DE19918808A1 - Verfahren zum Härten von Ringnuten mit Laserstrahlen - Google Patents

Verfahren zum Härten von Ringnuten mit Laserstrahlen

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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
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Abstract

Bei einem Verfahren zum Härten der Nuten von Stahlkolben bzw. Kolbenböden aus Stahl soll verhindert werden, daß der Nutgrund gehärtet wird. DOLLAR A Hierzu wird der Laserstrahl bezogen auf den Kolbenaußendurchmesser etwa in tangentialer Richtung auf die Nutflanken gerichtet.

Description

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Härten der Ringnu­ ten eines Kolbenbodens aus Stahl, eines Stahlkolbens, eines Stahlunterteils oder von Stahlkolbenköpfen mit Laserstrah­ lung.
Derartige Verfahren sind aus der US 5,515,770 und der JP- A 1-149424 bekannt. Wesentlich bei derartigen Verfahren ist im Regelfall, daß die Vorderkante der Nut nicht aufge­ schmolzen wird und daß der Nutgrund nicht gehärtet wird, da dort ein erhöhtes Spannungsniveau vorliegt.
Um zu verhindern, daß die Vorderkante der Nut aufgeschmol­ zen wird, wird die Kante gemäß der JP-Schrift (Fig. 2) durch eine besondere Vorrichtung abgeschattet. Bei der US- Schrift wird die Lage des Laserstrahls genau spezifiziert.
Beiden Verfahren ist gemeinsam, daß der Laserstrahl radial zur Mittelachse des Kolbens einfällt, sodaß bei einer ge­ dachten Verlängerung des Laserstrahls dieser die Mittelach­ se des Kolbens schneidet und daß vor dem Härten eine ab­ sorptionserhöhende Graphitbeschichtung aufgetragen wird.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, bei gat­ tungsgemäßen Verfahren zu verhindern, daß der Nutgrund ge­ härtet wird.
Dieses Problem wird gelöst durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegen­ stand der Unteransprüche.
Durch die etwa tangentiale Strahlführung wird eine Reflexi­ on der Laserstrahlen in Richtung Nutgrund mit Sicherheit vermieden und es wird gemäß Anspruch 2 bei entsprechend kleinem Auftreffwinkel auch eine Reflexion in Richtung der gegenüberliegenden Nutflanke vermieden. Unter etwa tangen­ tialer Strahlführung ist dabei zu verstehen, daß die in die Ebene der Ringnuten projezierten Laserstrahlen den Kolben bzw. Kolbenboden nur peripher im Bereich seiner Ringnuten als Sekanten schneiden. Anders ausgedrückt wird der Laser­ strahl etwa in Umfangsrichtung an den Kolben herangeführt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung nä­ her erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 die Anordnung des Laserstrahls relativ zum Kolbenboden von oben
Fig. 2 die Anordnung des Laserstrahls relativ zum Kolbenboden, Seitenansicht.
Ein Kolbenboden 1 mit Ringnuten 2 und 3 ist drehbar in ei­ ner nicht dargestellten Spannvorrichtung aufgenommen. Der Kolbenboden 1 ist in der Nutebene aufgeschnitten darge­ stellt. Die Nuten des Kolbenbodens werden durch Laserstrah­ lung gehärtet. Der Weg des Laserstrahls ist durch gestri­ chelte Linien angedeutet. Der Laserstrahl wird bezogen auf den Außendurchmesser des Kolbenbodens 1 in etwa tangentia­ ler Richtung auf die Nutflanke 5 gerichtet.
In Fig. 2 ist die Mittelachse 4 des Kolbens angegeben. Der Winkel zwischen der Nutflankenebene und dem Laserstrahl ist relativ klein und liegt bei weniger als 15°.

Claims (6)

1. Verfahren zum Härten der Ringnuten eines Kolbenbodens aus Stahl, eines einteiligen Stahlkolbens, eines Kol­ benkopfes aus Stahl oder eines Stahlunterteils eines Kolbens mittels Laserstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl bezogen auf den Kolbenaußendurch­ messer etwa in tangentialer Richtung auf die Nutflanke (5) gerichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl bezogen auf die Nutflankenebene mit relativ kleinem Winkel auf die Nutflanke (5) gerichtet wird, sodaß die von einer Nutflanke (5) reflektierten Strahlen weder den Nutgrund noch die jeweils andere Nutflanke (5) treffen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu härtenden Bereichen keine Oberflächenbe­ schichtung zur Erhöhung der Absorption vorgenommen wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Laserhärten in einer spangeben­ den Werkzeugmaschine integriert ist, sodaß das Härten und die Fertigbearbeitung des Bauteils in derselben Einspannung möglich sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Nutflanken (5) gleichzeitig gehärtet werden.
6. Kolbenböden aus Stahl, Stahlkolben, Stahlkolbenkopf oder Stahlunterteil, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Ringnut nach dem Verfahren des An­ spruchs 1 gehärtet ist.
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