DE112006001926T5

DE112006001926T5 - Runden und Geraderichten von zylindrischen Teilen mittels Laser

Info

Publication number: DE112006001926T5
Application number: DE112006001926T
Authority: DE
Inventors: Henry Ypsilanti Knott
Original assignee: GKN Sinter Metals LLC; GKN Sinter Metals Germantown Inc
Current assignee: GKN Sinter Metals LLC
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-07-03
Also published as: US20070017608A1; WO2007015859A2; CA2615916A1; WO2007015859A3; US7416621B2; CN101233249A

Abstract

Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils (10), das eine Achse (A), eine innenseitige Oberfläche (13) und eine außenseitige Oberfläche (21) aufweist, wobei das Teil aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen unrund ist, wobei das Verfahren umfasst:
(a) Messen von Abständen entlang von Bezugslinien (R₁–R_n) von der Achse (A) aus bis zu Oberflächenabschnitten (IS₁–IS_n) der innenseitigen Oberfläche (13), wobei die Oberflächenabschnitte jeweils einer Bezugslinie zugeordnet sind;
(b) Identifizieren eines ersten Oberflächenabschnitts (IS₁) der innenseitigen Oberfläche, der einen zugehörigen ersten Abstand entlang einer ersten Bezugslinie (R₁) von der Achse (A) aufweist, der größer als ein zweiter Abstand entlang einer zweiten Bezugslinie von der Achse (A) zu einem zweiten Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche (13) ist; und
(c) Einbringen von Druckspannungen in den ersten Oberflächenabschnitt (IS₁) der innenseitigen Oberfläche, wobei die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils (10) bewirken, wodurch das ringförmige Teil (10) gerundet wird.

Description

Rückbezug zu verwandten Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 22. Juli 2005 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 11/188,158.
Hintergrund der Erfindung
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Runden und Geraderichten von hohlen zylindrischen Teilen, die aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen unrund sind oder nicht eben sind.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Es ist allgemein bekannt, dass sich Stahlteile nach einer Wärmebehandlung aufgrund innerer Spannungen, die teilweise während des Wärmebehandlungsprozesses entstehen, verformen können. Wenn beispielsweise ein Teil aus Kohlenstoffstahl von oberhalb der Austenitisierungstemperatur abgeschreckt wird, bildet sich Martensit. Die Umwandlung von Austenit in Martensit wird von einer Volumenausdehnung begleitet. Infolge der Volumenausdehnung werden innere Spannungen in das Teil eingetragen. Jegliche Ungleichmäßigkeiten in den inneren Spannungen können eine Verzerrung des Teils bewirken. Bei hohlen zylindrischen Stahlteilen kann die Verzerrung bewirken, dass die Teile unrund werden, oder kann bewirken, dass die Teile ihre ebene Gestalt verlieren, ähnlich einem Kartoffelchip. Bei der Anwendung des Teils wird die Deformation entweder toleriert, oder üblicherweise wird die Deformation mit hohen Kosten durch Feinschleifen behoben. Es besteht daher ein Bedarf an einem kostengünstigeren Verfahren zum Runden und Geraderichten hohler zylindrischer Teile, die unrund sind und/oder die nicht eben sind.
Es wurden bereits Verfahren zum Geraderichten von Strukturelementen von Lastwagen vorgeschlagen. Außerdem wurden Verfahren zum Geraderichten verzogener Wellen vorgeschlagen. Es werden bekannte Verfahren genutzt, bei denen verbogene, wärmebehandelte Wellen durch Zurückbiegen geradegerichtet werden. Es kommen auch Verfahren zum Auswuchten verbogenen Wellen zum Einsatz, bei welchen Kräfte auf eine verbogene Welle in einem lokal begrenzten Bereich aufgebracht werden, wobei diese Kräfte ausreichen, um die Welle lokal zu festigen, um eine Druckeigenspannung in einer Oberflächenschichtzone der Welle zu bewirken, um die Verbiegung der Welle zu reduzieren.
Die Druckeigenspannung kann in der Oberflächenschichtzone der verbogenen Welle auf verschiedene Weise erzeugt werden. Beispiele für Möglichkeiten, die bekannt sind, um eine Druckeigenspannung in einer Oberflächenschichtzone zu erzielen, umfassen Einsatzhärtung, Induktionshärtung, Laserstrahlhärtung, Nitrierung und Tiefwalzen. Die Druckeigenspannungen werden nur in einer Oberflächenschichtzone der Welle induziert, sodass die induzierten Druckeigenspannungen eine entsprechende Deformation der Welle bewirken. Die Richtung dieser Deformation hängt davon ab, in welchen speziellen Oberflächenzonen der Welle Druckeigenspannungen induziert worden sind. Es wird berichtet, dass, um eine gewünschte Auswuchtungswirkung zu erzielen, die Druckeigenspannungen in der Welle in einem definierten, lokal begrenzten Bereich induziert werden sollten. Dies kann mithilfe eines lokal begrenzten Härtungsprozesses oder mithilfe eines lokal begrenzten Tiefwalzvorgangs erreicht werden.
Für die Einsatzhärtung ist bei bekannten Verfahren eine selektive Maskierung der Welle erforderlich, um zu verhindern, dass Oberflächenabschnitte der Welle, die ungehärtet bleiben müssen, bei dem Einsatzhärtungsprozess gehärtet werden. Das Einsatzhärtungsverfahren zum Härten ist sowohl energie- als auch arbeitsintensiv und ist daher recht teuer. Die Nitrierung weist ähnliche Nachteile auf. Beim Induktionshärten wird die zu härtende Welle im Inneren einer Spule platziert, durch welche schnell wechselnder Strom fließt. Bei diesem Verfahren kann es ebenfalls schwierig sein zu verhindern, dass Oberflächenabschnitte der Welle, die ungehärtet bleiben müssen, bei dem Induktionshärtungsprozess gehärtet werden. Insofern ist die Induktionshärtung ebenfalls teuer und zeitaufwendig. Tiefwalzvorgänge erfordern eine komplizierte Ausrüstung und sind daher ebenfalls ziemlich teuer.
Wenngleich also Verfahren vorgeschlagen wurden, um verzogene Wellen geradezurichten, besteht ein Bedarf an kosteneffizienteren Verfahren zum Runden und Geraderichten hohler zylindrischer Teile, die unrund und/oder nicht eben sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird dem vorstehenden genannten Bedarf gerecht, indem ein Verfahren zum Runden und/oder Geraderichten eines ringförmigen Teils, das aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen, die typischerweise durch eine Wärmebehandlung verursacht werden, unrund und/oder nicht eben ist, bereitgestellt wird. Gemäß dem Verfahren wird das ringförmige Teil gerundet oder geradegerichtet, indem Druckspannungen in ausgewählte Bereiche der Unterseite, des Innendurchmessers oder des Außendurchmessers des ringförmigen Teils in solcher Weise eingebracht werden, dass die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils bewirken, wodurch das ringförmige Teil gerundet und/oder geradegerichtet wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils zur Verfügung gestellt, das eine Achse aufweist und das eine innenseitige Oberfläche und eine außenseitige Oberfläche aufweist, wobei das Teil aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen, die typischerweise durch eine Wärmebehandlung verursacht sind, unrund ist. Bei diesem Verfahren wird zunächst festgestellt, wo das ringförmige Teil unrund ist. Dies kann durch Messen von Abständen entlang von Bezugslinien von der Achse des ringförmigen Teils aus zu entsprechenden Abschnitten der innenseitigen Oberfläche des ringförmigen Teils, die jeder Bezugslinie zugeordnet sind, erfolgen. Das ringförmige Teil wird in einem Abschnitt der innenseitigen Oberfläche, der am weitesten von der Achse entfernt ist, am stärksten unrund sein. Daher umfasst das Verfahren den Schritt des Identifizierens eines ersten Abschnitts der innenseitigen Oberfläche des ringförmigen Teils, der sich in einem größeren Abstand von der Achse befindet als ein zweiter Abschnitt der innenseitigen Oberfläche. Danach werden Druckspannungen in den ersten Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht, wobei die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils bewirken, wodurch das ringförmige Teil gerundet wird. Die Druckspannungen können durch Erwärmung mittels Laser, durch Erwärmung mittels Laser und Abschreckung, durch Induktionserwärmung, durch Induktionserwärmung und Abschreckung, durch Laser-Stoßwellenstrahl- und Kugelstrahlverfahren in die ausgewählten Abschnitte des ringförmigen Teils eingebracht werden. Vorzugsweise weist jeder Querschnitt in einem entsprechend diesem Aspekt der Erfindung bearbeiteten Teil nach der Behandlung eine um den Schwerpunkt herum symmetrische, ausgeglichene Spannung auf, sodass das Teil rund sein wird. Bei einer Version der Erfindung werden Ringspannungen in Oberflächenabschnitten der außenseitigen Oberfläche mithilfe der Finite-Element-Analyse berechnet, um ein Laserleistungsmuster zur Anwendung auf die inneren Oberflächenabschnitte zu erzeugen. Bei einem Beispiel wird die Laserleistung erhöht, wenn sie in Richtung äußerer Oberflächenabschnitte mit einer größeren berechneten Spannung als in benachbarten Abschnitten der äußeren Oberfläche angewandt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils zur Verfügung gestellt, das eine Achse aufweist und das eine innenseitige Oberfläche und eine außenseitige Oberfläche aufweist, wobei das Teil aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen, die typischerweise durch eine Wärmebehandlung verursacht sind, unrund ist. Bei diesem Verfahren wird zunächst festgestellt, wo das ringförmige Teil unrund ist. Dies kann durch Messung von Abständen entlang von Bezugslinien von der Achse des ringförmigen Teils aus zu entsprechenden Abschnitten der außenseitigen Oberfläche des ringförmigen Teils, die der jeweiligen Bezugslinie zugeordnet sind, erfolgen. Das ringförmige Teil wird in einem Abschnitt der außenseitigen Oberfläche, der sich am weitesten von der Achse entfernt befindet, am stärksten unrund sein. Daher umfasst das Verfahren den Schritt des Identifizierens eines ersten Abschnitts der außenseitigen Oberfläche des ringförmigen Teils, der sich in einem größeren Abstand von der Achse befindet als ein zweiter Abschnitt der außenseitigen Oberfläche. Danach werden Druckspannungen in einen Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche, welcher dem ersten Abschnitt der außenseitigen Oberfläche gegenüberliegt, eingebracht, wobei die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils bewirken, wodurch das ringförmigen Teil gerundet wird. Die Druckspannungen können durch Erwärmung mittels Laser, Erwärmung mittels Laser und Abschreckung, ein Laser-Stoßwellenstrahlverfahren, Induktionserwärmung, Induktionserwärmung und Abschreckung sowie ein Kugelstrahlverfahren in die ausgewählten Abschnitte des ringförmigen Teils eingebracht werden. Vorzugsweise weist jeder Querschnitt in einem entsprechend diesem Aspekt der Erfindung bearbeiteten Teil nach der Behandlung eine um den Schwerpunkt herum symmetrische, ausgeglichene Spannung auf, sodass das Teil rund sein wird.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils zur Verfügung gestellt, das eine Achse aufweist und das eine innenseitige Oberfläche und eine außenseitige Oberfläche aufweist, wobei das Teil aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen, die typischerweise durch eine Wärmebehandlung verursacht sind, unrund ist. Bei diesem Verfahren wird zunächst festgestellt, wo das ringförmige Teil unrund ist. Dies kann durch Messung von Abständen entlang von Bezugslinien von der Achse des ringförmigen Teils aus zu entsprechenden Abschnitten der außenseitigen Oberfläche des ringförmigen Teils, die der jeweiligen Bezugslinie zugeordnet sind, erfolgen. Das ringformige Teil wird in einem Abschnitt der außenseitigen Oberfläche, der sich am weitesten von der Achse entfernt befindet, am stärksten unrund sein. Daher umfasst das Verfahren den Schritt des Identifizierens eines ersten Abschnitts der außenseitigen Oberfläche des ringförmigen Teils, der sich in einem größeren Abstand von der Achse befindet als ein zweiter Abschnitt der außenseitigen Oberfläche. Danach werden Druckspannungen in zumindest einen anderen Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche als den ersten Abschnitt der außenseitigen Oberfläche eingebracht, wobei die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils bewirken, wodurch das ringförmigen Teil gerundet wird. Die Druckspannungen können durch Erwärmung mittels Laser, Erwärmung mittels Laser und Abschreckung, Laser-Stoßwellenstrahlverfahren, Induktionserwärmung, Induktionserwärmung und Abschreckung sowie Kugelstrahlverfahren in die ausgewählten Abschnitte des ringförmigen Teils eingebracht werden. Vorzugsweise wird jeder Querschnitt in einem entsprechend diesem Aspekt der Erfindung bearbeiteten ringförmigen Teil nach der Behandlung die gleiche Verteilung innerer Spannungen um das Teil herum aufweisen, sodass das Teil rund sein wird.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Geraderichten eines ringförmigen Teils zur Verfügung gestellt, das eine Achse sowie eine senkrecht zu der Achse liegende Bezugsebene aufweist und das eine erste Endfläche sowie eine zweite Endfläche aufweist, wobei aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen, die typischerweise durch eine Wärmebehandlung bewirkt werden, nicht sämtliche Punkte auf der ersten Endfläche gleich weit von der Bezugsebene entfernt sind. Bei diesem Verfahren wird zunächst festgestellt, wo das ringförmige Teil nicht eben ist. Dies kann erfolgen, indem Abstände entlang senkrechter Bezugslinien von der Bezugsebene aus zu Oberflächenabschnitten der ersten Endfläche, die einer jeweiligen senkrechten Bezugslinie zugeordnet sind, gemessen werden. Das Teil wird in einem Abschnitt der ersten Endfläche, der am weitesten von der unteren Bezugsebene entfernt ist, am stärksten von der ebenen Gestalt abweichen. Daher umfasst das Verfahren den Schritt des Identifizierens eines ersten Oberflächenabschnitts der ersten Endfläche, der sich in einem größeren Abstand von der Bezugsebene befindet als ein zweiter Abschnitt der ersten Endfläche. Danach werden Druckspannungen in einen Oberflächenabschnitt der zweiten Endfläche, welcher dem ersten Oberflächenabschnitt der ersten Endfläche gegenüberliegt, eingebracht, wobei die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils bewirken, wodurch das ringförmige Teil geradegerichtet wird. Die Druckspannungen können durch Erwärmung mittels Laser, Erwärmung mittels Laser und Abschreckung, Laser-Stoßwellenstrahlverfahren, Induktionserwärmung, Induktionserwärmung und Abschreckung sowie Kugelstrahlverfahren in die ausgewählten Abschnitte des ringförmigen Teils eingebracht werden. Vorzugsweise wird jeder Querschnitt in einem entsprechend diesem Aspekt der Erfindung bearbeiteten ringförmigen Teil nach der Behandlung die gleiche Verteilung innerer Spannungen um das Teil herum aufweisen, sodass das Teil eben sein wird.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils zur Verfügung gestellt, das eine Achse aufweist und das eine innenseitige Oberfläche und eine außenseitige Oberfläche aufweist, wobei das Teil aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen, die typischerweise durch eine Wärmebehandlung bewirkt werden, unrund ist. Bei diesem Verfahren wird zunächst festgestellt, wo das ringförmige Teil unrund ist. Dies kann durch Messung von Abständen entlang von Bezugslinien von der Achse des ringförmigen Teils aus zu entsprechenden Abschnitten der außenseitigen Oberfläche des ringförmigen Teils, die der jeweiligen Bezugslinie zugeordnet sind, erfolgen. Das ringförmige Teil wird in einem Abschnitt der außenseitigen Oberfläche, der sich am weitesten von der Achse entfernt befindet, am stärksten unrund sein. Daher umfasst das Verfahren den Schritt des Identifizierens eines ersten Abschnitts der außenseitigen Oberfläche des ringförmigen Teils, der sich in einem größeren Abstand von der Achse befindet als ein zweiter Abschnitt der außenseitigen Oberfläche. Danach werden Druckspannungen in dem ersten Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche abgebaut, wobei der Abbau der Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils bewirkt, wodurch das ringförmige Teil gerundet wird. Die Druckspannungen können durch Laser-Tempern des ersten Oberflächenabschnitts der außenseitigen Oberfläche abgebaut werden.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Geraderichten eines ringförmigen Teils zur Verfügung gestellt, das eine Achse sowie eine senkrecht zu der Achse liegende Bezugsebene aufweist und das eine erste Endfläche sowie eine zweite Endfläche aufweist, wobei aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen, die typischerweise durch eine Wärmebehandlung bewirkt werden, nicht sämtliche Punkte auf der ersten Endfläche gleich weit von der Bezugsebene entfernt sind. Bei diesem Verfahren wird zunächst festgestellt, wo das ringförmige Teil nicht eben ist. Dies kann erfolgen, indem Abstände entlang senkrechter Bezugslinien von der Bezugsebene aus zu Oberflächenabschnitten der ersten Endfläche, die einer jeweiligen senkrechten Bezugslinie zugeordnet sind, gemessen werden. Das Teil wird in einem Abschnitt der ersten Endfläche, der am weitesten von der unteren Bezugsebene entfernt ist, am stärksten von der ebenen Gestalt abweichen. Daher umfasst das Verfahren den Schritt des Identifizierens eines ersten Oberflächenabschnitts der ersten Endfläche, der sich in einem größeren Abstand von der Bezugsebene befindet als ein zweiter Abschnitt der ersten Endfläche. Danach werden Druckspannungen in dem ersten Oberflächenabschnitt der ersten Endfläche abgebaut, wobei das Abbauen der Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils bewirkt, wodurch das ringförmige Teil geradegerichtet wird. Die Druckspannungen können durch Laser-Tempern des ersten Oberflächenabschnitts der ersten Endfläche abgebaut werden.
Ein Vorteil der Erfindung besteht daher darin, dass ein Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils zur Verfügung gestellt wird, welches aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen unrund ist, bei welchem Druckspannungen in einen Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche des ringförmigen Teils eingebracht werden, und zwar gegenüberliegend einem Abschnitt der außenseitigen Oberfläche des ringförmigen Teils, welcher innere Spannungen aufweist, die typischerweise durch die Wärmebehandlung bewirkt werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils zur Verfügung gestellt wird, das aufgrund von ungleichmäßigen inneren Spannungen unrund ist, bei welchen Druckspannungen in zumindest einen Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche des ringförmigen Teils eingebracht werden, welcher nicht einem ersten Abschnitt der außenseitigen Oberfläche des ringförmigen Teils entspricht, der innere Spannungen aufweist, die typischerweise durch die Wärmebehandlung bewirkt werden.
Ein noch weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Verfahren zum Geraderichten eines ringförmigen Teils zur Verfügung gestellt wird, das aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen nicht eben ist, bei welchem Druckspannungen in einen Oberflächenabschnitt der zweiten Endfläche des ringförmigen Teils eingebracht werden, und zwar gegenüberliegend einem Abschnitt der ersten Endfläche des ringförmigen Teils, welcher innere Spannungen aufweist, die typischerweise durch die Wärmebehandlung bewirkt werden.
Ein noch weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils zur Verfügung gestellt wird, das aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen unrund ist, bei welchem Druckspannungen durch Tempern eines ersten Abschnitts der Außenseite des ringförmigen Teils, die innere Spannungen aufweist, abgebaut werden.
Ein noch weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Verfahren zum Geraderichten eines ringförmigen Teils bereitgestellt wird, das aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen nicht eben ist, bei welchem Druckspannungen durch Tempern eines Oberflächenabschnitts einer Endfläche des ringförmigen Teils, die innere Spannungen aufweist, abgebaut werden.
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung, der Zeichnungen sowie der anhängenden Ansprüche besser verständlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Draufsicht eines unrunden ringförmigen Teils vor der Bearbeitung entsprechend einem Verfahren der Erfindung.
2 zeigt einen seitlichen Aufriss eines ringförmigen Teils, der nicht eben ist, vor der Bearbeitung entsprechend einem Verfahren der Erfindung.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Modellhälfte eines Ringzahnrades, das unrund ist, von oben.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Modellhälfte eines Ringzahnrades ähnlich dem Ringzahnrad aus 3 von oben, wobei das Ringzahnrad aus 4 nicht eben ist.
5 zeigt ein Ringzahnrad, das in Tests genutzt wurde, welche das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulichen.
6 zeigt eine graphische Darstellung der Wattleistung in Abhängigkeit von dem Spannungsfaktor, die genutzt wurde, um Laserleistungspegel in einem Test zu berechnen, der das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht.
7 zeigt ein Laserleistungsmuster, das in einem Test genutzt wurde, welcher das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht.
8 ist eine graphische Darstellung, in welcher der Radius eines unbehandelten Teils und desselben, mit einem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Teils verglichen wird.
9 zeigt eine graphische Darstellung der Wattleistung in Abhängigkeit von dem Spannungsfaktor, die genutzt wurde, um Laserleistungspegel in einem weiteren Test zu berechnen, der das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht.
10 ist eine weitere graphische Darstellung, in welcher der Radius eines unbehandelten Teils und desselben, mit einem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Teils verglichen wird.
11 zeigt ein Laserleistungsmuster, das in einem weiteren Test genutzt wurde, welcher das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht.
12 ist eine weitere graphische Darstellung, in welcher der Radius eines unbehandelten Teils und desselben, mit einem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Teils verglichen wird.
13 zeigt ein Laserleistungsmuster, das in einem weiteren Test genutzt wurde, welcher das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es gibt viele unterschiedliche Möglichkeiten zur Wärmebehandlung von metallischen Teilen, und Wärmebehandlungsprozesse können innere Spannungen in metallischen ringförmigen Teilen bewirken. Beispielsweise wird bei einem bestimmten Wärmebehandlungsprozess für Stahl ein Teil aus Kohlenstoffstahl über die Austenitisierungstemperatur hinaus erwärmt, bei welcher sich das Ferrit in Austenit umwandelt, und das Teil wird schnell abgeschreckt, sodass sich härteres Martensit ausbildet. Beim Abschrecken wandelt sich das kubisch-flächenzentrierte Austenit spontan in raumzentriertes Martensit um, was zu einer Erhöhung des Volumens des Teils führt. Infolge der Volumenänderung werden innere Spannungen in dem Teil induziert. Jegliche Ungleichmäßigkeiten bei der Martensit-Volumenänderung führen zu Ungleichmäßigkeiten der inneren Spannung, welche eine Verzerrung des Teils bewirken können. Beispielsweise kann bei hohlen zylindrischen Stahlteilen die Verzerrung bewirken, dass das Teil unrund wird, oder kann bewirken, dass das Teil seine Ebenheit verliert, ähnlich einem Kartoffelchip.
Ringförmige Teile aus Kohlenstoffstahl können durchgehärtet werden oder können oberflächengehärtet werden, wie beim Einsatzhärten, bei welchem man Kohlenstoff in Oberflächenbereiche eines Stahlteils diffundieren lässt und das Stahlteil erwärmt und abgeschreckt wird, sodass sich eine Oberflächenschicht aus hartem Martensit bildet. Ringförmige Teile aus Kohlenstoffstahl können auch lokal in bestimmten Bereichen gehärtet werden, wie dem innenseitigen Durchmesser oder dem außenseitigen Durchmesser, und zwar mithilfe von beispielsweise Einsatzhärtungs-Maskierungsverfahren oder eines Lasers. Jegliche Ungleichmäßigkeiten bei der Martensit-Volumenänderung bei der Durchhärtung, der Oberflächenhärtung oder der lokalen Härtung führen zu Ungleichmäßigkeiten der inneren Spannung, welche eine Verzerrung des Teils bewirken können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein ringförmiges Teil, nachdem es wärmebehandelt (und möglicherweise bei einer niedrigen Temperatur getempert) worden ist, auf eine Unrundheit und/oder unebene Gestalt hin überprüft, die auf ungleichmäßige innere Spannungen zurückzuführen ist, welche typischerweise durch die Wärmebehandlung bewirkt werden. Unrunde Teile werden dann gerundet, indem Druckspannungen in ausgewählte Oberflächenbereiche des Teils eingebracht werden, wobei die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils bewirken, wodurch das ringförmige Teil gerundet wird. Alternativ werden unrunde Teile gerundet, indem Druckspannungen in ausgewählten Oberflächenabschnitten des Teils abgebaut werden, wobei das Abbauen von Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils bewirkt, wodurch das ringförmige Teil gerundet wird. Unebene Teile werden geradegerichtet, indem Druckspannungen in ausgewählte Oberflächenabschnitte des Teils eingebracht werden, wobei die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils bewirken, wodurch das ringförmige Teil geradegerichtet wird. Alternativ werden unebene Teile geradegerichtet, indem Druckspannungen in ausgewählten Endflächenabschnitten des Teils abgebaut werden, wobei das Abbauen der Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils bewirkt, wodurch das ringförmige Teil geradegerichtet wird. Wenngleich unrunde und/oder unebene Zustände aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen typischerweise durch die Wärmebehandlung verursacht werden, ist die Erfindung nicht auf das Korrigieren unrunder und/oder unebener Zustände, die durch die Wärmebehandlung bewirkt werden, eingeschränkt.
Ein beispielhaftes Verfahren entsprechend der Erfindung zum Runden eines unrunden ringförmigen Teils wie etwa eines Rings kann unter Bezugnahme auf 1 erklärt werden. In 1 ist eine Draufsicht eines wärmebehandelten unrunden ringförmigen Teils vor der Bearbeitung entsprechend einem erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt. Das ringförmige Teil 10 weist eine innenseitige Oberfläche 13, eine außenseitige Oberfläche 21, eine Oberseite 27 und eine Achse A auf. Außerdem ist in 1 eine kreisförmige Strich-Punkt-Linie 15 gezeigt, welche die innenseitige Oberfläche eines perfekt runden Teils darstellt, und es ist eine kreisförmige Strich-Punkt-Linie 23 gezeigt, welche die außenseitige Oberfläche desselben perfekt runden Teils darstellt. Das perfekt runde Teil weist die gleiche Achse A wie das ringförmige Teil 10 auf. Die Abweichung der innenseitigen Oberfläche 13 des ringförmigen Teils 10 von der Strich-Punkt-Linie 15 und die Abweichung der außenseitigen Oberfläche 21 des ringförmigen Teils 10 von der Strich-Punkt-Linie 23 zeigen, dass das ringförmige Teil unrund ist, und zwar aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen, die typischerweise durch die Wärmebehandlung verursacht sind.
Ein Verfahren entsprechend der Erfindung zum Runden eines ringförmigen Teils 10 geht folgendermaßen vonstatten: Als erstes werden Abstände entlang von Bezugslinien von der Achse A des ringförmigen Teils 10 aus zu Abschnitten der außenseitigen Oberfläche 21 des ringförmigen Teils 10 gemessen, wobei jeder Abschnitt der außenseitigen Oberfläche 21 einer Bezugslinie zugeordnet ist. Diese Messungen können mithilfe herkömmlicher Messgeräte wie beispielsweise eines optischen Komparators oder eines auch als Vision System bezeichneten Bilderkennungssystems erfolgen. Schauen wir uns 1 an, so sind in dieser imaginäre Bezugslinien R₁, R₂ und R₃ gezeigt, die sich von der Achse A aus zu jeweils entsprechenden Abschnitten OS₁, OS₂, OS₃ der außenseitigen Oberfläche 21 hin erstrecken. Natürlich ist eine unendliche Anzahl von Bezugslinien möglich, die einer unendlichen Anzahl entsprechender Abschnitte der außenseitigen Oberfläche 21 des ringförmigen Teils 10 entsprechen. Wäre das ringförmige Teil 10 perfekt rund, wären die imaginären Bezugslinien R₁ bis R_n, die sämtlichen Abschnitten OS₁ bis OS_n der außenseitigen Oberfläche 21 entsprechen, gleich lang. Bei dem Verfahren sollte sich zumindest eine der Bezugslinien R₁, R₂ und R₃ über die kreisförmige Strich-Punkt-Linie 23, welche die außenseitige Oberfläche des perfekt runden Teils darstellt, hinaus erstrecken.
Weiter auf 1 Bezug nehmend, wird danach die Länge der Bezugslinien R₁, R₂ und R₃ verglichen, und der Abschnitt OS₁, OS₂, OS₃ der außenseitigen Oberfläche 21, welcher am stärksten von dem perfekt runden Zustand nach außen abweicht, wird derjenige Abschnitt sein, welcher der längsten Bezugslinie entspricht. Beispielsweise weist in 1 die Bezugslinie R₁ die größte Länge auf, und daher weicht der Abschnitt OS der außenseitigen Oberfläche 21 am stärksten von dem perfekt runden Zustand nach außen ab, im Vergleich zu den Abschnitten OS₂, OS₃ der außenseitigen Oberfläche 21. Es ist zu erkennen, dass, würde man eine unendlich große Anzahl von Bezugslinien in Entsprechung zu Abschnitten der außenseitigen Oberfläche 21 des ringförmigen Teils 10 nutzten, die imaginäre Bezugslinie mit der längsten Länge dem Abschnitt der außen seitigen Oberfläche 21 entsprechen würde, der am stärksten vom perfekt runden Zustand nach außen abweicht.
Da der Abschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 im Vergleich zu den Abschnitten OS₂, OS₃ der außenseitigen Oberfläche 21 stärker von dem perfekt runden Zustand nach außen abweicht, kann das ringförmige Teil 10 gerundet werden, indem Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13, der in 1 gezeigt ist, eingebracht werden. Der Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13 weist eine Begrenzungslinie IS_p um den Schnittpunkt der Bezugslinie R₁ mit der innenseitigen Oberfläche 13 des ringförmigen Teils 10 herum auf, und vorzugsweise werden Druckspannungen innerhalb der Begrenzungslinie IS_p der innenseitigen Oberfläche 13 eingebracht. Am stärksten bevorzugt werden die Druckspannungen in einen Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht, welcher um 180 Grad dem Abschnitt der außenseitigen Oberfläche, welcher der Bezugslinie mit der längsten Länge entspricht, gegenüberliegt.
Alternativ können Abstände entlang von Bezugslinien von der Achse A des ringförmigen Teils 10 aus zu Abschnitten der innenseitigen Oberfläche 13 des ringförmigen Teils 10 gemessen werden, wobei jeder Abschnitt der innenseitigen Oberfläche 13 einer Bezugslinie zugeordnet ist. Wenn ein Abschnitt der innenseitigen Oberfläche 13 im Vergleich zu anderen Abschnitten der innenseitigen Oberfläche 13 stärker von dem perfekt runden Zustand nach außen abweicht, kann das ringförmige Teil 10 gerundet werden, indem Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche 13, der am stärksten von dem perfekt runden Zustand nach außen abweicht, eingebracht werden.
Die Druckspannungen werden in einen Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13 in solcher Weise eingebracht, dass die innere Spannung im Querschnitt des ringförmigen Teils 10 zwischen dem Abschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 und dem Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13 gleichmäßig ist. Die in den Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13 eingebrachten Druckspannungen bewirken eine Deformation des ringförmigen Teils, wodurch das ringförmige Teil gerundet wird. Der Rundungsbetrag des ringförmigen Teils 10 hängt davon ab, wie stark die eingebrachten Druckspannungen sind und wie tief die eingebrachten Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13 des ringförmigen Teils 10 hinein reichen. in jedem Fall sollten, um einen gewünschten Rundungseffekt zu erreichen, die Druckspannungen in die innenseitige Oberfläche 13 des ringförmigen Teils 10 in einem definierten, lokal begrenzten Bereich eingebracht werden. Beispielsweise kann es notwendig sein, Druckspannungen im Bereich von 90 Grad von dem Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13 des ringförmigen Teils 10 einzubringen.
Die Druckspannungen können in den Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13 mithilfe unterschiedlicher Verfahren eingebracht werden. Zum Beispiel kann ein industrieller Laser oder ein ähnlicher Strahlungsstrahl genutzt werden, um den Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13 schnell aufzuheizen. Der Laser induziert eine Spannung in den Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13, indem er den Abschnitt äußerst lokal erwärmt. Durch die thermische Ausdehnung aufgrund der Wärme wird der Oberflächenabschnitt IS₁ plastisch gedehnt, was zu einer Änderung der inneren Spannungsverteilung führt.
Wenn das ringförmige Teil 10 aus einem Kohlenstoffstahl besteht, kann ein industrieller Laser oder ein ähnlicher Strahlungsstrahl genutzt werden, um den Oberflächenabschnitt IS₁ in solcher Weise schnell zu erwärmen, dass sich die Energie von dem Laserstrahl innerhalb des Oberflächenabschnitts IS₁ in Wärmeenergie umwandelt. Durch Nutzung eines Lasers zum schnellen Erwärmen des Oberflächenabschnitts IS₁ wird eine Eigenabschreckung des Oberflächenabschnitts IS₁ erfolgen, wobei sich Martensit bildet, und zwar aufgrund des extrem hohen Wärmeunterschieds zwischen dem flachen Oberflächenabschnitt IS₁, der durch den Laser erwärmt wird, und der Masse des ringförmigen Teils 10. Die Umwandlung von Austenit in Martensit in dem Oberflächenabschnitt IS₁ wird von einer Volumenausdehnung begleitet. Infolge der Ausdehnung werden Spannungen in den Oberflächenabschnitt IS₁ des ringförmigen Teils 10 in solcher Weise induziert, dass die innere Spannung in dem Querschnitt des ringförmigen Teils 10 zwischen dem Abschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 und dem Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13 gleichmäßig ist. Alternativ kann der Oberflächenabschnitt IS₁ mithilfe eines Hochfrequenz-Induktionsheizsystems erwärmt werden.
Die Druckspannungen können mithilfe eines Laser-Stoßwellenstrahlverfahrens (Laser Shock Peening) in den Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13 eingebracht werden. Mehrere Strahlungsimpulse von einem gepulsten Hochleistungslaser werden genutzt, um Stoßwellen auf dem Oberflächenabschnitt IS₁ des ringförmigen Teils 10 zu erzeugen, ähnlich den Verfahren, wie sie in den US-Patenten 5,131,957 ; 4,401,477 und 3,850,698 offenbart sind. Alternativ können die Druckspannungen mithilfe eines Kugelstrahlverfahrens (Shot Peening) in den Oberflächenabschnitt IS₁ der innenseitigen Oberfläche 13 eingebracht werden.
Ein weiteres Verfahren entsprechend der Erfindung zum Runden des ringförmigen Teils 10 erfolgt folgendermaßen: Als erstes werden die Abstände entlang von Bezugslinien von der Achse A des ringförmigen Teils 10 aus zu Abschnitten der außenseitigen Oberfläche 21 des ringförmigen Teils 10 gemessen, wobei jeder Abschnitt der außenseitigen Oberfläche 21 einer Bezugslinie zugeordnet ist. Diese Messungen können unter Nutzung herkömmlicher Messgeräte wie beispielsweise eines optischen Komparators oder eines Bilderfassungssystems erfolgen. Betrachten wir 1, so sind in dieser imaginäre Bezugslinien R₁, R₂ und R₃ gezeigt, die sich von der Achse A aus zu entsprechenden Abschnitten OS₁, OS₂, OS₃ der außenseitigen Oberfläche 21 hin erstrecken. Bei dem Verfahren sollte sich zumindest eine der Bezugslinien R₁, R₂ und R₃ über die kreisförmige Strich-Punkt-Linie 23, welche die außenseitige Oberfläche des perfekt runden Teils darstellt, hinaus erstrecken.
Immer noch auf 1 Bezug nehmend, wird danach die Länge der Bezugslinien R₁, R₂ und R₃ verglichen, und der Abschnitt OS₁, OS₂, OS₃ der außenseitigen Oberfläche 21, der von dem perfekt runden Zustand am stärksten nach außen abweicht, wird derjenige Abschnitt sein, welcher der längsten Bezugslinie entspricht. Beispielsweise weist in 1 die Bezugslinie R₁ die größte Länge auf, und daher weicht der Abschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 am stärksten von dem perfekt runden Zustand nach außen ab, im Vergleich zu den Abschnitten OS₂, OS₃ der außenseitigen Oberfläche 21.
Da der Abschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 im Vergleich zu den Abschnitten OS₂, OS₃ der außenseitigen Oberfläche 21 stärker von dem perfekt runden Zustand nach außen abweicht, kann das ringförmige Teil 10 gerundet werden, indem Druckspannungen in andere Oberflächenabschnitte der außenseitigen Oberfläche 21 als den Abschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 eingebracht werden. Die Druckspannungen werden in Oberflächenabschnitte der außenseitigen Oberfläche 21 in solcher Weise eingebracht, dass die innere Spannung um die außenseitige Oberfläche 21 des ringförmigen Teils 10 herum einheitlich ist. Die in die Oberflächenabschnitte der außenseitigen Oberfläche 21 eingebrachten Druckspannungen bewirken eine Deformation des ringförmigen Teils, wodurch der ringförmige Teil gerundet wird. Der Betrag der Rundung des ringförmigen Teils 10 hängt davon ab, wie stark die eingebrachten Druckspannungen sind und wie tief die eingebrachten Druckspannungen in Oberflächenabschnitte der außenseitigen Oberfläche 21 des ringförmigen Teils 10 hinein reichen.
Das ringförmigen Teil kann gerundet werden, indem Druckspannungen in zumindest einen anderen Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche als den Abschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 eingebracht werden, wobei die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils 10 bewirken, wodurch das ringförmige Teil 10 gerundet wird. Vorzugsweise werden Druckspannungen in jeden anderen Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche als den Abschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 eingebracht, und zwar in solcher Weise, dass die Druckspannungen in den anderen Oberflächenabschnitten der außenseitigen Oberfläche als dem Abschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 im Wesentlichen gleich den Druckspannungen in dem Abschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 sind. Am stärksten bevorzugt werden die Druckspannungen in die anderen Oberflächenabschnitte der außenseitigen Oberfläche als den Abschnitt der außenseitigen Oberfläche, welcher der Bezugslinie mit der längsten Länge entspricht, eingebracht.
Die Druckspannungen können in die anderen Oberflächenabschnitte der außenseitigen Oberfläche als den Abschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 unter Nutzung von Verfahren der Erwärmung mittels Laser, Erwärmung mittels Laser und Abschreckung, Laser-Stoßwellenstrahl- und Kugelstrahlverfahren, die bereits beschrieben worden sind, eingebracht werden. Wenn eine Härtung mittels Laser erfolgt, wird eine Eigenabschreckung des erhitzten Bereichs durch die Masse des Teils selbst auftreten.
Nehmen wir weiterhin auf 1 Bezug, so kann, wenn der Abschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 im Vergleich zu den Abschnitten OS₂, OS₃ der außenseitigen Oberfläche 21 stärker von dem perfekt runden Zustand nach außen abweicht, das ringförmige Teil 10 auch gerundet werden, indem Druckspannungen in dem Oberflächenabschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 abgebaut werden. Die Druckspannungen werden in dem Oberflächenabschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 in solcher Weise lokal abgebaut, dass die innere Spannung um die außenseitige Oberfläche 21 des ringförmigen Teils 10 herum gleichmäßig ist. Dadurch wird eine Deformation des ringförmigen Teils bewirkt, wodurch das ringförmige Teil gerundet wird. Die Druckspannungen können in dem Oberflächenabschnitt OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 durch Laser-Tempern des Oberflächenabschnitts OS₁ der außenseitigen Oberfläche 21 abgebaut werden. Das Tempern ist insbesondere bei Teilen aus Kohlenstoffstahl vorteilhaft.
Verfahren entsprechend der Erfindung zum Begradigen eines ringförmigen Teils, das nicht eben ist, können unter Bezugnahme auf 2 erklärt werden. In 2 ist ein seitlicher Aufriss eines ringförmigen Teils gezeigt, das vor der erfindungsgemäßen Bearbeitung nicht eben ist. Das ringförmige Teil 10 weist eine außenseitige Oberfläche 21, eine Oberseite 27, die eine erste Endfläche darstellt, eine Unterseite 35, die eine zweite Endfläche darstellt, sowie eine Achse A auf. Außerdem ist in 2 eine perfekt ebene Strich-Punkt-Linie 29 gezeigt, welche die Oberseite eines perfekt ebenen Teils darstellt, sowie eine perfekt ebene Strich-Punkt-Linie 37, welche die Unterseite desselben perfekt ebenen Teils darstellt. Die Unterseite des perfekt ebenen Teils definiert eine untere Bezugsebene für das ringförmige Teil 10. Die Abweichung der Oberseite 27 des ringförmigen Teils 10 von der Strich-Punkt-Linie 29 und die Abweichung der Unterseite 35 des ringförmigen Teils 10 von der Strich-Punkt-Linie 37 zeigen, dass das ringförmige Teil nicht eben ist, und zwar aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen, die typischerweise durch die Wärmebehandlung bewirkt werden.
Das vorliegende Verfahren entsprechend der Erfindung zum Geraderichten des ringförmigen Teils 10 erfolgt folgendermaßen: Zunächst werden Abstände entlang von Bezugslinien von der Strich-Punkt-Linie 37 aus, welche die untere Bezugsebene des ringförmigen Teils 10 definiert, bis zu Oberflächenabschnitten der Oberseite 27 des ringförmigen Teils 10 gemessen, wobei jeder Abschnitt der Oberseite 27 einer Bezugslinie zugeordnet ist. Diese Messungen können mithilfe herkömmlicher Messgeräte erfolgen, beispielsweise mit einem optischen Komparator oder einem Bilderfassungssystem. Betrachten wir 2, so sind in dieser imaginäre Bezugslinien L₁, L₂ und L₃ gezeigt, die sich senkrecht von der Strich-Punkt-Linie 37 aus, welche die untere Bezugsebene definiert, zu jeweils entsprechenden Abschnitten US₁, US₂, US₃ der Oberseite 27 hin erstrecken. Natürlich ist eine unendliche Anzahl von Bezugslinien möglich, die einer unendlichen Anzahl von entsprechenden Abschnitten der Oberseite 27 des ringförmigen Teils 10 entsprechen. Wäre das ringförmige Teil 10 perfekt eben, wären die imaginären Bezugslinien L₁ bis L_n, die sämtlichen Abschnitten US₁ bis US_n der Oberseite 27 entsprechen, gleich lang.
Weiterhin auf 2 Bezug nehmend, wird danach die Länge der Bezugslinien L₁, L₂ und L₃ verglichen, und der Abschnitt US₁, US₂, US₃ der Oberseite 27, der am stärksten von dem perfekt ebenen Zustand nach oben abweicht, wird derjenige Abschnitt sein, welcher der längsten Bezugslinie entspricht. Beispielsweise hat in 2 die Bezugslinie L₁ die größte Länge, und daher weicht der Abschnitt US₁ der Oberseite 27 im Vergleich zu den Abschnitten US₂, US₃ der Oberseite 27 am stärksten von dem perfekt ebenen Zustand nach oben ab. Es ist zu erkennen, dass, würde man eine unendliche Anzahl von Bezugslinien in Entsprechung zu Abschnitten der Oberseite 27 des ringförmigen Teils 10 nutzen, die imaginäre Bezugslinie mit der längsten Länge dem Abschnitt der Oberseite 27 entsprechen würde, der am stärksten von dem perfekt ebenen Zustand nach oben hin abweicht.
Da der Abschnitt US₁ der Oberseite 27 im Vergleich zu den Abschnitten US₂, US₃ der Oberseite 27 stärker von dem perfekt ebenen Zustand nach oben abweicht, und zwar, kann das ringförmige Teil 10 geradegerichtet werden, indem Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt LS₁ der Unterseite 35, der in 2 gezeigt ist, eingebracht werden. Der Oberflächenabschnitt LS₁ der Unterseite 35 weist eine Begrenzungslinie LS_p um den Schnittpunkt der senkrechten Bezugslinie L₁ mit der Unterseite 35 des ringförmigen Teils 10 herum auf, und Druckspannungen werden bevorzugt innerhalb der Begrenzungslinie LS_p der Unterseite 35 eingebracht. Am stärksten bevorzugt werden die Druckspannungen in einen Oberflächenabschnitt der Unterseite eingebracht, der dem Abschnitt der Oberseite, welcher der senkrechten Bezugslinie mit der längsten Länge entspricht, in einem Winkel von 180 Grad gegenüberliegt.
Die Druckspannungen werden in den Oberflächenabschnitt LS₁ der Unterseite 35 in solcher Weise eingebracht, dass die innere Spannung in dem Querschnitt des ringförmigen Teils 10 zwischen dem Abschnitt US₁ der Oberseite 27 und dem Oberflächenabschnitt LS₁ der Unterseite 35 gleichmäßig ist. Die in den Oberflächenabschnitt LS₁ der Unterseite 35 eingebrachten Druckspannungen bewirken eine Deformation des ringförmigen Teils, wodurch das ringförmige Teil 10 geradegerichtet wird. Der Betrag der Geraderichtung des ringförmigen Teils 10 hängt davon ab, wie stark die eingebrachten Druckspannungen sind und wie tief die eingebrachten Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt LS₁ der Unterseite 35 des ringförmigen Teils 10 hinein reichen. In jedem Fall sollten, um eine gewünschte Begradigungswirkung zu erreichen, die Druckspannungen in die Unterseite 35 des ringförmigen Teils 10 in einen definierten, lokal begrenzten Bereich eingebracht werden.
Die Druckspannungen können in Oberflächenabschnitte der Unterseite 35 durch Verfahren der Erhitzung mittels Laser, Erhitzung mittels Laser und Abschreckung, Laser- Stoßwellstrahl- und Kugelstrahlverfahren, die bereits beschrieben worden sind, eingebracht werden.
Weiterhin Bezug auf 2 nehmend, kann das ringförmige Teil 10, wenn der Abschnitt US₁ der Oberseite 27 im Vergleich zu den Abschnitten US₂, US₃ der Oberseite 27 stärker von dem perfekt ebenen Zustand nach oben hin abweicht, geradegerichtet werden, indem lokale Druckspannungen in dem Abschnitt US₁ der Oberseite 27, der in 2 gezeigt ist, abgebaut werden. Damit wird eine Deformation des ringförmigen Teils bewirkt, wodurch das ringförmige Teil geradegerichtet wird. Die Druckspannungen können in dem Abschnitt US₁ der Oberseite 27 durch Laser-Tempern des Abschnitts US₁ der Oberseite 27 abgebaut werden. Das Tempern ist insbesondere bei Teilen aus Kohlenstoffstahl vorteilhaft.
Es sollte erkannt werden, dass eine beliebige Kombination der vorstehenden Verfahren ebenfalls in den Schutzumfang der Erfindung fällt. Spannungen können in beliebiger Kombination in die dem Außendurchmesser entsprechende Umfangsfläche, dem Innendurchmesser entsprechende Umfangsfläche, die Oberseite und die Unterseite des Teils eingebracht und/oder in diesen abgebaut werden, um die inneren Spannungen in dem Teil zu verändern. Beispielsweise könnte man in einem Oberflächenabschnitt des innenseitigen Durchmessers Spannung abbauen und einen Oberflächenabschnitt des außenseitigen Durchmessers härten (und dadurch Spannungen in diesen einbringen), um den Rundungs- und/oder Geraderichtungsprozess zu vervollständigen. Außerdem ist die Erfindung nicht auf spezielle Verfahren zum Bestimmen der Ebenheit oder Rundheit eingeschränkt.
Beispiele
Die folgenden Beispiele werden dargestellt, um die Erfindung weitergehend zu veranschaulichen, und es ist nicht beabsichtigt, mit diesen die Erfindung in irgendeiner Weise einschränken.
BEISPIEL 1
Es wurde eine Computermodellierung genutzt, um die Auswirkungen einer Volumenausdehnung eines Oberflächenabschnitts auf die Rundheit eines ringförmigen Teils zu zeigen. Das Diagramm "Doppelmarkierung Laserformgebung", das in 3 gezeigt ist, stellt eine Modellhälfte eines Ringzahnrads (die Zähne sind nicht modelliert) dar, welches einen Durchmesser von ungefähr 254 mm (10 Zoll) aufweist. Kleine Bereiche 71, 72 auf dem außenseitigen Durchmesser, die um 180 Grad auseinander liegen, wurden im Volumen um 0,23% vergrößert, um eine Härtung in diesen lokalen Bereichen zu simulieren. Das Teil wich um 0,660 mm (0,026 Zoll) von der idealen Rundheit ab. Dieses Modell zeigt die Auswirkung einer ungleichmäßigen Wärmebehandlung und zeigt außerdem, dass das Teil durch eine weitere Wärmebehandlung an den Stellen HT₁, HT₂, HT₃, HT₄, HT₅, HT₆ um den außenseitigen Durchmesser herum in solcher Weise, dass die inneren Spannungen um den Umfang des Teils herum gleichmäßig wären, gerundet werden könnte. Alternativ wäre die innere Spannung in jedem Querschnitt um das ringförmige Teil herum einheitlich, wenn man am innenseitigen Durchmesser in den Bereichen ID₁ und ID₂ entsprechend dem Bereich auf dem Außendurchmesser wärmebehandeln würde.
Es gibt somit zumindest zwei Möglichkeiten, das runde Teil infolge einer Verformung durch Wärmebehandlung zu runden. Erstens wird das Teil rund sein, wenn die Verteilung der inneren Spannung in jedem Querschnitt um das Teil herum gleich ist. Zweitens wird das Teil rund sein, wenn jeder Querschnitt in dem Teil eine um den Schwerpunkt herum symmetrische, ausgeglichene Spannung aufweist. Erfindungsgemäß wird die Unrundheit gemessen, um zu bestimmen, wo Druckspannungen in das Teil eingebracht werden sollen.
BEISPIEL 2
Es wurde eine Computermodellierung genutzt, um die Auswirkungen einer Volumenausdehnung eines Oberflächenabschnitts auf die Ebenheit eines ringförmigen Teils zu zeigen. Das Diagramm "Doppelmarkierung Lasergeraderichtung", das in 4 gezeigt ist, stellt eine Modellhälfte des gleichen Ringzahnrads wie in 3 dar (die Zähne sind nicht modelliert), mit einem Durchmesser von ungefähr 254 mm (10 Zoll). Das Volumen schmaler Bereiche 81, 82 an der Oberseite des Zahnrades, die um 180 Grad auseinander liegen, wurde um 0,23% vergrößert, um eine Härtung in diesen lokalen Bereichen zu simulieren. Das Teil verzog sich um 0,0635 mm (0,0025 Zoll) aus dem ideal ebenen Zustand. Wiederum wird damit die Auswirkung der ungleichmäßigen Wärmebehandlung gezeigt, und es wird außerdem gezeigt, wie durch Wärmebehandlung der entsprechenden Bereiche B₁, B₂ auf der Unterseite des Teils sämtliche Querschnitte des Teils eine einheitliche Spannungsverteilung hätten.
BEISPIEL 3
Im ersten Schritt wurden Metallstreifen gemäß dem Konzept eines Almen-Streifens mittels Laser behandelt, um die induzierte Verformung zu bestimmen. Die Verbiegung und die Verformung in dem Streifen wurden graphisch dargestellt, um die Richtung für den zweiten Schritt vorzugeben.
Im zweiten Schritt wurde eine Gruppe von Ringzahnrädern SF1009 (man vergleiche ein Beispielzahnrad in 5) an vier Stellen gelasert, die auf der Innenumfangsfläche des Teils gleichmäßig beabstandet waren, und zwar mit einer vorgegebenen Einstellungen für die Laserleistung. Es wurde eine Serie dieser Teile mit unterschiedlichen Leistungseinstellungen hergestellt. Die resultierende Änderung bezüglich der Rundheit wurde mit einer Finite-Element-Analyse(FEA)-Simulation der einzelnen Testteile verglichen.
Diese Daten wurden genutzt, um eine Reihe von Verformungsfaktor-zu-Laserleistung(Watt)-Gleichungen zu erzeugen. Bei den niedrigen Laserleistungspegeln und/oder bei höheren Geschwindigkeiten (IPM) sind die Gleichungen linear; wenn die Leistung erhöht wird, biegt sich die Kurve für die Gleichung zurück und in dem Teil tritt eine geringere Gesamtverformung auf. Der lineare Teil der Kurve ist auf das Tempern zurückzuführen, während in dem gebogenen Übergangsbereich eine erneute Härtung vorliegt. Die graphische Darstellung der Wattleistung in Abhängigkeit von dem Verformungsfaktor ist in 6 gezeigt.
Im dritten Schritt wurden Teile mittels Laser gerundet. Bei dem Laser-Rundungsprozess wurde zunächst die Rundheit des Teils gemessen, es wurde ein FEA-Modell ausgeführt, um das Teil zu runden, und danach wurde eine Verformungsfaktor-Gleichung angewandt, um das zum Runden des Teils benötigte Muster für den Laser zu erzeugen, man vergleiche das Muster der Laserleistung aus 7. Das Laserleistungsmuster korreliert mit der Ringspannung am außenseitigen Durchmesser. Das Laserleistungsmuster ist umgekehrt proportional zur Ringspannung am innenseitigen Durchmesser.
Es wurden erfolgreich vollmassive Stahlteile mit einer einsatzgehärteten Oberfläche gerundet. 8 zeigt eine graphische Darstellung, in welcher der Radius eines unbehandelten Teils und desselben, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Teils verglichen ist. Bei dem in 8 gezeigten Diagramm des Teils BT37 wurde die Unrundheit um 75% reduziert. Ohne dass wir uns auf die Theorie festlegen wollen, glauben wir, dass das hauptsächlich für die Rundung verantwortliche Phänomen das Tempern ist. Bei diesem Prozess ist es, wenn der Laserstrahl sorgfältig gelenkt wird, wahrscheinlich, dass keine wärmebeeinflusste Zone vorhanden sein wird. In dem laserbehandelten Bereich wird eine Änderung der Härte auftreten.
Bei Sinter-Testteilen wurden nur Schritt-2-Teile (an 4 gleichen Stellen laserbehandelt) verwendet, wobei sich eine geringfügige Änderung der Gestalt ergab. Diese Schritt-2-Teile, die bewertet wurden, hatten eine Dichte von 6,8 g/cm³. Für diese Tests wurde der Leistungsbereich der Verformungsfaktor-zu-Leistungsfaktor-Kurven des Ringzahnrad SF1009 (5) angenommen und genutzt. Infolgedessen wurden diese Teile mit Leistungseinstellungen in dem nichtlinearen Bereich der Kurve laserbehandelt.
Bei einem Laserrundungsprozess funktionieren somit die entwickelten Prozessschritte folgendermaßen gut: (1) Messung von 100 Punkten um den innenseitigen Durchmesser des Teils herum; (2) Eingabe der Daten in ein Computer-Tabellenkalkulationsprogramm; (3) Runden des Teils in einem FEA-Modell; (4) Nutzen der Ringspannung am innenseitigen Durchmesser und der Ringspannung am außenseitigen Durchmesser der FEA, um das Lasermuster um das Teil herum zu entwickeln; (5) Laserbehandlung auf 360 Grad des Teils am innenseitigen Durchmesser mit dem Lasermuster; und (6) Messung von 100 Punkten um den innenseitigen Durchmesser des Teils herum und Vergleich mit der ursprünglichen Gestalt.
BEISPIEL 4
In diesem Beispiel wurden Sinterteile genutzt. Die grundlegende Laserrundungsprozedur, die für die Sinterteile genutzt wurde, war die gleiche, wie sie für die vollmassiven Teile wie in Beispiel 3 getestet genutzt wurde. Es wurden Tests ausgeführt, wobei die Oberflächen der Laser mit einer dunklen Farbe gestrichen wurden, die dafür ausgelegt war, einen einheitlichen Absorptionsgrad zu erzeugen und Schwankungen zu minimieren.
Der ersten Schritt beim Runden eines neuen Teils besteht darin, eine Beziehung zwischen Laserleistung und Verformungsfaktor zu entwickeln. Die Beziehung zwischen Laserleistung und Verformungsfaktor ist in 9 gezeigt, welche anhand von Testteilen entwickelt wurde. Der "Z"-Bereich des Graphen stellt eine Mischung aus frischem Martensit und getempertem Martensit in der wärmebeeinflussten Zone dar, welche ein unvorhersehbares Ergebnis liefert, der Bereich links des "Z" stellt das Ergebnis der Temperung dar.
Diese Beziehung zwischen Leistung und Verformungsfaktor wird im nachstehenden Schritt 5 genutzt, um das zum Runden eines Teils erforderliche Lasermuster zu erzeugen. Die Laserrundungsprozedur geht folgendermaßen vonstatten: (1) Messung von 100 Punkten um den innenseitigen Durchmesser des Teils herum; (2) Eingabe der Daten in ein Computer-Tabellenkalkulationsprogramm für Datenberechnungen; (3) Runden des Teils in einem FEA-Modell; (4) Nutzen der Ringspannung am innenseitigen Durchmesser und der Ringspannung am außenseitigen Durchmesser der FEA, um das Basis-Lasermuster zu entwickeln; (5) Nutzen der Informationen aus Schritt 4 und der Beziehung zwischen Leistung und Verformungsfaktor, um die Stärke für das Lasermuster zu bestimmen; (6) Laserbehandlung auf 360 Grad des innenseitigen Durchmessers des Teils mit dem Lasermuster aus Schritt 5; (7) Messung von 100 Punkten um den innenseitigen Durchmesser des Teils herum und Vergleich mit der ursprünglichen Gestalt.
Es wurden erfolgreich Sinterstahlteile mit einer einsatzgehärteten Oberfläche gerundet. 10 ist eine graphische Darstellung, in welcher der Radius eines unbehandelten Teils und desselben, mit einem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Teils verglichen ist. Bei dem in 10 gezeigten Diagramm für das Teil PRE16 wurde die Unrundheit um über 90% reduziert. Ohne dass wir uns auf eine Theorie festlegen wollen, nehmen wir an, dass das für die Rundung des Teils verantwortliche Phänomen das Tempern war. Das zum Runden von PRE16 genutzte Lasermuster ist in 11 gezeigt. Das Laserleistungsmuster folgt der Ringspannung am außenseitigen Durchmesser. Das Laserleistungsmuster ist umgekehrt proportional zur Ringspannung am innenseitigen Durchmesser. Die genutzte maximale Leistung betrug 830 Watt bei 20 IPM, was in dem Diagramm aus 9 zu finden ist.
Der Algorithmus zum Erzeugen eines Lasermusters für das Runden mittels Laser funktioniert gut. 12 zeigt die progressive Nutzung des Lasermusters. Die Gestalt "A" war das Ergebnis des Musters eines ersten Durchlaufs, während die Gestalt "B" einem zweiten Durchlauf mit dem gleichen Lasermuster an demselben Teil in einem anderen Bereich des innenseitigen Durchmessers entspricht. Die progressive Rundung zeigt, dass die Unrundheit mit einem anhand der vorstehend erwähnten Schritte 4 und 5 entwickelten Lasermuster gleichmäßig und fortschreitend reduziert werden kann. 13 zeigt das zum progressiven Runden von PRE18 genutzte Lasermuster.
Wenngleich die vorliegende Erfindung recht detailliert mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird ein Fachmann erkennen, dass die vorliegende Erfindung mit anderen als den beschriebenen Ausführungsformen, die lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung dargestellt worden sind, ausgeführt werden kann. Daher soll der Schutzumfang der anhängenden Ansprüche nicht auf die vorliegend enthaltene Beschreibung der Ausführungsformen eingeschränkt sein.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Erfindung stellt Verfahren zum Runden und/oder Begradigen ringförmiger Teile, beispielsweise Ringe, zur Verfügung, die aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen unrund und/oder nicht eben sind.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils (10), das eine Achse (A), eine innenseitige Oberfläche (13) und eine außenseitige Oberfläche (21) aufweist, wobei das Teil aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen unrund ist, wobei das Verfahren umfasst:

(a) Messen von Abständen entlang von Bezugslinien (R₁–R_n) von der Achse (A) aus bis zu Oberflächenabschnitten (IS₁–IS_n) der innenseitigen Oberfläche (13), wobei die Oberflächenabschnitte jeweils einer Bezugslinie zugeordnet sind;
(b) Identifizieren eines ersten Oberflächenabschnitts (IS₁) der innenseitigen Oberfläche, der einen zugehörigen ersten Abstand entlang einer ersten Bezugslinie (R₁) von der Achse (A) aufweist, der größer als ein zweiter Abstand entlang einer zweiten Bezugslinie von der Achse (A) zu einem zweiten Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche (13) ist; und
(c) Einbringen von Druckspannungen in den ersten Oberflächenabschnitt (IS₁) der innenseitigen Oberfläche, wobei die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils (10) bewirken, wodurch das ringförmige Teil (10) gerundet wird.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5131957 [0045]
- US 4401477 [0045]
- US 3850698 [0045]

Claims

Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils (10), das eine Achse (A), eine innenseitige Oberfläche (13) und eine außenseitige Oberfläche (21) aufweist, wobei das Teil aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen unrund ist, wobei das Verfahren umfasst: (a) Messen von Abständen entlang von Bezugslinien (R₁–R_n) von der Achse (A) aus bis zu Oberflächenabschnitten (IS₁–IS_n) der innenseitigen Oberfläche (13), wobei die Oberflächenabschnitte jeweils einer Bezugslinie zugeordnet sind; (b) Identifizieren eines ersten Oberflächenabschnitts (IS₁) der innenseitigen Oberfläche, der einen zugehörigen ersten Abstand entlang einer ersten Bezugslinie (R₁) von der Achse (A) aufweist, der größer als ein zweiter Abstand entlang einer zweiten Bezugslinie von der Achse (A) zu einem zweiten Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche (13) ist; und (c) Einbringen von Druckspannungen in den ersten Oberflächenabschnitt (IS₁) der innenseitigen Oberfläche, wobei die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils (10) bewirken, wodurch das ringförmige Teil (10) gerundet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem: das ringförmige Teil aus Kohlenstoffstahl besteht; und Schritt (c) das Erwärmen des ersten Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche auf eine Austenitisierungstemperatur mit einem Strahlungsstrahl und das Abschreckenlassen des erwärmten ersten Oberflächenabschnitts zu Martensit umfasst, wodurch Druckspannungen in den ersten Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem: der Strahl ein Laserstrahl ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem: Schritt (c) das Erwärmen des ersten Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche mit einem Laserstrahl umfasst, wodurch Druckspannungen in den ersten Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem: Schritt (c) das Laser-Stoßwellenstrahlen des ersten Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche umfasst, wodurch Druckspannungen in den ersten Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem: Schritt (c) das Kugelstrahlen des ersten Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche umfasst, wodurch Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem: Schritt (c) das Induktionsheizen des ersten Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche umfasst, wodurch Druckspannungen in den ersten Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (c) umfasst: Berechnen der Spannung in einem Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche, der eine Begrenzungslinie um einen Schnittpunkt der ersten Bezugslinie und der außenseitigen Oberfläche herum oder benachbart diesem aufweist; und Erwärmen des ersten Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche mit einem Laserstrahl, wodurch Druckspannungen in den ersten Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht werden, wobei ein Leistungspegel des Laserstrahls in Abhängigkeit von der berechneten Spannung in dem Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem: die Spannung mithilfe der Finite-Element-Analyse berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem: der Leistungspegel des Laserstrahls derart gewählt wird, dass er für Oberflächenabschnitte der außenseitigen Oberfläche mit einer größeren berechneten Spannung größer ist.
Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils (10), das eine Achse (A), eine innenseitige Oberfläche (13) und eine außenseitige Oberfläche (21) aufweist, wobei das Teil aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen unrund ist, wobei das Verfahren umfasst: (a) Messen von Abständen entlang von Bezugslinien (R₁–R_n) von der Achse (A) aus bis zu Abschnitten (OS₁–OS_n) der außenseitigen Oberfläche (21), die jeweils einer Bezugslinie zugeordnet sind; (b) Identifizieren eines ersten Abschnitts (OS₁) der außenseitigen Oberfläche, der einen zugehörigen ersten Abstand entlang einer ersten Bezugslinie von der Achse (A) zu dem ersten Abschnitt aufweist, der größer als ein zweiter Abstand entlang einer zweiten Bezugslinie von der Achse (A) zu einem zweiten Abschnitt der außenseitigen Oberfläche (21) ist; und (c) Einbringen von Druckspannungen in einen Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche (13), wobei der Oberflächenabschnitt eine Begrenzungslinie um einen Schnittpunkt der ersten Bezugslinie und der Innenseite herum oder benachbart diesem aufweist, wobei die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils (10) bewirken, wodurch das ringförmige Teil (10) gerundet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem: das ringförmige Teil aus Kohlenstoffstahl besteht; und Schritt (c) das Erwärmen des Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche auf eine Austenitisierungstemperatur mit einem Strahlungsstrahl und das Abschreckenlassen des Oberflächenabschnitts zu Martensit umfasst, wodurch Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem: der Strahl ein Laserstrahl ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem: Schritt (c) das Erwärmen des Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche mit einem Laserstrahl umfasst, wodurch Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem: Schritt (c) das Laser-Stoßwellenstrahlen des Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche umfasst, wodurch Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem: Schritt (c) das Kugelstrahlen des Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche umfasst, wodurch Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem: die Begrenzungslinie des Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche den Schnittpunkt der ersten Bezugslinie und der Innenseite umschließt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem: die Begrenzungslinie des Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche innerhalb von 90 Grad von dem Schnittpunkt der ersten Bezugslinie und der Innenseite liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem: der erste Abstand größer oder gleich sämtlichen Abständen ist, die entlang von Bezugslinien (R₁–R_n) von der Achse (A) zu Abschnitten der außenseitigen Oberfläche, die der jeweiligen Bezugslinie zugeordnet sind, gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem: Schritt (c) das Induktionsheizen des Oberflächenabschnitts der innenseitigen Oberfläche umfasst, wodurch Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt der innenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils (10), das eine Achse (A) aufweist und das eine innenseitige Oberfläche (13) und eine außenseitige Oberfläche (21) aufweist, wobei das Teil aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen unrund ist, wobei das Verfahren umfasst: (a) Messen von Abständen entlang von Bezugslinien (R₁–R_n) von der Achse (A) aus bis zu Abschnitten (OS₁–OS_n) der außenseitigen Oberfläche (21), die jeweils einer Bezugslinie zugeordnet sind; (b) Identifizieren eines ersten Oberflächenabschnitts (OS₁) der außenseitigen Oberfläche (21), der einen zugehörigen ersten Abstand entlang einer ersten Bezugslinie (R₁) von der Achse (A) aufweist, der größer als ein zweiter Abstand entlang einer zweiten Bezugslinie von der Achse (A) zu einem zweiten Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche (21) ist; und (c) Einbringen von Druckspannungen in zumindest einen anderen Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche als den ersten Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche, wobei die eingebrachten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils (10) bewirken, wodurch das ringförmige Teil (10) gerundet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem: das ringförmige Teil aus Kohlenstoffstahl besteht; und Schritt (c) das Erwärmen des zumindest einen Oberflächenabschnitts der außenseitigen Oberfläche auf eine Austenitisierungstemperatur mit einem Strahlungsstrahl und das Abschreckenlassen jedes erwärmten Oberflächenabschnitts der außenseitigen Oberfläche zu Martensit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem: der Strahl ein Laserstrahl ist.
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem: Schritt (c) das Erwärmen des zumindest einen Oberflächenabschnitts der außenseitigen Oberfläche mit einem Laserstrahl umfasst, wodurch Druckspannungen in den zumindest einen Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem: Schritt (c) das Laser-Stoßwellenstrahlen des zumindest einen Oberflächenabschnitts der außenseitigen Oberfläche umfasst, wodurch Druckspannungen in den zumindest einen Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem: Schritt (c) das Kugelstrahlen des zumindest einen Oberflächenabschnitts der außenseitigen Oberfläche umfasst, wodurch Druckspannungen in den zumindest einen Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche eingebracht Werden.
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem: der erste Abstand größer oder gleich sämtlichen Abständen ist, die entlang von Bezugslinien (R₁–R_n) von der Achse (A) zu Oberflächenabschnitten der außenseitigen Oberfläche (21), die der jeweiligen Bezugslinie zugeordnet sind, gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem: Schritt (c) das Einbringen von Druckspannungen in die Oberflächenabschnitte der außenseitigen Oberfläche in solcher Weise umfasst, dass die Druckspannungen in jedem anderen Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche als dem ersten Abschnitt der außenseitigen Oberfläche im Wesentlichen gleich den Druckspannungen in dem ersten Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche sind.
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem: Schritt (c) das Induktionsheizen des zumindest einen Oberflächenabschnitts der außenseitigen Oberfläche umfasst, wodurch Druckspannungen in den zumindest einen Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren zum Geraderichten eines ringförmigen Teils (10), das eine Achse (A) und eine Bezugsebene (37) senkrecht zu der Achse (A) aufweist und das eine erste Endfläche (27) und eine zweite Endfläche (35) aufweist, wobei aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen nicht alle Punkte auf der ersten Endfläche (27) gleich weit von der Bezugsebene (37) entfernt sind, wobei das Verfahren umfasst: (a) Messen von Abständen entlang senkrechter Bezugslinien (L₁–L_n) von der Bezugsebene aus zu Oberflächenabschnitten (US₁–US_n) der ersten Endfläche (27), die einer jeweiligen senkrechten Bezugslinie zugeordnet sind; (b) Identifizieren eines ersten Oberflächenabschnitts (US₁) der ersten Endfläche (27), der einen zugehörigen ersten Abstand entlang einer ersten senkrechten Bezugslinie (L₁) von der Bezugsebene (37) aus zu dem ersten Oberflächenabschnitt aufweist, der größer als ein zweiter Abstand entlang einer zweiten senkrechten Bezugslinie von der Bezugsebene zu einem zweiten Oberflächenabschnitt der ersten Endfläche ist; und (c) Einbringen von Druckspannungen in einen Oberflächenabschnitt der zweiten Endfläche (35), der eine Begrenzungslinie um einen Schnittpunkt der ersten senkrechten Bezugslinie und der zweiten Endfläche herum oder benachbart diesem aufweist, wobei die induzierten Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils (10) bewirken, wodurch das ringförmige Teil geradegerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 30, bei welchem: das ringförmige Teil aus Kohlenstoffstahl besteht; und Schritt (c) das Erwärmen des Oberflächenabschnitts der zweiten Endfläche (35) auf eine Austenitisierungstemperatur mit einem Strahlungsstrahl und das Abschreckenlassen des Oberflächenabschnitts der zweiten Endfläche zu Martensit umfasst, wodurch Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt der zweiten Endfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 31, bei welchem: der Strahl ein Laserstrahl ist.
Verfahren nach Anspruch 30, bei welchem: Schritt (c) das Erwärmen des Oberflächenabschnitts der zweiten Endfläche mit einem Laserstrahl umfasst, wodurch Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt der zweiten Endfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 30, bei welchem: Schritt (c) das Laser-Stoßwellenstrahlen des Oberflächenabschnitts der zweiten Endfläche umfasst, wodurch Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt der zweiten Endfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 30, bei welchem: Schritt (c) das Kugelstrahlen des Oberflächenabschnitts der zweiten Endfläche umfasst, wodurch Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt der zweiten Endfläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 30, bei welchem: die Begrenzungslinie des Oberflächenabschnitts der zweiten Endfläche den Schnittpunkt der ersten senkrechten Bezugslinie und der Unterseite (35) umschließt.
Verfahren nach Anspruch 30, bei welchem: der erste Abstand größer oder gleich sämtlichen Abständen ist, die entlang senkrechter Bezugslinien von der Bezugsebene (37) zu Oberflächenabschnitten der ersten Endfläche (27), die einer jeweiligen senkrechten Bezugslinie zugeordnet sind, gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 30, bei welchem: Schritt (c) das Induktionsheizen des Oberflächenabschnitts der zweiten Endfläche umfasst, wodurch Druckspannungen in den Oberflächenabschnitt der zweiten Endfläche eingebracht werden.
Verfahren zum Runden eines ringförmigen Teils (10), das eine Achse (A) aufweist und das eine innenseitige Oberfläche (13) und eine außenseitige Oberfläche (21) aufweist, wobei das Teil aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen unrund ist, wobei das Verfahren umfasst: (a) Messen von Abständen entlang von Bezugslinien von der Achse (A) aus bis zu Abschnitten der außenseitigen Oberfläche, die der jeweiligen Bezugslinie zugeordnet sind; (b) Identifizieren eines ersten Abschnitts der außenseitigen Oberfläche, der einen zugehörigen ersten Abstand entlang einer ersten Bezugslinie von der Achse zu dem ersten Abschnitt aufweist, welcher größer als ein zweiter Abstand entlang einer zweiten Bezugslinie von der Achse zu einem zweiten Abschnitt der außenseitigen Oberfläche ist; und (c) Lokales Abbauen von Druckspannungen in dem ersten Oberflächenabschnitt der außenseitigen Oberfläche, wobei das Abbauen der Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils bewirkt, wodurch das ringförmige Teil gerundet wird.
Verfahren nach Anspruch 39, bei welchem: das ringförmige Teil aus Kohlenstoffstahl besteht; und Schritt (c) das Tempern des ersten Oberflächenabschnitts der außenseitigen Oberfläche mit einem Strahlungsstrahl umfasst.
Verfahren nach Anspruch 40, bei welchem: der Strahl ein Laserstrahl ist.
Verfahren zum Geraderichten eines ringförmigen Teils (10), das eine Achse (A) und eine Bezugsebene (37) senkrecht zu der Achse aufweist und das eine erste Endfläche (27) und eine zweite Endfläche (35) aufweist, wobei aufgrund ungleichmäßiger innerer Spannungen nicht alle Punkte auf der ersten Endfläche gleich weit von der Bezugsebene entfernt sind, wobei das Verfahren umfasst: (a) Messen von Abständen entlang senkrechter Bezugslinien von der Bezugsebene aus zu Oberflächenabschnitten (US₁–US_n) der ersten Endfläche (27), die einer jeweiligen senkrechten Bezugslinie zugeordnet sind; (b) Identifizieren eines ersten Oberflächenabschnitts (US₁) der ersten Endfläche, der einen zugehörigen ersten Abstand entlang einer ersten senkrechten Bezugslinie (L₁) von der Bezugsebene aus zu dem ersten Oberflächenabschnitt aufweist, der größer als ein zweiter Abstand entlang einer zweiten senkrechten Bezugslinie von der Bezugsebene zu einem zweiten Oberflächenabschnitt der ersten Endfläche ist; und (c) lokales Abbauen von Druckspannungen in dem ersten Oberflächenabschnitt der ersten Endfläche, wobei das Abbauen der Druckspannungen eine Deformation des ringförmigen Teils (10) bewirkt, wodurch das ringförmige Teil geradegerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 42, bei welchem: das ringförmige Teil aus Kohlenstoffstahl besteht; und Schritt (c) das Tempern des ersten Oberflächenabschnitts der ersten Endfläche mit einem Strahlungsstrahl umfasst, wodurch Druckspannungen in dem ersten Oberflächenabschnitt der ersten Endfläche abgebaut werden.
Verfahren nach Anspruch 43, bei welchem: der Strahl ein Laserstrahl ist.