DE19814299A1 - Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks aus Metall - Google Patents
Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks aus MetallInfo
- Publication number
- DE19814299A1 DE19814299A1 DE19814299A DE19814299A DE19814299A1 DE 19814299 A1 DE19814299 A1 DE 19814299A1 DE 19814299 A DE19814299 A DE 19814299A DE 19814299 A DE19814299 A DE 19814299A DE 19814299 A1 DE19814299 A1 DE 19814299A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- workpiece
- temperature
- predetermined
- spring
- machining
- 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- Withdrawn
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
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
- C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
- C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
-
- 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes aus Metall, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei das Werkstück auf eine vorbestimmte erste Temperatur erwärmt und unmittelbar anschließend an die Erwärmung solange derart mit einem Strahl aus Festkörperteilchen behandelt wird, daß es in einem Randbereich bis auf eine vorbestimmte zweite Temperatur abgekühlt wird. Dies erzielt einen Tiefenverlauf (20) der Eigenspannung bis zu einer Tiefe d von 500 mum.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes aus Metall,
insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Einbringen von Eigenspannungen in einen Werkstoff eines Werkstückes wird dieses
beispielsweise Sand- oder Kugelgestrahlt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten
Art zur Verfügung zu stellen, wobei eine weitere Verbesserung von Materialeigenschaften
eines behandelten Werkstückes insbesondere bezüglich einer mechanischen Festigkeit
erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch
1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Werkstück auf eine vorbestimmte erste
Temperatur erwärmt und unmittelbar anschließend an die Erwärmung solange derart mit
einem Strahl aus Festkörperteilchen behandelt wird, daß es in einem Randbereich bis auf
eine vorbestimmte zweite Temperatur abgekühlt wird.
Dies hat den Vorteil, daß durch das gleichzeitige Anlassen und Partikelstrahlen
(Anlasstrahlen) eine höher Werkstückfestigkeit erzielt wird. Dadurch kann ein Werkstück
entweder für gegebene mechanische Belastungen geringer dimensioniert werden, was zu
einer entsprechenden Gewichtseinsparung führt, oder bei konstanter Dimensionierung für
höhere mechanische Belastungen verwendet werden.
Zweckmäßigerweise sind die Festkörperteilchen Kugeln und/oder Sandkörner, wobei die
erste Temperatur beispielsweise einen Wert im Bereich 500 bis 600°C und die zweite
Temperatur beispielsweise einen Wert im Bereich 50 bis 200°C, insbesondere einen Wert
von 100°C, hat.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Metall ein anlaßbeständiger Stahl, insbesondere
Federstahl, und das Werkstück bevorzugte ein Pleuel, eine Achsfeder, eine Ventilfeder oder
eine Blattfeder.
Dadurch, daß nach dem Behandeln mit Partikelstrahlen das Werkstück langsam mit einer
vorbestimmten Temperaturkurve abgekühlt wird, zieht sich das gesamte Werkstück
zusammen und es stellen sich die mechanische Festigkeit erhöhende
Druckeigenspannungen in einem durch das Strahlen plastifizierten Randbereich ein. Dies
erhöht ferner in vorteilhafter Weise eine Schwingfestigkeit des Werkstückes.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
Fig. 1 einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Pleuelstegquerschnitt
und
Fig. 2 einen Tiefenverlauf von durch das erfindungsgemäße Verfahren in dem Werkstück
erzeugten Eigenspannungen.
Fig. 1 zeigt beispielhaft als Werkstück einen Schnitt eines Pleuelsteges 10, welcher mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurde. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird die Werkstoffestigkeit durch Vorwärmen, beispielsweise in einem Ofen, zunächst
verringert. Beim unmittelbar nachfolgenden Behandeln mit Festkörperpartikeln, wie
beispielsweise Sand- oder Kugelstrahlen, ist das Werkstück 10 im wesentlichen noch auf der
Vorwärmtemperatur. Auftreffende Strahlteilchen bzw. Strahlkörner bewirken nunmehr am
noch heißen Werkstoff eine erhöhte Plastifizierung einer Randschicht 12, welche in Fig. 1
mit der Tiefe d dargestellt ist. Durch das Strahlen wird die Randschicht 12 während der
Strahlbehandlung schneller abgekühlt als ein Kern 14 im Inneren des Werkstückes 10.
Durch eine nachfolgende Abkühlung im Kern 14 zieht sich das gesamte Werkstück 10
zusammen und Druckeigenspannungen im gesamten plastifizierten Randbereich 12 stellen
sich ein. Dies erhöht eine mechanische und eine Schwingfestigkeit des Werkstückes 10.
Beispielsweise wird das Werkstück 10 noch im vorgewärmten Zustand bei einer Werkstück-
Temperatur von beispielsweise 500 bis 600°C mit einem Partikelstrahl behandelt, wobei das
Strahlen eine Abkühlung der Randschicht 12 auf eine Temperatur von beispielsweise 100°C
am Ende der Behandlung bewirkt, wogegen der Kern 14 noch eine Temperatur von
beispielsweise < 200°C hat. Das Werkstück aus beispielsweise anlaßbeständigem Stahl,
insbesondere Federstahl, wird gehärtet, ganz oder teilweise in einer Ofenatmosphäre auf
500 bis 600°C durchgewärmt und aus der Ofenatmosphäre sofort intensiv Partikel- oder
Kugelgestrahlt, bis die Randtemperatur auf ca. 100°C abgefallen ist. Das Werkstück wird
dann langsam aktiv (durch z. B. Kühlung) oder passiv (durch z. B. Wärmeabstrahlung)
abgekühlt.
Nunmehr haben sich durch die erfindungsgemäße Behandlung Druckeigenspannungen bis
in eine Tiefe von ca. 500 µm ausgebildet, wie in Fig. 2 dargestellt. Auf der vertikalen Achse
16 ist hierbei eine Eigenspannung in MPa und auf der horizontalen Achse 18 ist eine Tiefe d
in µm aufgetragen. Die Eigenspannungen sind als Tiefenverlauf 20 dargestellt mit einem
Bereich 22. Die Eigenspannungen nehmen von der Oberfläche aus gesehen in das
Werkstück 10 hinein zunächst zu und nach durchlaufen eines Kurvenminimums (d. h.
maximaler Eigenspannung) wieder ab. Bei einer Tiefe d von etwa 500 µm hat der
Tiefenverlauf 20 der Eigenspannung einen Nulldurchgang, d. h. es sind im wesentlichen
keine Eigenspannungen mehr vorhanden. Im Gegensatz dazu erreicht man bei
herkömmlichem Kugelstrahlen nur Tiefen bis zu 300 µm für Eigenspannungen, d. h. der
Nulldurchgang des Tiefenverlaufes der Eigenspannungen ist bereits bei einer Tiefe d von
300 µm.
Somit ist z. B. ein Pleuel mit geringerem Querschnitt bei gleicher mechanischer Festigkeit
als ein herkömmlich hergestelltes Pleuel erzielbar, wobei sich eine Gewichtseinsparung von
< 30% ergibt.
Die erfindungsgemäße Warmstrahlbehandlung ist auch auf andere Bauteile übertragbar, wie
beispielsweise eine Feder (Achsfeder, Ventilfeder, Blattfeder), wodurch man
gewichtsoptimierte Federn erzielt. Auch hier bewirkt das Strahlen bei Temperaturen von
etwa. ≧ 500°C eine Plastifizierung, bis die Randschicht 12 kälter als der Kern 14 ist,
wodurch sich eine günstige Eigenspannungsverteilung einstellt. Dies bedeutet für
Eigenschaften von derart behandelten Werkstücken, daß eine höhere Belastbarkeit und/oder
eine Gewichtseinsparung erzielt wird. Grundsätzlich ist dieses Verfahren bei allen mit einem
Partikelstrahl behandelten Werkstücken verwendbar.
10
Pleuelsteg
12
Randschicht
14
Kern
16
vertikalen Achse
18
horizontalen Achse
20
Tiefenverlauf
22
Bereich
d Tiefe der Randschicht
d Tiefe der Randschicht
Claims (7)
1. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes aus Metall, insbesondere für ein
Kraftfahrzeug,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Werkstück auf eine vorbestimmte erste Temperatur erwärmt und unmittelbar
anschließend an die Erwärmung solange derart mit einem Strahl aus
Festkörperteilchen behandelt wird, daß es in einem Randbereich bis auf eine
vorbestimmte zweite Temperatur abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Festkörperteilchen Kugeln und/oder Sandkörner sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Temperatur einen Wert im Bereich 500 bis 600°C hat.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Temperatur einen Wert im Bereich 50 bis 200°C, insbesondere einen
Wert von weniger als 125°C, hat.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Metall ein anlaßbeständiger Stahl, insbesondere Federstahl ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Werkstück ein Pleuel, eine Achsfeder, eine Ventilfeder oder eine Blattfeder ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
nach dem Behandeln mit Partikelstrahlen das Werkstück langsam mit einer
vorbestimmten Temperaturkurve abgekühlt wird.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19814299A DE19814299A1 (de) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks aus Metall |
DE59903505T DE59903505D1 (de) | 1998-03-31 | 1999-02-19 | Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes aus Stahl |
EP99103230A EP0947589B1 (de) | 1998-03-31 | 1999-02-19 | Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes aus Stahl |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19814299A DE19814299A1 (de) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks aus Metall |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19814299A1 true DE19814299A1 (de) | 1999-10-07 |
Family
ID=7863044
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19814299A Withdrawn DE19814299A1 (de) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks aus Metall |
DE59903505T Expired - Lifetime DE59903505D1 (de) | 1998-03-31 | 1999-02-19 | Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes aus Stahl |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59903505T Expired - Lifetime DE59903505D1 (de) | 1998-03-31 | 1999-02-19 | Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes aus Stahl |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0947589B1 (de) |
DE (2) | DE19814299A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19850867C2 (de) * | 1997-11-04 | 2003-10-23 | Nsk Ltd | Stufenloses Toroidgetriebe |
DE19861260B4 (de) * | 1997-11-04 | 2005-09-22 | Nsk Ltd. | Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101219837B1 (ko) | 2010-10-19 | 2013-01-08 | 기아자동차주식회사 | 차량 엔진용 고강도 밸브 스프링의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 차량 엔진용 고강도 밸브 스프링 |
DE102017007801A1 (de) * | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Verfestigungsstrahlen oder Verfestigungswalzen |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3142270A1 (de) * | 1981-10-24 | 1983-05-11 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Verfahren zum verbessern der festigkeitseigenschaften in den oberflaechennahen bereichen von werkstuecken,insbesondere aus stahl |
DE4015205C1 (en) * | 1990-05-11 | 1991-08-22 | Mtu Muenchen Gmbh | Method of reinforcing gas turbine rotor - has balls forced against base surface of slot in rotor to compress it |
EP0612584A1 (de) * | 1993-01-25 | 1994-08-31 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abstandring für eine drehende Hämmervorrichtung |
DE4415094A1 (de) * | 1994-04-29 | 1995-11-02 | Leybold Durferrit Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken durch Partikelstrahlen |
DE19518365A1 (de) * | 1995-05-22 | 1996-11-28 | Ihd Inst Fuer Holztechnologie | Verfahren zur Stabilisierung der Temperatur von rotierenden Werkzeugen zum Glätten von Holz und Holzwerkstoffen |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5827956A (ja) * | 1981-08-11 | 1983-02-18 | Aichi Steel Works Ltd | 耐へたり性の優れたばね用鋼 |
JPS58188532A (ja) * | 1982-04-28 | 1983-11-04 | Nhk Spring Co Ltd | 中空スタビライザの製造方法 |
DE3369082D1 (en) * | 1982-10-12 | 1987-02-19 | Nippon Kokan Kk | Method and apparatus for removing fine cold shut cracks on horizontally and continuously cast steel strand using ejection of a plurality of metal shot |
JPS60162727A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-24 | Komatsu Ltd | 加工熱処理法 |
JPS60258409A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-20 | Toyota Motor Corp | シヨツトピ−ニングによる金属の表面処理方法 |
JPS6179719A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-23 | Komatsu Ltd | 加工熱処理法 |
JPS61124521A (ja) * | 1984-11-22 | 1986-06-12 | Komatsu Ltd | 加工熱処理法 |
IT1216347B (it) * | 1986-11-20 | 1990-02-22 | Necchi Spa | Procedimento per ottenere getti in ghisa sferoidale bainitica |
US5100482A (en) * | 1989-12-05 | 1992-03-31 | Horikiri Spring Mfg., Co., Ltd. | Method of preparing a leaf spring |
JP2915163B2 (ja) * | 1991-03-30 | 1999-07-05 | 同和鉱業株式会社 | 強度向上表面処理方法 |
JPH0578798A (ja) * | 1991-09-24 | 1993-03-30 | Mazda Motor Corp | アルミニウム合金製部材の表面改質方法 |
JP3262352B2 (ja) * | 1991-11-18 | 2002-03-04 | 日本発条株式会社 | 高強度ばねの製造方法 |
JPH0641631A (ja) * | 1992-07-23 | 1994-02-15 | Kobe Steel Ltd | ばねの強化方法 |
DE4330832C2 (de) * | 1993-09-11 | 1996-04-04 | Hoesch Federn Gmbh | Verfahren zur Optimierung der Eigenspannungsverteilung im Stabquerschnitt von Schraubendruckfedern |
-
1998
- 1998-03-31 DE DE19814299A patent/DE19814299A1/de not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-02-19 DE DE59903505T patent/DE59903505D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-19 EP EP99103230A patent/EP0947589B1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3142270A1 (de) * | 1981-10-24 | 1983-05-11 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Verfahren zum verbessern der festigkeitseigenschaften in den oberflaechennahen bereichen von werkstuecken,insbesondere aus stahl |
DE4015205C1 (en) * | 1990-05-11 | 1991-08-22 | Mtu Muenchen Gmbh | Method of reinforcing gas turbine rotor - has balls forced against base surface of slot in rotor to compress it |
EP0612584A1 (de) * | 1993-01-25 | 1994-08-31 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abstandring für eine drehende Hämmervorrichtung |
DE4415094A1 (de) * | 1994-04-29 | 1995-11-02 | Leybold Durferrit Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken durch Partikelstrahlen |
DE19518365A1 (de) * | 1995-05-22 | 1996-11-28 | Ihd Inst Fuer Holztechnologie | Verfahren zur Stabilisierung der Temperatur von rotierenden Werkzeugen zum Glätten von Holz und Holzwerkstoffen |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
WALZ,Karlheinz: Oberflächenverfestigen. In: Werkstatt und Betrieb, Jg.1951, H.2, S.57-59 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19850867C2 (de) * | 1997-11-04 | 2003-10-23 | Nsk Ltd | Stufenloses Toroidgetriebe |
DE19861260B4 (de) * | 1997-11-04 | 2005-09-22 | Nsk Ltd. | Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE59903505D1 (de) | 2003-01-09 |
EP0947589B1 (de) | 2002-11-27 |
EP0947589A1 (de) | 1999-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102007023087B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Nockens | |
DE102013010946B3 (de) | Verfahren und Anlage zum Herstellen eines pressgehärteten Stahlblechbauteils | |
DE102005041741B4 (de) | Verfahren zum Herstellen eines pressgehärteten Bauteils | |
DE102011050657B3 (de) | Kraftfahrzeug-Fahrwerkskomponente | |
DE102011118285A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kraftwagenbauteils und Kraftwagenbauteil | |
EP3973205B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines reibbremskörpers für eine reibbremse | |
EP0907431B1 (de) | Verfahren zum umformen eines flächigen metallwerkstückes | |
EP3211109A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines warmformwerkzeuges und warmformwerkzeug hieraus | |
EP0947589B1 (de) | Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes aus Stahl | |
DE102008003871A1 (de) | Blechhalbzeuge und Verfahren zum Veredeln von Blechhalbzeugen mit Hilfe von Laserstrahlverfahren | |
WO2007121709A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines kraftfahrzeug-schwenklagers in schalenbauweise | |
EP3456456A1 (de) | Verfahren zur herstellung von tailor welded blanks (twbs) | |
DE102008060161B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Fahrwerkskomponente mit erhöhter Dauerfestigkeit und Fahrwerkskomponente | |
EP0508434B1 (de) | Verfahren zum Herstellen von Strangpressprofilteilen | |
DE1483023A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer verjuengten Blattfeder | |
DE102012010696B4 (de) | Wärmebehandlungsverfahren für eine Vielzahl von Leichtmetallbauteilen | |
DE102013018744A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug | |
DE102016117474A1 (de) | Karosseriebauteil mit reduzierter Rissneigung und Verfahren zur Herstellung | |
DE102020004685A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Massivbauteils aus einem Stahlwerkstoff und solches Bauteil | |
DE102018104326B3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallumformbauteils | |
EP1225348B1 (de) | Werkstoffverbund-Bauteil mit einer Bruchfläche sowie Verfahren zur Vorbereitung einer Bruchtrennstelle | |
DE102017102447B4 (de) | Verfahren zum Einbauen einer Druckeigenspannung in ein rotationssymmetrisches Metallbauteil, Drehstabfeder sowie Verwendung einer solchen | |
EP0378986A1 (de) | Lager | |
DE102014214640A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus wärmebehandeltem Gusseisen | |
DE102018200310A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechbauteils |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8141 | Disposal/no request for examination |