DE2304557C3

DE2304557C3 - Verfahren zum Hersteilen hochverschleißfester, verzugsarmer, rotationssymmetrischer Teile, insbes. Stahlstangen, mit hoher Oberflächengüte

Info

Publication number: DE2304557C3
Application number: DE19732304557
Authority: DE
Inventors: Franz Josef 5820 Gevelsberg Overkott
Original assignee: Peddmghaus, Carl Ullrich, Dr, 5600 Wuppertal
Filing date: 1973-01-31
Publication date: 1977-09-29

Description

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Teile beim Erhitzen einer Gasbehandlung unterzogen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasbehandlung ein bei einer oberhalb der Aj-Temperatur erfolgende Nitrierung

8. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 7 auf Teile aus einem martensitischen Stahl mit 12 bis 18% Chrom und 0,4 bis 0,6% Kohlenstoff.

ι r^.ts selbst gcriidc sein. Biegungen des Stabes, Ä VÄufn während des Härtens eintreten würden ihn für viele Anwendungsfalle und Ä die Verwendung bei Kolbenstangen

,ÄÄndc werden Teile der erwähnte,, Ar, e Oberflächenbehandlung unterzogen, die sich von 'LfPichc ausgehend, bis zu einer geringen 1 icle in

V .r Art sind Gefügeumwandlungen oder das Singii andeTe, chemischer Elemente, wie Kohleninff und Stickstoff, so daß es zu einer Vergrößerung des Volumens und dadurch /ti einer Streuung der Obc m "henschichten kommen kann, die ,η Langsrichuing wirksam ist und demgemäß in Langsnehmng ve hufende Spannungen ei/eugt. durch die es zum Vc ziehen kommen kann. Derartig verzogene Mangen ri..nn zunächst gerichtet werden, wobei Sn^lieiZd^ J^ der Oberfläche,^;. fen und auch dort Spuren hinterlassen. Im Anschluß dinn ist deshalb ein Pol.ervorgang erlorderlich. Äichcn wird in vielen Fällen cmc galvanisch, Behandlung, insbesondere eine Verchromung, vorgenommen Diese Bearbeitungsvorgange sind jedoch

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen hochverschleißfester, verzugsarmer, rotationssymmetrischer Teile aus härtbaren Metallen, insbesondere Stahlstangen, mit hoher Oberflächengüte.

Teile dieser Art finden häufig als Maschinenelemente Verwendung und müssen durch die Art ihrer Behandlung insbesondere den Anforderungen entsprechen, die sich beim Zusammenwirken mit anderen Maschinenteilen ergeben. In besonderem Maße trifft dies für Kolbenstangen zu, die dichtend aus einem Zylinder mit Hilfe einer Führungsbüchse herausgeführt sind. Von derartigen Stangen wird nämlich nicht nur verlangt, daß sie eine besonders hohe Oberflächengüte haben, sondern daß sie auch in besonderem Maße gerade und somit verzugsarm sind. Die Oberfläche muß weiterhin sehr hart sein, damit sie nicht durch fortschreitenden Verschleiß im Laufe längerer Betriebszeit zu Undichtigkeiten des Zylinders führt. Während die Oberfläche einerseits soimit sehr glatt sein muß, muß der Stab DemgegenuDcr u,_ei der Windung die Aulgabe zugrunde den erheblichen Hers.ellungsautwand be, der Produktion der einleitend erwähnten Teile zu verr.n-L_n Überraschenderweise geling, dies erl.ndungsgemaß dadurch, daß die Teile zunächst einem ober lach.-chen Druckpoliervorgang und sodann einer Obcrllachcnhärtung unterzogen werden, wobei die Teile während beider Behandlungssiufen eine Drehbewegung ^rf-ihren Dieses Prinzip macht also von an sich bekannten Einzelverfahren der Oberflächenbehandlung Gebrauch Durch die spezielle Arider Aufeinanderfolge beider Verfahren wird jedoch überraschenderweise gewährleistet, daß man ein Verziehen der Teile Seiden kann, und daß die Teile nach dem Hi tevorgang in einer derart hohen Oberflächengüte vor egen daß sie sich dann unmittelbar, vor allem als Kolbenstangen, verwenden lassen können. Sie brauchen •U°o weder gerichtet noch auf galvanische Weise beschichtet bzw. abschließend nochmals poliert werden. Hierdurch entfallen gerade diejenigen Bearbe.tungsstufen die besonders aufwendig sind und sich nur schwer in einen kontinuierlichen Materialdurchfluß einschalten lassen. Zumindest galvanische Behandlungen setzen näiriich in der Regel eine satzweise Beschickung voraus, so wohingegen die erfindungsgemäß zur Anwendung gelangenden Behandlungen am laufenden Material durchgeführt werden können.

Von Vorteil ist dabei, wenn die Te.le vor dem Druckpolieren eine Wärmebehandlung in Form eines SS Anlaßvorganges derart erfahren, daß sich eine etwa bis 20kpW über der Normal.s.erungsfestigke.t liegende Festigkeit einstellt. In diesem Zustand läßt sich das erfindungsgemäß vorgesehene Druckpolieren besonders gut durchführen, wobei es zu einer oberflachlichen Kaltverfestigung komm,. Da sich das Material während der Behandlung dreht, baut sich die genannte Kaltverfestigung in gleichmäßiger Verteilung auf der Oberfläche auf. Somit kommt es gleicnfalls zu in Längsrichtung wirkenden Spannungen, die das Material 65 überraschenderweise völlig gerade gestreckt halten. Die Drehgeschwindigkeit liegt sowohl während des Druckpolierens als auch während der dann sich anschließenden Oberflächenhärte bii einer Drehzahl von etwa

bis !000 Umdrehungen je Minute.

Ein auf diese Weise oberflächlich verfestigter Stab hat zugleich bereits eine weitgehend eingeebnete, polierte Oberfläche, die überraschenderweise durch den anschließenden Härtevorgang praktisch nicht mehr in ihrer Oberflächengüte verändert wird.

Besonders vorteilhaft ist eine unmittelbare Aufeinanderfolge des Druckpolierens und des sich daran anschließenden Oberflächenhäriens; dabei können die für das Druckpolieren vorgesehenen Rollen zugleich als Vorschuborgane für das Oberflächenhärten Verwendung finden. Durch das Druckpolieren nimmt die Oberfläche der Teile eine Festigkeit bis zu etwa 110 kg/mm² an. Die dank dieser Verfestigung völlig gerade gestreckt gehaltenen Stangen bzw. Teile verlieren /war bei der für das Härten erforderlichen Erhitzung zunächst in einer Übergangszone ihre Festigkeit wieder, jedoch nehmen sie im unmittelbaren Anschluß an das Erhitzen durch das Abschrecken dann erneut eine entsprechende Härte bis auf etwa 60 bis 64 Rc an. Während eines kontinuierlichen Durchganges wird also zunächst eine Mantelzone größerer Festigkeit erzeugt, deren Festigkeit dann wieder aufgehoben und abschließend wieder neu geschaffen wird. Für das Oberflächenhärten können dabei die an sich bekannten Verfahren der induktiven, konduktiven oder auch i\c\- Hrennerbeheizung vorgesehen werden. Vor allem ist es vorteilhaft, die Oberfläche der Teile bzw. Stangen beim Erhitzen einer Gasbehandlung zu unterziehen. Diese Gasbehandlung kann beispielsweise eine Aufkohlung oder eine Aufstickung zum Ziel haben. Für Kolbenstangen eignet sich zweckmäßig eine Aulstickung bei einer Temperatur oberhalb der A !-Temperatur.

Grundsätzlich liißt sich das neue Verfahren bei einer ίο Vielzahl von Metallen, die einerseits härtbar sind und andererseits durch Druckpolieren eine Verfestigung erfahren, anwenden. Vor allem eignet es sich jedoch für Stähl·.:, da bei diesen die Wärmeleitfähigkeit die Erzeugung der nur oberflächlichen Härleschiclit besonders begünstigt. Insbesondere hat sich für Kolbenstangen ein martem;iüscher Stahl mit 12 bis l8"/o Chrom und 0,4 bis 0,6% Kohlenstoff als zweckmäßig erwiesen, sofern man ihn der Nitrierung unterzieht. Die auf derartige Weise hergestellten Kolbenslangen lassen sich unmittelbar verwenden, ohne daß es eines weiteren Richtvorganges, einer galvanischen Behandlung oder eines abschließenden Poliervorganges bedarf. Die anmeldungsgemäß geschaffene Oberfläche gewährleistet dabei eine besonders günstige Ausnutzung der Korrosionsfestigkeit des genannten Stahls.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen hochverschleißfesier, verzugsarmer, rotali'-nssymmctrischer feile aus härtbaren Metallen, insbesondere Stahlstungen, mit hoher Oberflächengüte, d a d u ich gekennzeichnet, daß die Teile zunächst einem oberflächlichen Oruckpoliervorgang. sodann einer Oberflächenhiirtuiiig unterzogen und ohne galvanische oder mechanische Nachbehandlung verwendet werden, wobei die Teile während der beiden Behandlungssliifcn eine Drehbewegung erfahren.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daU die Teile vor dem Druckpolieren eine Wärmebehandlung in Form eines Anlaßvorganges derart erfahren, daß sich eine etwa 10 bis 20 kp/mm-' über der Nonnalisierimgsiestigkeii liegende Festigkeit einstellt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß während des Druckpolicrcns und des Oberflächenhärtens eine Dreh/ahl von 500 bis 1000 Umdrehungen je Minute eingehallen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen I bis i. dadurch gekennzeichnet, daß das Druckpolieren und das Oberflächenhärten in unmittelbarer Aufeinanderfolge durchgeführt werden, wobei das Druckpolieren mittels zugleich den Vorschub für das Oberflächenhärten übernehmenden Druckrollen erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Teile durch das Druckpolieren bis auf etwa 110 kp/mm² und durch das Härten bis auf etwa 60 bis 64 Rc verfestigt