DE2921473C2

DE2921473C2 - Verfahren zur Herstellung einer harten Oberflächenschicht auf einem Werkstück aus kohlenstoffhaltigem Gußeisen

Info

Publication number: DE2921473C2
Application number: DE2921473A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm 5609 Hückeswagen Emde; Friedhelm Dr.-Ing. 5630 Remscheid Reinke; Karl Adolf Rockford Ill. Wulf
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1979-05-26
Filing date: 1979-05-26
Publication date: 1984-08-02
Also published as: DE2921473A1

Description

nen elektrischen Induktor (6) bewegt und induktiv 25 schem Sand, Sand mit Kunstharzbindern, kunstharzumerhitzt wird und daß die zu härtenden Oberflächen- hüllten Sanden, Sand-Harz-Gemischen, Zementsand,

Keramikformstoffen oder anderen geeigneten Formstoffen ein, so läßt Sich die Oberfläche der Werkstücke

ständigem Material eingebracht ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer harten Oberflächenschicht auf einem Werkstoff aus kohlenstoffhaltigem Gußetten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter der festen Form (5) angeordnete und zu härtende Oberfläche des Werkstücks (2) mit ihren zu härtenden Bereichen relativ gegen ei-

durch Anwendung induktiver Aufschmelzmethoden oh-

teile in Teilen zeitlich nacheinander gehärtet werden.

3. Verfahren zur Herstellung einer harten Oberflächenschicht auf einem Werkstück aus kohlenstoff- 30 ne Veränderung der Oberflächenformen und ohne mahaltigem Gußeisen nach Anspruch 1, dadurch ge- gnetisches Wegblasen des flüssigen Werkstoffmaterials kennzeichnen daß die zu härtenden Oberflächenteile
des Werkstücks (1,2) i>nterh»ih eines Induktors (10)

angeordnet und gleichzeitig derart erwärmt werden.

aufschmelzen und aushärten.

Das Herstellverfahren nach der Erfindung ist dabei sowohl mit einmal verwendbaren als auch mit wieder-

daß die zu härtenden OberfläcMnteile in einem Ar- 35 verwendbaren Formen zur mechanischen Fixierung der beitsgang hergestellt sind. Oberflächen der Werkstücke ausführbar.

Das Verfahren ist dabei in der Weise ausführbar, daß

die Werkstückoberfläche in Teilen — gegebenenfalls

auf Schmelzbahnen — erhitzt und aufgeschmolzen wird. so daß in der ausgekühlten Schmel^hn eine gehärtete

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her- Oberflächenschicht entsteht. Es ist aber auch in der stellung einer harten Oberflächenschicht auf einem Weise ausführbar, daß die in ihrer Überfläche mit einer Werkstück aus kohlenstoffhaltigem Gußeisen durch ausgehärteten Schicht zu versehende Werkstückober-Aufschmelzen der Oberfläche mittels einer im Abstand fläche durch einen die Oberfläche erwärmenden Indukvon der Oberfläche angeordneten Wärmequelle und 45 tor in ihrer Gesamtheit erwärmt, aufgeschmolzen und Abkühlung der nüssigen Oberflächenschicht derart, daß nach dem Aufschmelzen der Erstarrung zugeführt wird. Die Zeichnung dient zur Erläuterung zweier Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 erläutert das Verfahren nach der Erfindung so durch Erwärmen von Teilen der zu härtenden Oberfläche, die zeitlich nacheinander erwärmt und der Erstar-

die aufgeschmolzenen Werkstückteile in einer karbidischen Weißeisenschicht mit ledeburitischem Gefüge erstarren.

In dem bekannten Verfahren (vgl. z. B. DE-PS 42 600 und DE-OS 23 44 270) werden Werkstücke aus Grauguß, aus Gußeisen mit kugligem Graphit oder aus schwarzem Temperguß bzw. deren legierte Varianten in den zu härtenden Oberflächenbereichen mittels einer

rung zugeführt werden. Die

F i g. 2 erläutert die Anwendung des Verfahrens in der Weise, daß die zu härtende Oberfläche in ihrer Gesamtgeeigneten Wärmequelle, z. B. in Form eines Lichtbo- 55 heit erhitzt und aufgeschmolzen wird. genbrenners, entlang Schmelzbahnen aufgeschmolzen In F i g. 1 ist mit 1 eine aus Grauguß gegossene Nok-

- -- kenwelle bezeichnet,deren Nocken 2 in einer Härtema

schine mittels einer Spannvorrichiung 3 um die Achse drehbar gelagert wird. Der Nocken 2 ist in eine dünne

und so in dem erwünschten Umfang gehärtet. Das Verfahren ist gegenüber dem bekannten Vorgang des Abschreckhärtens beim Gießen der Werkstücke wirt- _ _

schaftlich; denn es erlaubt die voll mechanisierte und eo Schicht 5 aus ausgehärtetem Formsand eingehüllt, die qualitätsgesteuerte kostensparende Fertigung auf voll- die Oberfläche der Nockenwelle l allseitig umfaßt. Mit 6

isi eine in geringem Abstand von der Oberfläche der Nocken 2 angeordnete, in Richtung des Doppelpfeils verstellbare Induktorschleife bezeichnet, die mit einem b5 elektrischen Wechselstrom speisbar ist und die in der Oberfläche des Nockens 2 einen elektrischen Wechselstrom induziert. Die lnduktorschlcife 6 ist dabei mit der Drehung des Nockens 2 um die Achse 4 in Richtung des

automatischen Fertigungsmaschinen (vgl. z. B. DE-OS 03 469).

Das bekannte Verfahren leidet jedoch bei Einsatz von Lichtbogenbrennern als Wärmequelle zum Aufschmelzen der Werkstückoberflächen unter dem Mangel, daß die erzielbaren Aufschmelzgeschwindigkeiten relativ gering sind. Die im Lichtbogen zur Verfügung stehen-

Doppelpfeils 7 beweglich derart gelagert, daß der Koppeiabstand zwischen der Schleife 6 und der Oberfläche des Nockens 2 stets konstant gehalten wird.

Bei sich drehendem Nocken 2 wird die Oberfläche des Nockens in einer Oberflächenschicht unterhalb der Formsandschicht 5 aufgeschmolzen. Die Aufschmelztiefe ist dabei durch Einstellung der Heizleistung am Induktor 6 und Einstellung der Drehzahl der Welle 1 steuerbar.

Durch SelbsUibschreckung erstarrt die aufgeschmolzene Schicht nach dem Vorbeilauf am Induktor 6 mit ledeburitischem Gefüge, wobei die Stabilität der Oberfläche des Nockens 2 infolge der Umhüllung 5 gewahrt bleibt.

Nach dem Umschmelzen der Oberfläche des Nokkens 2 wird die Formschicht 5 entfernt und die Nockenwelle gegebenenfalls nachbearbeitet.

In der F i g. 2 ist ein Schnitt durch den Nocken 2 einer gußeisernen Nockenwelle 1 dargestellt, deren Nocken,-oberfläche mit einer keramischen Abdeckschicht 5 bedeckt ist. Mit 10 ist ein die Nockenoberfläche umfassender Induktor in Form eines hohien Kupferieiters bezeichnet, der an eine Wechselstromquelle anschließbar ist und dessen Innenraum von einer Kühlflüssigkeit durchströmt ist. Der Abstand zwischen dem Induktor 10 und der Oberfläche der Nocke 2 ist passend gewählt und führt eine innige induktive Kopplung zwischen dem Induktor 10 und der oberen Schicht der Nockenwelle herbei. Beim Anschluß des Induktors 10 an ein Wechselstromnetz, z. B. ein 50 kHz-Netz, wird die aufzuschmel- jo zende Oberfläche des Nockens 2 unterhalb der Keramikschicht 5 schnell erwärmt und aufgeschmolzen. Nach dem Abschalten des Hochfrequenzstroms erstarrt die aufgeschmolzene Oberfläche des Nockens mit ledeburitischem Gefüge, d. h. in einer karbidischen Weißei- J5 senschicht, die eine außerordentliche Härte besitzt und den Verschleiß des Nockens mindert

Das Verfahren nach der Erfindung kann in der Weise ausgeführt werden, daß der fertig gegossene Nocken z. B. durch Tauchen in eine Keramikflüssigkeit mit einer Abdeckschicht versehen wird, um danach umgeschmolzen zu werden. Es kann jedoch auch in der Weise ausgeführt werden, daß der fertig abgegossene Nocken noch in seiner dem Guß dienenden Form umgeschmolzen wird.

Im übrigen ist dar, Verfahren nach der Erfindung auch in der Weise ausführbar, daß die Oberfläche der Werkstücke mittels eines elektrischen Induktors entlang schmalen Schmelzbahnen aufgeschmolzen wird, so daß jede gewünschte Art dt^r Oberflächenhärtung ausführbar ist.

Das Verfahren nach der Erfindung weist den Vorzug auf, daß hohe Umschmelzgeschwindigkeiten erzielbar sind und der auf einem Arbeitsplatz erzielbare Durchsatz zu einer wirtschaftlichen Fertigung führt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer harten Oberflächenschicht auf einem Werkstück aus kohlenstoffhaltigem Gußeisen durch Aufschmelzen der Oberfläche mittels einer im Abstand von der Oberfläche angeordneten Wärmequelle und Abkühlung der flüssigen Oberflächenschicht derart, daß die aufgeschmolzenen Werkstückteile in einer karbidischen Weißeisenschicht mit ledeburitischem Gefüge erstarren, bei dem als Wärmequelle ein elektrischer Induktor zur induktiven Erhitzung der Oberflächen-

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den Energiedichten von ca. 100 W/mm² erlauben Aufschmelzgeschwindigkeiten von wenigen mm²/Sekunde, wodurch — um die in modernen Fertigungsbetrieben erforderlichen Stückzahlen fertigen zu können — jeweils eine größere Anzahl von Parallelarbeitsplätzen zu installieren sind, die den Investitionsaufwand in die Höhe treiben.

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art, bei dem als Wärmequelle ein elektrischer Induktor zur induktiven Erhitzung der Oberflächenschicht zur Anwendung gelangL Sie befaßt sich mit der Aufgabe, das Verfahren dahin auszubilden, daß das induktive Aufschmelzen der Oberflächen gußeisener Werkstücke im Magnetfeld der In-

schicht zur Anwendung gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzuschmelzende 15 duktoren ohne Verdrängung des flüssigen Gußeisens Oberfläche während des Aufschmelzen in eine feste i-.köglich ist

Form aus elektrisch nicht leitendem und wärmebe- Erfindungsgemäß wird dieses durch ein Verfahren

der eingangs näher bezeichneten Art dadurch erreicht, daß die aufzuschmelzende Oberfläche während des Aufschmclzens in eine feste Form aus elektrisch nicht leitendem und wärmebeständigem Material, z. B. Sand oder Keramik, eingebracht ist.

Hüllt man die aufzuschmelzende Oberfläche während des Aufschmelzvorgangs in eine Form aus syntheti-