DE1583329B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erhoehung der Torsionsdauerfestigkeit induktiv gehaerteter Kurbelwellen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erhoehung der Torsionsdauerfestigkeit induktiv gehaerteter Kurbelwellen

Info

Publication number
DE1583329B1
DE1583329B1 DE19671583329 DE1583329A DE1583329B1 DE 1583329 B1 DE1583329 B1 DE 1583329B1 DE 19671583329 DE19671583329 DE 19671583329 DE 1583329 A DE1583329 A DE 1583329A DE 1583329 B1 DE1583329 B1 DE 1583329B1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oil hole
inductively
hardening
crankshafts
fatigue strength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19671583329
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Friedhelm Reinke
Dr-Ing Gerhard Seulen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Elotherm GmbH
Original Assignee
AEG Elotherm GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AEG Elotherm GmbH filed Critical AEG Elotherm GmbH
Publication of DE1583329B1 publication Critical patent/DE1583329B1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/30Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for crankshafts; for camshafts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

1 2
Die Erfindung bezieht sich auf das induktive tung auf die Öllochbohrung zu in ihrer Stärke stetig
Härten von Kurbelwellen, insbesondere aber auf ein zunimmt. Nach einem bevorzugten Merkmal der
Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen die Erfindung wird die Oberflächenhärteschicht in Rich-
Torsionsdauerfestigkeit induktiv gehärteter Kurbel- tung auf die Öllochbohrung zu derart verstärkt, daß wellen erhöht werden kann. 5 die Innenfläche der Öllochbohrung durchgehend mit
Es ist bereits seit langem bekannt, zur Verbesse- einer Härteschicht versehen ist.
rung der Verschleißfestigkeit die Oberflächen der Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Innenfläche
Lagerstellen, d. h. der Hub- und Mittellagerzapfen der Öllochbohrung lediglich bis zu einer Tiefe des
an Kurbelwellen mit einer Härteschicht zu versehen. Ölloches induktiv zu härten, die kleiner als der halbe Für diese Zwecke wird derzeit fast ausschließlich das io Zapfendurchmesser ist.
induktive Härteverfahren angewandt. Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Ver-
Es sind weiterhin induktiv gehärtete Kurbelwellen fahren soll vorteilhafterweise eine Vorrichtung angebekanntgeworden, deren Härteschichten sich nicht wandt werden mit zwei bei der Härtung der Kurbelüber die in erhöhtem Maße auf Verschleiß bean- welle nacheinander wirksam werdenden Induktoren spruchten Lagerflächen erstrecken, sondern bei 15 unterschiedlicher Breite. Beide Heizschleifen bzw. denen die Härteschichten sich in Hohlkehlen zwi- Induktoren sind bezüglich elektrischer Leistung, sehen Lagerzapfen und Wangen hinein und sogar Frequenz und Heizdauer unabhängig voneinander darüber hinaus bis in den sogenannten Anlaufbund- steuerbar.
bereich hinein erstrecken. Solche Härteschichten ver- An Hand der Abb. 1 bis 4 soll die Erfindung leihen den Kurbelwellen eine stark erhöhte Dauer- 20 näher erläutert werden,
biegefestigkeit. A b b. 1 und 2 zeigen jeweils das Hublager einer
Die in dieser Weise induktiv gehärteten Kurbel- Kurbelwelle, das mit unterschiedlichen Härteschich-
wellen haben sich in der Praxis gut bewährt; denn ten versehen ist;
es ist dadurch gelungen, die derart gehärteten, an- A b b. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur sonsten aber unveränderten Kurbelwellen für Motore 25 Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren; in
wesentlich höherer Leistung zu verwenden, als dies A b b. 4 ist als Diagramm die zeitlich beispielsweise
mit gehärteten Kurbelwellen möglich gewesen wäre. den Induktoren zugeführte elektrische Leistung auf-
Insbesondere durch die Mithärtung der Hohlkehlen gezeigt.
ist eine Erhöhung der Dauerbiegefestigkeit an Kur- In Abb. 1 ist das Teil einer Kurbelwelle zu erkenbelwellen von etwa 80 bis 100 °/o erzielt worden. 3° nen, bei dem ein Hublager 1 mit den Kurbelwangen 2
Es hat sich nun gezeigt, daß bei derartigen in der vollständig gezeigt ist. Zu beiden Seiten des Hub-Dauerbiegefestigkeit erheblich verbesserten Kurbel- lagers setzt die Kurbelwelle sich sodann in bekannter wellen als kritischster Kurbelwellenteil bei Über- Weise in den Mittellagern 3 fort. Jedes Lager, d. h. lastungen der Bereich der Öllochbohrungen an den also Mittel- und Hublager sind mit Bohrungen, so-Mittellager- und Hublagerzapfen anzusehen ist. Bei 35 genannten Öllöchern 4 versehen, die — wie aus unzulässig hoher statischer oder dynamischer Be- A b b. 1 ersichtlich — geradlinig oder auch schräg anspruchung treten hier zuerst Torsionsdauerbrüche durch die Lager verlaufen können. Die Grenze zwiauf, die wohl auf die Volumenverringerung im Be- sehen induktiv gehärtetem und ungehärtetem Bereich reich der Öllochbohrungen zurückzuführen sind. ist in Abb. 1 durch eine gestrichelte Linie angezeigt,
Bisher ist es noch nicht möglich gewesen, die 40 d. h. daß Zone 5 induktiv gehärtet ist. Die Härte-Anfälligkeit der induktiv hohlkehlengehärteten Kur- zone 5 zu beiden Seiten des Hublagers im Anlaufbelwellen mit bekannten Mitteln zu verringern. Zwar bundbereich umfaßt den Bereich der Hohlkehlen ist beispielsweise schon versucht worden, durch Er- und nimmt von dort ausgehend auf die öllochbohzeugung einer hohen Oberflächengüte an Ölloch- rung 4 stetig zu. Die in A b b. 1 gezeigte Härtezone 5 rändern oder durch nachträgliche Kaltverfestigung 45 auf der Oberfläche des Hublagers durchsetzt das die Ursache für die Torsionsdauerbrüche zu be- Hublager im Bereich der Öllochbohrung vollständig, seitigen. Wenn ein solches Verfahren in der Serien- Die gesamte Innenfläche der Öllochbohrung ist demfertigung mit dem gewünschten Erfolg durchgeführt nach oberflächengehärtet,
werden soll, ist ein zu hoher Aufwand nötig. Nicht so bei dem Hublager nach Abb. 2; dort
Auch haben Versuche, die Aufgabe durch Ver- 50 nimmt die Härtezone 5 gleichfalls zur Öllochboh-
wendung höherlegierter Stähle zu lösen, nicht den rung 4 hin stetig zu, sie dringt jedoch im Bereich
gewünschten Erfolg gezeigt, da solche Maßnahmen der Öllochbohrung nicht so tief in das Hublager ein.
zu einer Verteuerung des Erzeugnisses führen, nicht Die Innenfläche ist somit nicht auf der gesamten
nur, weil der Werkstoff selbst teurer ist, sondern da Länge der Öllochbohrung oberflächengehärtet,
auch für die Bearbeitung höhere Kosten aufzuwen- 55 In welcher Weise und mit welchen Mitteln das
den sind. neue Härteverfahren ausgeübt werden soll, ist aus
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, A b b. 3 ersichtlich. Dort sind über der induktiv zu die Torsionsdauerfestigkeit aus schwach legierten härtenden Lageroberfläche 6, die in abgewickelter oder unlegierten Stählen hergestellten Kurbelwellen Form gezeichnet ist, zwei Induktoren bzw. zwei Heizzu verbessern. Sie betrifft ein Verfahren zur Er- 60 schleifen eines Induktors angeordnet. Die Heizschleihöhung der Torsionsdauerfestigkeit von Kurbelwel- fen bzw. Induktoren 7 und 8 weisen unterschiedliche len, deren Lagerflächen gegebenenfalls einschließlich Breite auf. Als Induktoren sind die Bauelemente 7 der Hohlkehlen zwischen Lagerzapfen und Seiten- und 8 bekanntlich dann zu bezeichnen, wenn sie wangen induktiv gehärtet sind. mechanisch voneinander getrennt sind. Mit unter-Erfindungsgemäß werden die Lagerzapfen von den 65 schiedlicher elektrischer Leistung, unterschiedlicher Hohlkehlen ausgehend — erforderlichenfalls unter Frequenz zu verschiedenen Zeiten beaufschlagte Einbeziehung derselben — mit einer solchen induktiv Heizleiter können dagegen durchaus in einem Ingehärteten Oberflächenschicht versehen, die in Rieh- duktorgehäuse angeordnet sein.
Bei der nachfolgenden Beschreibung wird daher der Einfachheit wegen davon ausgegangen, daß es sich bei 7 und 8 um Heizleiterschleifen handelt. Es ist aber statt dessen auch die Verwendung von zwei Induktoren möglich.
Nach A b b. 3 sind die beiden unterschiedlichen breiten Heizleiterschleifen 7 und 8 über je einen von Zeitgebern 9 und 10 gesteuerten Schalter 11 und 12 mit einem elektrischen Mittelfrequenzgenerator verbunden. In den meisten Fällen jedoch werden die Heizleiterschleifen an verschiedene elektrische Generatoren angeschlossen sein, die sich insbesondere auch durch die abgegebene Frequenz unterscheiden können.
A b b. 4 zeigt, daß der Bereich um die öllochbohrung 4 herum zunächst vorgeheizt wird und bei Erreichen der Härtetemperatur an der Oberfläche bis zur Erzeugung der gewünschten Erwärmungszone isotherm weitergeheizt wird. Die isotherme Heizung kann dabei teilweise durch den zweiten Induktor erfolgen, dessen Hauptaufgabe jedoch die Oberfiächenheizung der gesamten Lagerfläche gegebenenfalls unter Einbeziehung der Hohlkehlen ist. Die Staffelung der Erwärmungszeiten soll dabei so erfolgen, daß ein Abschrecken aus der gemeinsamen Wärme möglich ist.
Die Durchführung der induktiven Aufheizung der zu härtenden Oberfläche soll in der Weise vor sich gehen, daß zunächst die schmale Heizleiterschleife 7 während der Zeitspanne ΐλ mit geringerer Leistung N1 vom Generator G beaufschlagt wird, wie dies aus dem Diagramm gemäß A b b. 4 ersichtlich ist. Nach Ablauf der Zeit t1 wird der Schalter 11 geöffnet und der Schalter 12 geschlossen. Die Heizleiterschleife 8 wird nun während der Zeit t„ vom Generator G mit der elektrischen Leistung N2 beaufschlagt. Wenn Leistung, Frequenz, Zeit und die Form der Heizleiterschleifen richtig gewählt gewesen sind, dann ist nach Ablauf der Zeitspanne tx -r U die Lagefläche in der aus der A b b. 1 oder 2 ersichtlichen Weise induktiv erhitzt, und durch Abschrecken mittels eines flüssigen oder gasförmigen Mediums kann in an sich bekannter Weise das Härten erfolgen.
Gute Ergebnisse dürften erzielt werden, wenn die Heizleiterschleife 7 mit elektrischer Energie niedrigerer Frequenz als Heizleiterschleife gespeist wird. Auch dann ist durchaus möglich, daß die Speisung aus dem gleichen elektrischen Generator erfolgt; denn bei den nunmehr auch für die Abgabe höherer Leistungen herstellbaren Wechselrichter mit Thyristoren ist die Frequenz der Ausgangsspannung in gewissen Grenzen einfacher auf unterschiedliche Werte einstellbar als bei den bisher verwendeten statischen oder dynamischen Mittelfrequenzgeneratoren.

Claims (5)

  1. Patentansprüche:
    L. Wärmebehandlungsverfahren zur Erhöhung der Torsionsdauerfestigkeit von Kurbelwellen, bei dem die Lagerflächen gegebenenfalls einschließlich der Hohlkehlen zwischen Lagerzapfen und Seitenwangen induktiv gehärtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberflächenschicht (5) mit einer stetig von den Seitenwangen (2) zu der Öllochbohrung (4) zunehmenden Stärke induktiv auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und abgeschreckt wird.
  2. 2. Wärmebehandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenhärteschicht (5) in Richtung auf die Öllochbohrung (4) zu derart verstärkt wird, daß die Innenfläche der Öllochbohrung (4) durchgehend mit einer Härteschicht versehen ist.
  3. 3. Wärmebehandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Öllochbohrung (4) bis zu einer Tiefe des Ölloches induktiv gehärtet wird, die kleiner ist als der halbe Zapfendurchmesser.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei bei der Härtung der Kurbelwelle nacheinander wirksam werdende Induktoren (7, 8) unterschiedlicher Breite.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Heizleiterschleifen bzw. Induktoren (7, 8) bezüglich elektrischer Leistung, Frequenz und Heizdauer unabhängig voneinander steuerbar sind.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DE19671583329 1967-10-06 1967-10-06 Verfahren und Vorrichtung zur Erhoehung der Torsionsdauerfestigkeit induktiv gehaerteter Kurbelwellen Withdrawn DE1583329B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEA0057003 1967-10-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1583329B1 true DE1583329B1 (de) 1970-08-27

Family

ID=6940863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19671583329 Withdrawn DE1583329B1 (de) 1967-10-06 1967-10-06 Verfahren und Vorrichtung zur Erhoehung der Torsionsdauerfestigkeit induktiv gehaerteter Kurbelwellen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US3510928A (de)
DE (1) DE1583329B1 (de)
FR (1) FR1553456A (de)
GB (1) GB1219364A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2138599A1 (de) * 1971-08-02 1973-02-15 Daimler Benz Ag Verfahren zur erhoehung der werkstofffestigkeit von hochbeanspruchten bauteilen und nach diesem verfahren behandelte welle

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3623128A (en) * 1968-02-02 1971-11-23 Aeg Elotherm Gmbh Apparatus for improving the torsional fatigue strength of crankshafts
US3824659A (en) * 1973-03-05 1974-07-23 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Crankshaft with hardened transition portions and its manufacture
JP4362210B2 (ja) * 2000-06-07 2009-11-11 本田技研工業株式会社 孔部を有するワークの焼き入れ方法および焼き入れ用補助具
DE10152092B4 (de) * 2000-10-23 2004-08-05 Kabushiki Kaisha Kakuta Tekkousho Kurbelwelle und Herstellungsverfahren für diese
AT412666B (de) * 2003-06-04 2005-05-25 Jenbacher Ag Werkstück, insbesondere kurbelwelle
US20140260787A1 (en) * 2013-03-18 2014-09-18 Electro-Motive Diesel, Inc. Selectively strengthened crankshaft

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2800809A (en) * 1953-09-04 1957-07-30 West Bend Aluminum Co Induction hardened crankpins
DE1527508B2 (de) * 1964-07-24 1971-07-22 Verfahren zum haerten einer kurbelwelle

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2138599A1 (de) * 1971-08-02 1973-02-15 Daimler Benz Ag Verfahren zur erhoehung der werkstofffestigkeit von hochbeanspruchten bauteilen und nach diesem verfahren behandelte welle

Also Published As

Publication number Publication date
FR1553456A (de) 1969-01-10
US3510928A (en) 1970-05-12
GB1219364A (en) 1971-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011015795A1 (de) Induktionshärtungssystem und -verfahren
DE4001887C2 (de)
DE19752237A1 (de) Vorrichtung zum elektroinduktiven Härten von Laufflächen und Übergangsradien an Kurbelwellen
DE1583329B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erhoehung der Torsionsdauerfestigkeit induktiv gehaerteter Kurbelwellen
DE3426862A1 (de) Verfahren und geraet zur induktionshaertung von zaehnen, insbesondere eines zahnrades
DE1207716B (de) Kurbelwelle und Verfahren zu ihrer Haertung
DE1955010C3 (de) Verfahren zur Oberflächen vergütung eines Zapfenkreuzes
DE1527508B2 (de) Verfahren zum haerten einer kurbelwelle
DE19704438C1 (de) Verfahren zum Härten von Nockenwellen und Linearinduktor zur Durchführung des Verfahrens
DE1583329C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Torsionsdauerfestigkeit induktiv gehar teter Kurbelwellen
DE970000C (de) Vorrichtung zum elektro-induktiven Erhitzen von Werkstuecken
DE102017111442A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Härten einer Kurbelwelle
DE3906095A1 (de) Verfahren zur haertung metallischer werkstuecke
DE820946C (de) Vorrichtung zum elektro-induktiven Erhitzen von metallischen Werkstuecken
DE917201C (de) Vorrichtung zum induktiven Erhitzen genuteter oder mit Hohlkehlen versehener Werkstuecke
DE834719C (de) Induktor zum Erhitzen von zylindrisch oder aehnlich geformten Werkstuecken im Umlaufverfahren
EP1171640A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum härten von flächen einer kurbel- oder nockenwelle
DE892208C (de) Vorrichtung zum elektro-induktiven Erhitzen von metallischen Werkstuecken
DE19955670B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Härten von Flächen einer Kurbel- oder Nockenwelle
DE884811C (de) Elektroinduktive Heizvorrichtung zum fortschreitenden Oberflaechenhaerten metallischer Werkstuecke
DE102019115659A1 (de) Verfahren zur wärmebehandlung mit einem graduellen temperaturprofil
DE102007049197A1 (de) Verfahren zur Erhöhung der Dauerfestigkeit einer Kurbelwelle
DE916967C (de) Vorrichtung zum elektro-induktiven Erhitzen von metallischen Werkstuecken
DE102022207980A1 (de) Heizeinrichtung zum induktiven Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten einer Welle
DE967858C (de) Vorrichtung zum Oberflaechenhaerten metallener Werkstuecke

Legal Events

Date Code Title Description
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
8339 Ceased/non-payment of the annual fee