DE2203574A1

DE2203574A1 - Heat treating metal workpieces - eg to reduce wear and tear between moving surfaces, without undesirable deformation

Info

Publication number: DE2203574A1
Application number: DE19722203574
Authority: DE
Inventors: Lutz Dr-Ing Dorn
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1972-01-26
Filing date: 1972-01-26
Publication date: 1973-08-02

Abstract

Metallic surfaces are heat-treated by applying a current supply electrode to a localised area of the workpiece surface, with which the workpiece is subjected to resistance heating.

Description

Kennwort: Oberflächenbehandlung Verfahren zur Oberflächenbehandlung von metallischen Werkstücken durch Erhitzen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von metallischen Werkstücken durch Erhitzen, wobei eine Gefügeveränderung (z.B. Härten, Vergüten, Umschmelzveredeln) oder Verformungen (Grübchen, Buckel oder dgl.) oder Gefügeveränderungen und Verformungen gleichzeitig erzielt werden sollen.Password: Surface treatment Process for surface treatment of metallic workpieces by heating The invention relates to a method for the surface treatment of metallic workpieces by heating, whereby a Structural changes (e.g. hardening, tempering, remelting) or deformations (pits, Bump or the like.) Or structural changes and deformations achieved at the same time should be.

Bei bekannten Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Werkatückoberflächen wird die gesamte Oberfläche oder zumindest ein größerer zusammenhängender Oberflächenbereich der Wärmebehandlung unterzogen. Der dabei auftretende Werkstückverzug iE>t verhältnismäßig groß, weil bei dem Erhitzen der Oberfläche dem Werkstück eine große Wärmemenge zugeführt wird. Außerdem leidet die Verformungsfähigkeit des Werkstückes, wenn ein größerer geschlossener Teil der Oberfläche einer Wärmebehandlung unterzogen und dabei auf höhere Eärte gebracht wird. In vielen Fällen wirkt sich nachteilig aus, daß die gehärtete Oberfläche nur noch durch Schleifen bearbeitbar ist.In known processes for the heat treatment of metallic workpiece surfaces becomes the entire surface or at least a larger contiguous surface area subjected to the heat treatment. The resulting workpiece distortion iE> t is proportional large because a large amount of heat is applied to the workpiece when the surface is heated will. In addition, the deformability of the workpiece suffers if a larger one closed part of the surface subjected to a heat treatment and thereby on higher hardness is brought. In many cases it is disadvantageous that the hardened surface can only be machined by grinding.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingang8 genannten Art so auszugestalten, daß die gewünschte Oberflächenveränderung, die beispielsweise der Verschleißmindorung bei Gleitflächen dient, erzielt werden kann, ohne die Verformbarkeit des Werkstückes wesent3ich zu beeinträchtigen und ohne einen größeren Verzug des Werkstückes befürobten zu müssen.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the beginning Kind to design so that the desired surface change, for example serves to reduce wear on sliding surfaces, can be achieved without the Significantly affect the deformability of the workpiece and without a larger one To have to measure the distortion of the workpiece.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf örtlich begrenzte Bereiche der Werkstückoberfläche eine Stromzufährungselektrode gedrückt wird und eine Widerstandserhitzung durchgeführt wird. Die gewünschte Wärmebehandlung wird dabei nur in örtlich begrenzten Bereichen durchgeführt, 80 daß keine geschlossene gehärtete oder in anderer Weise wärmebehandelte Oberfläche entsteht. Der auftretende Verzug ist ssnr gering; die Verformbarkeit des Werkstückes iet nur unwesentlich beeinträchtigt, de die unverändert gebliebenen Bereiche der Werstückoberi'1äche noch eine Verformung ermöglichen.According to the invention, this object is achieved in that locally limited areas of the workpiece surface pressed a power supply electrode and resistance heating is performed. The desired heat treatment is carried out only in locally limited areas, 80 that no closed ones hardened or otherwise heat-treated surface is created. The occurring Delay is ssnr small; the deformability of the workpiece is only insignificant Affects the unchanged areas of the workpiece surface still allow deformation.

Das Verfahren kann insbesondere zur Bearbeitung von Maschinenführungsbannen o.ä. Gleitflächen vorteilhaft angewendet werden. Dabei wird die Werkßtückoberfläche in dem Berührungsbereich der Elektrode bis zur leichten Verformbarkeit erhitzt und die Andrückkraft der Elektrode so hoch gewählt, daß eine Yerformung des örtlich begrenzten Oberflächenbereiches eintritt. Bisher war es üblich, derartige Führungsbahnflächen zu schaben um Öltaschen zur Aufnahme des Schnileröles für die Gleitbewegung zu erhalten. Auf das Härten der Oberflächen wurde dann verzichtet. Wenn man aber zur Verringerung des Verschleißes gehärtete Führungsbahnflächen vor sah, mußte man auf das Schaben und damit auf die Öltaschen verzichten, weil die Oberfläche für die nachträgliche Bearbeitung durch Schaben zu hart war. Beim erfindungsgemäßen Verfahren entsteht beim Andrücken der Elektrode auf den erhitzten Oberflächenbereich eine Vertiefung, die Je nach der Elektrodenform einen äußeren erhöhten Ringwulst haben kann. Die Vertiefungen bilden bltaschen, die die Ausbildung und Aufrechterhaltung des erforderlichen Schmierlilms unterstützen. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Werkstückoberfläche nach dem Erhitzen mit einer Geschwindigkeit abgekühlt wird, die mindestens gleich der für eine Härtung notwendigen kritischen Abkühlgeochwindigkeit ist. Dadurch erreicht man in dem Berührungsbereich der Elektroden eine Härtesteigerung, wodurch der Verschleiß derartiger Gleitflächen wesentlich herabgesetzt wird.The method can in particular be used to process machine control spells or similar sliding surfaces can be used advantageously. The workpiece surface becomes heated in the contact area of the electrode until it is easy to deform and the pressing force of the electrode is chosen so high that a deformation of the locally limited surface area occurs. So far it has been customary to have such guideway surfaces to scrape in order to obtain oil pockets to hold the cutting oil for the sliding movement. The surfaces were then not hardened. But if you want to reduce The wear and tear hardened guideway surfaces saw, one had to scrape and thus do without the oil pockets, because the surface for the subsequent Machining by scraping was too hard. In the method according to the invention arises when the electrode is pressed onto the heated surface area, a depression which, depending on the shape of the electrode, can have an external raised annular bead. the Hollows form blisters, the training and maintenance of the required lubricating film. In an advantageous development of the Invention it is provided that the workpiece surface after heating with a Speed is cooled, which is at least equal to that necessary for hardening critical cooling rate. This achieves in the area of contact of the electrodes an increase in hardness, as a result of which the wear of such sliding surfaces is significantly reduced.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Darstellung von Anwendungsbeispielen und der Zeichnung.Further features, advantages and possible uses of the invention result from the following illustration of application examples and the Drawing.

Um an einer stählernen aschinenf\ihrungsbahn eine verschleißfeste Oberfläche mit guter Schmierfilmbildung zu erzielen, wurde die Oberfläche des aus härtbarem Stahl St 6d K bestehenden Werkstückes mit einer PunktschweiL<-maschine bearbeitet, die 1,5 Volt Sekundärspannung bei 55 Perioden Stromzeit liefert. Die Anpreßkraft der Elektrode ist maximal 70 kg. Die Elektroden hatten einen Durchmesser von 6 mm mit ebener Stirnfläche. Unmittelbar nach dem Ende der Stromzeit und dem Offenen der Elektroden wurde das Werkstueck abgeschreckt.In order to attach a wear-resistant To achieve surface with good lubricating film formation, the surface of the hardenable steel St 6d K with a spot welding machine processed, which supplies 1.5 volts secondary voltage at 55 periods of current time. the The maximum contact force of the electrode is 70 kg. The electrodes had a diameter of 6 mm with a flat face. Immediately after the end of the electricity time and the The workpiece was quenched when the electrodes were open.

Dabei entstand die in der Zeichnung vergrößert im Schnitt gezeigte Vertiefung 1 mit erhöhtem Randwulst 2 an der Oberfläche des Werkstückes 3. Härtemessungen ergaben in der Mitte der Vertiefung 1 eine Vickers-Härte von 700 bis 800 HV. Der gehärtete Werkstückbereich 4 ist in der Zeichnung durch doppelte Schraffur dargestellt.This resulted in the enlarged section shown in the drawing Indentation 1 with raised edge bead 2 on the surface of the workpiece 3. Hardness measurements resulted in a Vickers hardness of 700 to 800 HV in the center of the recess 1. Of the hardened workpiece area 4 is shown in the drawing by double hatching.

Anschließend kann die Oberfläche noch leicht geschliffen werden, um die Randwillste 2 zu entfernen. Dann verbleiben auf der Oberfläche einzelne gehärtete Bereiche, die in ihrer Mitte Jeweils eine Vertiefung aufweisen, die als Öltasche dient. Die Verformbarkeit des Werkstückes ist nicht beeinträchtigt, weil die gehärteten und daher weniger verformbaren Bereiche nicht zusammenhängen, sondern durch weiche Oberflächenbereiche voneinander getrennt sind.The surface can then be sanded slightly the edge wills 2 to remove. Then individual hardened ones remain on the surface Areas that are in each have a depression in their center, which serves as an oil bag. The deformability of the workpiece is not impaired, because the hardened and therefore less deformable areas are not connected, but are separated from each other by soft surface areas.

Dadurch besteht keine Notwendigkeit, die Oltaschen durch Schaben zu erzeugen; bekanntlich ist das Schaben mit hoç hem Arbeitsaufwand verbunden und ein sehr lohnintensiver Arbeitsgang.This means that there is no need to scrape the oil pockets produce; As is well known, scraping involves a lot of work and is a very wage-intensive operation.

Wie bei der geschilderten Oberflächenbehandlung einer ührungsbahn wird auch bei anderen Anwendungsfällen eine Elektrode auf das Werkstück gedrückt und die Berührungsfläche durch den Stromdurchgang erhitzt. Dabei wird der Strom so eingestellt, daß die gewünschte Erwärmung in dem örtlich begrenzten Bereich der Oberfläche erzielt wird.As with the described surface treatment of a guideway an electrode is also pressed onto the workpiece in other applications and heats the contact surface through the passage of current. Thereby the electricity adjusted so that the desired heating in the localized area of the Surface is achieved.

Anschlie3end erfolgt eine kontrollierte Abkühlung bei weiterhin angedrückter Elektrode (z.B. langsames Abkühlen durch Nachwärmimpula) oder bei abgehobener Elektrode (z.B. schnelles Abkühlen durch anschließend es Beaufschlagen mit einem Kühlmittel, wie Preßluft, Wasser oder ĳl).This is followed by a controlled cooling while the pressure is still on Electrode (e.g. slow cooling through post-heating impulses) or when the electrode is lifted (e.g. rapid cooling by subsequently applying a coolant, like compressed air, water or oil).

Durch eine geeignete Porm der Elektrode (z.B. ebene oder leicht gewUlbte Stirnfläche) und eine Begrenzung der Eindringtiefe der Elektrode, z.B. durch einen Anschlag, kann das Maß der gewünschten Oberflächenverformung genau eingestellt werden. Die Elektrode kann bei ebener Stirnfläche seitlich leicht abgerundet sein.With a suitable shape of the electrode (e.g. flat or slightly curved Face) and a limitation of the penetration depth of the electrode, e.g. by a Stop, the degree of the desired surface deformation can be set precisely. The electrode can be slightly rounded at the side with a flat end face.

Je nach der Porin der Elektrode und der Art der Relativbewegung zwischen Elektrode und Werkstueck können die örtlich begrenzten Bereiche, die einer Widerstandserhitzung ausgesetzt werden, punktförmig, linienförmig oder in Gestalt eines anderen gewünschten Oberflächenmusters erzielt werden. Die Elektrode kann z.B. als Rollenelektrode ausgebildet sein, die unter Druck über die Werkstückoberfläche geführt wird, um einen linienförmigen Oberflächenbehandlungsbereich zu erzeug n.Depending on the porin of the electrode and the type of relative movement between Electrode and workpiece can be the localized areas that are subject to resistance heating be exposed, punctiform, linear or in the shape of any other desired Surface pattern can be achieved. The electrode can be designed as a roller electrode, for example be carried out under pressure over the workpiece surface will, to create a linear surface treatment area.

Auch nicht härtbare Werkstoffe könrten iii dieser Weise vorteilhaft bearbeitet werden. Bei dieaen Anwendungsfällen dient die örtlich Erhitzung der Oberfläche nur dazu, die Verformbarkeit des Werkstoffes zu erhöhen, so daß die Vertiefungen mit serhältnismäßig geringem Kraftaufwand, beispielsweise durch die übliche Anpreßkraft von Punktschweißmaschinen, aufgebracht werden können. So könnten auch Werkstoffe, die schlecht kaltverformbar sind durch die Widerstandserhitzung zumindest in einigen Bereichen auf einet Temperatur gebracht werden, bei der die Verformung erheblich erleichtert ist; sodann könnte das werkstück durch die von den stromzuführungselektroden aufgebrachte Kraft in die gewünschte Form gebracht werden, wobei eich - ebenfalls mittels dieser Elektroden - ein Schweißvorgang anschliessen könnte. Als Anwendungsfall kommt das Punktschweißen von Blechen in Frage, die an den Schweißstellen vor dem Schweißvorgang zu Sicken oder dergleichen verformt werden müssen, um im verschweißten Zustand zwischen sich einen Hohlraum zu bilden, der als Strömungskanal oder zur Aufnahme einer Zwischenlage eines anderen Werkstoffes benötigt werden könnte (Sandwich-Bauelement).Non-hardenable materials could also be advantageous in this way to be edited. In these applications, the local heating of the surface is used only to increase the deformability of the material, so that the depressions with relatively little effort, for example through the usual contact pressure by spot welding machines. Materials that which are poorly cold deformable due to resistance heating, at least in some Areas are brought to a temperature at which the deformation is significant is relieved; then the workpiece could be pushed through by the power supply electrodes applied force can be brought into the desired shape, with calibration - likewise by means of these electrodes - a welding process could follow. As a use case the spot welding of metal sheets is possible, which at the welding points before Welding process must be deformed into beads or the like in order to be welded Condition to form a cavity between them, which can be used as a flow channel or to Recording of an intermediate layer of a different material could be required (sandwich component).

Es ist auch möglich, das Verfahren bei Werkstücken anzuwenden, die punktgeschweißt werden und an der Oberfläche einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind. Zugleich mit dem Schweißvorgang könnte dann ein örtlich begrenzter Hartungsprozess durchgeführt werden, z.B. durch Beaufschlagen der Schweiß stelle mit einem Kühlmittel wie Wasser, Öl oder Preßluft Das gleichzeitige Sicken und Verschweißen von überlappten Blechen, d.h. die Kombination des Versteifens mit dem Verbinden von Blechteilen kann mit Formrollen erfolgen, deren eine eine Umfangsnut und deren andere einen entsprechend geformten Umfaiigswulst aufweisen, so daß die miteinander zL verbindenaen Bleche zwischen den beiden Formrollen verschweißt und gleichzeitig zu einer Sicke verformt werden.It is also possible to use the method on workpieces that spot welded and exposed to increased wear on the surface are. A locally limited hardening process could then take place at the same time as the welding process carried out, e.g. by applying a coolant to the welding point like water, oil or compressed air The simultaneous beading and welding of overlapped Sheet metal, i.e. the combination of stiffening and joining from Sheet metal parts can be done with forming rollers, one of which has a circumferential groove and the other have a correspondingly shaped Umfaiigswulst so that the one another zL connecting sheets welded between the two forming rollers and at the same time be deformed into a bead.

Das Verformen von Werkstückoberflächen mit anschließendem Schweißen kann auch zum Verschließen von Rohren verwendet werden, wobei bereits in dem Verfahrensschritt des Verformens ein Stromdurchgang durch das Rohr möglich ist, der eine Erhitzung bewirkt und dadurch den Verformungsvorgang erleichtert.The deformation of workpiece surfaces with subsequent welding can also be used to close pipes, already in the process step deformation, a passage of current through the tube is possible, which causes heating causes and thereby facilitates the deformation process.

Claims

1. Process for surface treatment of metallic workpieces by heater "characterized in that on locally limited areas of the workpiece surface a power supply electrode pressed and a resistance heating carried out will.

2, method according to claim 1, in particular for processing machine guideways o.a. sliding surfaces, characterized in that the workpiece surface in the contact area the electrode is heated until it is easy to deform and the pressure force the electrode is chosen so high that a deformation of the locally limited surface area entry.

3. The method according to claim 2, characterized in that the workpiece surface after heating it is cooled at a rate that is at least equal is the critical cooling rate necessary for hardening.

L e r s e i t e