DE2851983A1

DE2851983A1 - Verfahren zum aufkohlen von hohlkoerpern, insbesondere von duesen

Info

Publication number: DE2851983A1
Application number: DE19782851983
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm Dipl Eysell
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1978-12-01
Publication date: 1980-06-04
Also published as: JPS5576062A; FR2442897A1; GB2040318A; BR7907645A; DE2851983B2; PL219994A1

Description

DEUTSCHE GOLD- UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER 6000 Frankfurt/Main, Weißfrauenstrasse 9

Verfahren zum Aufkohlen von Hohlkörpern, insbesondere

von Düsen.
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Die Erfindung /betrifft ein Verfahren zum gleichmassigen Aufkohlen von mit Bohrungen versehenen und partiell unterschiedliche Wandstärken aufweisen-

den Hohlkörpern, insbesondere von Düsen für Dieselmotoren, in einem Vakuumofen, wobei das Kohlungsgas im Laufe des TCohlungsprozesses wiederholt abgepumpt unddurch frisches ersetzt wird.

Solche Düsen besitzen im allgemeinen eine relativ dünnwandige Spitze (0,5 - 3 mm Wandstärke) auf einem dickwandigen Sockel und weisen eine oder mehrere Bohrungen im Gesamtbereich auf. Zur Härtung und zur Erhöhung der Verschleissfestigkeit werden diese Düsen auf der

Oberfläche aufgekohlt. Um die Zähigkeit des Düsenmaterials zu erhalten, darf sich die Aufkohlung aber . nur auf relativ dünne innere und äussere Oberflächenschichten erstrecken, die gleichtnässig tief aufgekohlt werden müssen, während die Kernzone der Düsen-

wandungen einen niedrigen Kohlenstoffpegel behalten und bei der Aufkohlungshärtung weich bleiben soll.

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c Bei den bisher bekannten Verfahren zur Aufkohlung solcher Werkstücke im Gasraum ist diese Forderung nur schwer erfüllbar, da die Kohlungswirkung an der äusseren Oberfläche einer Düse bzw. eines offenen Hohlkörpers um ein Vielfaches besser ist als an der

IQ inneren Oberfläche des Körpers. Dementsprechend ist die Kohlungstiefe in der äusseren Oberflächenschicht um ein Vielfaches grosser als in der inneren Oberflächenschicht. Das bedeutet, dass zum Beispiel bei einer Düse mit einer Düsenspitzenwandstärke von ca.

•ic 1 rom diese von aussen vollständig durchgekohlt ist, bevor eine nennenswerte Aufkohlungswirkung von innen festgestellt werden kann. Die Düse ist daher durch das Fehlen der nicht aufgekohlten Kernzone spröde und für den gewünschten Verwendungszweck unbrauchbar.

Diese ungleichmässige Aufkohlung von aussen und innen basiert darauf, dass im Inneren des Hohlkörpers der Nachschub an Frischgas stagniert und das Kohlungspotential deshalb wesentlich geringer ist als an den dem Kohlungsgas zugänglichen Aussenteilen des Hohl-, körpers, auch dann, wenn während der Aufkohlung das Kohlungsgas wiederholt erneuert wird, wie es bei moder&en Kohlungsverfahren üblich ist. Diese Schwierigkeit der ungleichmässigen Aufkohlung lässt sich zwar dadurch lösen, dass frisches Kohlungsgas durch eine besonderes Zuführungsröhrchen ins Innere der Düse eingeleitet wird, doch ist dieses Verfahren wegen des hohen Installationsaufwandes in der Praxis aber kaum anwendbar.

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Für die Aufkoblung solcher Hohlkörper mit partiell unterschiedlichen Wandstärken, wie Düsen, mit den "beschriebenen Anforderungen kommt daher bisher praktisch nur die Salzbadaufkohlung infrage, da das Atifkohlungssalz in seinem ICohlungsvermögen in der Bohrung fast genau so wirkungsvoll ist , wie auf der Aussenflache, so dass die geforderten Eigenschaften im Salzbad erzielt werden können. Die Aufkohlung in der Salzschmelze besitzt jedoch einige Nachteile, die zum Teil in der Giftigkeit der teilweise noch verwendeten cyanidhaltigen Salze und in der verhältnisroässig uiaständlichen Reinigving der Werkstücke liegen. Die Düsen besitzen oft neben der Zentralbohrung noch weitere feine Bohrungen, die bei der Reinigung von Salzresten nur schwer freigemacht werden können.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur gleichraässigen Aufkohlung von mit Bohrungen versehenen und partiell unterschiedliche Wandstärken aufweisenden Hohlkörpern, insbesondere von Düsen für Dieselmotoren, in einem Vakuumofen zu fin-. den, wobei das Kohlungsgas irn Laufe des Kohlungsprozesses wiederholt abgepumpt und durch frisches ersetzt wird, bei dem die Eindringtiefe der Kohlungsschicht auf den äusseren und inneren Oberflächen in den dünneren Wandstärkenbereichen möglichst gleich ist. Ausserdem sollte dieses Verfahren nicht aufwendig sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Aussenfläche des Hohlkörpers im Bereich

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der dünneren Wandstärke mit einer Umhüllung so abgedeckt wird, dass zwischen der Aussenflache dieses Bereichs des Hohlkörpers und der Umhüllung ein von der übrigen Ofenatmosphäre weitgehend abgeschirmtes Gasvoliicien eingeschlossen ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird in einem Vakuumofen in eier Iveise durchgeführt, dass das Kohlungs— gas während des Aufkohlungsvorganges mehrmals abgepumpt und durch frisches Gas ersetzt wird. Das gleichmassige Aufkohlen innen und aussen von Hohlkörpern mit partiell unterschiedlichen Wandstärken erreicht man dadurch, dass die" Aussenf lache des Hohlkörpers im Bereich der dünneren Wandstärke von z.B. 0,5 bis 3 ram mittels einer Kappe oder einer ähnlichen Umhüllung so abgedeckt wird, dass zwischen der Aussenflache des ■

Körpers in diesem Bereich und der Abdeckung ein von der übrigen Ofenatmosphäre abgeschirmtes Gasvolumen eingeschlossen wird.

Die Abbildungen I bis TII zeigen schematisch in beispielhafter Ausführungsform das erfindungsgemässe Verfahren bei der Aufkohlung von Düsen für Dieselmotoren. Der Hohlkörper (l) wird im Bereich (5) der dünneren Wandstärke, hier im Bereich der Düsenspitze, mit einer Umhüllung (2) abgedeckt, so dass ein Gasvolumen (h) eingeschlossen wird. Die Bohrung (3) in dem Hohlkörper und das Gasvolumen (4) unter der Abdeckung des Hohlkörpers sind beida von der Gasbewegung in der Ofenkammer weitgehend, aber nicht völlig abgeschirmt. Deshalb erfolgt die Aufkohlung dieser Bereiche fast ausschliesslich durch das Kohlungspotential, das die Gasfüllung in der Bohrung und unter der Abdeckung be-

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sitzt. Durch das wiederholte Abpumpen des zum grössten Teil verbrauchten Gases währed des Kohlungsprozesses werden die beiden Räume in gleicher Weise zur Aufnahme frischen Kohlungsgases freigemacht, da die Umhüllung (2) nicht vakuumdicht auf der Oberfläche des Hohlkörpers (l) sitzt, sondern einen gewissen Gasaustausch ermöglicht. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn das durch die Umhüllung (2) abgeschlossene Gasvoluraen (Ί-) mit der Bohrung (3) des Hohlkörpers (l) in direkter Verbindung steht. Die Innenfläche des Hohlkörpers kann also genau so wie die Aussenfläche erneut mit aktivem Kohlungsgas versorgt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren hat den weiteren Vorteil, durch Veränderung des Gasvolumens (h) zwischen der Aussenfläcfte des Hohlkörpers (l) im Bereich (5) der dünneren Wandstärke und der Abdeckung (2) praktisch also durch Änderung der Kappengrösse, die Kohlungskapazität des eingeschlossenen Gases varieren zu können. Damit ist es möglich, den Randkohlenstoffgehalt und die Aufkohlungstiefe der Aussenfläche in diesem Bereich (5) in gewissen Grenzen zu steuern. Der Werkstoff der Umhüllung (2) besteht vorzugsweise aus einem nicht aitfkcthlbaren Material, wie z.B, Kupfer. Dadurch wird die Aufkohlung des Hohlkörpers (l) nicht durch das Kappenmaterial beeinflusst und die Standzeit der Ab- -deckung vergrössert.

Die Abbildung II zeigt als Beispiel eine Anordnung von Düsen (ll),die erfindungsgemäss aufgekohlt werden. Die Abdeckung besteht aus nebeneinander aufgereihten stehenden Kupferröhrchen.(12), in welche

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die Düsen (ll) mit der Düsenspitze (l3) gesteckt werden, so dass ein Gasvolumen (14t) zwischen Düsenspitze (13) und Kupferröhrchen (12) eingeschlossen wird. Die für die Aufkohlung empfindliche Düsenspitze (13) mit kleinerem Durchmesser und der dünneren ¥and-

]0 stärke wird von dem Kupferröhrehen (12) umschlossen. Der aus dem Röhrchen ragende Teil der Düse (l5) ist im vorliegenden Beispiel gegen Überkohlung unempfindlich, da er eine grossere Wandstärke besitzt. Wie hierbei zu ersehen ist, stellt diese Anordnung der Kupferröhrchen (12) zugleich einen idealen Chargen- ' träger für die Düsen dar und erfordert somit keinen Mehraufwand.

Ein Beispiel mit einem wesentlich grösseren Aufkohlungspotential für die Aussenfläche stellt Abbildung III dar. Hier bildet die Abdeckung (22) für alle Düsen (21) einen gemeinsamen Hohlraum (23) für das abgeschlossene Gäsvoluraen.

Frankfurt/Main, 16.11.1Q7S
Dr.Br.-Bi

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Claims

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DEUTSCHE GOLD- UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER 6000 Frankfurt/Main, Weißfrauenstrasse 9

Verfahren zum Aufkohlen von Hohlkörpern, insbesondere

von Düsen.
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PATENTANSPRÜCHE 20

.j Xj Verfahren zum gleichmässigen Aufkohlen von mit "^N"' Bohrungen versehenen und partiell unterschiedliche Wandstärken aufweisenden Hohlkörpern, insbesondere von Düsen für Dieselmotoren, in einem Vakuumofen, wobei das Kohlungsgas im Laufe des Kohlungsprozesses wiederholt abgepumpt und durch frisches ersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenflache des Hohlkörpers (l) im Bereich (5) der dünneren Wandstärke mittels einer Umhüllung (2) so abgedeckt wird, dass zwischen der Aussenfläche dieses Bereichs (5) des Hohlkörpers (l) und der Umhüllung (2) ein von der übrigen Ofenatmosphäre ■weitgehend abgeschirmtes Gasvolumen (^!i) eingebe schlossen ist.

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ORIGINAL INSPECTED
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-.

zeichnet, dass die Grosse des eingeschlossenen Gasvolumens (4) zwischen der Aussenflache des dünnwandigen Bereichs (5) des Hohlkörpers (l) und der Umhüllung (2) entsprechend dem gewünschten Aufkohlungsgrad gewählt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (3) des Hohlkörpers (l) mit dem Gasvolumen (4) in Verbindung stehen.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Umhüllung (2) aus einem nicht· aufkohlbaren Material besteht.

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