DE2448118A1

DE2448118A1 - Verfahren zur herstellung einer kurbelwelle und danach hergestellte kurbelwelle

Info

Publication number: DE2448118A1
Application number: DE19742448118
Authority: DE
Inventors: Richard Sommer
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1974-10-09
Filing date: 1974-10-09
Publication date: 1976-04-22

Description

Verfahren zur erstellung einer Kurbelwelle und danach hergestellte Kurbelwelle Zusatz zum deutschen Patent 2 209 945.2 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle und danach hergestellte Kurbelwelle fiir eine Hubkolbenmaschine, insbesondere einen großen Dieselmotor, mit gehärteten Übergängen zwischen den Lagerzapfen und den Kurbeiwangen nach Patent 2 209 945, bei dem zunächst die Kurbel zapfen auf Übermaß vorbearbeitet und die Übergänge auf Endmaß fertigbearbeitet werden, dann zumindest ein Abschnitt j jedes Übergangs gehärtet wird und darauf die weichen Lagerzapfen spanabhebend auf Sollmaß, Parallelität und, soweit sie auf einer Geraden liegen, auf Fluchtung fertig bearbeitet werden.
Bei einer derart hergestellten Welle mit derzeitig üblichen Maßverhältnissen, die einen zweckmäßigem Motoraufbau erlauben, ist die Belastbarkeit im Bereich der gehärteten Hoh]kehlen größer als im Bereich der Lagerzapfen. Um die Lagerbelastbarkeit der Kurbelwelle zu verlessern ist es bekannt, die Lagerzapfenoberflächen zu härten. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß bei einen Lagerschader durch Heißläufer die Kurbelwelle zur Nachbehandlung auszubauen und oft auch auszutauschen ist. Denn Heikßläufer rufen bei gehärteten Zapfen oft Oberflächenrisse hervor, die tiefer geben als nachgearbeitet werden darf.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung is-t es, das Verfahren nach dem Hauptpatent dahingehend weiterzubilden, daß die Lagertragfähigkeit ohne Vergrößerung der Lagerflächen so erhöh-t wird, daß die zulässigen Pöhen der Lagertragfähigkeit und der Hohlkehlenbeanspruchbarkeit der Welle etwa gleich sind.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß nach der spanabhebenden Fertigbearbeitung der Lagerzapfen die Oberfläche der Lagerzapfen mittels Rollhärtung verfestigt wird. Durch diese Maßnahme kann die Lagerbelastbarkeit wesentlich erhöht werden, ohne daß weder bei der Härtung noch bei Lagerheißläufern eine Rißgefahr besteht.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beginnt die rollgehärtete Oberflache der Lagerzapfen am Auslauf des gehärteten Hohlkehlenradius.
Die Erfindung ist am nachstehenden Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Auf der Zeichnung ist ein Ausschnitt aus einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kurbelwelle dargestellt.
Mit 1 ist hierbei eine Kurbeiwange bezeichnet, die einen ersten Lagerzapfen 2, beispielsweise einen Grundzapfen, mit einem zweiten parallel versetzt angeordneten Lagerzapfen 3, beispielsweise einem Hubzapfen, verbindet. Die Grundzapfen dienen zur Lagerung einer Kurbelwelle in den Kurbelwellengrundlagern, die hubzapfen zur Aufnahme der Pleuellager.
Am Übergang 4 zwischen dem Lagerzapfen 2 und der Ivu.rbolwange 1 ist ein Freistich vorgeschen. Ebenso wird der tbergang 5 zwischen dem Lageizapfen 7 und der Kurbelwange 1 durch einen Freistich gebildet. Zur Erhöhung der Bruchsicherheit ist deshalb am Übergang 4 zwischen dem Lagerzapfen 2 und der Kurbelwange 1 eine Härtezone 6 vorgesehen, deren Tiefe etwa dem Bereich hoher Spannungen entspricht. In gleicher Weise ist am Übergang 5 eine Härtezone 7 vorgesehen. Die Härtezonen 6 und 7 laufen in axialer Richtung gesehen etwa im Bereich des kleinsten Durchmessers der Übergänge 4 und 5 aus, so daß zu den Lagerzapfen 2 bzw. 3 aus ungehärteten Bereichen bestehende Abstände c3 bzw. 9 vorhanden sind. Die Abstände 8 und 9 können dabei sehr klein sein, es kommt lediglich darauf an, daß es im Bearbeitungsbereich der Lagerzapfen keine fürs Drehen unzuläßig harte Stelle gibt.
Als Ausgangsmaterial für eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare Kurbelwelle kann beispielsweise ein freiformgeschmiedeter Rohling dienen. Nach einer ersten Drehoperation werden die Lagerzapfen 2 und 3 auf ein bestimmtes Maß abgedreht sowie durch Freistiche von der Kurbelwange 1 abgesetzt. Zur Erzeugung der Härtezonen 6 und 7 werden die Übergänge 4 und 5 induktiv erhitzt. Der beim Harten entstandene Verzug wird darch das nachträgliche Abdrehen der Lagerzapfen 2 und 3 auf die bei 10 bzw 11 dargestellte, das Zapfensollmaß bildende Dicke vollkommen beseitigt.
Außerdem können bei diesen Operationen die Oberflächen aller Lagerzapfen genau parallel und die Oberflächen der auf einer Geraden angeordneten Lagerzapfen genau fluchtend bearbeitet werden. Nach diesem spanabhebenden Fertigbearbeiten der Lagexzapfen 2 und 3 wid die Oberfläche der Lagerzapfen 2 und 3 mittels Rollhärtung verfestigt, was mittels bekannten Vorrichtungen durch Überrollen mit einer oder mehreren gehärteten Stahlrollen unter hohem Anpreßdruck geschieht, wodurch das Kurbelwellen w erkstoffgefiige in Oberflächennähe entsprechend verändert wird. Die verfestigten Oberflächen der Lagerzapfen 2 und 3 beginnen beim Auslauf der Härtezonen 6 und 7.
Durch derartige rollgehärtete Lagerzapfen 2 und 3 läßt sich eine Verbesserung der Lagertragfähigkeit der Kurbelwelle erreichen, ohne daß außergewöhnliche Betriebserwärmung (Heißläufer) Rißgefahr wie bei Warmhärtung hervorrufen kann. Eine derartige Abstimmung von gehärteten Hohlkehlen und rollgehärteten Lagerzapfen ist für Großdieselmotorkurbelwellen äußerst günstig und wirtschaftlich, weil dadurch die durch die zu erwartenden Leistungssteigerungen verursachten größeren Belastungen aufgefangen werden können, ohne daß die Kurbelwellenabmessungen verändert werd.en müssen, wodurch zugleich grundlegende Anderungen des Motoraufbaues erspart werden können.

Claims

A n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere einen großen Dieselmotor, mit gehärteten Übergängen zwischen den Lagerzapfen und den Kurbelwangen nach Patent 2 209 945, bei dem zunächst die Lagerzapfen auf Übermaß vorbearbeitet und die Übergänge auf Endmaß fertig bearbeitet werden, dann zumindest ein Abschnitt j jedes Übergangs gehärtet wird und darauf die weichen Lagerzapfen spanabhebend auf Sollmaß, Parallelität und, soweit sie auf einer Geraden liegen, auf Flllchtung fertig bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach der spanabhebenden Fertigbearbeitung der Lagerzapfen (2 und 3) die Cberfläche der Lagerzapfen (2 und 3) mittels Rollhärtung verfestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rollgehärtete Oberfläche der Lagerzapfen (2 und 3) am Auslauf der Härte zone (6, 7) beginnt.