DE2449237A1

DE2449237A1 - Verfahren zur induktiven oberflaechenhaertung von verzahnten werkstuecken

Info

Publication number: DE2449237A1
Application number: DE19742449237
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Dr Ing Reinke
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1974-10-16
Filing date: 1974-10-16
Publication date: 1976-04-29

Description

Verfahren zur induktiven Oberflächenhärtung von verzahnten Werkstücken Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur induktiven OberflSachenhärtung von mit Zähnen versehenen Werkstücken aus Stahl mit etwa o,4o% Kohlenstoffgehalt durch induktives Erhitzen des Werkstücks mit nachfolgender Abschreckung.
Bekanntlich werden die Forderungen nach Erhöhung der Verschleißfestigkeit, der Zahnfuß-Dauerfestigkeit, der Stoßfestigkeit und der Vermeidung der Pitting-Bildung an hoch beanspruchten gehärteten Zahnrädern bei Anwendung eines induktiven Oberflächenhärtungsverfahrens nur näherungsweise erreicht, weil sich die bestehenden Forderungen nicht in gleichem Maße wie z.B.
bei Anwendung von Einsatzhärtungs-Verfahren erfüllen lassen.
.Grundsätzlich werden die Forderungen nach Erhöhung der Zahnfuß-Dauerfestigkeit und Verschleißfestigkeit induktiv leicht erreicht, dagegen sind hinsichtlich der Stoßfestigkeit und der Vermeidung von Pitting-Bildung Kompromisse erforderlich, da man im Hinblick auf die Pitting-Bildung verlangt, daß unterhalb der gehärteten Oberflächenschicht Festigkeitswerte ettsprechend 40-45 HRc vorhanden sein sollen. Eine völlige Durchhärtung des Zahnes, die auch eine Verbesserung bei der Pitting-Bildung bringt, reduziert jedoch die Stoßfestigkeit.
Daß sich trotzdem die Induktionshärtung für eine Reihe von verzahnten Werkstücken eingeführt hat, findet seine Begrün dung darin, daß nicht alle Werkstücke im Sinne der obigen Forderungen belastet werden und daß demzufolge gewisse Kompromisse zulässig sind.
Zur Vermeidung entsprechender Einschränkungen ist es bekannt, zur Herstellung der Verzahnungen Sonderstähle zu benutzen, deren chemische Zusammensetzung es zuläßt, die Werkstücke bei gleichmäßiger RIrchwcårmung mit nachfolgender intensiver Abschreckung in ihrem Gefüge so zu stcuern, daß bei ausreichender Festigkeit im Kern die angestrebte Oberflächengüte erreicht wird. Es ist dabei jedoch unmöglich, das Einhärtungsvermögen soweit zu reduzieren, daß diese Art der Härtung auch auf Verzahnungen mit kleinerem Verzahnungsmodul anwendbar ist. Auch treten Probleme des Verzugs auf, die sich bei kleineren Werkstücken nicht beherrschen lassen.
Die Erfindung befaßt sich deshalb mit der Aufgabe, das Verfahren der induktiven Oberflächenhärtung an Verzahnungen mit kleinerem Verzahnungsmodul derart zu verbessern, daß gleichzeitig die an solche Verzahnungen zu stellenden Forderungen an Verschleißfestigkeit, Zahnfuß-Dauerfestigkeit, Stoßfestigkeit und Vermeidung der Pitting-Bildung erfüllt werden. Dabei sollte die völlige Durchhärtung der Zähne, die im allgemeinen mit einer Verbesserung der Pitting-Bildung verbunden ist, zum Zweck der Verbesserung der Stoßfestigkeit vermieden werden.
Diese Aufgabe wird bei Verwendung eines Verfahrens der eingangs näher bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Werkstück einschließlich seines Zahngrundes zunächst auf eine Temperatur zwischen den Umwandlungspunkten Acl und Ac3 derart erwärmt wird, daß durch Austenitbildung eine Festigkeit von etwa 40-45 HRc entsteht und daß darauf folgend in einem zweiten Erwärmungsschritt die Oberfläche des Werkstücks mindestens im Bereich der Verzahnung kurzfristig und mit hoher Energiedichte bis über die Ac3-Temperatur Aconturengetreu erhitzt und danach abgeschreckt wird.
Bei Anwendung dieses Verfahrens entstehen verzahnte Werkstücke, deren Stonfestigkeit unter Vermeidung der Pitting-Bildung der Stoßfestigkeit von einsatzgehärteten Werkstücken nicht nachsteht. Das verzahnte Werkstück wird in dem Verfahren nach der Erfindung in zwei Stufen erwärmt und danach abgeschreckt. In der ersten Erwärmungsstufe wird das Werkstück bis unterhalb des Zahngrundes bis in den Bereich der schungslücke und danach in der zweiten Stufe eine dünne Randzone des Werkstückes bis über Ac3 ( t-Gebiet) erwärmt. Der diesem Vorgang zu unterwerfende Werkstoff ist dabei entsprechend den zu erreichenden Härtewerten in der Randschicht auszuwählen.
Das Verfahren wird dabei zweclçmäßig in der Weise ausgeführt, daß das Werkstück in dem ersten Erwärmungsschritt induktiv mit relativ niedriger Frequenz im Bereich seiner Verzahnung einschließlich des Zahngrundes durchwärmt wird. Die Temperatur wird dabei derart gesteuert, daß Austenit in einem Umfang entsteht, der dem Gehalt an Martensit entspricht, der zur Abhärtung auf eine Kernfestigkeit des Werkstücks von 40-45 IlRc erforderlich ist. Danach wird die Oberfläche des Werkstücks mindestens im Bereich seiner Verzahnung bei Verwendung eines Induktionsstromes höherer Frequenz und hoher Leistungsdichte kurzzeitig auf die zur Nartensitbildung erforderliche ärtetemperatur erhitzt, wobei eine Durchwärmung des gesamten Werkstücks vermieden wird, in dem das in seiner äußeren Schale mindestens im Bereich der Verzahnung erhitzte Werkstück scharf abgeschreckt wird.
Zur Einhaltung der erwünschten Stoßfestigkeit ist es dabei notwendig, die Erhitzung in der zweiten Stufe des Wärmvorganges, die der tlartensitbildung dient, konturengetreu in der Weise vorzunehmen, daß lediglich eine dünne Randzone bis über den Temperaturpunkt Ac3 erwärmt wird.
Das zur Herstellung der verzahnten Werkstücke geeignete Material kann Legierungsbestandteile aus Chrom, Silizium, Nickel, Molybdän oder Vanadin und andere Zusätze enthalten.
2 Ansprüche

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zur induktiven Oberflächenhärtung von verzahnten Werkstücken, insbesondere Zahnrädern, aus Stahl mit etwa o,35.. 0i750/o, insbesondere o,4o%jKoh Ienstoffgehalt durch induktives Erhitzen des Werkstücks mit nachfolgender Abschreckung, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück zunächst auf eine Temperatur zwischen den Umwandlungspunkten Acl und Ac3 derart erwärmt wird, daß durch Austenitbildung im Kern des Werkstücks eine Festigkeit von etwa 4o-45 HRc entsteht, und daß darauf folgend in einem zweiten Erwärmungsschritt die Oberfläche des Werkstücks mindestens im Bereich der Verzahnungskontur kurzfristig und mit hoher Energiedichte bis über die Ac3-Temperatur konturengetreu induktiv erhitzt und danach abgeschreckt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Werkstücks in beiden Erwärmungsschritten induktiv erfolgt und die induktive Erwärmung im zweiten Verfahrensschritt in an sich bekannter Weise mit höherer Frequenz erfolgt als im ersten Verfahrensschritt.