebehandlungsschritt aufgebrachte Härteschicht zumindest teilweise wieder abgetragen. Zudem muss nach der Hartbearbeitung ein Reinigungsschritt am Kegelkolben ausgeführt werden. Die Hartbearbeitung ist nicht nur wegen des dazu erforderlichen Spezialwerkzeugs teuer und aufwändig, sie wirkt sich außerdem nachteilig auf die Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß, insbesondere durch Abrasion, und/oder Korrosion, und/oder die Gleiteigenschaft aus. Zum Wiederherstellen der höheren Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß und/oder Korrosion, und/oder der verbesserten Gleiteigenschaft ist gegebenenfalls ein erneutes Härten erforderlich, beispielsweise ein Nitrokarburieren und Nachoxidieren, dem üblicherweise der Reinigungsschritt vorausgehen muss. Die wegen der Hartbearbeitung erforderlichen Schritte wie das erneute Härten und das Reinigen sind nicht nur arbeits- und kostenintensiv sondern auch zeitintensiv. However, since conventional hardening methods such as nitriding or nitrocarburizing require post-processing for maintaining and / or restoring dimensional accuracy of the cone piston, after the heat treatment step, a hard machining step must be performed. In the case of the hard-machining step, however, the hardening layer applied in the heat-treatment step is at least partially removed again, in particular by means of machining processes such as, for example, grinding. In addition, after the hard machining, a cleaning step must be carried out on the conical piston. The hard machining is expensive and expensive not only because of the required special tool, it also has an adverse effect on the resistance to wear, especially by abrasion, and / or corrosion, and / or the sliding property. To restore the higher resistance to wear and / or corrosion, and / or the improved slip property, re-curing may be required, for example, nitrocarburizing and post-oxidation, which usually must be preceded by the purification step. The steps required for hard machining, such as re-hardening and cleaning, are not only labor-intensive and cost-intensive, but also time-consuming.

Die DE 10 2012 010 176 A1 zeigt eine hydrostatische Kolbenmaschine, für die Bauteile hergestellt werden, die relativ zueinander beweglich sind und deren aneinander anliegende Gleitflächen eine Gleitpaarung aus unterschiedlichen Materialien bestehend bilden. Ein Bauteil der Gleitpaarung ist mittels Sintern hergestellt und ein anderes Bauteil der Gleitpaarung besteht aus einem Eisenbasiswerkstoff mit und ohne Legierungselementen, dessen Gleitfläche eine Nitrokarburierschicht oder eine Gasnitrierschicht aufweist. Dadurch soll eine verschleißfeste und korrosionsbeständige Oberfläche erzielt werden, die mit dem einen Bauteil aus Sinterwerkstoff zusammen als Gleitpaarung eine geringe Reibung aufweisen soll. Für eine Herstellung des anderen Bauteils wird vorgeschlagen, ein Rohteil spanend zu bearbeiten, beispielsweise mittels Drehen oder Fräsen. Daran anschließend erfolgt eine Wärmebehandlung, bevorzugt eine Gasnitrierung, mittels der das andere Bauteil gehärtet wird. Danach wird das andere Bauteil geschliffen, wobei die gehärtete äußere Schicht teilweise abgetragen wird, worauf als weitere Wärmebehandlung eine Gasnitrokarburierung ausgeführt wird. The DE 10 2012 010 176 A1 shows a hydrostatic piston machine, are made for the components that are movable relative to each other and their abutting sliding surfaces form a sliding pair of different materials. One component of the sliding mating is produced by means of sintering and another component of the sliding mating consists of an iron-based material with and without alloying elements, the sliding surface of which comprises a nitrocarburizing layer or a gas-nitriding layer. As a result, a wear-resistant and corrosion-resistant surface is to be achieved, which should have a low friction with the one component of sintered material together as a sliding pair. For a production of the other component, it is proposed to machine a blank, for example by means of turning or milling. This is followed by a heat treatment, preferably a gas nitriding, by means of which the other component is hardened. Thereafter, the other component is ground, wherein the cured outer layer is partially removed, whereupon gas nitrocarburization is carried out as further heat treatment.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Kegelkolben für eine Axialkolbenmaschine zu schaffen, das kostengünstig ist und zu einem verbesserten Verschleißschutz des Kegelkolbens führt. Des Weiteren ist es die Aufgabe der Erfindung ein Bauteil, insbesondere einen Kegelkolben, für eine Axialkolbenmaschine zu schaffen, das einen geringen Verschleiß aufweist. In contrast, the invention has for its object to provide a method for producing conical piston for an axial piston machine, which is inexpensive and leads to improved wear protection of the conical piston. Furthermore, it is the object of the invention to provide a component, in particular a conical piston, for an axial piston machine which has low wear.

Diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird gelöst gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Bauteils gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8. This object with regard to the method is achieved according to the features of patent claim 1 and with regard to the component according to the features of patent claim 8.

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

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Kegelkolbens für eine Axialkolbenmaschine, beispielsweise eine Schrägachseneinheit, wird vor einem Wärmebehandlungsschritt oder einem Wärmebehandlungsverfahren mindestens ein Weichbearbeitungsschritt zur Formgebung des Kegelkolbens ausgeführt. Insbesondere enthält das Wärmebehandlungsverfahren eine zweistufige Wärmebehandlung. Die erste Stufe der Wärmebehandlung kann ein atmosphärengeregeltes Gasnitrieren oder Gasnitrokarburieren mit Unterdrückung und/oder Reduzierung eines Wachstums einer Verbindungsschicht und eine Erzeugung einer großen Tiefe einer unter der Verbindungsschicht liegenden Diffusionsschicht aufweisen. Somit wird das Verbindungswachstum reduziert und eine hohe Diffusionstiefe erzeugt. Weiter enthält eine zweite Stufe der Wärmebehandlung ein atmosphärengeregeltes Gasnitrokarburieren zum Einstellen einer definierten Dicke der Verbindungsschicht. Nach dem Wärmebehandlungsverfahren entfällt vorzugsweise eine Hartbearbeitung des Kegelkolbens. In a method of manufacturing a tapered piston for an axial piston machine, for example, a bent axis unit, at least one soft machining step for shaping the cone piston is performed before a heat treatment step or a heat treatment process. In particular, the heat treatment process includes a two-stage heat treatment. The first stage of the heat treatment may include atmospheric-controlled gas nitriding or gas nitrocarburizing with suppression and / or reduction of growth of a bonding layer and generation of a large depth of a diffusion layer underlying the bonding layer. Thus, the connection growth is reduced and a high diffusion depth is generated. Further, a second stage of the heat treatment includes atmospheric-regulated gas nitrocarburizing to set a defined thickness of the tie layer. After this Heat treatment process preferably eliminates a hard machining of the cone piston.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass beim Entfall der Hartbearbeitung des Kegelkolbens kein besonders für Hartbearbeitung ausgebildetes und somit teures Werkzeug erforderlich ist, was die Herstellkosten senkt. Durch das Wärmebehandlungsverfahren mit den zwei Stufen kann ein Gasnitrieren zusammen mit Nebenprozessen vorteilhafterweise vollständig entfallen. Die Gesamtwärmebehandlungsdauer reduziert sich im Vergleich zu etwa 30 Stunden aus dem Stand der Technik auf beispielsweise etwa 12 Stunden. An advantage of the present invention is that the elimination of the hard machining of the conical piston no specially designed for hard machining and thus expensive tool is required, which reduces the manufacturing cost. The heat treatment process with the two stages advantageously eliminates gas nitriding together with by-processes. The overall heat treatment time is reduced to about 12 hours, for example, compared to about 30 hours in the prior art.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass bei der Herstellung des Kegelkolbens weniger Arbeitsschritte erforderlich sind, womit eine Arbeitsintensität des Herstellungsprozesses verringert ist. Zudem bedeutet der Entfall der Hartbearbeitung des Kegelkolbens einen Zeitvorteil bei der Herstellung des Kegelkolbens und eine verringerte Kapazitätsbelastung des Herstellungsbetriebs. Die verbesserten Gebrauchseigenschaften der Kegelkolben wie höhere Widerstandsfähigkeit der Oberfläche gegen Verschleiß und/oder Korrosion, und/oder eine Verbesserung der Gleiteigenschaft werden somit in einer kürzeren Zeit und auf kostengünstigere Art und Weise erreicht. Another advantage of the present invention is that fewer operations are required in the manufacture of the cone piston, thus reducing labor-intensive manufacturing process. In addition, the elimination of the hard machining of the cone piston means a time advantage in the production of the cone piston and a reduced capacity load of the manufacturing operation. The improved performance characteristics of the conical pistons, such as increased resistance of the surface to wear and / or corrosion, and / or an improvement in the sliding property are thus achieved in a shorter time and in a more cost effective manner.

Statt der Hartbearbeitung wird vorzugsweise vor dem Wärmebehandlungsverfahren zumindest ein weiterer zweiter Weichbearbeitungsschritt nach dem ersten Weichbearbeitungsschritt ausgeführt. Instead of hard machining, at least one further second soft-machining step after the first soft-machining step is preferably carried out before the heat-treatment process.

Bei dem ersten Weichbearbeitungsschritt handelt es sich vorzugsweise um ein Drehen, und bei dem zweiten, weiteren Weichbearbeitungsschritt um ein Schleifen des Kegelkolbens. The first soft-machining step is preferably a rotation, and in the second, further soft-machining step, a grinding of the cone piston.

Beispielsweise kann das Herstellverfahren ähnlich dem in der DE 10 2013 226 090 A1 von der Anmelderin offenbarten Verfahren zum Gasnitrokarburieren sein, wobei entscheidende Parameter wie Zeit oder Temperatur entsprechend den jeweiligen Anforderungen an den jeweiligen herzustellenden Kegelkolben variiert werden können. For example, the manufacturing method similar to that in the DE 10 2013 226 090 A1 be disclosed by the applicant method for Gasnitrokarburieren, with critical parameters such as time or temperature can be varied according to the respective requirements of the respective produced cone piston.

Vorteilhafterweise beträgt eine Maximaldicke der Verbindungsschicht bei einer jeweiligen maximalen oder geringen Dickenschwankungsbreite von 6 µm höchstens etwa 15 µm. Advantageously, a maximum thickness of the bonding layer at a respective maximum or small thickness fluctuation width of 6 μm is at most about 15 μm.

Insbesondere beträgt die Dicke der Verbindungsschicht etwa 4 µm plus der maximalen Dickenschwankungsbreite von 6 µm, wodurch die Maximaldicke der Verbindungsschicht höchstens etwa 10 µm beträgt. Weiter insbesondere beträgt die Dicke der Verbindungsschicht etwa 5 µm plus der maximalen Dickenschwankungsbreite von 6 µm, wodurch die Maximaldicke der Verbindungsschicht höchstens etwa 11 µm beträgt. Weiter insbesondere beträgt die Dicke der Verbindungsschicht etwa 6 µm plus der maximalen Dickenschwankungsbreite von 6 µm, wodurch die Maximaldicke der Verbindungsschicht höchstens etwa 12 µm beträgt. Weiter insbesondere beträgt die Dicke der Verbindungsschicht etwa 7 µm plus der maximalen Dickenschwankungsbreite von 6 µm, wodurch die Maximaldicke der Verbindungsschicht höchstens etwa 13 µm beträgt. Weiter insbesondere beträgt die Dicke der Verbindungsschicht etwa 8 µm plus der maximalen Dickenschwankungsbreite von 6 µm, wodurch die Maximaldicke der Verbindungsschicht höchstens etwa 14 µm beträgt. In particular, the thickness of the bonding layer is about 4 μm plus the maximum thickness fluctuation width of 6 μm, whereby the maximum thickness of the bonding layer is at most about 10 μm. Further, in particular, the thickness of the bonding layer is about 5 μm plus the maximum thickness fluctuation width of 6 μm, whereby the maximum thickness of the bonding layer is at most about 11 μm. Further, in particular, the thickness of the bonding layer is about 6 μm plus the maximum thickness fluctuation width of 6 μm, whereby the maximum thickness of the bonding layer is at most about 12 μm. Further, in particular, the thickness of the bonding layer is about 7 μm plus the maximum thickness fluctuation width of 6 μm, whereby the maximum thickness of the bonding layer is at most about 13 μm. Further, in particular, the thickness of the bonding layer is about 8 μm plus the maximum thickness fluctuation width of 6 μm, whereby the maximum thickness of the bonding layer is at most about 14 μm.

Beim herkömmlichem Nitrieren und/oder Nitrokarburieren wird ein Bauteil mit einer Oberflächenbeschichtung versehen, die eine Verbindungsschicht und eine darunterliegende Diffusionsschicht aufweist. Üblicherweise wird dabei eine Dicke der Verbindungsschicht von größer als etwa 15 µm bis zu etwa 30 µm erzeugt, was einen negativen Einfluss auf die Maßhaltigkeit des Bauteils hat. Bei der erfindungsgemäßen Dicke der Verbindungsschicht von höchstens etwa 15 µm ist somit der negative Einfluss auf die Maßhaltigkeit des Kegelkolbens verringert oder gar ausgeschlossen. In conventional nitriding and / or nitrocarburizing, a component is provided with a surface coating having a bonding layer and an underlying diffusion layer. Usually, a thickness of the connecting layer of greater than about 15 microns is generated up to about 30 microns, which has a negative impact on the dimensional accuracy of the component. In the case of the inventive thickness of the connecting layer of at most about 15 μm, the negative influence on the dimensional stability of the conical piston is thus reduced or even excluded.

Vorteilhafterweise enthält das Wärmebehandlungsverfahren eine Nachoxidation oder einen Nachoxidationsschritt. Somit wird die Gleiteigenschaft und/oder der Widerstand gegen Korrosion verbessert. Die Nachoxidation erfolgt vorzugsweise nach den beiden Stufen der Wärmebehandlung. Das Wärmebehandlungsverfahren kann dann ein 3-stufiges, geregeltes Gasnitrokaburierverfahren sein. Advantageously, the heat treatment process includes a post-oxidation or post-oxidation step. Thus, the sliding property and / or the resistance to corrosion is improved. The post-oxidation is preferably carried out after the two stages of the heat treatment. The heat treatment process may then be a 3-stage, controlled gas nitrokaburierverfahren.

Insbesondere weist die zweistufige Wärmebehandlung eine kürzere Gesamtwärmebehandlungsdauer auf als eine herkömmliche einstufige Wärmebehandlung. In particular, the two-stage heat treatment has a shorter total heat treatment time than a conventional one-stage heat treatment.

Vorteilhafterweise beträgt die Gesamtwärmebehandlungsdauer der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung etwa 12 Stunden. Somit besteht bei der Herstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zu einer Gesamtwärmebehandlungsdauer von etwa 30 Stunden bei herkömmlichen Herstellungsverfahren ein Zeitvorteil. Advantageously, the total heat treatment time of the heat treatment according to the invention is about 12 hours. Thus, in the production according to the method of the invention compared to a total heat treatment time of about 30 hours in conventional manufacturing processes, a time advantage.

Mit Vorteil ist ein Bauteil für eine Axialkolbenmaschine vorgesehen, das mit dem Verfahren gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte hergestellt ist. Advantageously, a component for an axial piston machine is provided, which is produced by the method according to one or more of the preceding aspects.

Bei dem Bauteil handelt es sich insbesondere um einen Kolben, insbesondere um einen Kegelkolben, oder um eine Triebwelle oder um einen Gleitschuh. Bei Kegelkolben wird vorzugsweise zumindest der Mittelzapfen dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Aspekte unterzogen. The component is in particular a piston, in particular a cone piston, or a drive shaft or a sliding block. For conical pistons is preferably at least the center pin subjected to the method according to one of the preceding aspects.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

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

1 in einem Längsschnitt einen Kegelkolben für eine Axialkolbenmaschine und 1 in a longitudinal section a cone piston for an axial piston machine and

2 einen Ablaufplan eines Verfahrens zur Herstellung des Kegelkolbens für die Axialkolbenmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiels. 2 a flowchart of a method for producing the cone piston for the axial piston machine according to an embodiment.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Detailed Description of the Preferred Embodiments

1 zeigt einen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren 1 hergestellten Kegelkolben 2, der an seinem einen Ende eine Kugel 4 oder Kugelkopf aufweist, die an einer Einschnürung 6 in einen Kegel 8 oder Kegelstumpf übergeht. An einem anderen Ende des Kegelkolbens 2, quasi der Kugel 4 gegenüberliegend angeordnet, sind an einem etwa zylindrischen Abschnitt 10 zwei Ringnuten 12, 13 zur Aufnahme von Kolbenringen (nicht dargestellt) ausgebildet. Der Kegelkolben 2 wird vorzugsweise in einer Zylindertrommel einer Axialkolbenmaschine in Form einer Schrägachseneinheit eingesetzt. 1 shows one according to the inventive method 1 made cone piston 2 who has a ball at one end 4 or ball head, which is at a constriction 6 in a cone 8th or truncated cone passes. At another end of the cone piston 2 , basically the ball 4 are arranged opposite one another, are at an approximately cylindrical portion 10 two annular grooves 12 . 13 for receiving piston rings (not shown) formed. The cone piston 2 is preferably used in a cylindrical drum of an axial piston machine in the form of a bent axis unit.

Der in 2 dargestellte Ablaufplan eines Verfahrens 1 zur Herstellung eines Kegelkolbens 2 beginnt mit einem Weichbearbeitungsschritt 14, bei dem dem Kegelkolben 2 seine Form gegeben wird, in aller Regel mittels eines spanabhebenden Bearbeitungsverfahrens wie beispielsweise Drehen und/oder Fräsen. The in 2 illustrated flowchart of a process 1 for the production of a cone piston 2 begins with a soft-machining step 14 in which the cone piston 2 its shape is given, usually by means of a machining process such as turning and / or milling.

Je nach Anforderung an eine Maßgenauigkeit wird daran anschließend ein weiterer Weichbearbeitungsschritt 16 ausgeführt, bei dem beispielsweise eine Feinbearbeitung und/oder eine Endbearbeitung einer Kugel 4 des Kegelkolbens 2 mittels beispielsweise Schleifen erfolgt. Depending on the requirement for dimensional accuracy, this is followed by another soft-machining step 16 executed, for example, a fine machining and / or a finishing of a ball 4 of the cone piston 2 by means of, for example, loops.

Nach den Weichbearbeitungsschritten 14, 16 wird ein Wärmebehandlungsverfahren 18 zum Härten einer Oberfläche des Kegelkolbens 2 ausgeführt, womit eine Widerstandsfähigkeit der Oberfläche gegen Verschleiß, insbesondere durch Abrasion, und/oder Korrosion erhöht wird, und/oder eine Gleiteigenschaft verbessert wird. After the soft machining steps 14 . 16 becomes a heat treatment process 18 for hardening a surface of the cone piston 2 executed, whereby a resistance of the surface against wear, in particular by abrasion, and / or corrosion is increased, and / or a sliding property is improved.

Das Wärmebehandlungsverfahren 18 enthält eine zweistufige Wärmebehandlung. Die erste Stufe enthält ein atmosphärengeregeltes Gasnitrieren, wobei ein Wachstum einer dabei entstehenden Verbindungsschicht unterdrückt und/oder reduziert wird und eine große Tiefe einer dabei entstehenden unter der Verbindungsschicht liegenden Diffusionsschicht erzeugt wird. Die zweite Stufe der Wärmebehandlung enthält ein atmosphärengeregeltes Gasnitrokaburieren zum Einstellen einer definierten Dicke der Verbindungsschicht. Die zweite Stufe enthält optional eine Nachoxidierung zur Verbesserung eines Gleitverhaltens und Erhöhung eines Korrosionswiderstands. Das Wärmebehandlungsverfahren 18 kann zusätzlich einen Oxidationsschritt aufweisen. Eine Länge des Wärmebehandlungsverfahrens 18 beträgt vorzugsweise etwa 12 Stunden. The heat treatment process 18 contains a two-stage heat treatment. The first stage includes atmospheric-controlled gas nitriding wherein growth of a resulting tie layer is suppressed and / or reduced and a large depth of resulting under-tie diffusion layer is created. The second stage of the heat treatment includes an atmospheric controlled gas nitrocarburizing to set a defined thickness of the tie layer. The second stage optionally includes post-oxidation to improve slip and increase corrosion resistance. The heat treatment process 18 may additionally have an oxidation step. A length of the heat treatment process 18 is preferably about 12 Hours.

Eine weitere Bearbeitung des Kegelkolbens 2, die dann eine Hartbearbeitung sein müsste, ist nicht vorgesehen und entfällt somit gemäß dem Verfahren 1, was die eingangs erwähnten Vorteile bezüglich Kosten, Herstellungsdauer und/oder Arbeitsintensität mit sich bringt. Another processing of the cone piston 2 , which would then have to be a hard machining, is not provided and thus deleted according to the procedure 1 What brings the benefits mentioned above in terms of cost, production time and / or work intensity with it.

Nach dem Wärmebehandlungsverfahren 18 kann in einem Fügeschritt 19 zumindest ein Kolbenring mit dem Kegelkolben 2 verbunden werden. After the heat treatment process 18 can in a joining step 19 at least one piston ring with the conical piston 2 get connected.

Zum Vergleich mit dem Verfahren 1 aus 2 wird im Folgenden ein Ablauf eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung eines Kegelkolbens für eine Axialkolbenmaschine aus dem Stand der Technik erläutert. For comparison with the procedure 1 out 2 In the following, a sequence of a conventional method for producing a conical piston for an axial piston machine of the prior art is explained.

Das bekannte Verfahren beginnt mit einem Weichbearbeitungsschritt, bei dem dem Kegelkolben seine Form gegeben wird, in aller Regel mittels eines spanabhebenden Bearbeitungsverfahrens wie beispielsweise Drehen und/oder Fräsen. The known method begins with a soft machining step in which the cone piston is given its shape, as a rule by means of a machining process such as turning and / or milling.

Danach folgt ein Härteschritt, bei dem mittels einer Wärmebehandlung über üblicherweise etwa 30 Stunden eine Oberfläche des Kegelkolbens vergütet, insbesondere gehärtet wird. Dabei entsteht eine Verbindungsschicht und eine darunterliegende Diffusionsschicht, wobei die Verbindungsschicht üblicherweise eine Dicke von mehr als 15 µm und bis zu 30 µm aufweist. This is followed by a hardening step in which a surface of the conical piston is tempered, in particular hardened, by means of a heat treatment for usually about 30 hours. This results in a connecting layer and an underlying diffusion layer, wherein the connecting layer usually has a thickness of more than 15 microns and up to 30 microns.

Anschließend an den Härteschritt wird ein Hartbearbeitungsschritt ausgeführt, bei dem zur Einhaltung der Maßvorgaben der Kegelkolben spanabhebend, beispielsweise mittels Schleifen, bearbeitet wird, da die Verbindungsschicht mit bis zu 30 µm einen negativen Einfluss auf die Maßhaltigkeit des zuvor gedrehten und/oder gefrästen Kegelkolbens hat. Subsequent to the hardening step, a hard machining step is carried out in which the tapered piston is machined, for example by grinding, to maintain the dimensional specifications, since the bonding layer has a negative influence on the dimensional stability of the previously turned and / or milled conical piston up to 30 μm.

Nach dem Hartbearbeitungsschritt wird ein üblicherweise bis zu etwa einer Stunde dauernder Wärmebehandlungsschritt ausgeführt, der zur Wiederherstellung des in dem Hartbearbeitungsschritt durch zumindest teilweises Abtragen der Verbindungsschicht verminderten Schutzes vor Verschleiß und/oder Korrosion erforderlich ist. Durch den Wärmebehandlungsschritt wird die gleichfalls in dem Hartbearbeitungsschritt durch zumindest teilweises Abtragen der Verbindungsschicht verschlechterte Gleiteigenschaft verbessert. After the hard-machining step, a heat treatment step, usually lasting up to about one hour, is carried out, which is required to restore the wear and / or corrosion protection that has been reduced in the hard-machining step by at least partially removing the connecting layer. By the Heat treatment step is also improved in the hard machining step by at least partially removing the bonding layer deteriorated sliding property.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren 1 kann ein (hier nicht dargestellter) Vorbereitungsschritt eines Angleichens der Temperatur und/oder einer Ankeimung der Verbindungsschicht und/oder einer Prozessgasformierung vorgelagert werden. The method according to the invention 1 For example, a preparatory step (not shown here) of equalizing the temperature and / or germination of the connecting layer and / or a process gas formation can be preceded.

Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kegelkolbens für eine Axialkolbenmaschine, bei dem ein aus herkömmlichen Verfahren bekannter Hartbearbeitungsschritt, dessen Ausführung nach einem Härteschritt wegen übermäßigen Auftrags auf eine Werkstückoberfläche beim Härten zur Wiederherstellung der Maßhaltigkeit erforderlich wird, quasi in die Weichbearbeitung vor den Wärmebehandlungsverfahren verschoben wird. Dies wird durch eine zweistufige Wärmebehandlung ermöglicht, die eine dabei entstehende Verbindungsschicht unterdrückt und/oder reduziert und eine große Tiefe einer dabei entstehenden unter der Verbindungsschicht liegenden Diffusionsschicht erzeugt. Disclosed is a method for producing a tapered piston for an axial piston machine, in which a known from conventional methods hard machining step, the execution of which is required after a hardening step because of excessive application to a workpiece surface during hardening to restore dimensional stability, is virtually moved to the soft machining before the heat treatment process , This is made possible by a two-stage heat treatment which suppresses and / or reduces a resulting bonding layer and creates a large depth of a resulting underlying diffusion layer below the bonding layer.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1  1
Verfahren zur Herstellung eines Kegelkolbens Method for producing a cone piston
2  2
Kegelkolben poppet
4  4
Kugel Bullet
6  6
Einschnürung constriction
8  8th
Kegel cone
10 10
zylindrischer Abschnitt cylindrical section
12 12
Ringnut ring groove
13 13
Ringnut ring groove
14 14
Weichbearbeitungsschritt Soft machining step
16 16
weiterer Weichbearbeitungsschritt further soft-machining step
18 18
Wärmebehandlungsverfahren Heat treatment method
19 19
Fügeschritt joining step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012010176 A1 [0004] DE 102012010176 A1 [0004]
  • DE 102013226090 A1 [0013] DE 102013226090 A1 [0013]

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung eines Kegelkolbens (2) für eine Axialkolbenmaschine, wobei vor einem Wärmebehandlungsverfahren (18) ein Weichbearbeitungsschritt (14) zur Formgebung des Kegelkolbens (2) ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmebehandlungsverfahren (18) eine zweistufige Wärmebehandlung mit einer ersten Stufe und einer zweiten Stufe enthält, wobei die erste Stufe der Wärmebehandlung ein atmosphärengeregeltes Gasnitrieren oder Gasnitrokarburieren mit Unterdrückung und/oder Reduzierung eines Wachstums einer Verbindungsschicht und eine Erzeugung einer hohen Diffusionstiefe enthält, und wobei die zweite Stufe der Wärmebehandlung ein atmosphärengeregeltes Gasnitrokarburieren zum Einstellen einer definierten Dicke der Verbindungsschicht enthält. Method for producing a cone piston ( 2 ) for an axial piston machine, wherein before a heat treatment process ( 18 ) a soft-machining step ( 14 ) for shaping the cone piston ( 2 ), characterized in that the heat treatment process ( 18 The first stage of the heat treatment includes an atmospheric controlled gas nitriding or gas nitrocarburizing with suppression and / or reduction of growth of a bonding layer and generation of a high diffusion depth, and wherein the second stage of the heat treatment contains an atmosphere-regulated gas nitrocarburizing to set a defined thickness of the tie layer. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Oberflächenvergütungsschritt (18) ein Hartbearbeitungsschritt (22) des Kegelkolbens entfällt und/oder vor dem Wärmebehandlungsverfahren (18) zumindest ein weiterer zweiter Weichbearbeitungsschritt (16) nach dem ersten Weichbearbeitungsschritt (14) ausgeführt wird. Method according to claim 1, wherein after the surface-aging step ( 18 ) a hard machining step ( 22 ) of the cone piston is omitted and / or prior to the heat treatment process ( 18 ) at least one further second soft-machining step ( 16 ) after the first soft-machining step ( 14 ) is performed. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Weichbearbeitungsschritt (14) Drehen ist, und wobei der zweite weitere Weichbearbeitungsschritt (16) Schleifen ist. Method according to claim 2, wherein the first soft-machining step ( 14 ) And wherein the second further soft-machining step ( 16 ) Grinding is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dicke der Verbindungsschicht bei einer jeweiligen Dickenschwankungsbreite von 6 µm höchstens 15 µm beträgt.  Method according to one of the preceding claims, wherein a thickness of the bonding layer at a respective thickness fluctuation width of 6 microns is at most 15 microns. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei das Wärmebehandlungsverfahren (18) eine Nachoxidation enthält. Method according to one of the preceding claims 1 to 4, wherein the heat treatment process ( 18 ) contains a post-oxidation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Gesamtwärmebehandlungsdauer der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung etwa 12 Stunden beträgt.  Method according to one of the preceding claims, wherein a total heat treatment time of the heat treatment according to the invention is about 12 hours. Bauteil für eine Axialkolbenmaschine, das mit dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.  Component for an axial piston machine produced by the method according to one of the preceding claims. Bauteil nach Anspruch 7, wobei dieses ein Kolben, insbesondere ein Kegelkolben, oder eine Triebwelle oder ein Gleitschuh ist.  Component according to claim 7, wherein this is a piston, in particular a cone piston, or a drive shaft or a sliding block.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CH714838A1 (en) * 2018-03-22 2019-09-30 Liebherr Machines Bulle Sa Piston shoe unit for an axial piston machine.

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