DE2811400B2

DE2811400B2 - Verfahren zum Umschmelzhärten von Werkstücken

Info

Publication number: DE2811400B2
Application number: DE19782811400
Authority: DE
Inventors: Friedhelm 5609 Hückeswagen Emde; Friedhelm Dr.-Ing. 5630 Remscheid Reinke
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1978-03-16
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1981-05-27
Also published as: DE2811400A1; DE2811400C3

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Umschmelzhärten der Oberfläche von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des anliegenden Patentanspruchs 1.

Das bekannte Verfahren (vgl. z. B. die DE-OS 23 44 270) zeichnet sich 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 'inter die bezüglich der Martensitbildung kritische Geschwindigkeit herabgesetzt wird, wird verhindert, daß sich unterhalb der

Umschmelzschicht, die ledeburitisch erstarrt, ein martensitisches Härtegefüge ausbildet, das durch Volumenwachs die äußere Schale unter Zugspannungen setzt und damit zur Rißbildung beiträgt. Wird deshalb das Werkstück mit entsprechend verzögerter Geschwindigkeit abgekühlt, wird die Martensitbildung verhindert.

Da wegen des im allgemeinen hohen Kohlenstoffgehalts der Gußteile die bezüglich der Martensitbildung kritische Abkühlgeschwindigkeit sehr niedrig liegt, wird dem Werkstück während des Abkühlvorgangs zur Senkung der Abkühlgeschwindigkeit 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 daüei über die Oberfläche des Werkstücks 1 geführt. Das Aufschmelzen kann, z. B. mit Hilfe einer Einrichtung gemäß der deutschen Patentanmeldung P 27 03 469.1 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 Erfindung 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 Umwandlungspunktes Ai verbleibt, so daß einerseits eine teilweise Martensitbildung 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

^h0 Nachwärmstationen oder am Ort des Umschmelzens vorgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Umschmetzhärten der Oberfläche von Werkstücken, vorzugsweise von Nockenwellen, aus Gußeisen durch Aufschmelzen der Oberfläche des Werkstücks in schweißnahtartigen Bahnen mittels eines auf die Oberfläche gerichteten Energiestrahles, vorzugsweise eines Lichtbogens, und durch anschließendes Abkühlen der Schmelzbahnen durch Ableiten der Schmelzwärme in tieferliegende Materialschichten des Werkstücks derart, daß sich in der wieder erstarrten Schmelze ein ledeburitisches Gefüge bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück unter Wärmezuführung, z. B. in einem Ofen, derart verzögert wird, daß die unterhalb der ledeburitisch erstarrten Schicht liegende ganz oder teilweise austenitisierte Schicht so langsam abkühlt, daß keine Gefügeumwandlung in Martensit erfolgt.

2. Verfahren zum Umschmelzhärten nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück vor der Zuführung der Umschmelzenergie derart vorgewärmt wird, daß bei der Abkühlung des Werkstücks die unter der ledeburitisch erstarrten Schicht liegende ganz oder teilweise austenitisierte Schicht so langsam abkühlt, daß keine Gefügeumwandlung in Martensit erfolgt.