DE2728028C3 - Verfahren zum Verhindern von Oberflächenrissen beim Verformen warmbrüchigen Materials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern von Oberflächenrissen beim Verformen warmbrüchigen Materials bei erhöhten Temperaturen.

Bekanntlich haben eine Anzahl legierter Eisenwerkstoffe die Eigenschaft, nur in einem tiefen und in einem hohen Temperaturbereich plastisch gut verformbar zu sein. Zwischen einer unteren Temperatur tu und einer oberen Temperatur to liegt ein Bereich, in dem die Bruchdehnung gering ist. In diesem Bereich treten daher bei starker Verformung Risse auf.

In einem strangförmigen Körper beispielsweise, der einer starken Verformung durch Druck, wie z. B. Walzen oder Schmieden unterworfen wird, können derartige vorhandene Risse bei dieser Druckverformung wieder verschweißt werden, so daß sie im fertiggestellten strangförmigen Körper nicht stören. Voraussetzung ist dabei allerdings, daß die Seitenwände der Risse metallisch blank geblieben und insbesondere nicht oxydiert sind. Es können daher solche Risse, die unter der Oberfläche eines solchen Körpers auftreten, beim Walzen oder Schmieden ohne Schwierigkeiten wieder beseitigt werden.

Dagegen aber lassen sich bis zur Oberfläche eines strangförmigen Körpers reichende Risse wegen der an ihren Seitenwänden gebildeten Oxydschichten nicht mehr einwandfrei druckverschweißen. Dies führt dann dazu, daß diese Körper als Ausschuß deklariert werden müssen.

Bei wannbrüchigem Material, das aus Werkstoffen besteht, die in einem bestimmten Temperaturbereich zwischen tu und to eine zu geringe Bruchdehnung besitzen, Jie aber in den Temperaturbereichen darüber und darunter eine ausreichende Bruchdehnung für eine plastische Verformung besitzen, ist durch eine zweckentsprechende Erwärmung dafür zu sorgen, daß bei einer weiteren Verformung, z. B. dem Biegen eines strangförmigen Körpers, keine bis zur Oberfläche durchgehende Risse mehr entstehen. Dabei ist sicherzustellen, daß eine bestimmte Schichtdicke an der Oberfläche sich oberhalb der Temperatur to befindet, während es unerheblich ist, wie tief unterhalb der Temperatur to sich tiefer im Werkstück liegende Schichten befinden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß lediglich eine dünne Oberflächenschicht (ca. 10— 15 mm) vor dem Verformen auf Temperaturen oberhalb der Grenze der Warmbrüchigkeit aufgeheizt wird,

Um so wirtschaftlich als möglich arbeiten zu können, wird nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß zur Erwärmung der dünnen Oberflächenschicht eine induktive Erwärmung mit großer Flächenleistung mit einer Frequenz verwendet wird, die für das zu erwärmende

in Material eine Eindringtiefe von 10-15 mm ergibt

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden in der Art durchgeführt, daß beispielsweise bei einem Strang nach der Abkühlung, bei der im Strangquerschnitt eine bekannte etwa parabelförmige Temperaturverteilung

entsteht und bei der die Oberfläche auf Temperaturen unterhalb der Temperatur to abgekühlt sein kann, eine dünne Oberflächenschicht von vorzt/ssweise 10-15 mm so aufgeheizt wird, daß sie sich beim Verformungsvorgang, z.B. dem Biegen, wieder auf Temperaturen oberhalb von to befindet

Dies erfolgt vorteilhaft durch induktive Erwärmung. Dabei wird die Frequenz so gewählt, daß sich infolge der Wärmeerzeugung in einer vom Eindringmaß <5, das gegeben ist durch die Formel

'Ir'f

mit

k — 503 = Konstante für Konvektion,
Q = spezifischer Widerstand in " ' ^mm

μ_Γ= relative magnetische Permeabilität

f = Frequenz in——
see

(vgl. z. B. Brokmeier: Induktives Schmelzen, Seite 7 bis 9, Girardet-Verlag, Essen 1966)

abhängigen Schichtdicke und infolge der Wärmeableitung in der Zeit vom Erwärmen bis zum Biegevorgang eine derartige Temperaturverteilung ergibt, daß die geforderte Bedingung, daß eine etwa 10—15 mm dicke Oberflächenschicht sich oberhalb der Temperatur to befinden soll, erfüllt ist

Dabei ist es; unerheblich, auf welchem Temperaturniveau sich die jenseits dieser Randschicht befindlichen Bereiche des Materials befinden.

Das vorgeschlagene Verfahren ist insbesondere auch dann anwendbar, wenn sich vor dem Aufheizen der Randzone bereits der gesamte Querschnitt oder große Teile des Querschnittes des Materials im Bereich unterhalb ίο befunden haben.

Die Anwendung der induktiven Erwärmung hat den Vorteil, daß das Aufheizen der vergleichsweise dünnen Oberflächenschicht auf Temperaturen oberhalb to in sehr kurzer Zeit erfolgt, so daß der Wärmeabfluß in tiefere Zonen des Querschnittes des Materials in geringen Grenzen gehalten werden kann. Es ergibt sich so eine besonders energiesparende Möglichkeit für das Aufheizen der dünnen Oberflächenschicht auf die erforderlichen Temperaturen oberhalb von to.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere in der Verminderung der Ausschußquote bei der Warmverarbeitung.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verhindern von Oberflächenrissen beim Verformen warmbrüchigen Materials bei erhöhten Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich eine dünne Oberflächenschicht (ca. 10-15 mm) vor dem Verformen auf Temperaturen oberhalb der Grenze der Warmbrüchigkeit aufgeheizt wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erwärmung der dünnen Oberflächenschicht induktive Erwärmung mit großer Flächenleistung mit einer Frequenz verwendet wird, die für das zu erwärmende Material eine Eindringtiefe von 10-15 mm ergibt