DE2026524A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Flammharten von Zahnradern im Einzel zahnverfahren - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Flammharten von Zahnradern im Einzel zahnverfahrenInfo
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Description
Dipl.-Ing. H. Sauenland · Dr.-Ing. R. König Patentanwälte ■ 4OQQ Düsseldorf ■ Cecilienallee 7b · Telefon 43 27 3a
Unsere Akte: 25 810 .29. Mai 1970
Firma Paul FercL Peddinghaus, 5820 Gevelsberg
"Verfahren und Vorrichtung zum Flammhärten von Zahnrädern
im Einzelzahnverfahren"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Flammhärten von Zahnrädern im Einzelzahnverfahren durch fortschreitendes Erhitzen der Zahnflanken auf
Härtetemperatur und unmittelbar darauf erfolgendes Abschrecken der erhitzten Zahnflanken.
Sollen Zahnräder gegen Verschleiß geschützt werden, so genügt es in aller Regel nur die Zahnflanken zu härten. Beim
Härten im Einzelzahnverfahren geschieht dies in der Weise, daß die beiden Flanken eines Zahnes gleichzeitig erwärmt,
sodann abgeschreckt und damit gehärtet werden. Bei Zahnrädern mit relativ kleinen Verzahnungen, von etwa Modul 5
bis Modul 12 ist es bekannt, während des Vorschubhärtens
die dem gerade zu härtenden Zahn benachbarten Zähne von
außen zu kühlen, um ein unerwünschtes, durch den Härtebrenner bzw» seine Beiflamme hervorgerufenes Erwärmen der
Nachbarzähne zu vermeiden, das insbesondere bei dem zuvor gehärteten Zahn zu einem nachteiligen Anlassen führt.
Während die vorbeschriebene Maßnahme bei den oben genannten kleineren Verzahnungen im allgemeinen zufriedenstellend
ist, hat es sich gezeigt, daß bei größeren Verzahnungen, etwa ab Modul 12, und vor allem auch bei Schrägverzahnungen
das bekannte Flammhärteverfahren mit der ange-
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wandten Außenkühlung nicht mehr ausreichend ist. Der Grund ist vor allem darin zu sehen, daß die dem gerade zu härtenden
Zahn gegenüberliegenden Flanken durch die Außenkühlung nicht mehr ausreichend kalt gehalten werden können,
da das Kühlmittel infolge des vergleichsweise großen Materialquerschnitts bei großen Verzahnungen nicht mehr genügend
Wärme ableiten kann, die durch die nicht vermeidbare Beiflamme des Brenners dieser Zahnflanke zugeführt·
worden ist. Diese ungenügende Wärmeableitung hat unter anderem zur Folge, daß durch die schnell aufheizende Wirkung
der Beiflamme auf die Zahnflanke des bereits gehärteten Zahnes an der Flanke quer zur Härterichtung verlaufe
fende Anlaßrisse entstehen, die mithin zu einem unbrauchbaren Zahnrad führen.
Diese Rißbildung ist gerade in letzter Zeit besonders kraß zum Tragen gekommen, da in zunehmendem Maße Erdgas zum
Flammhärten verwendet wird. Die hierzu benutzten Erdgas-Brenner bewirken im Gegensatz zu Brennern mit Leuchtgas
ein viel größeres Abgasvolumen und damit eine wesentlich höhere Beiflaimnentemperatur, so daß sich in solchen Fällen
Anlaßrisse nicht mehr vermeiden ließen.
Das Härten von Zahnrädern mit großem Modul unter Verwendung von Azetylen ist unwirtschaftlich, da hierbei noch
|l höhere Temperaturen auftreten. Da bei großen Modulen ohnehin eine größere Zahnflankentragfähigkeit erforderlich
ist, verbietet sich der Einsatz von Azetylen von selbst, da der zum Konstanthalten der Härtetemperatur an der Oberfläche
notwendige große Vorschub des Brenners eine zu geringe Einwirktiefe der Brennerflamme mit sich bringt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die beim Flammhärten von Zahnrädern im Einzelzahnverfahren
durch fortschreitendes Erhitzen der Zahnflanken auf Kärte-
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temperatur und unmittelbar darauf erfolgendes Abschrecken
der erhitzten Zahnflanken auftretenden Rißbildungen an den
dem gerade zu härtenden Zahn zugekehrten Zahnflanken der Nachbarzähne auch bei sehr hohen Temperaturen der Beiflamme
zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß während des Härtens der Zahnflanken eines
Zahnes ausschließlich die diesem Zahn zugewandte Flanke des vorher gehärteten Zahnes gekühlt wird. Auf diese Weise
wird mit einfachen Mitteln die negative Auswirkung der Beiflamme verhindert und somit quer zur Härterichtung verlaufende
Anlaßrisse vollständig vermieden.
Für die Erfindung ist also wesentlich, daß nicht mehr wie
bisher eine auf die Außenflanke gerichtete Seitenkühlung mit einer durch den Zahnquerschnitt erfolgenden Wärmeableitung
notwendig ist, sondern eine direkte Wärmeableitung durch unmittelbare Beaufschlagung der gehärteten Zahnflanke
mit einem Kühlmittel vorgesehen ist.
Als besonders zweckmäßig hat sich herausgestellt, die Kühlmittelbeaufschlagung der Zahnflanke des bereits gehärteten
Zahnes gegen die Vorschubbewegung beim Erhitzen des zu härtenden Zahnes erfolgen zu lassen. Die Strahlen der
Flankenkühlung sind also so gerichtet, daß das Kühlmittel derart entlang der gehärteten Zahnflanke geführt wird, daß
es gegen die Vorschubbewegung beim Härten eines Zahnes gerichtet ist. Zugleich werden das Kühlmittel und das Abschreckmittel
für den gerade zu härtenden Zahn nach Erfüllung ihrer Aufgabe zusammen nach unten abgeführt, d.h. aus
dem Zwischenraum zwischen dem Härtebrenner und der zuvor gehärteten Flanke«
Liegt bei Schrägverzahnungen eine Rechts- oder Linksverzahnung vor, so ist die Vorkühlung jeweils nur auf einer
Seite, nämlich der zuvor gehärteten Seite erforderlich.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem dem fortschreitenden Erhitzen der
Zahnflanken jeweils eines Zahnes auf Härtetemperatur dienenden Härtebrenner und einer diesem nachfolgende Abschreckbrause
besitzt in bevorzugter Ausführung eine zusätzlich zur Abschreckbrause angeordnete, ausschließlich
auf die dem jeweils zu härtenden Zahn zugewandte Zahnflanke des zuvor gehärteten Zahnes gerichtete Kühlbrause.' Diese
Brause kann beispielsweise mehrere Brauserohre mit entgegen der Vorschubrichtung des Härtebrenners gerichteten
Austrittsenden aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Brauserohre von der Kühlmittel-Zuführleitung der
Abschreckbrause abzweigen. Sind die Brauserohre mit Verteilerrohrstücken verbunden, die an den Enden einer in
ihrem mittleren Teil mit der Kühlmittel-Zuführleitung der Abschreckbrause in Verbindung stehenden Verbindungsleitung
angeschlossen sind, so empfiehlt es sich, zumindest in die Verbindungsleitung zu beiden Seiten der darin einmündenden
Kühlmittel-Zuführleitung verstellbare Drosseln einzubauen«, Je nach Erfordernis kann dann die eine oder andere Brauserohrbatterie
mit Kühlmittel versorgt werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Härteverfahrens an einem großmoduligen Zahnrad,
Fig. 2 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3 die zu Fig. 2 zugehörige Seitenansicht.
Das Härten im Einzelzahnverfahren nach dem erfinderischen
Verfahren sei anhand des in Fig. 1 teilweise dargestellt
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ten, großmoduligen Zahnrades näher beschrieben. Es sei angenommen,
daß das Zahnrad 11 an den beiden Flanken 12, 13 seines Zahnes 14 gehärtet werden soll, die Zahnflanken 15,
16 des Zahnes 17 bereits zuvor gehärtet worden sind und die Zahnflanken 18, 19 des links vom Zahnrad 14 liegenden
Zahnrades 21 noch gehärtet werden müssen.
Zum Härten dient eine Härtevorrichtung 22, die weiter unten anhand der Fig. 2 und 3 näher beschrieben wird. Für
das Verständnis der Wirkungsweise des erfinderischen Verfahrens gemäß Fig« 1 genügt es zunächst, davon auszugehen,
daß die Brennervorrichtung 22 zwei Härtebrenner 23 aufweist, die jeweils einen zu härtenden Zahn, zeB. 1.4 mit
Abstand von beiden Seiten entlang der Zahnflanken 12, 13 übergreifen. Dem Härtebrenner 23 ist in bezug auf die Vorschubrichtung
während des Härtens jeweils eine etwa identisch ausgebildete, mit 24 bezeichnete Abschreckbrause
nachgeschaltet. In den konkav geformten Flächen der Härtebrenner befinden sich Austrittsdüsen 25 für daraus austretende
Gasflammen, mittels derer die Zahnflanken 12, 13 erhitzt werden. Nahe den unteren Enden der Brenner 23 entsteht
eine Beiflamme, die sich entlang der Unterseite der Brenner 23 bis zu den Innenflanken 16., 18 des bereits gehärteten
Zahnrades 17 und des noch zu härtenden Zahnrades 21 erstreckt.
Die Beiflamme, die insbesondere bei der Verwendung von Erdgas sehr hohe Temperaturen annehmen kann, macht sich
vor allem auf der Flanke 16 des bereits gehärteten Zahnes
17 insofern unangenehm bemerkbar, als hierdurch auf der gehärteten Zahnflanke 16 quer zur Härterichtung verlaufende
Anlaßrisse 26 entstehen.1
Um die Rißbildung insbesondere bei großmoduligen Verzahnungen und bei der Verwendung von Erdgas zu vermeiden,
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wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Flanke 16 durch eine in Fig. 1 schematisch wiedergegebene Kühlung 27 so
zu kühlen, daß Anlaßrisse der oben angegebenen Art nicht .entstehen können« Die austretenden Kühlstrahlen dieser
Kühlung 27 sind der Vorschubbewegung des Härtebrenners 23 entgegen gerichtet. Dadurch wird das Kühlmittel an der gehärteten
Zahnflanke 16 so entlang geführt, daß es zusammen mit dem Abschreckmittel» der Abschreckbrause aus dem Zwischenraum
zwischen dem Härtebrenner 23 und der zuvor gehärteten
Flanke 16 nach unten abgeführt werden kann«, Eine Kühlung gemäß der Erfindung ist nur auf der Seite notwendig,
auf der zuvor ein Zahn gehärtet worden iste
Die zum Durchführen des erfinderischen Verfahrens notwendige Vorrichtung ist in einer bevorzugten Ausführungsform
in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, sind hier die beiden Härtebrenner 23 über
ein U-förmiges Zuführrohr 28 miteinander verbunden, das an einen gemeinsamen Anschlußstutzen 29 angeschlossen ist.
Parallel zum Zuleitungsrohr 28 erstreckt sich eine Kühlmittel-Zuführleitung 31 j die zu der in Fig. 3 dargestellten
Abkühlbrause 24 führt. Am gegenüberliegenden Ende ist die Kühlmittel-Zuführleitung 31 abgewinkelt und dort
gleichfalls mit einem Anschlußstück 33 versehen. Das'3 abgeknickte
Teil der Kühlmittel-Zuführleitung 31 ist mit dem mittleren Teil einer Verbindungsleitung 34 verbunden, die
an ihren beiden Enden sich quer dazu erstreckende Verteilerrohrstücke 35 aufweist. An diesen Verteilerrohrstücken
35 sitzen mit Abstand zueinander angeordnete Brauserohre 36, die in geschwungenem Verlauf an der Außenseite jedes
Brenners 23 auslaufen und entgegen der Vorschubbewegung des Brenners 23 gerichtete Endstücke 37 aufweisen. In der
Symmetrieachse der Vorrichtung zweigt unter einem Winkel ein weiteres Brauserohr 38 ab, das sich bis zwischen die
Härtebrenner erstreckt und auf den Kopf des gerade zu här-
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tenden Zahnes 14 gerichtet ist, so daß dieser nicht erwärmt wird und somit weich bleibt. Zu beiden Seiten der
Druckmittelzuführleitung 31 sitzen in der Verbindungsleitung 34 sowie in dem weiteren Brauserohr 38 jeweils eine
verstellbare Drossel 39 bzw. 40, 41. Durch entsprechendes
Einstellen dieser Drosseln kann die Kühlmittelmenge in gewünschter Weise reguliert werden, vor allem ist es möglich, bei der Umstellung der Vorrichtung auf eine rechts-
oder linksgängige Schrägverzahnung die Kühlmittelversorgung von der einen Seite der Brauserohre auf die andere
Seite umzustellen, nämlich auf die Seite, auf der sich der zuvor gehärtete Zahn befindet.
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Claims (10)
1. Verfahren zum Flammhärten von Zahnrädern im Einzelzahnverfahren
durch fortschreitendes Erhitzen der Zahnflanken auf Härtetemperatur und unmittelbar darauf erfolgendes Abschrecken
der erhitzten Zahnflankens dadurch g e kennzeichnetg
daß während des Härtens der Zahnflanken eines Zahnes ausschließlich die diesem Zahn
zugewandte Flanke des zuvor gehärteten Zahnes gekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß der der Kühlung des bereits gehärteten
Zahnes dienende Kühlmittelfluß beim Erhitzen des zu härtenden Zahnes entgegen der Vorschubrichtung gerichtet
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlmittel und das Abschreckmittel nach Erfüllung ihrer Aufgabe gemeinsam abgeführt
werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den An-Sprüchen
1 bis 3, mit einem dem fortschreitenden Erhitzen der Zahnflanken jeweils eines Zahnes auf Härtetemperatur
dienenden Härtebrenner und einer diesem nachfolgenden Abschreckbrause, gekennzeichnet durch
eine zusätzlich zur Abschreckbrause (24) angeordnete, ausschließlich auf die dem jeweils zu härtenden Zahn (14) zugewandte
Zahnflanke (16) des zuvor gehärteten Zahnes (17) gerichtete Kühlbrause (27).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlbrause (27) mehrere Brau-
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— y —
serohre (36) mit entgegen der Vorschubrichtung des Härtebrenners
(23) gerichteten Austrittsenden (37) aufweist„·
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,dadurch gekennzeichnet, daß die Brauserohre (36) von
der Kühlmittel-Zuführleitung (31) der Abschreckbrause (24) abzweigen.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Brauserohre (36) mit Verteilerrohrstücken (35) verbunden sind, die an den Enden einer in ihrem mittleren Teil
mit der Kühlmittel-Zuführleitung (31) der Abschreckbrause (24) in Verbindung stehenden Verbindungsleitung (34) angeschlossen
sind,
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß
unmittelbar von der Kühlmittel-Zuführleitung (31) der Abschreckbrause (24) ein in der Symmetrieachse der Vorrichtung
liegendes, und sich zwischen die Härtebrenner (23) erstreckendes weiteres Brauserohr (38) abzweigt.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Verbindungsleitung (34) zu beiden Seiten der darin einmündenden Kühlmittel-Zuführleitung (31) sowie in dem
Brauserohr (38) verstellbare Drosseln (39j 40, 41) angeordnet
sindB
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2026524C3 DE2026524C3 (de) | 1973-09-27 |
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GB (1) | GB1321537A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2914521A1 (de) * | 1978-05-05 | 1979-11-08 | Koppers Co Inc | Wellwalze fuer maschinen zum herstellen von wellpappe |
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1970
- 1970-05-30 DE DE19702026524 patent/DE2026524C3/de not_active Expired
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1971
- 1971-05-10 GB GB1403871A patent/GB1321537A/en not_active Expired
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Also Published As
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FR2091833A5 (de) | 1972-01-14 |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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