DE2811400A1

DE2811400A1 - Verfahren zum umschmelzhaerten von werkstuecken

Info

Publication number: DE2811400A1
Application number: DE19782811400
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Emde; Friedhelm Dr Ing Reinke
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1978-03-16
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1979-09-20
Also published as: DE2811400C3; DE2811400B2

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Umschmelz-
härten der Oberfläche von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des anliegenden Patentanspruchs 1.
Das bekannte Verfahren (vgl.z.B. die DE-OS 23 44 270) zeichnet bei Verwendung einer geeigneten Aufschmelzenergie, z.B. bei Verwendung eines Lichtbogens in Verbindung mit einem Schutzgas, durch eine kostengünstige Herstellbarkeit von gehärteten Bauteilen aus. Die Unabhängigkeit der Härtung von einem zugehörigen Gießverfahren der gußeisernen Werkstücke erlaubt es, die Werkstücke in einem automatisierfähigen Härtungsverfahren zu härten, wodurch die zugehörige Gefügeausbildung leichter steuerbar ist.
Das bekannte Verfahren leidet jedoch unter dem Mangel, daß die Werkstücke in ihren ungeschmolzenen und ihren geschmolzenen Teilen leicht zur Rißbildung neigen.
Die Erfindung befaßt sich daher mit der Aufgabe, das Verfahren dahin zu verbessern, daß mit dem Verfahren oberflächengehärtete Werkstücke keine störenden Risse mehr bilden.
Erfindungsgemäß wird dieses durch ein Vorgehen erreicht, das im Kennzeichen des anliegenden Patentanspruchs 1 näher erläutert ist.
Durch dieses Vorgehen, bei dem die Abkühlungsgeschwindigkeit des Werkstücks unter die kritische Geschwindigkeit herabgesetzt wird, wird verhindert, daß sich ununterhalb der Umschmelzschicht, die ledeburitisch erstarrt, ein martensitisches Härtegefüge ausbildet, das durch Volumenzuwachs die äußere Schale unter Zugspannungen setzt und damit zur Rißbildung beiträgt. Wird deshalb das Werkstück mit unterkritischer Geschwindigkeit abgekühlt, wird die Nartensitbildung verhindert.
Da wegen des im allgemeinen hohen Kohlenstoffgehalts der Gußteile die kritische Abkühlgeschwindigkeit sehr niedrig liegt, wird dem Werkstück während des Abkühlvorgangs zur Senkung der Abkühlungsgeschwindigkeit einmal oder wiederholt Wärme in einem Umfang zugeführt, der kleiner ist als die Wärmemenge, die von dem Werkstück nach außen bei natürlicher Abkühlung an die Umgebung abgegeben wird.
Zweckmäßig finden zur Durchführung des Verfahrens Werkstücke aus unlegiertem Gußmaterial Anwendung; denn Legierungsbestandteile, wie z.B. Chrom, sind geeignet, die kritische Abkühlgeschwindigkeit herabzusetzen und damit die Gefahr der Rißbildung zu erhöhen.
Das Verfahren nach der Erfindung wird zunächst in üblicher Weise - vgl. die anliegende Zeichnung - derart ausgeführt, daß die Oberfläche des Werkstücks 1 mittels eines Lichtbogens 2 in einem Schutzgasschleier, der über eine Düse 3 erzeugt wird, in einem Bereich 4 aufgeschmolzen wird. Der Lichtbogen 2 wird dabei über die Oberfläche des Werkstücks 1 geführt. Das Aufschmelzen kann z.B. mit Hilfe einer Einrichtung gemäß der deutschen Patentanmeldung P 27 o3 469.1 mit über die Oberfläche des Werkstücks 1 bewegtem Lichtbogen 2 erfolgen.
Unmittelbar nach dem Aufschmelzen der Oberfläche des Werkstücks 1 im Bereich 4, der sich in Form einer Schmelzbahn über die Werkstückoberfläche erstreckt, wird dem Werkstück 1 in einer Nachwärmstation, z.B. einem Ofen, zur Herabsetzung der Abkühlungsgeschwindigkeit eine Hilfswärmemenge zugeführt. Dieser Vorgang kann wiederholt werden. Er kann bereits beim Umschmelzen der Werkstückoberfläche einsetzen.
In Fällen, bei denen das Werkstück vor dem Umschmelzen zur Heraufsetzung der Werkstücktemperatur einem Vorwärmvorgang, z.B. in einer konduktiv wirksamen Vorwärmstation, unterworfen wird, wird dieses gemäß der Erfin- dung in der Weise vorgenommen, daß die Vorwärmung bis zu einer Maximaltemperatur erfolgt, die derart gewählt ist, daß die mittlere Werkstücktemperatur nach vollzogener Umschmelzung knapp unterhalb des Umwandlungspunk tes A1 verbleibt, so daß einerseits eine teilweise Austinitisierung durch den nahezu adiabatischen Ausgleich nach dem Umschmelzen vermieden wird und andererseits durch diese Wahl der Vorwärmtemperatur die Streckgrenze des Ausgangsgefüges weitestmöglich reduziert wird, so daß sich in der weiß (ledeburitisch) erstarrten Außenschicht nur entsprechend niedrige Schrumpfspannungen aufbauen können.
Die Wärmezuführung während des Abkühlens der umgeschmolzenen Werkstücke kann im Ofen, in Nachwärmstationen oder am Ort des Umschmelzens vorgenommen werden.
2 Ansprüche 1 Zeichnung L e e r s e i t e

Claims

Verfahren zum Umschmelzhärten von Werkstücken AnsprPicane 1. Verfahren zum Umschmelzhärten der Oberfläche von Werkstücken, vorzugsweise von Nockenwellen, &us kohlenstoffæ haltigem Eisenguß durch Aufschmelzen der Oberfläche des Gußmaterials entlang einer Schmelsspur9 die mittels eines auf die Oberfläche gerichteten Energiestrahl, vorzugsweise eines Lichtbogens, erzeugt wird, und anschließendes Abkühlen der Schmelzspur durch selbsttatige4 Überführen der Schmelzwärme in tieferliegende Materialschichten des Werkstücks derart, daß sich in der Schmelzspur ein ledeburitisches Gefüge bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück unter Wärmezuführung derart mit unterkritischer Geschwindigkeit der Abkühlung überlassen wird, daß für unterhalb der ledeburitisch erstarrten Schicht des Werkstücks liegende ganz oder teilweise austenitisierte Bereiche ein unterkritischer zeitlicher Temperaturverlauf entsteht.
2. Verfahren zum Umschmelzhärten nach Anspruch 1, bei dem das Werkstück vor der Zuführung der Umschmelzenergie einem Vorwärmvorgang unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung derart vorgenommen wird, daß die mittlere Werkstücktemperatur unterhalb der Schmelzspuren nach vollzogener Umschmelzung knapp unterhalb des unteren Umwandlungspunkts A1 verbleibt.