DE2528364A1

DE2528364A1 - Verfahren zur verstaerkung einer lastaufnehmenden oberflaeche

Info

Publication number: DE2528364A1
Application number: DE19752528364
Authority: DE
Inventors: Tikahiro Nonoyama
Original assignee: Sanmei Electric Co Ltd
Current assignee: Sanmei Electric Co Ltd
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-06-25
Publication date: 1976-01-08
Also published as: DE2528364C2; FR2330492A1; JPS512655A; US4002283A; GB1488726A; FR2330492B1

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN - KRAMER ZWiRNER . HIRSCH

PATENTANWÄLTE iN MÜNCHEN UND WiESEADEN

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10.009

Sanmeidenki Kabushikikaisha Hagoya / Japan

Verfahren zur Verstärkung einer lastaufnehmenden Oberfläche

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstärkung einer lastaufnehmenden Oberfläche. Eine solche Verstärkung wird insbesondere bei Gegenständen in Maschinen vorgenommen, die sich wiederholt* bewegen oder diese bewegten Gegenstände auffangen.

Gemäß einer herkömmlichen Methode für eine derartige Verstärkung werden die zu verstärkenden Gegenstände und das verstärkende harte Material nicht materiell vereinigt, sondern sie werden mechanisch miteinander verbunden, und zwar durch Verschrauben, Einpressen oder Vernieten.

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München K'amer · Df.Weser · HuS(Ji — Wiesbaden: Blumfoach Dr. Bergen · Zwirner

Daher wird das "befestigte harte Material lose, während der verstärkte Gegenstand wiederholten Stößen ausgesetzt ist. Da das verstärkende Material außerdem Abmaße aufweisen muß, die nicht nur für die Verstärkung sondern auch für die Befestigung ausreichen müssen, muß es eine für die Verstärkung unnötige Größe aufweisen, und es ist schwer, kleine Teile oder Werkstücke in sehr kleinen Bereichen zu verstärken. Die Ausführung der Verstärkung mittels mechanischem Befestigung harten Materials nimmt viel Zeit in Anspruch und ist beschwerlich, und zwar aufgrund der Vorbereitungsschritte, wie Bearbeiten und Bohren. Wenn der zu verstärkende Gegenstand mechanisch weich ist, wie ein Körper aus geschichteten Siliziumstahlblechen, der als Anker in einem Elektromagneten verwendet wird, ist die Verstärkung durch mechanisches Befestigen harten Materials hinsichtlich ihres Verstärkungseffektes und ihres Anwendungsbereiches begrenzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Verstärkung einer lastaufnehmenden Oberfläche verfügbar zu machen, das für sehr kleine Bereiche anwendbar ist und das einfach und wirkungsvoll durchzuführen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Reibschweißen gelost, wobei ein zu verstärkender Gegenstand

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und ein verstärkendes Material relativ zueinander gedreht werden. Beide werden sich einander nahegebracht und es wird ein solcher Druck auf sie ausgeübt, daß das harte Material in den zu verstärkenden Gegenstand eindringen kann, was ein Schaben verursacht. Dann wird der Anfangsdruck so weit reduziert, daß noch ein Schmelzen der sich berührenden Teile aufgrund der Reibwärme gewährleistet ist. Als Folge des Schmelzens vereinigt sich das Material beider Teile, nachdem diese aufgrund der Unterbrechung der Relativbewegung zwischen ihnen abgekühlt sind.

Wenn nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Druck wieder erhöht wird, nachdem der Anfangsdruck innerhalb einer für das Schmelzen geeigneten Grenze herabgesetzt worden ist, können sich die geschmolzenen Teile ringsum ausbauchen, und die Vereinigung wird vollständiger.

Die eine Reibschweißung verwendende erfindungsgemäße Verstärkungsmethode bringt eine ausgezeichnete Verstärkungswirkung mit sich, die von der idealen Vereinigung eines verstärkenden Materials und eines zu verstärkenden Gegenstandes herrührt sowie einer beliebigen und lokalen Verstärkung, die mittels einfacher und ordentlicher Arbeitsgänge durchgeführt werden kann.

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In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht, welche ein hartes Material und

einen zu verstärkenden Gegenstand während des Bearbeitungsvorgangs darstellt; Fig. 2 eine Schnittansicht des harten Materials und des

zn verstärkenden Gegenstandes nach der Verschweißung; Fig. 3 eine grafische Darstellung des Schweißdruckes als

Funktion der Zeit;
Fig. 4 eine der Fig. 3 gleiche Darstellung, die jedoch

zu einem anderen Arbeitsgang gehört; Fig. 5 eine Schnittansicht des verstärkten Gegenstandes, - und zwar etwas außerhalb der Mitte des verschweißten

Teils; und
Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt desjenigen Teils, der in Fig. 5 durch eine strichpunktierte Linie umgeben ist.

Die Figuren beziehen sich auf erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele. Mit der Bezugsziffer 10 ist ein Anker eines Elektromagneten bezeichnet, der als Beispiel für einen zu verstärkenden Gegenstand genommen worden ist (der Anker ist durch eine Niete 10") vernietet worden. Dieser Anker hat die Aufgabe, einen Schubstift zu treiben, wenn er beispielsweise in einem elektromagnetischen Ventil verwendet wird, und er besteht hauptsächlich aus geschichteten Silizium-

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Stahlblechen. Bezugsziffer 10' zeigt eine von seinen Endflächen, und diese soll erfindungsgemäß verstärkt werden. Mit 11 ist ein harter Stab bezeichnet, der als verstärkendes hartes Material verwendet wird. Dieser Stab ist vorzugsweise härter als der zu verstärkende Gegenstand 10. S.K.D.11, S.K.3t S.K.S.3 und dazu äquivalente Materialien werden gewöhnlich als Material für diesen Stab verwendet. Dieser harte Stab ist nach bestimmten einheitlichen Abständen an seiner zylindrischen Oberfläche mit kreisförmigen Kerben 12 versehen, und die so gebildeten Einheiten des harten Stabes lassen sich an diesen Einkerbungen brechen und voneinander trennen.

Als nächstes wird auf der Grundlage der in Fig. 4- gezeigten graphischen Darstellung eine Verstärkungsmethode beschrieben. Zunächst werden ein Drehspannfutter und ein Halter, die den Anker 10 bzw. den harten Stab zu halten vermögen, vorbereitet, und sie werden so eingestellt, daß der in Fig. 1 gezeigte Zustand erreicht werden kann. (Dieses Drehfutter ist drehbar, wie es bei Maschinenwerkzeugen der Fall ist, und es ist so aufgebaut, daß es durch einen Öldruck-Vorschubmechanismus oder einen anderen bekannten Vorschubmechanismus hin- und herbewegt werden kann.) Als nächstes wird der Anker 10 zum harten Stab hin vorgeschoben, während das Drehspannfutter mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird

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(beispielsweise mit 3000 bis 4000 Umdrehungen pro Minute). Die Endfläche 10' des Ankers 10 wird in Berührung mit dem harten Stab 11 gebracht und durch den Vorschubmechanismus in einem Zeitabschnitt To (beispielsweise 0,7 Sekunden) unter einem hohen Druck, der in Fig. 4- durch Po dargestellt ist, derart vorgeschoben, daß der harte Stab 11 in den Anker gelangen und diesen schaben kann (beispielsweise unter einem Druck von 25 kg/mm ), und somit dringt der harte Stab 11 in den Anker 10 ein. Dann wird der Druck auf einen durch P^ dargestellten Wert reduziert, der dazu ausreicht, die sich berührenden Teile 10a und 11a zu erhitzen und zu schmelzen und zwar mit derjenigen Hitze, welche an den sieh berührenden Teilen als Ergebnis der Reibung zwischen dem Anker 10 und dem harten Stab 11 erzeugt worden ist (beispielsweise bei einem Druck von 6 kg/mm ). Der reduzierte Druck wird- während einer geeigneten Zeitdauer aufrechterhalten» die durch T,. dargestellt ist (beispielsweise 5,5 Sekunden lang), und beide sich berührenden Teile 10a und 11a werden geschmolzen. Nach dem Schmelzen dieser Teile wird deren Helativdrehung beendet und sie werden unter einem durch Pp dargestellten Druck gegeneinander gedrückt, der dazu ausreicht, daß der harte Stab 11 das geschmolzene Material ringsum herausdrückt und daß der harte Stab 11 in den Kolben gedrückt wird (beispielsweise bei einem Druck 17,5 kg/mm ). Dieser Zustand wird während

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einer durch Tp dargestellten Zeitdauer aufrechterhalten. Der Anker 10 und der harte Stab 11 haften dannaneinander. Die Relativdrehung kann zu einem geeigneten Zeitpunkt vor dem Aneinanderhaften der geschmolzenen Teile beendet werden. Der Anker , der zur Verstärkung geschweißt worden ist, wird aus dem Drehspannfutter herausgenommen, und der harte Stab 11 wird an derjenigen Einkerbung 12 abgebrochen, die dem Anker 10 am nächsten ist. Der Rest des abgebrochenen harten Stabstückes und ein Vorsprung 13, der als Ergebnis des Erstarrens des herausgedrückten geschmolzenen Materials gebildet worden ist, werden durch Abschaben an der strichpunktierten Linie 14 entfernt. An der abgeschabten Oberfläche werden erforderliche Behandlungen, wie Härtungsbehandlung, Polieren, Rostschutzbehandlung usw. durchgeführt. Der Querschnitt des verstärkten Teils 11b des auf diese Weise erhaltenen Anker 10 zeigt, daß das Material des harten Stabes 11 in das Material des Ankers 10 vollständig eingepaßt ist, und beide Materialien bilden eine saubere kugelförmige Grenzfläche 15, ohne daß Blasen oder Luftspalte zwischen ihnen geblieben sind, was die gute Vereinigung beider Materialien beweist. Wenn die Zeitdauer Tp geeignet .gewählt wird, ist es möglich, an dem Teil des in den Anker 10 eingebetteten harten Stabes eine solche Härtungsbehandlung wie Abschrecken vorzunehmen, ohne daß die Beschaffenheit und die richtende

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Eigenschaft des eingebetteten Teils gestört wird. Es versteht sich , daß für den Fall, daß das Drehspannfutter-und der als Befestigungsspannblech ausgebildete Halter vertauscht verwendet werden, das heißt, selbst wenn der Anker 10 mit Hilfe des Befestigungsspannbleches festgeklemmt und der harte Stab 11 gedreht und zum Zweck des Berührungsschweißens vorgeschoben wird, dasselbe Ergebnis wie bei dem'eben beschriebenen Äusführungsbeispiel erhalten wird. Die Drücke Pq, P. und Pp und die Zeitspannen Tq, T. und T₂ werden entsprechend der Art des zu verstärkenden Gegenstandes 10 und des harten Stabes 11, der Dicke des harten Stabes 11 und der Länge des einzubettenden harten Stabes 11 gewählt. Die Ausführung der Verstärkung kann unter zahlreichen unterschiedlichen Bedingungen vorgenommen werden, beispielsweise unter einer Bedingung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist.

Wie die obige Beschreibung zeigt, ist erfindungsgemäß die systematische Vereinigung eines verstärkenden Materials und eines zu verstärkenden Gegenstandes möglich. Die Einbettungstiefe des verstärkenden Materials kann sehr groß sein, um Schwierigkeiten wie das Brechen des verstärkenden Materials zu verhindern, und somit ist es möglich, eine last- oder stoßaufnehmende Fläche zu bilden, welche eine langzeitige Benutzung aushält. Die vorliegende Erfindung

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ist im Hinblick auf Materialeinsparung vorteilhaft, da die Verstärkung an einem beliebigen Teil eines zu verstärkenden Gegenstandes in eng begrenztem Bereich vorgenommen und die erforderliche Menge des harten Stabes it auf etwa diejenige Menge begrenzt werden kann, welche dem eingebetteten Teil des harten Stabes entspricht. Es ist experimentell gezeigt worden, daß ein Solenoidventil mit einem erfindungsgemäß verstärkten Anker einen geringeren Eisenverlust und eine geringere Eestanziehungskraft aufweist als^fn einem herkömmlichen Solenoidventil auftreten.

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Claims

- ίο - Patentansprüche

1. Verfahren zur Verstärkung einer lastaufnehmenden Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu verstärkender Gegenstand und ein verstärkendes Material relativ zueinander gedreht werden, daß beide miteinander in Berührung gebracht werden, daß ein Anfangsdruck ausgeübt wird, der dazu ausreicht, das harte Material in den zu verstärkenden Gegenstand eindringen zu lassen, daß ein Schaben zwischen dem zu verstärkenden Gegenstand und dem harten Material herbeigeführt wird, daß der Anfangsdruck so weit reduziert wird, daß noch ein Schmelzen des Gegenstandes und des harten Materials gewährleistet ist, daß die sich berührenden Oberflächen von Gegenstand und hartem Material mit Hilfe der an deren sich berührenden Teilen erzeugten Reibungswärme einer Reioungsschweißung unterzogen werden, und daß die Eelativdrehung beendet wird, so daß die verschweißten Teile abkühlen und erstarren können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Druck nach seirer Reduzierung erneut erhöht wird, um das geschmolzene Material ringsum herauszudrücken.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß als zu verstärkender Gegenstand ein Körper aus lamellenartig geschichtetem Siliziumstahlblech verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß hartes Material in Form eines Stabes verwendet wird, der mit Kerben versehen ist, so daß für eine einzelne Verstärkung leicht eine Einheitslänge des Stabes abgenommen werden kann.

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