DE1558022B2 - Verfahren zur steigerung der oberflaechenfestigkeit gehaer teter werkstuecke mit gekruemmter oberflaeche - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur eines Verfahrens zur Kaltverfestigung zu schaffen,

Steigerung der Oberflächenfestigkeit gehärteter durch das auf einfache Weise die Belastbarkeit der-

Werkstücke mit gekrümmter Oberfläche, die einer artiger Werkstücke wesentlich erhöht werden kann

Wälz- und Gleitbeanspruchung unterliegen, wie bei- und die Pittingbildung weitgehend vermieden wird,

spielsweise die Zahnflanken eines Zahnrades, Wälz- 5 Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht,

lagerelemente u. dgl., mittels eines Verfahrens zur daß die einer Wälz- und Gleitbeanspruchung unter-

Kaltverfestigung und betrifft Maßnahmen, die Be- liegenden Oberflächen des Werkstückes dem Ver-

lastbarkeit derartiger Werkstücke zu erhöhen und die fahren zur Kaltverfestigung unterworfen sind, daß das

Pittingbildung zu vermeiden. Verfahren nach der Härtung und/oder der Fertig-

Zur Übertragung von Antriebsleistungen werden io bearbeitung der Flächen angewandt wird und daß im Maschinen- und vor allem im Fahrzeugbau viel- die Kaltverfestigung in an sich bekannter Weise durch fach gehärtete Bauteile verwendet, deren Dimensio- Kugelstrahlen, Rollen, Prägepolieren oder einem nierungsgrenzen durch die Biege- und Verdrehfestig- ähnlichen Verfahren vorgenommen wird,
keit, bei Zahnrädern' beispielsweise durch die Biege- Es hat sich nämlich gezeigt, daß die beim Härten festigkeit an der Zahnwurzel und die Hertzsche 15 oder bei der Fertigbearbeitung, insbesondere beim Pressung an der Zahnflanke, und andere Beanspru- Schleifen, erzeugten Zugeigenspannungen sich den chungsarten gegeben" sind. Die Dauerfestigkeit von bei der Betriebsbeanspruchung auftretenden Zugspan-Werkstoffen mit gekrümmten Oberflächen, die einer nungen überlagern und somit zu Riß- und Grübchenjeweils gleichen Wälz- und Gleitbeanspruchung unter- bildung führen. Wird aber die Zugeigenspannung der worfen sind, ist jedoch, wie festgestellt wurde, sehr 20 Oberfläche eines Werkstückes, wie es gemäß der Erunterschiedlich, wobei Differenzen bei Hertzscher findung vorgeschlagen wird, durch Kaltverfestigung, Pressung bis zu 60 % gemessen wurden. Diese beispielsweise durch Kugelstrahlen od. dgl., beseitigt Streuung der Belastbarkeit, die insbesondere auch bei bzw. in eine Druckeigenspannung umgewandelt, wo-Wälzlagern auftritt, wurde bisher mit dem wechseln- bei die Oberflächenfestigkeit erhöht wird, so wird den Reinheitsgrad der verwendeten Materialien und 25 dadurch der Riß- und Grübchenbildung an der Oberder statistischen Verteilung der nichtmetallischen fläche entgegengewirkt und die Dauerfesügkeit eines Einschlüsse erklärt. auf diese Weise behandelten Werkstückes wesentlich

Neuere Untersuchungen haben aber ergeben, daß erhöht. Bei Gleitung und Pressung zweier Werkstücke nicht nur der Werkstoff, sondern vor allem auch sein aneinander, beispielsweise beim Eingriff eines Zahn-Oberflächenzustand einen maßgebenden Einfluß auf 30 rades in ein anderes, entsteht nämlich eine der Rolldie Dauerbelastbarkeit eines Werkstückes bei richtung entgegengesetzte Reibkraft, die zur Ausbil-Hertzscher Beanspruchung ausübt. Es wurde dabei dung von Zugspannungen an der Oberfläche der ermittelt, daß in erheblichem Umfange die durch die Werkstücke führt. Diesen Zugspannungen überlagern Dauerbeanspruchung verursachten ersten Ermü- sich die Druckeigenspannungen, die von den Pressundungsanrisse zum großen Teil von der Oberfläche 35 gen infolge der Kaltverfestigung herrühren. Ergibt ausgehen und nicht von dem rechnerisch ermittelten sich als Differenz der Spannungen eine Druckspan-Ort höchster Spannung unter der Oberfläche. nung zum Zeitpunkt des Kontaktes und/oder nach

Es wurde auch festgestellt, daß Härte- und Eigen- der Belastung, so ist die Entstehung von Oberflächen-

spannungsänderungen der oberflächennahen Bereiche rissen und -grübchen nicht möglich, da Risse nur

von einsatzgehärteten Zahnflanken und Rollkörpern 40 durch Zugspannungen auftreten und sich ausbilden

durch die übliche Schleiferwärmung zu einer erheb- können.

liehen Minderung der Belastbarkeit im Dauerfestig- Vorteilhaft ist es des weiteren, als Werkstoff für

keitsbereich führen. In ähnlicher Weise verhalten sich die einer Kaltverfestigung unterworfenen Werkstücke

Schädigungen, wie sie durch Randoxydation beim einen Werkstoff mit Duktilität zu verwenden und/

Härten oder Phosphatieren bzw. Galvanisieren auf- 45 oder zum Härten des Werkstückes ein Verfahren, das

treten können. eine Werkstoffduktilität ergibt, anzuwenden.

Es ist bereits bekannt, bei Zahnrädern oder ahn- Durch derartige Werkstoffe und Härteverfahren,

liehen Werkstücken durch Kugelstrahlen, Prägepolie- die auch bei Oberflächenhärten von mehr als 60 HRc

ren oder andere Verfahren die Oberfläche zu ver- ein hohes Maß an Duktilität aufweisen, kann die

dichten. Beispielsweise bezieht sich die deutsche Pa- 50 Kaltverfestigung in der oberflächennahen Schicht so

tentschrift 933 208 auf ein Verfahren zum Aufheben weit gesteigert werden, bis der Ausgangspunkt der

des Verzuges von geteilten Zahnrädern, deren Zahn- Ermüdungsrisse in den Bereich der maximalen

grund mittels Rollen durch Druck verdichtet und Schubspannung unterhalb der Oberfläche verschoben

durch die einseitig und örtlich entstehenden Druck- wird. Dadurch wird die Dauerbelastungsgrenze bei

Spannungen die Form des Zahnkranzes bis zur Wie- 55 Preß- und Gleitbeanspruchungen auf den werkstoff-

derherstellung der vor der Wärmebehandlung vor- eigenen Grenzwert angehoben und vor allem Störun-

handenen Form geändert wird. Auch sind Verfahren gen der Dauerbelastungsgrenze weitgehend ver-

zur Erhöhung der Biegebelastbarkeit von Zahnrädern mieden. . .

und Federn mittels Kugelstrahlen oder ähnlicher Ver- Besonders vorteilhaft anwendbar ist das Verfanfahren zur Kaltverfestigung bekannt. Durch die Kalt- 60 ren zur Steigerung der Oberflächenfestigkeit gehärteverfestigung wird hierbei zwar eine Steigerung der ter Werkstücke mit gekrümmten Oberflächen bei Biege-Zug- oder Verdrehdauerfestigkeit erzielt, die Wälzlagerbauteilen. Werden nämlich beispielsweise Hertzsche Belastbarkeit wird jedoch bei einwand- die Laufringe eines Wälzlagers nach der Härtung freier Oberfläche des Werkstückes nicht erhöht. und/oder Fertigbearbeitung einem Verfahren zur

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfah- 65 Kaltverfestigung der Oberfläche unterworfen, ist es

ren zur Steigerung der Oberflächenfestigkeit gehärte- möglich, stabilisierte Wälzlager, das sind Wälzlager,

ter Werkstücke mit gekrümmter Oberfläche, die einer deren Maßgenauigkeit auch bei größeren Wärme-

Wälz- und Gleitbeanspruchung unterliegen, mittels belastungen eingehalten wird, mit der wesentlich

höheren Tragzahl unstabilisierter Wälzlager auf einfache Weise herzustellen.

Claims (3)

Patentansprüche:! ;:. (

1. Verfahren zur Steigerung der Oberflächenfestigkeit gehärteter Werkstücke mit gekrümmter Oberfläche mittels eines Verfahrens zur Kaltverfestigung, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Wälz- und Gleitbeanspruchung unterliegenden Oberflächen des Werkstückes dem Verfahren zur Kaltverfestigung unterworfen sind, daß das Verfahren nach der Härtung und/oder der Fertigbarbeitung der Flächen angewandt wird und daß die Kaltverfestigung in an sich bekannter Weise durch Kugelstrahlen, Rollen, Prägepolieren oder einem ähnlichen Verfahren vorgenommen wird.

2. Verfahren zur Steigerung der Oberflächenfestigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für die einer Kaltverfestigung unterworfenen Werkstücke ein Werkstoff mit Duktilität verwendet und/oder zum Härten des Werkstückes ein Verfahren, das eine Werkstoffduktilität ergibt, angewandt wird.

3. Verfahren zur Steigerung der Oberflächenfestigkeit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei spröden Werkstoffen, wie hochgekohlten Wälzlagerstählen, die Härte vor der Kaltverfestigung durch Anlassen od. dgl. auf einen Wert innerhalb oder unterhalb der üblichen Gebrauchshärtetoleranzen zurückgenommen wird.