DE2824373A1 - Verfahren zum oberflaechenhaerten eines gusseisernen werkstuecks begrenzter waermekapazitaet - Google Patents
Verfahren zum oberflaechenhaerten eines gusseisernen werkstuecks begrenzter waermekapazitaetInfo
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Description
0811/78-(öl) Remscheid, öl.06.78
Verfahren zum Oberflächenhärten «ines gußeisernen
Werkstücks, begrenzter Wärmekapazität
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren gemäß dwa
Oberbegriff des anliegenden Patentanspruchs 1·
Das bekannte Verfahren (vgl. z.B. DE-OS 23 44 27o) eignet sich z.B. zur Oberflächenhärtung an aus ferritisch-per-
o5 litischem Grauguß bestehenden Nockenwellen durch Erzeugung einer zu einem ledeburitischen Gefüge erstarrenden
Oberflächen-Härteschicht, indem die Oberfläche der Nockenwellen auf schweißnahtartigen Bahnen z.B. mittels eines
Lichtbogens oder eines Plasmastrahls aufgeschmolzen und
anschließend durch Wärmeabführung in kältere Schichten
der Nockenwelle einer Selbstabschreckung unterworfen
wird.
Das bekannte Verfahren leidet unter dem Hangel, daß
wegen der begrenzten Wärmekapazität der dem Härtungsvor
gang zu unterwerfenden Werkstücke die Werkstückoberflä
chen nicht mit einer gleichbleibend dicken Härteschicht versehen werden können. Die Härteschichten nehmen vielmehr, insbesondere bei rotationssymmetrischen Werkstücken,
die entlang ihrer Oberfläche zu härten sind, entlang den
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Die Erfindung befaßt «ich «it der Aufgabe, da· bekannte
Verfahren dahin abzuändern, daß die Werkstückoberfläche
Mit Härteschichten gleichbleibender Dicke versehen werden können.
o5 Erfindungsgemäß wird dazu ein Verfahren der eingangs
näher bezeichneten Art vorgeschlagen, da« sich dadurch kannzeichnet, daß da· Aufschmelzen des Werkstückeaterials
entlang der Schmelzbahn Mit abnehmender Schmelzwärmezuführung in das Werkstück erfolgt.
Dieses Verfahren erlaubt es, die mit dem Fortschritt des Energiestrahltranspprts über die Werkstückoberfläche zunehmende Werk«tückerHärtung, die für ein fortschreitend
tieferes Einschmelzen in die Werk« tückober fläche verantwortlich ist, auszugleichen, so daß Härteschichten entlang
der Schmelzbahn einheitlicher Dicke entstehen.
Das Verfahren nach der Erfindung kann derart ausgeführt werden, daß bei gleichbleibender Strahlleistung des Energiestrahls der Energiestrahl mit zunehmender Geschwindigkeit über die Werkstückoberfläche transportiert wird.
um einen Punkt der Schmelzbahn quer zur Schmelzbahn oszillierend Über die Werkstückoberfläche transportiert wird,
wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, das Verfahren derart zu treffen, daß die Oszillationsfrequenz
des Energiestrahls synchron mit seiner Transportgeschwindigkeit erhöht wird. Durch diese Ausbildung wird ein
gleichbleibendes Schmelsmuster in der Oberfläche des Werkstücks sichergestellt.
las Verfahren kann auch in der Weise ausgeübt werden, daß 3· die Strahlleistung de· Energiestrahls entlang der Schmelz-
»ahn laufend herabgesetzt wird.
Die anliegende Zeichnung dient zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung.
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^ 282A373
Pig. 1 der Zeichnung zeigt in Teilansicht eine zu härtende Nockenwelle, die mittels eines Lichtbogens aufgeschmolzen
werden soll.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Nocken der Nockenwelo5 Ie nach Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung dient.
' In Fig. 1 bezeichnen 1 die Drehachse einer Nockenwelle, die aus ferritisch-perlitischem Grauguß gefertigt und in
eine Härtemaschine - z.B. nach der deutschen Patentanmeldung P 27 o3 469-1 - drehbar eingespannt ist, 2 einen
Nocken der Welle 1 und 3 einen Lichtbogenbrenner, dessen Lichtbogen 4 auf die Oberfläche des Nockens 2 gerichtet
ist. Der Brenner 3 ist um seine Achse 5 entlang des Doppelpfeils 6 mit einstellbarem Hub oszillierend gelagert.
Zur Härtung der Oberfläche des Nockens 2 wird der Nocken um die Achse 1 in eine Winkelstellung gedreht, die in
Fig. 2 mit a bezeichnet ist. In dieser Stellung wird bei ruhendem Nocken der Brenner 3~*3-n Richtung des Doppel-So
pfeils 6 zur Oszillation gebracht, wodurch der Lichtbogen 4 in Richtung der Drehachse 1 bewegt und über die Oberfläche
des Nockens 2 geführt wird. Die Schmelzbahn des Lichtbogens 4 verläuft in diesem Bereich der Oberfläche
des Nockens 2 geradlinig, erwärmt diesen Bereich und schmilzt ihn auf. Darauffolgend wird die Nocke 2 um die
Achse 1 gedreht, wobei der Lichtbogen 4 nunmehr entlang des Doppelpfeils 6 schwingend auf einer sinusförmig verlaufenden
Schmelzbahn über die Oberfläche der Nocke 2 geführt wird. Der Abstand zwischen der Oberfläche des
Nockens 2 und dem Brenner 3 wird dabei über zugehörige Steuerungsmittel der Härtemaschine konstant gehalten.
Die Oberfläche des Nockens 2 wird dabei auf der Schmelzbahn 7 bis zur Tiefe d aufgeschmolzen, um darauffolgend
durch selbsttätige Wärmeabführung in die tieferen Schichten des Nockens 2 mit ledeburitischem Gefüge wieder zu
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erstarren* Zum Ausgleich der mit der Nockendrehung um die
Drehachse 1 infolge der Werkstückerwärmung zunehmenden
Aufschmelztiefe d wird die Drehgeschwindigkeit des Nokkens
2 -vgl. Fig. 3- bei der Drehbewegung des Nockens
o5 zwischen dem Winkel a und dem Endwinkel b heraufgesetzt, so daß bei gleichbleibender Lichtbogenleistung die pro
Zeiteinheit der Oberfläche des Nockens 2 zugeführte Schmelzwärme so herabgesetzt wird, daß die Schmelztiefe
entlang der gesamten Schmelzbahn konstant gehalten wird. Die Drehgeschwindigkeit des Nockens 2 nimmt insoweit von
. einem Wert g auf einen Wert g zu.
O S
Um bei diesem Vorgang die Oberfläche des Nockens 2 in gleichbleibenden Abständen aufzuschmelzen, wird gleichzeitig
die Oszillationsfrequenz des Brenners 3 entlang dem Doppelpfeil 6 entsprechend heraufgesetzt.
Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß - vgl. die Darstellung der Schichtdicke d in Fig. 3 - die Schichtdicke
d über den gesamten Umfang des Nockens 2 konstant gehalten wird.
Das Verfahren nach der Erfindung-Jcann auch derart ausgeübt
werden, daß die Oberfläche des Nockens 2 zwischen dem Winkel a und b mit abnehmender Schmelzleistung
oo .
des Lichtbogenbrenners 3 aufgeschmolzen wird.
Das Verfahren nach der Erfindung ist durch Eingriff in die Härtemaschine entweder durch Steuerung der Drehzahl
des Werkstücks oder aber durch elektrische Steuerung der Lichtbogenleistung ausführbar.
Im übrigen ist das Verfahren nach der Erfindung nicht an die Verwendung von Lichtbogenbrennern gebunden. Es
können zum Aufschmelzen in bekannter Weise auch Plasmabrenner, Elektronenstrahlen oder andere Energiestrahlen
verwendet werden.
4 Ansprüche 1 Zeichnung
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Leerseite
Claims (4)
1. Verfahren zum Oberflächenhärten eines gußeisernen Werkstücks begrenzter Wärmekapazität durch Wärmezuführung zum Werkstück mittels eines auf die Werkstückoberfläche gerichteten, die Oberfläche in einem Schmelzbereich aufschmelzenden Energiestrahls und nachfolgender Abschreckkühlung des aufgeschmolzenen Bereichs
durch selbsttätige Wärmeabführung in kältere Materialbereiche, bei dem der Energiestrahl entlang einer
Schmelzbahn zwischen einem Anfangspunkt a und einem
Endpunkt b innerhalb eines Zeitintervalls t über die
ο ο
Werkstückoberfläche transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschmelzen entlang der Schmelzbahn
zum Ausgleich zunehmender Werkstückerwärmung mit abnehmender Schmelzwärmezuführung erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichbleibender Strahlleistung des Energiestrahls der Energiestrahl mit zunehmender Geschwindigkeit über die Werkstückoberfläche transportiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, bei dem der Energiestrahl u» einen Punkt der Schmelzbahn quer zur
Schmelzbahn oszillierend über die Werkstückoberfläche transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die
Oszillationsfrequenz des Energiestrahls synchron mit,
seiner Transportgeschwindigkeit erhöht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlleistung des Energiestrahls entlang der
Schmelzbahn herabgesetzt wird.
AEG-Elotherm G.m.b.H.
909849/037-Ö
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