DE2249642A1 - Verfahren zur zweistufigen oberflaechenhaertung von werkstuecken aus eisen- und stahllegierungen - Google Patents

Description

-4.0Kt. 1972 1426 Z

Gebr. Bonier & Co= Aktiengesellschaft in Wien

Verfahren zur zweistufigen Oberflächenhärtung von Werkstücken

aas Eisen- und Stahllegierungen

Zusatz zu Patent Nr. .....Ό...... Patentanmeldung ρ 21 111 85.1

vom 9.3.1971

Angemeldet ams Beginn der Patentdauer;

Tm Patent Nr. ............ wird ein Verfahren zur"zweistufigen Oberflächenhärtung von Werkstücken aus hartbaren Eisen- und Stahllegierungen beschriebene, nach welchem zur Erzeugung von Oberflächenbereichen aus metastabilem Austenit mit gleichbleibenden Querschnittsformen und gleichbleibenden Eigenschaften in das Werkstück während der Behandlungsdauer gleich große Energiemengen in der Zeiteinheit mit kaltem Plasma eingebracht werden, durch welches ein Hochfrequenzstromkreis mit konstanter Frequenz galvanisch geschlossen wird.

Den mit Hilfe dieses Verfahrens an unlegierten und legierten Stählen herstellbaren Schichten oder Bereichen aus metastabilem Austenit sind hinsichtlich ihres Ausmaßes, insbesondere hinsichtlich der erzielbaren Schichttiefen, Grenzen gesetzt, die ohne un-

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erwünschte Oberflächenschädigungen durch Aufschmelzerscheinungen nicht überschritten werden können. Die optimal erzielbaren Schichttiefen sind sowohl von der Stahlzusammensetzung als auch von der geometrischen Form der Werkstücke abhängig, die wieder von Einfluß auf die maximal einbringbare Energiemenge sein kann»

Der Wunsch nach Herstellung größerer Schichtdicken ist jedoch in der Praxis manchmal vorhanden. Die Ursache hiefür kann die Notwendigkeit sein, daß beim Schleifen auf die Einbaumaße größere Materialmengen abgenommen werden müssen, wobei die erzeugten Schichten aus metastab ilem Austenit teilweise oder zur Gänze entfernt werden, oder daß die Lebensdauer bei verschleißbeanspruchten Teilen durch größere Schichtdicken zusätzlich verlängert werden soll.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg anzugeben, der unter sonst gleichen Arbeitsbedingungen eine Vergrößerung der erzielbaren Schichtdecken aus metastabilem Austenit ermöglicht.

Versuche haben ergeben, daß diese Aufgabe in einfacher und meist ausreichender Weise dadurch gelöst werden kann, daß die Werkstücke vor der Behandlung in einer elektrisch Isolierenden Flüssigkeit derart angeordnet we "den, daß die zu behandelnden Oberflächenbereiche vor der Behandlung mit einer gleichmäßig dicken Flüssigkeitsschicht bedeckt sind, die durch die Plasmaflamme vcm jeweils von der Behandlung erfaßten Oberflächenbereich des Werkstücks verdrängt wird ο

In der Zeichnung wird diese Arbeitsweise näher erläutert. Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Herstellung einer metastabilen Austenitschicht im Bereich der Kante 4 des stab- oder bandförmigen, durch einen Teil des Querschnitts angedeuteten Werkstücks 3, das kontinuierlich unter dem feststehenden Plasmabrenner 1 durch die Plasmaflamme 2 mit gleichbleibender Geschwindigkeit vorbeigeführt wird., Wie in der Figur 1 angedeutet ist, erfaßt hiebei das Plasma einen weit größeren Bereich des Werkstücks als zur Behandlung der Kante desselben notwendig wäre.

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Fig„ 2 gibt die erfindungsgemäße Anordnung vor der Behandlung wieder. Das Werkstück 3 ist in einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit 5 angeordnet, die über der zu behandelnden Werkstückkante eine Flüssigkeitsschicht bildet« Die Dicke dieser Schicht entspricht dem Abstand 6 zwischen den Pfeilspitzen. Der darüber befindliche Plasmabrenner.1 ist betriebsbereit. Wenn nun der Brenner gezündet wird₉ so daß es zur Bildung des kalten Plasmas kommt, verdrängt dieses die Flüssigkeitsschicht im Bereich der zu behandelnden Kante, wie dies die Fig, 3 zeigt» Hiedurch trifft das Plasma praktisch ausschließlich den Kantenbereich. Die Konzentration der zugeführten Energie wird daher in diesem Bereich erhöhtο Die Folge davon.ist_s daß bei sonst gleicher Arbeitsweise der Bereich der metastabile Austenitschicht erheblich vergrössert wird und daß insbesondere größere Schichtdecken erzielt werden, " .

Als elektrisch isolierende Flüssigkeit kann ein Mineralöl, z.B. ein Härteöle, oder ein Silikonöl verwendet werden.

Bei. Dauerbetrieb _s z.B. beim kontinuierlichen Behandeln der schneidenden Kanten von bandförmigen Werkzeugen, ist zu beachten, daß sich die Flüssigkeit über dem Plasmapunkt erwär-.Hen kann und dann zu brennen beginnt. In solchen Fällen ist eine ausreichende Kühlung vorzusehen. Außerdem ist es zweckmäßig. Öle mit Flammpunkten zu verwenden^ die "bei möglichst höhen Temperaturen liegen. Die Flammpunkte der üblichen Härteöle liegen z.B. bei etwa ¹OO C und können bei Dauerbetrieb und unzureichender Kühlung zu Schwierigkeiten führen. Es stehen jedoch Spezialöle. mit wesentlich höheren Flamm-punkten₉ z.B. mit solchen von etwa 280° C, zur Verfügung, deren Verwendung bei Dauerbetrieb vorzuziehen ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin

ung

zu erblickens daß übermäßige Erwärr^n der Werkstücke und damit Verzögerungen-der "Wärmeabfuhr in das Werkstückinnere, die zu geringeren Anteilen an metastabilem Austenit führen können, durch die Kühlwirkung der Flüssigkeit, vermieden werden.

Ausführungsbeispielι

Zur Erprobung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Dauerbetrieb wurden 300 m eines gewalzten und auf 135 kp/rnm Festigkeit vergüteten Bandes aus einem C-Stahl mit etwa 0₉8 % C und mit einer

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zur Herstellung von Schikanten geeigneten Querschnittsform herangezogen ο Dieses Material lag in Bundform vor und wurde nach durchgeführter Behandlung wieder zu einem Eand aufgerollt.

Zweck der Behandlung war,, im Bereich der verschleißbeanspruchten Kante des Bandes einen metastabilen Austenit zu erzeugen.

Als elektrisch isolierende Flüssigkeit wurde ein Öl mit einem Flammpunkt von etwa 280 C verwendet und dieses in der Ölwanne, durch welche das Band bei der Behandlung gezogen wurde;, mit wasserdurchflossenen Kupferrohren gekühlt. Außerdem wurde das Öl laufend umgepumpt, wie dies auch bei Ölbädern in Härtereien allgemein üblich ist.

Die Plasmabehandlung erfolgte mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 830 mm je Minute und mit einer Vorwärtsleistung von 400 W. Die Dicke der Ölschicht über der zu behandelnden Kante betrug etwa 1 mm. Für die Behandlung des 300 m langen Bandes war die Anlage etwa 6 Stunden in Betrieb.

Das Ergebnis der Behandlung war ein gleichmäßiger Bereich aus metastabilem Austenit mit einer Dicke von 1 mm in Richtung der Diagonale ο Die mit 100 ρ Belastung ermittelte Mikrohärte dieser Schicht betrug 930 bis 940 kp/mm².

Bei Behandlung des gleichen Bandes ohne Öl unter sonst gleichen Arbeitsbedingungen wurden metastabile Austenitschichten mit vergleichsweise nur 0,4 mm Dicke₉ jedoch mit annähernd gleicher Mikrohärte, erhalten.

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Claims (1)

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   P a t e η t a η s ρ r ü c h es.

   1, Verfahren zur zweistufigen. Oberflächenhärtung von Werkstücken aus härtbaren Eisen- und Stahll.egierangen<, bei welchen zur Erzeugung von Oberflächenbereichen aus metastabilem Austenit mit gleichbleibenden Querschnittsformeri. und gleichbleibenden Eigenschaften in das Werkstück während der Behandlungsdauer gleich große Energiemengen in der Zeiteinheit mit kaltem Plasma eingebracht werden,, durch welches em Hochfrequenzstromkreis mit konstanter Frequenz galvanisch geschlossen wird_? nach Patent {Potentariffieidung A 8499/7O)₃ aadurch g e k e η η ζ e i c h η e τ.· ., daß die Werkstücke zur Steigerung der'Energiekonzentra-. tion bei der Plasmabehandlung in einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit derart angeordnet werden, daß die zu behandelnden Oberfiachenberelche vor der Behandlung mit einer gleichmäßig dicken Flussigkeitsschicht bedeckt si.nd₉ die durch die Piasmafia mme vem jeweils von der Behandlung erfaßten Oberflächenbereich des Werkstückes verdrängt wird»

   2ο Verfahren nach Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet_s daß als elektrisch isolierende Flüssigkeit ein Mineralöl oder Siliko.iöl verwendet wird.. .

   3ο Verfahren nach d'en Ansprüchen 1 und 2_$ dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isoliereri.de Flüssigkeit während der Behandlung der Werkstücke gekühlt wird»

   G e b r , B ö h 1 e r & Co

   Aktiengesellschaft Patentbüro

   309822/0736

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