DE2003305A1

DE2003305A1 - Verfahren und Einrichtung zum teilweisen oder oertlichen Anlassen eines Stahlblech- oder aehnlichen Materials

Info

Publication number: DE2003305A1
Application number: DE19702003305
Authority: DE
Inventors: Kouichi Asakura; Yoshiteru Hara; Takuo Ito; Noboro Komatsu; Takatoshi Suzuki
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc; Aisin Corp
Priority date: 1969-01-25
Filing date: 1970-01-26
Publication date: 1970-07-30
Also published as: DE2003305B2; US3753798A; DE2003305C3

Description

Hamburg, den 22. Januar 1970 80570

Anmelder;

1. Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho, No. 12, 2-chome, Hisakata· Showa-ku, Nagoya-shi, Aichi-ken, Japan; .

2. Aisin Seiki Company Limited,
No. 1, 2-chome, Asahi-machi,
Kariya-shi, Aichi-ken, Japan.

Verfahren und Einrichtung zum teilweisen oder örtlichen Anlassen eines Stahlblech- oder ähnlichen Materials

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum teilweisen oder örtlichen Anlassen eines Stahlblech- oder ähnlichen Materials sowie auf eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Der Ausdruck "Material" soll in dieser Beschreibung und den anschließenden Ansprüchen ein Material an sich, ein Werkstück, ein Zwischenprodukt oder ein fertiges Erzeugnis oder dergl. bedeuten.

In den Herstellungswerken für mechanische Teile, insbesondere in Werken für die Herstellung von Automobilteilen wie

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jvlembranfedern oder anderen Stahlblechteilen ist es häufig erforderlich, einen Teil eines Stahlblechmaterials örtlich auf eine merkliche Härte abzuschrecken und den übrigen Teil desselben Liaterials auf einen ziemlich weichen Zustand anzulassen. Für die Ausführung solcher örtlich verschiedener Wärmebehandlungen wird im allgemeinen eines der im Folgenden beschriebenen bekannten V/ärmebehandlungsverfahren angewendet.

Das erste Behandlungsverfahren besteht darin, daß das Stahlmaterial insgesamt nacheinender einem Abschreck- und einem Anlaß-Vorgang unterworfen und schließlich derjenige Teil des Materials, der einen hohen Härtewert aufweisen soll, örtlich einem erneuten Abschreckvorgang durch ein irwärmungsverfahren mit Hochfrequenzinduktion z.B. unterworfen wird.

Die zweite Verfahrensart besteht darin, daß das i..aterial in seiner Gesamtheit wie im ersten Fall einem Abschreckvorgang unterworfen wird, worauf der Teil des Materials, der nur wenig gehärtet sein soll, örtlich einem Anlaßverfahren ausgesetzt wird, das z.B. mit einem Kochfrequenzerwärmungsverfahren arbeiten kann.

Bei der Ausführung der ersten Art von Wärmebehandlung wird häufig festgestellt, daß in der kritischen Zone zwischen dem angelassenen Bereich und dem erneut abgeschreckten

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Bereich des Materials eine erweichte Rnndzone auftritt, weiche vom Standpunkt der Festigkeit einen ernsten Nachteil des Erzeugnisses bildet, selbst wenn die Schwierigkeiten unberücksichtigt bleiben, die sich durch eine Vergrößerung der Herste]lungs- und Arbeitskosten ergeben, die durch die wiederholten Wärmebehandlun^sschritte verursacht werden.

Andererseits ergeben sich bei der zweiter. Verfahrens art für die Wärmebehandlung beträchtliche Schwierigkeiten bei der Überwachung der Anlaßtemperatur.

Zusätzlich muß bei beiden Verfahrensarten für die V/ärT.etehandlung eine umfangreiche üusrüstun<~ für die hochfrequenzerwärmung vergesehen werden, die z.3. 1-eizsrulen und otromzuführungen umfaßt, die für die Ausf"hrung örtlicher Erwärnuinren von 3tr.hlbleehir.ateri '¹I ber.ctjgt ',verden.

Es kann ferner allgemein festgestellt werden, da.": bei ier Ausführung der Gesamtabschreckung von otahlmaterial in Ganzen eine beträchtliche Wärr.everzernmg rj.vermeidlich auftritt. Die nachfolgende örtliche Wärmebehandlung, die in beider, bekannten Verf ahrens arter, vcrzunehnen ist, >=r.n den einmal aufgetretenen Härtun^rsverzug nicht beseitigen; in den meisten Fällen wird der Verzug dadurch noch vergrößert.

Es ist das Hauptziel der Erfir.r..un_;T, eir. Verführer, ur.i eir.e

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Einriehtunp zu schaffen, mit denen die hier erwähnten Nachteile bekannter Verfahren beseitigt werden. Im einzelnen wird durch die Erfindung ein wesentlich verbessertes Verfahren und eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens geschaffen, mit dem bzw. der ein vorher in seiner Gesamtheit abgeschrecktes Stahlblechmaterxal örtlich angelassen werden kann, wozu ein luinimum an Arbeitsschritten aufgewen· det und das Verfahren sich durch eine merklich verbessert© Wirksamkeit auszeichnen soll und wobei ferner die durch Wärme bei dem vorhergehenden Abschreckverfahren verursachten Verformungen im wesentlichen entfernt werden.

Zur Verwirklichung des erwähnten Hauptzieles besteht das erfindun^sreir.äße Verfahren hauptsächlich darin, daß ein Paar Formteile, die zur Zusammenarbeit miteinander eingerichtet sind und jeder eine Arbeitsfläche aufweisen, um einen örtlichen Bereich eines örtlich anzulassenden Stahlnateri^ls zu überdecken, auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher als die Anlafitemperatur des Materials ist, worauf das Leteri?l zwischen die Formteile gesetzt und zwischen diesen unter Druck eingepreßt wird, wodurch das Material auf seine Anlaiterxeratur in dem anzulassenden örtlichen Bereich durch die .'.'ärmeleitung von den Formteilen auf das Material erwtrmt wird.

Zur Ausführung des erfindun?rspemäßen Verfahrens ist eine Einrichtung vergesehen, die nach der Erfindung gekennzeich-

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net durch einen ersten und einen zweiten Formteil, die aufeinanderzu und voneinander fort bewegbar sind und von denen jeder mit Heizvorrichtungen versehen ist, um die Teile auf eine Temperatur zu erwärmen, die über der Anlaßtemperatur eines örtlich anzulassenden Stahlmaterials liegt, wobei jeder der Formteile eine Arbeitsfläche hat, deren Ausdehnung ausreicht, um den örtlichen Bereich des örtlich anzulassenden Stahlmaterials zu bedecken, und wobei ferner Be- ν tätigungsmittel für die Formteile vorgesehen sind, um sie in Arbeitsstellung zu bringen, in welcher das Stahlmaterial zwischen den Arbeitsflächen der Formteile unter Druck eingequetscht wird, so daß eine Druckberührung dieser Flächen mit dem örtlichen Bereich des Materials hergestellt und dadurch Wärme von den Formteilen in den örtlichen Bereich des Materials eingeleitet wird, um diesen Bereich auf die Anlaßtemperatur zu erwärmen.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus V den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in denen eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens und der Einrichtung zum örtlichen Anlassen einer Membranfeder als Beispiel erläutert und dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehenen Einrichtung,

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Fig. 2 und 3 vergrößerte und teilweise in Schnitt gezeigte Ansichten von Bestandteilen der Einrichtung nach Fig, 1,

Fig. 4- eine Draufsicht auf eine »Vembranfeder zur

Verwendung in i-raftf · hrzeugkupplungen η Is Beispiel für ein otahlblechstück, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandeln ist, wobei die Feder im Vergleich zum Maßstab der Fig. 1 und 2 vergrößert dargestellt ist,

Figo 5 eine Seitenansicht der I^embrfjnfeder nach

Fig, 4,

Fig. 6 Kurven vcn Vergleichsversuchen an ^ernbr-^n-

federn, die mit einem zum Stand der Tec^vnik gehörenden und dem erfind unsgemäßen Verfahren behandelt v/orden sind, wobei die Härteverteilung gezeigt wird, und

Fig. 7 Kurven von Vergleichsversuchen an '.^err.bran-

federn, die mit einem zum Stand der Technik gehörenden und dem erfindungsgemefren Verfahren behandelt worden sind, um die Verteilung des Härtungsverzuges zu veranschaulichen.

Nachfolgend wird mit Eezug insbesondere auf Fig. 1 eine Einrichtung beschrieben, mit der das erfindungsgemaße Verfahren ausgeführt werden kann.

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In Fig. 1 ist eine starre Grundplatte oder ein .">sci.inenbett

10 dargestellt, die bzw. das fest 3uf der nur teilweise bei

11 veranschaulichten Bodenf leiche angeordnet ist. .Zwei Ifosten

12 und 13 sind starr mit ihren unteren Enden an der Grundplatte 1C durch An schweiß en, Anschrauben oder ähnliche übli«- che Befestigungsmittel befestigt, die im einzelnen nicht gezeigt sind. Die obersten Enden dieser !fester. 12 und 13 sind durch eine obere _Huerplatte 14 starr miteinander verbunden, wobei die Befestigung durch übliche Eefestirr nesmittel, wie Schrauben, Beizen, Schweifung oder ähnliches vcrner.onx.en worden ist, die im einzelnen als an sicr. "bekannt nicht er rgestellt sind.

Ein Frei:stempel ^der Schlitten 1? in C-estelt einer st- rrer waagerechten Tlette wird ar öe:: ι festen 12 und 1? rleitfrihig geführt, so daß er parallel zur Cterseite 1Ca der Grundplatte 10 reh-"-lten wird. Die otere «.uerdatte 14 ist ebenfalls parallel zur Fläche 1Ca r-ngecrdnet.

Auf der Cbcrseite 14a der oberen üuerrlntte 1^- ist in der llitte ein Hvdraulikzylin^er Ic starr ar. pe ordnet, der ::.it einem oberen Flar.schdeckel 1ca un5 einem unteren Flanschdeckel 16b versehen ist. Die L'irtel zur Befestigung des Zylinders 16 sine zur Vereinfachung der Zeichnung nicht mit dargestellt worden.

Im Innenraum des Zylinders 16 ist ein "ydraulikkcrter. 2"

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gleitfähig angeordnet, so daß der Zylinderraum dadurch in eine obere Kammer 16c und eine untere Kammer 16d unterteilt wird. Eine Kolbenstange 17 verbindet den Hydraulikkolben 27 mit dem Preßstempel 15, wobei die Stange 17 abgedichtet durch den unteren Zylinderdeckel 16b und die Querplatte 15 hindurchgeführt ist. Die Dichtungsmittel sind in der Zeichnung zur Vereinfachung nicht mit dargestellt worden.

Die obere und die untere Zylinderkammer 16c und 16d sind hydraulisch durch entsprechende Leitungen ΐε und 19 mit einer hydraulischen Drucksteuer-Ventileinheit 20 verbunden, die ihrerseits mit einer i/.otor-Fumpen-Einheit 22 verbunden ist, die starr euf einem Vorrautsbehälter 23 angeordnet ist. Die Einheit 20 kann durch einen Handhebel 21 in einer solchen Weise gesteuert werden, daß bei Verstellung des Hebels 21 in seine eine Endstellung unter Druck stehendes Cl vom Öl gefüllten Innenra;m des Behälters 23 durch die Motor-Iumpeneinheit 22 über die Leitung 1ft in den oberen Zylinderraum 16c abgegeben wird. Dadurch wird unter Druck die aus aem Kolben 27, der Stange 17 und dem Freßstempel 15 bestehende Einrichtung zwangsweise ebwj-rts bewegt, während Cl aus der unteren Zylinderkar.mer 16d über die Leitung 19 und durch die Steuerventil-Einheit 20 in den Innenraum des Behälters 2J abgegeben wird. Wenn dagegen der Steuerhebel 21 in die entgegengesetzte Endstellung gebracht wird, tritt der umgekehrte Vorgang ein. In diesem Fall wird unter Druck stehendes Cl durch die Rohrleitung 19 dem unteren

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Zylinderraum 16d zugeführt, während aus dem oberen Zylinderraum 16c öl abgegeben wird. Dadurch wird zwangsweise die aus Kolben und Preßstempel oder Schlitten bestehende Einheit aufwärts bewegt. Wenn der Steuerhebel 21 in seiner neutralen Stellung steht, wird die ölzufuhr unterbrochen, so daß die aus Kolben und Preßstempel bestehende Einheit in der jeweils gewählten Stellung gehalten wird. Ein derartiger Aufbau und eine solche Arbeitsweise einer hydraulisch betätigten Kolben-Preßstempeleinheit ist an sich bekennt, so daß zum Verständnis der Erfindung keine weiteren Erläuterungen erforderlich scheinen.

Der Schlitten 15 ist an seiner Unterseite mit einer Halteplatte 24 versehen, die durch eine Mehrzahl von Bolzen 25 starr befestigt ist, die nur vereinfacht durch strichpunktierte Linien in ITic. 1 angedeutet sind. An der Halteplatte ist ein oberes Formelement 26 unter Zwischenfügung einer Wärmeisolationsplatte 27 mittels einer I.iehrzahl von Befestigungsbolzen befestigt, von denen nur einer zur Veranschaulichung bei 28 in Fig. 2 gezeigt ist.

In ähnlicher Weise, jedoch in umgekehrter Anordnung, ist an der Oberseite 10a der Grundplatte 10 eine untere Halteplatte 29 befestigt, an der ein unteres Formelement 31 unter Zwischenfügung eines Wärmeisolators 30 befestigt ist, obwohl die Befesticrungsbolzen nur bei 32 und 33 andeutungsweise in Fig. 1 und 2 dargestellt sind.

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Das obere Forraelement 26 ist in Fig. 2 ausführlicher dargestellt. Das untere Formelement 31 ist in den Fig. 2 und 3 ausführlicher gezeigt.

Das Stahlblechstück in Gestalt einer !'.'embnnfeder ist bei 3 ^- in den Fig. 1 und 2 in seiner umgekehrten für den Anl^ßvorgang bereiten Lage dargestellt. Fig. 4 und 5 zeigen eine im Vergleich dazu vergrößerte Draufsicht bzw. eine übliche Seitenansicht.

V/ie die Fir:. 2 und 3 zeigen, ist der obere Formteil 26 mit einer konvexen Arbeitsfläche 26a entsprechend der eingemuldeteri Form des umgekehrten Werkst" cYes 34 und der untere Formteil 31 mit einer konkaven Arbeitsfleche 31a ausgebildet, welche der Bodenfläche desselben Werkstückes oder der :.:embranfeder entspricht.

Die hier als Werkstück betrachtete i.embranfeder 3^» siehe Fig. 4 und 5» hat in der Seitenansicht eine Kegelstumpfform und weist einen umfänglichen Rinrabschnitt 3^-a sowie eine mehrzahl von radial und nach innen gerichteten Armen oder Hebelelementen 3^b auf, die einteilig mit dem Ringabschnitt ausgebildet sind, der "Federteil" genannt v/ird. Die i.embranfeder ist auf e'ner Formpresse geformt worden, bevor sie der iffärmebehandlung unterworfen wird. Das erfindungsgemäße Anlaßverfahren wird örtlich nur auf den Federteil y\-a angewendet. Die Arbeitsflächen 26a und 31a, die am oberen bezw»

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unteren SOrmelement 26 bezw. 31 ausgebildet sind, sind so eingerichtet und geformt, daß sie den Federabcchnitt 3^a bedecken und mit diesem in Flucht liegen, wenn die Formteile in ihre Arbeitsstellung gebracht und mit dem Stück in Druckberührung gehalten werden.

Es ist bekannt, das die innersten Enden 34-c der Hebe]elemente äußerst widerstandsfähig gegenüber der Abnutzunrcsbeanspruchung sein müssen, die beim praktischen Einsatz auftritt. Durch Abschreckung weisen die Endspitzen 3^c einen hohen Härtewert auf. Zu diesen. Zweck werden die inneren Abschnitte der Arbeitsflächen 26a und 31a durch entsprechende konzentrisch ausgebildete kreisf''rai^e Ausnehmungen 55 und 3C :--n dem oberer ".n-i der. unteren i~orr.ele::.er.t 26 und ?1 begrenzt, um die rebeIelemente 3^b des Merkstvc'-'.es 34 außer Berührung mit den zusn-menarbea tercei: Arbeitsflächen 26a und 31a der Forceler„ei.te ^c una 51 i"- Verlaufe der erfindungscemäiien närnietehar.dlunp- zu halten. Am Izcien der eine Aussparung bildender. AUsne::Eiun:r 35 des oberer. Jorielemenres ist eine Wärmeisclaticnsschicht ~7 durch übliche Befestigungsmittel, wie nicht dargestellte cchrauber., befestigt. Ir. gleicher iVeise ist eine ft'ärr.eisclationsschicht 38 an der Beienflache der Ausnehmung ?c im unterer. Fcrmelement 51 befestigt. Die Isolatoren 3~ und 5t dienen dazu, eine nachteilige Wärmeausstrahlung von den Formelementen auf die :;ebelelenente 3^b während des Anlassens des .Verkstückes zu verhindern.

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Eine Mehrzahl von waagerecht sich erstreckenden parallelen Bohrungen 39 sind im Körper des unteren Formelementes vorgesehen, wobei ein Isolatorrohr 40, das vorzugsweise aus einem keramischen Material hergestellt ist, in Jede der Bohrungen eingesetzt ist. Ein elektrisch heizbares Element 41, das vorzugsweise eine Widerstandsspule aus einer Chrom-Nickellegierung ist, ist in jede der Isolatorröhren eingesetzt, siehe insbesondere Fig. 3·

Die ünden auf der einen Seite dieser Heizelemente 41 sind elektrisch mit einem gemeinsamen Anschluß 42 verbunden, von dem aus ein elektrisches Kabel 43 zu einer nicht dargestellten Stromquelle führt. Der Anschluß ist fest an einer Isolatorpaltte 44 angeordnet, welche eine Seite des entsprechenden Formelementes abdeckt. In gleicher V/eise sind

Enden
die entgegengesetzten der Heizelemente 41 zusammen mit einem gemeinsamen Anschluß verbunden, der nicht dargestellt ist und der an einer entgegengesetzt angeordneten Isolatorplatte 45 befestigt ist, von der aus ein Leitungskabel 48 ebenfalls zu der Kraftquelle führt.

Eine entsprechende elektrische Heizvorrichtung ist in gleicher Weise im oberen Formelement angeordnet, wie sich auch aus der Darstellung des oberen Teiles der Fig. 2 ergibt. Auf eine ausführlichere Beschreibung kann deshalb ohne Beeinträchtigung des Verständnisses der Erfindung verzichtet werden.

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Das obere Formelement 26 wird durch vier Isolatorplatten umgeben, entsprechend den Platten 44 bis 47 in Fig. 3, wobei jedoch nur ein gegenüberliegend angeordnetes Paar 44· und 45' dargestellt ist.

Diese Isolatorplatten dienen dazu, irgendeine merkliche Wärmeabstrahlung von den entsprechenden Formelementen zu verhindern und damit den gesamten thermischen Wirkungsgrad der Einrichtung zu verbessern. Dabei wird ein Teil der Platten als Träger für Stromverteiler- oder Sammelanschlüsse für die elektrische Heizung der eigentlichen Formelemente benutzt, wie bereits erwähnt wurde.

In Fig. 2 ist ein Thermoelement 49 dargestellt, das vorzugsweise vom Typ "Chrome1-Alumel" ist und in eine Sackbohrung 50 eingesetzt ist, die durch die Isolatorplatte 49 hindurch und teilweise in das Material des eigentlichen oberen Formteiles hineinführte Das Thermoelement ist elektrisch durch Leitungen mit einer Formtemperatur-Steuereinheit 52 verbunden, siehe Fig. 1.

In gleicher Weise ist das eigentliche untere Formelement mit einem Thermoelement 49' ausgestattet, das über eine Leitung 51' mit der Steuereinheit 52 verbunden ist.

Als Material für die Formelemente kann Stahl oder ein anderes gut wärmeleitendes Metall verwendet werden.

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Kachfolgend wird ein Beispiel für die Ausführung des örtlichen Anlassens einer Membranfeder 3^- auf der vorstehend beschriebenen Einrichtung ausführlich erläutert.

Die behandelte l.Iembranfeder war aus JIS, SK-5 hergestellt. Der Ausdruck "JIS" ist eine Abkürzung für Japanese Industrial Standard. Der äußere Durchmesser der iJembranfeder betrug 170 mm, die Dicke 2 mm. Die I.!embranfeder war auf 830° C erwärmt und in einem Ölbad in üblicher Weise abgeschreckt worden.

Sodann wurden die Widerstandselemente 41 in beiden Formelementen durch Schließen eines nicht dargestellten Schalters an die Stromzuführung angeschlossen, um Heizstrom von der Kraftquelle zuzuführen. Die Leiter 43, 48 für beide Formelemente waren in Reihe miteinander über die Steuereinheit 52 an die Kraftquelle angeschlossen. Der Heizstrom wurde durch Betätigung geeigneter, nicht dargestellter Steuermittel in der Steuereinheit 52 so gesteuert, daß die Formelemente auf 625 G gehalten wurden, welches eine brauchbare Anlaßtemperatur für das Stück ist, das dann auf die Oberfläche des unteren Formelementes gelegt wurde. Sodann wurde der Steuerhebel 21 betätigt, so daß unter Druck stehendes Öl der oberen Zylinderkammer 16c durch die Rohrleitung 18 zugeführt und öl aus der unteren Zylinderkammer 16d durch die Rohrleitung 19 abgezogen wurde. Damit wurde der Hydraulikkolben 27 zusammen mit der Kolbenstange 17, dem Schlitten 15, der Halteplatte 24 und dem oberen

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Forme lenient 26 abwärtsgefahren. Das obere Formelement wurde in Eingriff mit dem zu behandelnden Werkstück gebracht und damit auf das untere Formelement gesetzt, wobei der Form-

anwendungsdruck z.B. auf einen Druck von 25 kg/cm eingestellt wurde, der die Dicke des Stückes nicht beeinflußte.

Unter diesen Arbeitsbedingungen wurde der Federabschnitt 34a des Stückes 34 in Druckberührung mit den Arbeitsflächen des oberen und des unteren Formelementes gehalten. Dadurch wurde schnell Wärme von diesen "Elementen auf das Stück in seinem Federabschnitt übertragen, der dadurch schnell auf 625 C erwärmt wurde, welches die geeignete Anlaßtemperatur des Stückes war. Dabei wurden die Hebelelemente praktisch durch die Wärme nicht beeinflußt, d^. die strahlende Wärme von den Forme lementen auf diese Kebelelemer.te wirksam durch Anbringung der »Värmeisolatoren 57 und JF unterbrochen war. Irgendwelche praktisch merklichen Strahlungsverluste an Wärme von den Formelementen zur umgebenden Atmosphäre wurden beträchtlich durch Anbr: ntrunr der Wärmeisolationsplatten, wie der Platten 44 bis 4", verringert ·

Die elektrische Anordnung der Widerstandselementeneruppen in "beiden Formelementen ist derart, daß die Gruppen in Reihe miteinander liegen. Die Widerstandselemente ^eder Gruppe sind parallel verbunden, u.z. zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung mehrstufig parallel, so da.? sich

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eine äußerst gleichmäßige und schnelle Aufheizung der Formelemente und eine günstige Wärmeleitung von den Formteilen zu dem Bearbeitungsstück ergeben.

Hach den praktischen Erfahrungen war es ausreichend zur Aueführung des gewünschten Anlaßvorganges, die Hebelelemente des Stückes unter wärmeleitenden und Druckberührungsbedinprungen zwischen beiden Formelementen für eine kurze Zeit von etwa 15 Sek. zu halten. Nach Ablauf dieser Anlaßperiode wurde der Steuerhebel 21 in seine entgegengesetzte Endstellung gebracht, so daß unter Druck stehendes öl der unteren Zylinderkammer 16d durch die Leitung 19 zugeführt und öl von der oberen Zylinderkammer 16c durch die Leitung 18 abgegeben wurde, um eine Rückbewegung des Hydraulikkolbens 27 zusammen mit dem oberen Formelement 26 einzuleiten. Nachdem der Kolben seine oberste Stellung erreicht hatte, wurde der Steuerhebel auf die neutrale Stellung gestellt, um die Aufwärt sbewegung des Kolbens anzuhalten. Sodann wurde das angelassene Werkstück aus dem unteren Formelement herausgenommen und scrme11 durch Eintauchen des angelassenen Werkstückes in ein kaltes ölbad gekühlt. Durch Messung wurde festgestellt, dai? der Federabschnitt 3^a auf die gewünschte Härte angelassen worden war, die etwa H_RC^;. betrug, während die Endspitzen der Hebelelemente 34-b die ursprüngliche Abschreckungshärte von etwa Hpncc behielten.

Sodann wurde die derart angelassene Iv'embranfeder mit 33 Meß punkten entlang der Radiuslinie 53 gekennzeichnet, die vom

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Spitzenende eines Hebelelementes 34b zum äußeren Umfang des Federteiles 34a verläuft, wobei der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meßpunkten 2 mm betrug. An jedem dieser Punkte wurde die Rockwell-Härte gemessen. Die Ergebnisse wurden mit Bezug auf den Abstand abgetragen, der radial vom innersten Hebelende aus gemessen wurde, wie durch die Kurve a in Fig. 6 dargestellt ist„ Aus dieser Kurve a ist ersichtlich, daß der innerhalb des Bereiches von 40 bis 70 m Abstand vom Hebelende befindliche Federabschnitt eine Härte Ht?C4O he aufweist, wobei keine merklichen Schwankungen in der Härte auftreten. Das Bedeutet, daß der Federabschnitt gut und gleichmäßig angelassen worden war. Es ist ferner ersichtlich, daß die Endspitze, die sich von Hull bis etwa 15 mm vom äußersten Hebelende erstreckt, eine Härte H_n^r _cc

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aufweist. Das bedeutet, daß die Abschreckhärte in diesem Endbereich trotz der vorerwähnten Anlaßbehandlung einwandfrei beibehalten worden ist. Der gewünschte örtliche Anlaßvorgang ist damit in vollkommner Weise ausgeführt worden.

Weiter ist ersichtlich, daß zwischen dem Federabschnitt und dem Hebelabschnitt keine kritische Zone vorhanden ist, die eine in einem merklichen ungünstigen Ausmaß weichere Härte aufweisen würde.

In Fig. 6 ist eine Vergleichsversuchskurve b mit dargestellt. Diese Kurve wurde durch Ausführung entsprechender Härtemessungen auf einer gleichen Membranfeder abgeleitet, die

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insgesamt abgeschreckt und angelassen und dann nur örtlich in ihrem Federteil einer erneuten Abschreckung mit üblicher Hochfrequenzinduktionserwärmung unterworfen worden war.

Es ist eindeutig zu sehen, daß bei dem herkömmlichen Verfahren eine weichere Randzone zwischen der abgeschreckten und der angelassenen Zone erscheint, wie durch das Symbol b angedeutet wird. Außerdem weist das in üblicher Weise abgeschreckte und angelassene Erzeugnis merkliche Schwankungen in der Härte innerhalb der angelassenen Zone auf.

Da die örtlich angelassene Zone, wie etwa der Federabschnitt einer Lembr?nieder, unter Druck während des erfindungsgemäßen Anlaßvorganges erwärmt wird, indem das Stück zwischen dem oberen und dem unteren Formelement eingequetscht wird, ergibt sich eine beträchtliche Wirkung zu Gunsten der Beseitigung eines Abschreckungsverzuges, der bei dem vorhergehenden Abschreckungsverfahren entwickelt worden ist. Dies trägt beträchtlich zu einem verzugsfreien Anlassen bei.

Zur Bestimmung dieser Wirkung sind die tatsächlichen Höhen der 16 Hebelenden von einer waagerechten Ebene aus gemessen worden, auf die ein abgeschrecktes Membranfederstück vor der Ausführung eines erfindungsgemäßen Anlaßvorganges gesetzt worden war. Das Ergebnis wird durch eine Kurve S dargestellt, welche die merklichen Schwankungen .in der Höhe

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der Hebelendsjdtzen zeigt. Diese Höhenschwankungen geben ein Haß für die Verteilung des Abschreckunrcsverzuges über den gesamten Bereich der i'embranfeder. Der größte Unterschied wurde mit etwa 4,5 mm gemessen, woraus sich ein beträchtlicher Abschreckungsverzug ergibt. Das abgeschreckte Stück wurde entsprechend dem erfindun~sgemäßen Verfahren angelassen, worauf gleiche Messungen ausgeführt wurden, die eine im wesentlichen gerade Kurve Q ergaben. Der Vergleich zeii t, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren der Verzug erheblich verringert wird.

Ein gleiches !.'.enibranfederstück wurde als Ganzes abreschreckt und angelassen und schließlich örtlich nur an den Hebelendsritzen erneut abgeschreckt. Dabei ergab sich eine Hi'herverteilung der Hebelenden, die im wesentlichen der.jeniren nach der Kurve S gleich war. Das bedeutet, daß sich praktisch keine den Abschreck-Verzug berichtigende Wirkur.™ ergab.

Andererseits zeigt die Kurve C, nvr eine geringfügige maximale Höhendifferenz von etwa C,2 mm. Das bedeutet, daß der Abechreckverzug auf etwa 1/2C des Umfar.^es verringert worden ist, der sich durch den vorhergehend er. Abschreckvcrgang ergibt.

Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, dai: Stahlstücke, vorzugsweise Stahlblechstücke, wirksam an ausgewählten

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crtlich beschränkten Stellen in kurzer Zeit angelassen werden kennen, ohne daß eine Grenzzone sich ausbildet, die eich durch eine nachteilige Weichheit auszeichnet, wie sonst' zwischen Abschreckungs- und Anlaßbereich bei bekannten Verfahren zu beobachten ist.

Das erfindungsgemäß angelassene Produkt hat günstige Festigkeitseigenschaften, wobei der nach dem Stand der Technik bleibende Abschreckungsverzug beseitigt ist. Außerdem kann die Anlaß-Wärmebehandlung in einem Arbeitsgang abgeschlossen werden. Diese Vorzüge bilden ebenfalls einen beträchtlichen technischen Fortschritt.

Das Verfahren und die Einrichtung zu dessen Ausführung können auch in etwas abgey/andelter Form, bezogen auf die vorstehende Beschreibung, verwirklicht werden. Z.B. kann das Verfahren in der V/eise ausgeführt werden, daß mehrere Paare Arbeitsflächen benutzt werden, wobei die verschiedenen Paare auf verschiedene Temperaturen erwärmt v/erden, so daß verschiedene AnIa":v/irkuntren an einem einzelnen Werkstück auftreten.

Die Temperatur der miteinander zusammenwirkenden Formelemente zur Behandlung von Stahlstücken kann höher als die übliche Anlaßteir.peratur sein, um den Anlaßvorgang zu beschleunigen und eine noch kürzere Eehandlungsdauer zu erreichen. Diese-

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Temperaturerhöhung kann mehrere 100 betragen, je nach Anlaßdauer und üblicher Anlaßtemperatur, wobei der praktische Temperaturbereich zwischen 150 und 730° 0 liegt. Der Arbeits-

druck kann einen Wert im Bereich von etwa 1 bis 3.000 kg/cm haben, je nach dicke des Stückes.

Patentansprüche:

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Claims

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-22-Patentansprüche

1. Verfahren zum örtlichen Anlassen eines Stahlstückes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Formteile, die zur Zusammenarbeit eingerichtet sind und jeder eine Arbeitsfläche aufweisen, welche einen örtlichen Bereich des zu behandelnden Stahlstückes überdecken kann, auf eine Temperatur erwärmt werden, die mindestens der Anlaßtemperatur des Stückes entspricht, worauf das Stück zwischen die Formteile gelegt und zwischen diesen mit Druck eingepreßt wird, wobei das Stück bis auf seine Anlaßtemperatur in dem anzulassenden örtlichen Bereich durch Wärmeleitung von den Formteilen zum Stück erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verwendung von Formteilpaaren, die auf verschiedene Temperaturen erwärmt werden, ds Stahlstück an verschiedenen Stellen unterschiedlich angelassen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1,oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteilpaare auf eine Temperatur zwischen 150 und 730° C gebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch

die Anwendung eines Formdruckes zwischen 1 und 3.000

ο
kg/cm .

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5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekernzeichnet, dai: die Temperatur der zusammenwirkenden iormelemente und der Druck der Formteile auf das Werkstück so gewählt werden, dal? der bei dem vorhergehenden Abschreckvorgang entwickelte Abschreckverzug des Stückes während des Anlaßvorgan;:es im wesentlichen beseitigt v/i rd.

6. Linrichtung· zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, p-ekennzelehnet durch einen ersten und einen zweiten Formteil (2¹'?, 51), die retten einander bewerrbT angeordnet und mit lie j zvorrichtungen (4 V versehen sind, durch die die Formteile auf eine über der AxA a::temperatur eines anzulassenden Stahlstückes lierer.ee Temperatur erwärr.-bar sind, w>le^: ;^:eder der Fern-teile eine Arbeitsfläche mit solchen Abmessungen -wS'r-ei^':, ,ve"!-:^v.e ■o'r.e ^terüecir.m des örtliclien Bereiches des örtlich ■ i:z\:l-.-ssencle:: Stahlstückes ermöglichen, und durc:. Forr.ret^vti5\;n^s~ittel, (16), durch die die Formteile ir. ihre Arbeitsstellung bringbar sind, in der das .itahlsfek zwischen de:: Arbeitsflächen der Formteile unter Drv.ck einres: imt virä, se daß eine Druckberührung: dieser Fixeren nit dem crrlichen Bereich des otückes hergestellt v.-ird.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dal? die Heizvorrichtung eine Mehrzahl elektrisch heizbarer Elemente (4-1) umfaßt, die parallel zueinander angeordnet und parallel geschaltet sind und von denen ^eaes in einer

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BAD ORIGINAL

keramischen Hülse (40) sitzt, die ihrerseits in einer Bohrung (39) angeordnet ist, welche parallel zur Arbeitsfläche des Formteiles durch das Material des Teiles hindurchgeht.

β. -c-inrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Formteile (26) mechanisch mit einer ■ aus Hydraulikzylinder und Kolben (16, 27, 17) bestehenden Einheit verbunden ist,wobei der dem doppelt wirkenden Kolben zugeführte hydraulische Druck sowohl in Richtung als auch in der Druckhöhe steuerbar ist.

9· Einrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Jeder der zusa-nmenwirkenden Formteile (26, 31) mit einer Ausnehmung (35» 36) versehen ist, welche wenigstens teilweise die Arbeitsfläche begrenzt und einen Wärmeisolator (37) aufnimmt, der den Wärmeübergang vom Formteil zum Werkstück außerhalb des örtlich anzulassenden Bereiches des Werkstückes verhindert.

10. Llembranfeder, gekennzeichnet durch eine örtlich begrenzte Anlaß-Behandlung des Federabschnittes (34a) nach Anspruch 1.

Λ η α ο ο ι /