DE19811216C2 - Process for remelt hardening of locally differently curved surfaces - Google Patents

Process for remelt hardening of locally differently curved surfaces

Info

Publication number
DE19811216C2
DE19811216C2 DE1998111216 DE19811216A DE19811216C2 DE 19811216 C2 DE19811216 C2 DE 19811216C2 DE 1998111216 DE1998111216 DE 1998111216 DE 19811216 A DE19811216 A DE 19811216A DE 19811216 C2 DE19811216 C2 DE 19811216C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
workpiece
energy transfer
energy
transfer field
field
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE1998111216
Other languages
German (de)
Other versions
DE19811216A1 (en
Inventor
Bodo Furchheim
Johann Wendl
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.)
SAECHSISCHE ELEKTRONENSTRAHL G
Audi AG
Original Assignee
SAECHSISCHE ELEKTRONENSTRAHL G
Audi AG
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 SAECHSISCHE ELEKTRONENSTRAHL G, Audi AG filed Critical SAECHSISCHE ELEKTRONENSTRAHL G
Priority to DE1998111216 priority Critical patent/DE19811216C2/en
Publication of DE19811216A1 publication Critical patent/DE19811216A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19811216C2 publication Critical patent/DE19811216C2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/30—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for crankshafts; for camshafts

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)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umschmelzhärten von lokal unterschiedlich ge­ krümmten Oberflächen. Die zu härtenden Flächen oder Flächenbereiche sind vorzugsweise die Laufflächen von Nockenwellen oder Kurvenscheiben. Diese unterliegen einem hohen Verschleiß und deshalb ist deren Verschleißverhalten zu verbessern. Derartige Oberflächen bzw. Konturen sind geometrisch kompliziert ausgebildet, d. h. sie sind aus lokal unterschied­ lich gekrümmten bzw. geneigten Oberflächen und/oder abgerundeten und abgeschrägten Kanten zusammengesetzt.The invention relates to a method for remelt hardening of locally different ge curved surfaces. The surfaces or surface areas to be hardened are preferred the treads of camshafts or cams. These are subject to a high Wear and therefore their wear behavior must be improved. Such surfaces or contours are geometrically complex, d. H. they are different from local Lich curved or inclined surfaces and / or rounded and beveled Edges put together.

Es sind verschiedene Verfahren zur sogenannten Randschicht-Umschmelzbehandlung be­ kannt. Als Energiequellen werden der WIG-Brenner, Plasmastrahl, Laserstrahl, vorzugswei­ se der Elektronenstrahl benutzt (z. B. DE-OS 36 26 799). Ein derartiger Energiestrahl er­ zeugt auf der Werkstückoberfläche ein Energiefeld, dessen Form und Fläche durch die Ab­ lenkung des Strahles bestimmt werden.There are various methods for the so-called remelting treatment knows. The TIG torch, plasma beam, laser beam, are preferred as energy sources se the electron beam used (e.g. DE-OS 36 26 799). Such an energy beam creates an energy field on the workpiece surface, the shape and area of which is determined by the ab steering of the beam can be determined.

Der sich ständig verändernde Abstand und Winkel zwischen der Energiequelle und Oberflä­ che während der Relativbewegung zwischen beiden führt dazu, daß sich der Energieeintrag laufend ändert. Um eine homogene Umschmelztiefe und damit gleichmäßige Härteverteilung zu erhalten, ist es bekannt, die Energiequelle ständig so zu bewegen, daß der Abstand zur Oberfläche konstant bleibt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein sehr großer appara­ tiver Aufwand entsteht, indem die Energiequelle mitgeführt wird oder wie bei Nockenwellen ausgeführt, eine exzentrische Bewegung derselben erfolgt.The constantly changing distance and angle between the energy source and surface che during the relative movement between the two leads to the fact that the energy input constantly changing. By a homogeneous remelting depth and thus an even distribution of hardness To obtain, it is known to constantly move the energy source so that the distance to the Surface remains constant. This method has the disadvantage of being a very large appara tive effort arises when the energy source is carried along or as with camshafts executed, an eccentric movement of the same takes place.

Weiterhin ist es bekannt, einen Energiestrahl, insbesondere Elektronenstrahl, der zweidi­ mensional hochfrequent ablenkbar ist und in mindestens zwei in Bewegungsrichtung hinter­ einander liegenden Oberflächenbereichen im hochfrequenten periodischen Wechsel derart zur Einwirkung zu bringen, daß der in Front liegende Oberflächenbereich in der Festphase verbleibt und in den folgenden Oberflächenbereich aufgeschmolzen wird. Die Bahn- bzw. Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstückes und/oder die Flächenenergie des Elektronen­ strahles werden der Geometrie der aufzuschmelzenden Oberfläche angepaßt. Die gesamte Oberfläche wird in geometrieabhängige Einzelbereiche aufgeteilt, und für diese Bereiche wird die Bahngeschwindigkeit und die Flächenenergie in Abhängigkeit vom Auftreffwinkel des Elektronenstrahles festgelegt. Die Festlegung dieser Parameter erfolgt rechnerisch und/oder durch Versuche (DE 41 30 462 C1).Furthermore, it is known to use an energy beam, in particular an electron beam, which is two is dimensionally high-frequency deflectable and in at least two behind in the direction of movement mutually lying surface areas in the high-frequency periodic change bring about the effect that the surface area lying in front in the solid phase remains and is melted into the following surface area. The train or Movement speed of the workpiece and / or the surface energy of the electron beam are adapted to the geometry of the surface to be melted. The whole Surface is divided into geometry-dependent individual areas, and for these areas is the path speed and the surface energy depending on the angle of incidence  of the electron beam. These parameters are determined mathematically and / or by tests (DE 41 30 462 C1).

Nach diesem Prinzip werden beispielsweise Nockenscheiben durch Umschmelzen mit dem Elektronenstrahl gehärtet, indem die umlaufende Oberfläche der Nockenscheiben in sechs Segmente zerlegt wird. Für jedes Segment sind individuelle Verfahrensparameter erforder­ lich, so daß ein Mehrfaches an variablen Parametern festgelegt werden muß. Das hat zur Folge, daß das Fehlerpotential sehr hoch ist.According to this principle, for example, cam disks are melted with the Electron beam hardened by the circumferential surface of the cam discs in six Segments is disassembled. Individual process parameters are required for each segment Lich, so that a multiple of variable parameters must be set. That has to Consequence that the error potential is very high.

In Ergänzung dieses Verfahrens ist es bekannt, den gesamten Prozeß der Einwirkung des Elektronenstrahles in mindestens zwei Stufen zu unterteilen. Die Reihenfolge der Prozeß­ stufen und die Bewegungsrichtung während dieser Prozeßstufen sind unterschiedlich. Es erfolgt jeweils eine Anpassung an die Geometrie, d. h. die Kontur des Nockens, indem der Rotation eine Translation des Werkstückes überlagert wird. D. h., in Abhängigkeit von der Geometrie der Oberfläche, die vom Elektronenstrahl beaufschlagt wird, wird das Werkstück während der Drehbewegung in waagerechter Richtung (senkrecht zum Elektronenstrahl) bewegt. Zwischen jeder Prozeßstufe wird die Energiezufuhr unterbrochen. Die neue Aus­ gangsstellung für den Beginn der nächsten Prozeßstufe wird während dieser Zeit eingestellt. Beim Umschmelzhärten wird jeweils in einer Stufe eine Flanke eines Nockens behandelt.In addition to this method, it is known to control the entire process of exposure To divide the electron beam into at least two stages. The order of the process stages and the direction of movement during these process stages are different. It there is an adaptation to the geometry, d. H. the contour of the cam by the Rotation a translation of the workpiece is superimposed. That is, depending on the The geometry of the surface that is impacted by the electron beam becomes the workpiece during the rotating movement in a horizontal direction (perpendicular to the electron beam) emotional. The energy supply is interrupted between each process stage. The new out The starting position for the beginning of the next process stage is set during this time. In the case of remelt hardening, one flank of a cam is treated in one step.

Die bekannten Verfahren arbeiten nach dem Prinzip, daß der Strahlerzeuger senkrecht über der Drehachse des Werkstückes angeordnet ist und der im Zentrum des Energiefeldes auftref­ fende Energiestrahl nicht immer senkrecht auf die Oberfläche auftrifft. Diese Verfahren sind zwar relativ einfach mit einer bekannten NC-Steuerung auszuführen, aber die Konturände­ rungen zwischen der Oberfläche und dem Strahlerzeuger erfordern einen unterschiedlichen Energieeintrag. So müssen auch die Veränderungen der Radien durch Änderungen der Drehgeschwindigkeit des Werkstückes kompensiert werden. Die Einstrahlbedingungen än­ dern sich laufend, was nicht mit einfachen Mitteln zu verhindern ist. Ein hoher apparativer und Regelaufwand ist nicht zu vertreten, wenn die Wirtschaftlichkeit der Verfahren wesent­ lich vermindert wird.The known methods work on the principle that the jet generator is perpendicular to the The axis of rotation of the workpiece is arranged and which strikes in the center of the energy field energy beam does not always hit the surface perpendicularly. These procedures are To be carried out relatively easily with a known NC control, but the contour edges Clearances between the surface and the jet generator require a different one Energy input. So must the changes in the radii by changes in the Rotational speed of the workpiece can be compensated. The irradiation conditions change constantly changing what cannot be prevented by simple means. A high apparatus and regular expenditure is not justifiable if the economic viability of the procedures is essential Lich is reduced.

Die unvermeidbare Abweichung des Auftreffwinkels des Energiestrahls im Zentrum des Energiefeldes, insbesondere des Elektronenstrahls von 90° bewirkt nachteilig auch, daß bei Oszillation des Elektronenstrahls die momentan erzeugte Bahn die zuvor ausgeführte Bahn teilweise, abhängig von der Winkelabweichung beeinflußt. Die Wirkung wird anhand Fig. 1 erläutert.The unavoidable deviation of the angle of incidence of the energy beam in the center of the energy field, in particular of the electron beam of 90 °, also has the disadvantage that when the electron beam oscillates, the path currently generated partially influences the previously executed path depending on the angular deviation. The effect is explained with reference to FIG. 1.

Trifft der Elektronenstrahl 1 senkrecht auf (Fig. 1a), entsteht ein Energieübertragungsfeld und erzeugt eine Schmelzzone 2 im Werkstück der Nockenscheibe 3 mit einer Eindringtiefe t. Die Eindringtiefe t ist immer gleich. Dabei ist bei der Bewegungsrichtung 4 der Nocken­ scheibe 3 die Front der sogenannten "kalten Seite" SK und der sogenannten "heißen Seite" SH gleich. Weicht die Achse des Elektronenstrahls 1 im Zentrum des Energieübertragungs­ feldes vom rechten Winkel ab und gelangt in die Lage gemäß Fig. 1b, ist die Front auf der kalten Seite SK länger. Weicht die Achse dagegen in die Lage gemäß Fig. 1c, ist die Front der kalten Seite SK kürzer. In Fig. 1d, als vergrößerter Ausschnitt der Fig. 1b, ist erkennbar, daß bei dem Auftreffen des Elektronenstrahls 1 abweichend vom rechten Winkel die Seiten SK und SH der entstehenden Schmelzzonen 2 in ihrer Länge voneinander abweichen. Damit wird die Energiebilanz in den Schmelzzonen 2 nachhaltig gestört.If the electron beam 1 strikes perpendicularly ( FIG. 1a), an energy transfer field is created and creates a melting zone 2 in the workpiece of the cam disk 3 with a penetration depth t. The depth of penetration t is always the same. Here, in the direction of movement 4 of the cam disk 3, the front of the so-called "cold side" S K and the so-called "hot side" S H is the same. If the axis of the electron beam 1 deviates from the right angle in the center of the energy transfer field and reaches the position according to FIG. 1b, the front on the cold side S K is longer. Deviates the axis, however in the position according to FIG. 1c, the front of the cold side S K is shorter. In Fig. 1d, as an enlarged section of Fig. 1b, it can be seen that when the electron beam 1 strikes the sides S K and S H of the resulting melting zones 2 deviate in length from one another, deviating from the right angle. This permanently disturbs the energy balance in melting zone 2 .

Durch die Oszillation (Querbewegung) der Energiequelle senkrecht zur Bewegungsrichtung der zu beaufschlagenden Fläche, d. h. quer zur Nockenscheibe, entsteht eine Bahn entlang der Querbewegung der Energiequelle, die eine Front als Fläche bildet, die sich fortlaufend in Relativbewegungsrichtung verschiebt. D. h. die sich in Bewegungsrichtung bildende Schmelzzone hat zu beiden Seiten eine Fläche, die bei genau senkrechtem Auftreffen des Energiefeldes auf die zu beauflagende Fläche der Nockenscheibe gleich ist.Due to the oscillation (transverse movement) of the energy source perpendicular to the direction of movement the area to be applied, d. H. transverse to the cam disc, a path is created the transverse movement of the energy source, which forms a front as a surface that is continuously in Relative direction of movement shifts. That is, the one that forms in the direction of movement The melting zone has a surface on both sides which, when the Energy field on the surface of the cam to be loaded is the same.

Die nach den bekannten Verfahren unvermeidbare Abweichung des Auftreffwinkels des Energieübertragungsfeldes (siehe Fig. 1b und 1c) bewirkt, daß die Temperaturen der beiden Seiten der erzeugten Bahn unterschiedlich sind.The unavoidable deviation of the angle of incidence of the energy transfer field according to the known methods (see FIGS. 1b and 1c) causes the temperatures of the two sides of the web produced to be different.

Unabhängig von der Abweichung des Auftreffwinkels des Energieübertragungsfeldes ist die Temperatur auf der der vorher erzeugten Bahn zugewandten Seite höher, denn es ist die heiße Seite, während die andere Seite die kalte Seite ist. Die auf der langen Front vorhan­ dene heiße Seite gibt die Wärme an das Schmelzbad ab, dieses wird einseitig dünnflüssiger und die vorhandene Schmelzzone bricht zusammen. Daraus resultiert ein weiterer und sehr entscheidender Mangel, denn dieser Zusammenbruch führt zur Porenbildung und starken Oberflächendeformation. Das bedeutet, die Qualität des umgeschmolzenen Oberflächenbe­ reiches ist unzureichend. Das zur Verfügung stehende Parameterfeld wird eingeengt. The is independent of the deviation of the angle of incidence of the energy transfer field Temperature on the side facing the previously created web is higher, because it is the hot side while the other side is the cold side. The existing on the long front The hot side gives off the heat to the melt pool, which becomes thinner on one side and the existing melting zone breaks down. This results in another and very decisive deficiency, because this breakdown leads to the formation of pores and strong Surface deformation. That means the quality of the remelted surface rich is insufficient. The available parameter field is narrowed.  

Den bekannten Verfahren haftet noch ein weiterer Mangel an. Da sich zur Bildung einer ho­ mogenen Fläche im Umschmelzbereich die durch den Energieeintrag erzeugten Schmelz­ bahnen berühren bzw. überschneiden müssen, treten selbst bei rechtwinkligem Auftreffen des Energieübertragungsfeldes auf die Werkstückoberfläche im erzeugten Schmelzbad Temperaturdifferenzen auf, die störend sind und im Zusammenhang mit dem Entstehen ei­ ner kalten und heißen Seite stehen.The known methods have another defect. Since the formation of a ho mogen area in the remelting area the melt generated by the energy input need to touch or overlap webs, even if they meet at right angles the energy transfer field to the workpiece surface in the weld pool created Differences in temperature that are bothersome and related to the occurrence stand on a cold and hot side.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Härten von lokal unterschied­ lich gekrümmten Oberflächen, insbesondere der Laufflächen von Nockenwellen durch Randschicht-Veredelung, die geometriebezogen ist, zu schaffen. Als Energiequelle soll da­ bei ein Energiestrahl, vorzugsweise ein Elektronenstrahl eingesetzt werden. Dabei ist die Oberflächendeformation zu minimieren und eine porenfreie gleichmäßige bzw. gezielt einge­ stellte und unterschiedlich dicke Härtetiefe (Umschmelztiefe) zu erreichen. Es ist eine gleichmäßige Härteverteilung auf der gesamten Oberfläche zu erzielen. Das Verfahren soll mit geringem apparativen Aufwand zu realisieren sein. Geringe Kosten und damit eine hohe Wirtschaftlichkeit soll bei hohen Produktionszahlen gesichert sein.The invention has for its object a method for hardening locally different Lich curved surfaces, especially the treads of camshafts To create surface layer refinement that is geometry-related. As a source of energy there with an energy beam, preferably an electron beam. Here is the To minimize surface deformation and a pore-free uniform or targeted posed and hardness depth of different thickness (remelting depth) to achieve. It is one to achieve an even distribution of hardness over the entire surface. The procedure is supposed to can be realized with little equipment. Low costs and therefore high Profitability should be ensured with high production numbers.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben.According to the invention the object is achieved according to claim 1. Advantageous configurations of the method are described in claims 2 to 6.

Der Lösung liegt der Gedanke zugrunde, daß das Zentrum des Energieübertragungsfeldes in jedem Punkt der zu beaufschlagenden Oberfläche senkrecht auftrifft bzw. vom Zentrum abweichende Energieeinwirkstellen im Energieübertragungsfeld annähernd senkrecht auf­ treffen, damit die Flanken bzw. Seiten der Bahn der Schmelzzone gleich sind. Damit nun­ mehr um eine in ihrer Länge gleiche Front der heißen und kalten Seite zu gewährleisten ist, wird in einer ersten Stufe des Gesamtverfahrens das Energieübertragungsfeld mit der Dreh­ bewegung des Werkstückes - der Nockenwelle - nicht fest sondern variabel gekoppelt. Dies geschieht in der ersten Stufe, indem das Werkstück über seine gesamte zu behandelnde Oberfläche relativ zum Energieübertragungsfeld konstant bewegt wird. D. h. die Rotation des Werkstückes ist variabel und an die Nockenkontur angepaßt, aber die Relativbewegung Werkstück - Energieübertragungsfeld ist konstant. Das bedeutet, daß von der jeweiligen Nockenkontur abhängig die Rotation des Werkstückes gegen Null geht und dadurch eine Relativbewegung Werkstück-Energieübertragungsfeld derart zustande kommt, indem die Bewegung des Energieübertragungsfeldes übernommen wird. The solution is based on the idea that the center of the energy transfer field impinges vertically at any point on the surface to be exposed or from the center deviating energy impact points in the energy transfer field approximately perpendicular meet so that the sides or sides of the path of the melting zone are the same. So now more to ensure that the front of the hot and cold side is the same in length, in a first stage of the overall process, the energy transfer field with the rotation movement of the workpiece - the camshaft - not fixed but coupled variably. This happens in the first stage by moving the workpiece over its entire area to be treated Surface is constantly moved relative to the energy transfer field. That is, the rotation of the Workpiece is variable and adapted to the cam contour, but the relative movement Workpiece - energy transfer field is constant. That means that of each Depending on the cam contour, the rotation of the workpiece goes to zero and therefore one Relative movement of the workpiece energy transfer field is achieved by the Movement of the energy transfer field is taken over.  

Das Energieübertragungsfeld wird abhängig von der jeweiligen Form der Kontur der Ober­ fläche mit einem dieser angepaßten Ablenkwinkel zur Einwirkung gebracht. Bedingung ist das Auftreffen des Zentrums des Energieübertragungsfeldes stets im rechten Winkel zu ei­ ner im jeweiligen Punkt auf der Kontur gebildeten Tangente.The energy transfer field depends on the shape of the contour of the upper surface with one of these adapted deflection angles. condition is the impact of the center of the energy transfer field always at a right angle to egg ner tangent formed at the respective point on the contour.

Die zur Ausführung der ersten Verfahrensstufe erforderlichen Parameter für die Werkstück­ rotation und Ablenkung des vom Elektronenstrahl erzeugten Energieübertragungsfeldes werden zweckmäßigerweise rechnerisch am Modell ermittelt. Mittels einer bekannten NC-Steuerung erfolgt der erfindungsgemäße. Verfahrensablauf.The parameters for the workpiece required to carry out the first stage of the process rotation and deflection of the energy transfer field generated by the electron beam expediently determined mathematically on the model. Using a known NC control takes place according to the invention. Process flow.

Die Werte und daraus gebildete Kurven für die Werkstückrotation und Strahlablenkung wer­ den rechnerisch am Modell ermittelt. Zwei an sich bekannte NC-Achsen, eine für die Rotati­ on des Werkstückes und eine für die Ablenkung des Energieübertragungsfeldes werden aufeinander abgestimmt und in bekannter Weise gesteuert oder eine NC-Achse für die Ro­ tation des Werkstückes und eine mit dieser gekoppelte digitale Steuerung der Ablenkung des Energieübertragungsfeldes mit einem dynamischen Energieübertragungsbild, das den geforderten Bedingungen entspricht.The values and the resulting curves for workpiece rotation and beam deflection which is calculated on the model. Two well-known NC axes, one for the Rotati on the workpiece and one for the deflection of the energy transfer field coordinated and controlled in a known manner or an NC axis for the Ro tion of the workpiece and a digital control of the deflection coupled with it of the energy transfer field with a dynamic energy transfer image that the required conditions.

In einer zweiten Stufe des Verfahrens wird die Energieverteilung im entstehenden Schmelz­ bad angepaßt. Das erfolgt derart, daß ein Ausgleich zwischen der heißen und kalten Seite erfolgt. Dazu wird Energieverteilung derart gewichtet, daß der heißen Seite der entstehen­ den Bahn weniger Energie als auf der kalten Seite zugeführt wird. Der Energieeintrag wird auf der heißen Seite dadurch verringert, daß das Energieübertragungsfeld, d. h. der dieses erzeugende Elektronenstrahl, gepulst wird und digital der differenzierte Energieeintrag er­ folgt. Es ist auch eine analoge Strahlführung möglich, indem der Elektronenstrahl in entspre­ chenden Figuren abgelenkt wird. Letztendlich ist auch die Kombination der digitalen und analogen Strahlführung möglich.In a second stage of the process, the energy distribution in the resulting enamel bathroom adapted. This is done in such a way that a balance between the hot and cold side he follows. For this purpose, energy distribution is weighted in such a way that the hot side is created less energy is supplied to the web than on the cold side. The energy input will on the hot side by reducing the energy transfer field, i.e. H. of this generating electron beam, is pulsed and digitally the differentiated energy input follows. Analog beam guidance is also possible, in that the electron beam corresponds to figures are distracted. Ultimately, the combination of digital and analog beam guidance possible.

Die beiden Stufen des Verfahrens werden derart kombiniert und bilden letztendlich einen Gesamtprozeß, bei dem das Zentrum des durch die abgestimmte Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem zur Einwirkung gebrachten Energieübertragungsfeld stets in jedem Punkt der Oberfläche ein rechtwinkliges Auftreffen erfolgt und eine Bahn der Schmelzzone entsteht, deren beide Flächen gleich sind. Gleichzeitig wird auch auf beiden Seiten der Energieeintrag unterschiedlich geregelt, damit dieser auf der bereits erzeugten Bahn befind­ lichen Seiten geringer ist, damit keine Temperaturdifferenzen durch das vorher erzeugte Schmelzbad auftreten.The two stages of the process are combined in this way and ultimately form one Overall process, in which the center of the coordinated relative movement between the workpiece and the applied energy transfer field always in everyone At right angles to the surface and a path of the melting zone arises, whose two surfaces are the same. At the same time, the Energy input regulated differently so that it is on the path already created  Lichen sides is lower, so that no temperature differences due to the previously generated Melt pool occur.

Die Fig. 2 stellt einen Schnitt durch eine Nockenscheibe senkrecht zur Achse derselben dar. Mit einem Elektronenstrahl 1 werden durch die bekannte Ablenksteuerung desselben über die Breite der Nockenscheibe 3, d. h. in Achsrichtung über die Nockenbreite Schmelzbahnen als aneinandergereihte Schmelzzonen 2 erzeugt. Die Bewegung des Werkstückes - der Nockenscheibe 3 - erfolgt in Richtung 4. Der hochfrequent zweidimensional abgelenkte Elektronenstrahl 1 wird so gesteuert, daß ein von ihm erzeugtes Energiefeld nacheinander die Schmelzzonen 2.1 bis 2.n erzeugt. Diese Schmelzzonen 2 werden so eng aneinander erzeugt, daß eine geschlossene aufgeschmolzene Oberfläche erzeugt wird, die eine Tiefe t aufweist. Fig. 2 shows a section through a cam disc perpendicular to the axis of the same. With an electron beam 1 are obtained by the known deflection control of the same over the width of the cam disk 3, that generates a series of adjacent melt zones 2 in the axial direction via the cam width melt webs. The movement of the workpiece - the cam disk 3 - takes place in the direction 4 . The high-frequency, two-dimensionally deflected electron beam 1 is controlled so that an energy field generated by it successively generates the melting zones 2.1 to 2 .n. These melting zones 2 are produced so close to one another that a closed, melted surface is produced which has a depth t.

Durch die erste Stufe des Verfahrens wird das rechtwinklige Auftreffen des Elektronenstrahls 1 im Zentrum des Energiefeldes auf jeden Punkt der Oberfläche der Nockenscheibe 3 er­ reicht.By the first stage of the method, the right-angled impingement of the electron beam 1 in the center of the energy field at every point on the surface of the cam disk 3 is sufficient.

In der zweiten Stufe wird der Energieeintrag des Elektronenstrahls 1 geregelt. In der voran­ gegangenen Schmelzzone 2.2 herrscht noch eine Temperatur von mehr als 1.000°C, diese wirkt auf die folgende Schmelzzone 2, die sogenannte heiße Seite SH. Auf der sogenannten kalten Seite SK der Schmelzzone herrschen ca. 400-500°C, denn das Werkstück ist auf die­ ser Seite noch kalt. Nunmehr wird erfindungsgemäß der Energieeintrag E diesen Tempera­ turverhältnissen angepaßt, indem auf der heißen Seite SH weniger Energie zugeführt wird als auf der kalten Seite SK. Dieser Ausgleich erfolgt zweckmäßig durch die gepulste Ener­ giezuführung, indem auf der heißen Seite SH weniger Pulse wirksam werden als auf der kalten Seite SK.The energy input of the electron beam 1 is regulated in the second stage. In the previous melting zone 2.2 there is still a temperature of more than 1,000 ° C, this affects the following melting zone 2 , the so-called hot side S H. The so-called cold side S K of the melting zone is approx. 400-500 ° C, because the workpiece is still cold on this side. Now, according to the invention, the energy input E is adapted to these temperature ratios by supplying less energy on the hot side S H than on the cold side S K. This compensation is expediently carried out by the pulsed energy supply by fewer pulses acting on the hot side S H than on the cold side S K.

Claims (6)

1. Verfahren zum Umschmelzhärten von lokal unterschiedlich gekrümmten Oberflächen, indem ein zweidimensional abgelenktes Energieübertragungsfeld, das von einem Elektronenstrahl erzeugt wird, in zwei Bewegungsrichtungen auf der Oberfläche des Werkstückes im periodischen Wechsel derart zur Einwirkung gebracht wird, daß der in Front liegende Oberflächenbereich in Festphase verbleibt und erst im nachfolgenden Verlauf durch das Energieübertragungsfeld aufgeschmolzen wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Energieübertragungsfeld und der umzuschmelzenden Oberfläche des Werkstückes eine Relativbewegung mit konstanter Geschwindigkeit aus­ geführt wird, indem die Ablenkung des Energieübertragungsfeldes zur Drehbewegung des Werkstückes variabel ist, daß das Zentrum des Energieübertragungsfeldes auf jeden Punkt der gekrümmten Oberfläche senkrecht auf der in diesem Punkt gebildeten Tan­ gente auf der Oberfläche des Werkstückes auftrifft und daß das Energieübertragungsfeld auf der Oberfläche des Werkstückes derart geführt wird, daß in einer quer zur Bewe­ gungsrichtung des Werkstückes verlaufenden Bahn auf der Werkstückoberfläche auf der in Front liegenden Seite der Energieeintrag höher ist als auf der Gegenseite.1. A method for remelt hardening of locally differently curved surfaces by a two-dimensionally deflected energy transfer field, which is generated by an electron beam, is brought into effect on the surface of the workpiece in two directions of movement in such a way that the surface area lying in front remains in the solid phase and is only melted in the subsequent course by the energy transfer field, characterized in that between the energy transfer field and the surface of the workpiece to be remelted, a relative movement is carried out at a constant speed by the deflection of the energy transfer field to the rotary movement of the workpiece is variable, that the center of the Energy transfer field on each point of the curved surface perpendicular to the formed in this point Tan gente on the surface of the workpiece and that the energy transfer Field is guided on the surface of the workpiece in such a way that the energy input is higher on the workpiece surface on the front side than in the opposite direction in a path running transversely to the direction of movement of the workpiece. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Oberflächenform des Werkstückes angepaßte Drehbewegung des Werkstückes und die zugeordnete Ablen­ kung des Energieübertragungsfeldes auf der Oberfläche des Werkstückes berechnet wird und die Werte zwei aufeinander abgestimmten NC-Achsen geführt werden und daß eine NC-Achse in bekannter Weise das Energieübertragungsfeld ablenkt und die andere NC- Achse das Werkstück in Rotation versetzt.2. The method according to claim 1, characterized in that the surface shape of the Rotational movement of the workpiece adapted to the workpiece and the associated deflections kung the energy transfer field on the surface of the workpiece is calculated and the values of two coordinated NC axes are managed and that one NC axis deflects the energy transfer field in a known manner and the other NC Axis the workpiece is rotated. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Oberflächenform des Werkstückes angepaßte Drehbewegung des Werkstückes und die zugeordnete Ablen­ kung das Energieübertragungsfeld auf der Oberfläche des Werkstückes berechnet wird und die Werte einer NC-Achse, die die Drehbewegung des Werkstückes steuert und einer gekoppelten digitalen Steuerung, die die Ablenkung des Energieübertragungsfeldes mit einem dynamischen Energieübertragungsbild steuert, synchronisiert werden. 3. The method according to claim 1, characterized in that the surface shape of the Rotational movement of the workpiece adapted to the workpiece and the associated deflections kung the energy transfer field is calculated on the surface of the workpiece and the values of an NC axis that controls the rotational movement of the workpiece and one coupled digital control that uses the deflection of the energy transfer field controls a dynamic energy transfer image, be synchronized.   4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpas­ sung des Energieeintrages auf der das Energieübertragungsfeld erzeugenden Bahn der Energiestrahl gepulst wird und digital auf beiden Seiten der Bahn derart zur Einwirkung gebracht wird, daß auf der in Front liegenden Seite ein höherer Energieeintrag erfolgt.4. The method according to claim 1, 2 or 1 and 3, characterized in that for adaptation solution of the energy input on the path of the energy transfer field generating the The energy beam is pulsed and applied digitally on both sides of the web is brought that there is a higher energy input on the front side. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung des Energieeintrages auf der das Energieübertragungsfeld erzeugenden Bahn das Energie­ übertragungsfeld analog, durch Erzeugen von Figuren derart zur Einwirkung gebracht wird, daß auf der in Front liegenden Seite ein höherer Energieeintrag erfolgt.5. The method according to claim 1, 2 and 3, characterized in that for adjusting the Energy input on the path generating the energy transfer field the energy transmission field analog, brought into effect by generating figures is that there is a higher energy input on the front side. 6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung des Energieeintrages auf der dem Energieübertragungsfeld erzeugenden Bahn das Energie­ übertragungsfeld digital und analog derart zur Einwirkung gebracht wird, daß auf der in Front liegenden Seite ein höherer Energieeintrag erfolgt.6. The method according to claim 1, 2 and 3, characterized in that for adjusting the Energy input on the path generating the energy transfer field the energy transmission field is brought into effect digitally and analogously in such a way that on the in A higher energy input occurs at the front.
DE1998111216 1998-03-14 1998-03-14 Process for remelt hardening of locally differently curved surfaces Expired - Lifetime DE19811216C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998111216 DE19811216C2 (en) 1998-03-14 1998-03-14 Process for remelt hardening of locally differently curved surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998111216 DE19811216C2 (en) 1998-03-14 1998-03-14 Process for remelt hardening of locally differently curved surfaces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19811216A1 DE19811216A1 (en) 1999-09-16
DE19811216C2 true DE19811216C2 (en) 2000-05-31

Family

ID=7860977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1998111216 Expired - Lifetime DE19811216C2 (en) 1998-03-14 1998-03-14 Process for remelt hardening of locally differently curved surfaces

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19811216C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19919611C2 (en) * 1999-04-17 2001-04-26 Saechsische Elektronenstrahl G Process for remelting surfaces using charge carrier jets

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3626799A1 (en) * 1985-08-08 1987-02-19 Toyota Motor Co Ltd METHOD FOR PRODUCING A CAMSHAFT WITH A MELTED AND COOLED SURFACE LAYER
DE4130462C1 (en) * 1991-09-13 1992-08-27 Saechsische Elektronenstrahlgesellschaft Mbh, O-9005 Chemnitz, De Curved surfaces partic. of cams on camshafts - which are hardened by remelting under an electron beam which is moved in two dimensions at high frequency
DE4320408A1 (en) * 1993-06-21 1994-12-22 Fraunhofer Ges Forschung Process-control method for the surface machining of workpieces with pulsed laser radiation
DE19611929C1 (en) * 1996-03-27 1997-07-24 Glyco Metall Werke Heavy duty steel-backed bearing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3626799A1 (en) * 1985-08-08 1987-02-19 Toyota Motor Co Ltd METHOD FOR PRODUCING A CAMSHAFT WITH A MELTED AND COOLED SURFACE LAYER
DE4130462C1 (en) * 1991-09-13 1992-08-27 Saechsische Elektronenstrahlgesellschaft Mbh, O-9005 Chemnitz, De Curved surfaces partic. of cams on camshafts - which are hardened by remelting under an electron beam which is moved in two dimensions at high frequency
DE4320408A1 (en) * 1993-06-21 1994-12-22 Fraunhofer Ges Forschung Process-control method for the surface machining of workpieces with pulsed laser radiation
DE19611929C1 (en) * 1996-03-27 1997-07-24 Glyco Metall Werke Heavy duty steel-backed bearing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CD-Rom PAJ: Patent Abstracts of Japan JP 07-0 11 325 A *

Also Published As

Publication number Publication date
DE19811216A1 (en) 1999-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3626799C2 (en)
DE19960797C1 (en) Method for producing an opening in a metallic component
EP2142333B1 (en) Apparatus for working a surface of a workpiece by means of laser radiation
EP0748268B1 (en) Process for preparing the seam regions of coated workpieces for laser beam welding and lap joint for welding coated workpieces
DE10063309A1 (en) Cooling air aperture fabricating system for metallic component of gas turbine, including turbine blade, involves removal of metal layers by sublimation
DE102013009209A1 (en) Producing piston for internal combustion engine by welding two components made of steel with each other using welding unit, forming rotationally symmetrical weld seam, and pre-heating portions of components using heat treatment unit
DE10309157A1 (en) Laser welding of coated plates in the automotive industry uses one laser to warm and a second one to weld
DE19811216C2 (en) Process for remelt hardening of locally differently curved surfaces
DE19611929C1 (en) Heavy duty steel-backed bearing
DE4130462C1 (en) Curved surfaces partic. of cams on camshafts - which are hardened by remelting under an electron beam which is moved in two dimensions at high frequency
DE10004389B4 (en) Method and device for welding by means of an electron beam
DE10262053A1 (en) Process for the laser processing of coated metal sheets
DE10059802B4 (en) Process for surface treatment
DE3626808A1 (en) METHOD FOR PRODUCING A CAMSHAFT WITH A MELTED AND COOLED SURFACE LAYER
DE4225002C1 (en) Melt-hardening of curved surfaces without giving undesired geometry and surface changes of cam - using electron beam, with translatory motion superimposed on workpiece rotation
DE3925085C1 (en)
EP0617134B1 (en) Process for remelting surface areas of workpieces
DE4209938C1 (en) Melting surface of component with combined rotation and translation of component - using stationary radiation source, with rotation of component about given axis with combined linear motion, esp. for cam shaft mfr.
DE10241593A1 (en) Laser processing of coated sheet metal involves producing topographical change(s) protruding from surface on side(s) of sheet(s) with laser whose is scanned across surface of sheet by scanning device
DE10123018A1 (en) Production of cylindrical recesses in a workpiece comprises irradiating the workpiece with laser pulses using a rotating mask, and forming the irradiating mark of the laser on the workpiece using a lens
DE10126165A1 (en) Method for hardening a surface area of a workpiece
DE3908631A1 (en) Method for surface treatment (finishing) by fusion using electron beams
DE19908715C1 (en) Surgical nail for fastening bones comprises thin-walled tube with ribs
DE19919611C2 (en) Process for remelting surfaces using charge carrier jets
DE4001144C1 (en) Case hardening of metallic workpiece - by rotating and locally heating above transformation temp. by energy beam

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right