DE2920889C2

DE2920889C2 - Verfahren zum Kaltwalzen von Bauteilen

Info

Publication number: DE2920889C2
Application number: DE2920889A
Authority: DE
Inventors: Garri 5140 Erkelenz Berstein
Original assignee: Wilhelm Hegenscheidt 5140 Erkelenz De GmbH; Wilhelm Hegenscheidt GmbH
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 1979-05-23
Filing date: 1979-05-23
Publication date: 1983-06-01
Also published as: JPS55157475A; IT1127342B; JPS5652711B2; IT8047842A0; US4327568A; DE2920889A1; FR2457138A1; FR2457138B1

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Kaltwalzen von Bauteilen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.

Verfahren dieser Art sind bekanntgeworden beispielsweise aus der DE-PS 9 14 576 und aus der DE-OS 52 921. Nach der DE-PS 9 14 576 wird der Verformungskraft eine pulsierende Verformungskraft überla- gert und es wird eine Minimalfrequenz der pulsierenden Verformungskraft angegeben.

Nach der DE-OS 21 52 921 wird mit einer pulsierenden bzw. einer vibrierenden Walzkraft gearbeitet Nähere Angaben über die Frequenz oder die Amplitude der Walzkraft oder sonstige nähere Angaben über die Walzkraft sind der genannten DEOS jedoch nicht zu entnehmen. Mit den bekannten Verfahren wird zwar eine gewisse Beeinflussung der Oberflächenrauhigkeit und der Dauerfestigkeit des danach behandelten Bauteiles erreicht, jedoch lassen sich diese Ergebnisse erheblich verbessern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so auszugestalten, daß einerseits eine erheblich verbesserte Oberflächenqualität und andererseits eine deutliche Erhöhung der Verfestigungstiefe und/oder der Mikrohärte und damit eine deutliche Verbesserung der Dauerfestigkeit des behandelten Bauteils erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in den Kennzeichen der Ansprüche l und 2 Erfaßte gelöst. Die Oberlagerung einer statischen Grundwalzkraft mit einer pulsierenden Walzkraft der angegebenen Frequenz und Amplitude bewirkt gegenüber einer statischen Festwalzkraft vom Maximalwert der Amplitude eine bedeutende Steigerung der Verfestigungstiefe und Mikrohärte, Die Werkstückverformung, die von dem pulsierend belasteten Werkzeug hervorgerufen wird, liegt, soweit sie durch die Pulsierung verursacht wird, im wesentlichen im elastischen Bereich, Meßbare Oberflächenwelligkeiten entstehen hierdurch nicht Dies ist im wesentlichen der Grund dafür, daß mit dem erftndungsgemäßen Verfahren trotz der hohen Vorteile in der Dauerfestigkeitssteigerung von Bauteilen die mit bekannten Glattwalzverfahren erzielbaren Oberflächenqualitäten erreicht werden können.

Durch die angegebenen Abgrenzungen für die Frequenz und die anderen Werte wird erreicht, daß zusätzlich zur gewünschten Dauerfestigkeitssteigerung gleichzeitig ein angestrebtes Glattwalzergebnis, also eine Werkstückoberfläche gewünschter Qualität erzielt wird. Da die Erfindung sich auf ein Walzverfahren bezieht, ist es erforderlich, daß bei der Durchführung des Verfahrens sich .Werkstück und Werkzeug relativ zueinander bewegen. Da die Walzkraft notwendigerweise vom Werkzeug ausgeübt wird, kann bei konstanter Frequenz der Kraft, mit der das Werkzeug gegen das Werkstück angedrückt wird, der Abstand von einem Maximum einer Walzkraft zum nächsten Maximum der Walzkraft von der Geschwindigkeit der Relativbewegung von Werkzeug und Werkstück bestimmt werden. Die Abstände dieser Maxima dürfen nicht beliebig groß sein, da sonst der angestrebte Erfolg verloren geht Es dürfen auch nicht an sich zu große Abstände durch mehrere phasenverschobene Durchläufe des Werkstückes verkleinert werden, da hierdurch die tatsächliche, auf das Werkstück einwirkende Werkzeugfrequenz unter Umständen zx. klein wird. Auch hierdurch geht der angestrebte Erfolg verloren. Die Erfindung gibt eine Lehre darüber, wie groß diese Abstände maximal sein dürfen.

Wegen der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren höheren Verfestigungstiefe wird es über die bisherigen Vorteile hinaus noch möglich, ein solcher Art behandeltes Werkstück nachträglich, beispielsweise zur Form- und Maßkorrektur, spanend zu bearbeiten, ohne hierdurch nennenswert an Dauerfestigkeit zu verlieren, insbesondere ohne die nach dem Stand der Technik erreichbare Dauerfestigkeitsgrenze zu unterschreiten.

Es wird nach der Erfindung weiter vorgeschlagen, daß zunächst mit einer statischen Walzkraft und anschließend mit pulsierender Walzkraft gewalzt wird. Dies bedeutet, daß das erfindungsgemäße Verfahren in seine beiden Hauptbestandteile zerlegt wird, die unabhängig voneinander durchgeführt werden. Dies ermöglicht eine Prüfung der Arbeitsergebnisse der Einzelschritte und läßt außerdem den Einsatz getrennt arbeitender unterschiedlicher Werkzeuge zu, wodurch diese vereinfacht werden können.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der obere Grenzwert der pulsierenden Walzkraft 100% der statischen Walzkraft nicht übersteigt Einerseits wird hierdurch eine zweckmäßige obere Begrenzung gegeben, und andererseits wird hierdurch gelehrt, daß z. B. dann, wenn die Walzbearbeitung mit statischer Walzkraft unabhängig

( von der Walzbearbeiwng mit pulsierender Walzkraft tensystem* Hier wird dargestellt, daß mit einer

j durchgeführt wird, die pulsierende Walzkraft in ihrem statischen Walzkraft Wst, deren Verlauf von der Linie 6

:,". Minimum auf Null absinken kann. Dadurch, daß in dargestellt wird, statisch gewalzt werden kann, und

i einem solchen Fall die untere Grenze der pulsierenden dieser statische Anteil nunmehr von einem dynamischen

' Walzkraft nicht mehr beachtet werden muß, wird das s Anteil von der Amplitude 4'überlagert werden kann. Es

gesamte Verfahren vereinfacht, ohne daß die Qualität ist zu ersehen, daß der Minimalwert des dynamischen

, des Ergebnisses hierdurch gemindert würde. Anteils hier gegen Null gehen kann. Wirksam für das

. In den Fig. 1 bis3 sind als Beispiele Kraftdiagramme Ergebnis ist nur der dick ausgezogene Teil des

; eines möglichen Verlaufs der Walzkraft dargestellt In dynamischen Kraftanteils, dessen Verlauf von der Linie

J ■■ · F i g, 1 ist über der Zeit t die Kraft Faufgetragen. Der so 5 dargestellt wird Dabei ist auch gleichzeitig zu sehen,

j Verlauf der Kraft wird von der Linie 1 dargestellt Es ist daß der Schwingungsverlauf des dynamischen Kraftan-

! zu ersehen, daß die Kraft F um die Amplitude A, teils keineswegs unbedingt sinusförmig sein muß.

^: ausgehend von einem minimalen Wert Wm, schwankt Angewendet werden kann die Erfindung bei bekann-

\ In Fig.2 ist das gleiche Koordinatenkreuz wie in ten Maschinen, wie sie beispielsweise in der DE-PS

( Fig. I verwendet Der Verlauf des pulsierenden 15 2146 994, z.B. Fig. 1, dargestellt sind Mit diesen

; Kraftanteils wird hier durch die Linie 2 dargestellt Vor Maschinen werden Kurbelwellen glatt- und festgewalzt

\ oder gleichzeitig mit der pulsierenden Bearbeitung wird Die hierfür notwendigen Werkzeuge sind beispielsweise

jedoch mit einer statischen Walzkraft gewalzt, welche in den Fig. 2 bis 6 der genannten DE-PS dargestellt

beispielsweise die Größe Wst hat und deren Verlauf von Ober die Hebel 13 und 10 werden die Werkzeuge mit

i der Linie 3 dargestellt wird Es ist aber für das Ergebnis 20 der notwendigen Kraft gegen das Werkstück gedrückt

: keineswegs erforderlich, daß die statische Walzkraft in Die Kraft wird von Hydraulikzylindern aufgebracht

der Größe des Minimum der dynamischen Walzkraft Werden nun diese Hydraulikzylinder jut pulsierendem

liegt Es kann ebensogut mit einer statischen Walzkraft, Öistrom beaufschlagt, so ist es möglich, ein-;n Kräftever-

beispielsweise von der Größe Wst gewalzt werden, lauf zu erzielen, wie er in den F i g. 1 bis 3 der Erfindung

deren Verlauf durch die gestrichelte Linie 4 dargestellt 25 dargestellt ist Natürlich ist das erfindungsgemäße

wird. Verfahren nicht auf den genannten Anwendungsfall

Auch F i g. 3 benutzt das bereits genannte Koordina- beschränkt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfanren zum Kaltwalzen von Bauteilen mit einer pulsierenden Walzkraft ungleich Null, wobei die Walzgeschwindigkeit abhängig von der Frequenz der Walzkraft ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzkraft mit einer Frequenz von 30 bis 300 Hz und einer Amplitude (A) von 10 bis 100% eines Minimalwertes (Wm) pulsiert, wobei die tiefsten Stellen der aus dem Maximalwert herrührenden Eindrücke der Walzwerkzeuge, soweit sie bei statischer Belastung entstehen würden, in einem Abstand aufeinander folgen, der nicht größer als die doppelte Eindruckbreite selbst ist

2. Verfahren zum Kaltwalzen von Bauteilen mit ;5 einer pulsierenden Walzkraft ungleich Null, wobei die Walzgeschwindigkeit abhängig von der Frequenz der Walzkraft ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzkraft mit einer Frequenz von 30 bis 300 Hz pulsiert und der Minimalwert der Walzkraft dem Wert zur Erzielung eines gewünschten Giattwaizergebnisses entspricht und der Maximalwert der pulsierenden Kraft dem Wert zur Erzielung einer gewünschten Verfestigungstiefe und/oder dem Wert der gewünschten Mikrohärtesteigerung entspricht, wobei die tiefsten Stellen der aus dem Maximalwert herrührende? Eindrücke der Walzwerkzeuge, soweit sie bei statischer Belastung entstehen würden, in einem Abstand aufeinander folgen, der nicht größer als die doppelte Eindruckbreite selbst ist

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst mit einer statischen Walzkraft (V/st, W'st) und anschließend mit pulsierender Walzkraft (2,5) gswalzt wird.

4. Verfahren nach einem aer Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Grenzwert der pulsierenden Walzkraft (2, 5) 100% der statischen Walzkraft (Wst, W'st) nicht übersteigt

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