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Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von
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warmverformten Federn Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Einrichtung zur Ilerstellung von warmverformten Federn. Durch die Erfindung wird
die Vermeidung der während der Erhitzung auftretenden Kornvergröberung und somit
die wirtschaftlichere Herstellung eines Produktes besserer Qualität ermöglicht.
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Die warmverformten Federn werden gemäß den modernen Technologien im
allgemeinen so hergestellt, daß das Ausgangsmaterial zuerst auf die Verformungstemperatur
aufgewärmt wird, und nach der Verformung mit der gleichen Wärme auch die Wärmebehandlung
des Werkstückes durchgeführt wird.
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Die Wärmebehandlung erfolgt meistens durch Vergüten, das aus Härten
und Anlassen besteht. Die Werkstücke werden im Ofen erwärmt, wobei das Maß der Erwärmung
vorteilhafterweise durch die Ofendurchgangsgeschwindigkeit geregelt wird.
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Zur Erwärmung werden zweckmaßigerweise Temperaturzonenöfen verwendet.
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In den Ofen werden die Werkstücke auf die Austenitisierungstemperatur,
d.h. über die Temperatur Ac3 hinaus erwärmt und nach der Verformung abgekühlt. Während
der Austenitisierung tritt die Wärme über die Oberfläche des zu erwärmenden Werkstückes
ein und erhöht die Temperatur des Werkstückes entsprechend den Eigenschaften des
Werkstoffmaterials sowie den Gesetzmäßigkeiten der Wärmeübertragung. Es ist bekannt,
daß die Temperatur in Richtung von den äußeren Teilen zu den inneren Teilen eines
Werkstückes exponential abnimmt.
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Das Maß der Abnahme hängt von den Eigenschaften und Abmessungen des
Werkstoffes und von der Glühzeit ab.
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Somit wird an der Außenfläche des Werkstückes viel eher die Austenitisierungstemperatur
erreicht, als an seinen inneren Teilen. Zu Beginn des Glühens beginnt auf den äußeren
Oberflächenteilen schon eine Vergößerung der Austenitkörner, währenddessen die Temperatur
der inneren Teile der Temperatur Ac3 erst nahe kommt.
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Dieser Umstand ist bei der Herstellung von Federn besonders ungünstig,
weil er neben der Kornvergröberung auch die Oxidation der äußeren Teile zur Folge
hat und gleichzeitig auch die Möglichkeit der Dekarbonisation besteht.
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Mit Rücksicht darauf, daß während der Betätigung der Federn die äußeren
Fasern stets stärker beansprucht sind, als die anderen Teile, verschlechtern die
erwähnten Nachteile grundsätzlich die mechanischen Eigenschaften und die Lebensdauer
der Federn.
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Eine weitere schädliche Auswirkung der Kornvergröberung besteht darin,
daß sie die Möglichkeit der Dislokationsbewegungen sowie die damit verbundenen Relaxationen
erhöht.
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Infolge der erwähnten Erscheinungen übersteigt die praktische Lebensdauer
den Wert von 106 Belastungsspielen nicht mal bei Federn höchster Qualität.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens
und einer Einrichtung, durch welche die erwähnten Nachteile behoben und die während
der Erwärmung auftretende Kornvergröberung sowie deren schädlichen Auswirkungen
vermieden werden können, und welche die Anwendung solcher günstigen Wärmebehandlungsverfahren
ermöglichen,
wie die zyklische Austenitisierung, das Austempern
und das stoßartige Anlassen.
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Erfindungsgemäß wird die Kornvergröberung, die bei der Herstellung
von warmverformten Federn während der Austenitisierung auftrifft, dadurch verhindert,
daß die Werkstücke höchstens auf eine Temperatur von Ac3 + 100C erhitzt werden,
wobei die Erhitzung durch direkte Widerstandsheizung höchstens 150 s lang durchgeführt
wird.
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Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
weist eine Heizeinheit, eine Verformungseinheit und eine Kühleinheit auf, wobei
die zwischen der Verformungseinheit und der Kühleinheit angeordnete Heizeinheit
in eine geneigte Bahn eingebaute Stromzuleiter, neben den Stromzuleitern angeordnete
Anschläge, die Werkstücke auf den Stromzuleitern fixierende Klemmeinheiten sowie
neben den Klemmeinheiten angeordnete Schneidevorrichtungen enthält.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Verbesserung
der Festigkeitswerte der Federn nur dadurch erziclt werden kann, wenn die Feinheit
und die gleichmäßige Verteilung der Körner des Werkstoffes gewährleistet ist.
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Dies wird erfindungsgemäß einerseits dadurch erreicht, daß durch die
direkte Widerstandsheizung der gesamte Querschnitt des Werkstoffes gleichzeitig
erhitzt wird und die angewandte Temperatur die Temperatur von Ac3 + 100C nicht übersteigt,
wodurch die Kornvergröberung schon in sich verhindert wird. Darüberhinaus erhöht
sich durch das während der Erhitzung entstehende elektromagnetische Feld die Geschwindigkeit
der Kristallisation, wodurch
die Kornfeinheit ebenfalls günstig
beeinflußt wird. In der Federherstellung wird also die direkte Widerstandserhitzung
so verwirklicht, daß die Temperatur und die Zeitdauer der Austenitisierung hier
kleiner sind, als bei den bekannten Verfahren. Alle diese Faktoren zusammen führen
zu optimalen Bedingungen bei der Austenitisierung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auch die Anwendung der sonst
schon bekannten zyklischen Erwärmung, die die mechanischen Eigenschaften des Produktes
ebenfalls günstig beeinflußt. Die zyklische Austenitisierung besteht aus wiederholten
Erwärmungen auf den Temperaturbereich zwischen Ac3 und Ac3 + ?OOC, und aus Abkühlungszyklen
zwischen den einzelnen Erwärmungen. Die Anzahl der Zyklen muß entsprechend der Qualität
und den Eigenschaften des zu erhitzenden Werkstoffes so bestimmt werden, daß der
Werkstoff ein vollkommen gleichmäßiges Austenitgefüge erhält. Infolge der zyklischen
Austenitisierung werden die Kornfeinheit und demzufolge auch die Festigkeit weiter
verbessert.
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Die Erfindung ermöglicht außerdem auch auf dem Gebiet der Federherstellung
die Anwendung von solchen günstigen Verfahren, wie das Austempern und das stoßartige
Anlassen.
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Durch das Austempern können die mechanischen Kennwerte der Federn
weiter verbessert und durch das stoßartige Anlassen kann die Anlaßsprödigkeit vermieden
werden.
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Durch die Anwendung des Austempers in der Federherstellung kann das
Martensitgefüge vermieden werden. So treten die bei den Federn besonders ungünstigen
Spannungsverhältnisse nicht auf, so daß bessere Parameter für die Festigkeit, die
Schlagarbeit, die Dehnung und die Kontraktion der so wärmebehandelten Werkstoffe
erhalten werden. Gleichzeitig
werden auch die bei gleicher Werkstoffqualität
austemperierbaren Abmessungen erhöht. Das wird dadurch erreicht, daß am Ende der
Erhitzung das Innere des erhitzten Werkstoffes eine höhere Temperatur aufweist,
als dessen Äußeres.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann bei der Herstellung von allerlei
Federn, z.B. von Schraubenfedern, Blattfedern bzw.
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Stabilisatoren angewandt werden. Weitere Einzelheiten der Erfindung
werden anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Zeichnung erläutert. In der
Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht der Heizeinheit der erfindungsgemäßen
Einrichtung, Fig. 2 den Schnitt nach der Linie 2-2 der in Fig. 1 gezeigten Einheit,
Fig. 3 den Querschnitt eines Behälters der Kühleinheit, und Fig. 4 den Schnitt nach
der Linie 4-4 des in Fig. 3 gezeigten Behälters.
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Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Heizeinheit ist mit einer bekannten Zuführvorrichtung
versehen. Auf die Rutsche 1 der Zuführvorrichtung werden mit Hilfe eines Kranes
Stangen 2 gelegt, deren Durchmesser dem Sollmaß der Federn entspricht.
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Die Stangen 2 rutschen auf der schräg aufgestellten Rutsche 1 gegen
Ladescheiben 3 und treten entsprechend der perioeichen Drehung der Ladescheiben
einzeln in die am Umfang dieser Ladescheiben 3 ausgebildeten Nuten hinein. Während
der Umdrehung der Ladescheiben 3 rollen die Stangen 2 auf der gegenüberliegenden
Seite aus den Nuten heraus und gelangen
auf eine zur Heizeinheit
gehörende geneigte Bahn 5.
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Auf der der geneigten Bahn 5 zugewendeten Seite der Ladescheiben 3
ist eine Abdeckhaube 4 angeordnet, um ein vorzeitiges Herausrollen der Stangen 2
zu verhindern.
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Die auf der geneigten Bahn 5 ankommenden Stangen 2 treten durch eine
gegen Federkraft verschiebbare Klapptür 10 eines die Heizeinheit umgebenden Gehäuses
9 hindurch und bleiben an den Anschlägen 6 hängen. Es ist zweckmäßig, den Weg der
Stangen 2 auf der geneigten Bahn 5 durch seitliche Leitplatten abzugrenzen. In dieser
Weise liegen die Stangen 2 nach dem Aufprallen auf den Anschlägen 6 mit ihren Enden
genau auf den Stromzuleitern 7 der Heizeinheit auf. Die Stromzuleiter 7 sind zweckmäßigerweise
aus Kupfer gefertigte gekühlte Kontaktflächen.
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Die Stangen 2 werden durch eine Klemmeinheit 8 auf die Stromzuleiter
7 gedrückt. Die Klemmeinheit 8 ist zweckmäßigerweise mit einem hydraulischen Antrieb
versehen.
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Neben den Klemmbacken der Klemmeinheit 8 bzw. den Stromzuleitern 7
sind Schneidevorrichtungen 12 angeordnet.Die Stangen 2 werden von diesen Schneidevorrichtungen
12 auf das gewünschte Sollmaß zugeschnitten. Sowohl die Stromzuleiter 7 als auch
die Klemmbacken der Klemmeinheit 8, aber auch die Einheiten der Schneidevorrichtungen
12 sind auf der einen Seite der Heizeinheit verstellbar angebracht, damit die Stromzuführung,
die Fixierung und das Abschneiden bei beliebigen Abmessungen der einzelnen Werkstücke
gesichert werden kann.
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Die Heizeinheit ist zweckmäßigerweise von einem geschlossenen Gehäuse
9 umgeben, damit die Temperatur der Stangen 2 durch die Temperaturänderungen der
Umgebung nicht beeinflußt
wird, und damit die rasche Erwärmung
des Werkstoffes bzw. das Glühen vorteilhafterweise mit einer Genauigkeit von - 2°C
durchgeführt werden kann. Im Interesse der Einhaltung dieser Genauigkeit ist die
Heizeinheit mit einem an eine Steuervorrichtung angeschlossenen Temperaturfühler
versehen (was allerdings in der Zeichnung im Interesse der Ubersichtlichkeit nicht
dargestellt ist). Das Gehäuse 9 ist beiderseits mit je einer Klapptür 10 versehen,
die durch die Stangen 2 bei deren Ein- bzw. Ausrollen geöffnet werden.
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Das Schließen der Klapptüren 10 erfolgt automatisch mit Hilfe von
Federkraft.
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Die nach Lösen der Klemmvorrichtung 8 und Absenken der Anschläge 6
aus der Heizeinheit heraus rollenden und der gewünschten Länge entsprechend zugeschnittenen
Stangen 2 gelangen nun auf Transportrollen 11 am unteren Ende der geneigten Bahn
5. Dem aus den Transportrollen 11, die als Rillenscheiben ausgebildet sind, bestehenden
Rollgang sind zweckmäßigerweise mehrere Heizeinheiten angeschlossen. Die Heizeinheiten
können den Rollgang von zwei Seiten symmetrisch befördern. In dieser Weise wird
die relativ lange Zykluszeit der Erwärmung aufgeteilt und sie kommt näher an die
Zykluszeiten der anderen Arbeitsschritte. Wenn z.B.-die Erwärmungszeit 100 s und
die Zustellzeit 20 s ist, dann beträgt die Zykluszeit einer Heizeinheit 120 s. Wenn
aber im gegebenen System zu beiden Seiten des Rollgangs je drei Heizeinheiten angeordnet
sind, dann beträgt die Auslaßzykluszeit dieses Systems 20 s.
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Von dem Rollgang gelangen die erwärmten Stangen 2 in eine Wickeleinrichtung
13, in welcher aus den Stangen in an sich bekannter Weise Schraubenfedern hergestellt
werden.
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Die warmverformten und noch austenitischen Werkstücke gelangen
nun
auf eine in Fig. 3 und 4 dargestellte geneigte Bahn 14. Von hier rollen sie in die
Mulden einer in einen Behälter 15 hineinragenden, geneigten Eintragsvorrichtung.
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Die geneigte Eintragsvorrichtung ist zweckmäßigerweise als Muldengurtförderband
16 ausgebildet, in welcher die Federn mit bestimmter Geschwindigkeit in das im Behälter
15 aufgenommene Kühlmedium gefördert werden. Die Werkstücke fallen aus den Mulden
des Muldengurtförderbandes 15 erst heraus, wenn ihre Temperatur schon etwa auf 4000C
zurückgegangen ist. Im Kühlmedium sinken die Werkstücke auf den geneigten Boden
des Behälters 15 herunter und rollen auf dieser geneigten Fläche in die Mulden einer
Austragsvorrichtung. Die Austragsvorrichtung ist als senkrecht angeordnetes Muldengurtförderband
17 ausgebildet.
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Durch entsprechende Festlegung der Höhe des Behälters 15 und der Geschwindigkeit
des Muldengurtförderbandes 17 kann eine Kühlung der Werkstücke mit genau bestimmter
Zeitdauer gewährleistet werden.
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Die Kühleinheit enthält zweckmäßigerweise mehrere ähnliche Behälter,
aus welchen die fertigen Werkstücke in gesonderte oder gemeinsame Sammelsysteme
gelangen.
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In der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Erwärmung der Werkstücke
durch direkte Widerstandsheizung gelöst. Nach der Fixierung der Stangen 2 auf dem
Stromzuleiter 7 wird von einem Dreiphasentransformator elektrischer Strom mit Kleinstspannung
auf das Werkstück geleitet. Die Temperatur des Werkstückes nimmt infolge der Joule-Wärme
schnell zu. Da die Zunahmegeschwindigkeit der Temperatur exponential abnimmt, geht
die direkte Annäherung der Austenitisierungstemperatur relativ langsam vor sich.
So kann die
Steuervorrichtung den Strom bei Erreichen der Austenitisierungstemperatur
mit großer Genauigkeit abschalten.
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Wenn die Erwärmung zyklisch durchgeführt wird, muß die Temperatur
der Werkstücke nur in ganz geringem Maße über die Temperatur Ac3 hinaus erhöht werden.
Bei Erreichen dieser Temperatur wird der Strom durch den Temperatur fühler abgeschaltet.
Bei dem eingestellten unteren Temperaturwert wird der Strom wieder automatisch eingeschaltet
und der Zyklus fängt wieder von vorne an. Die Zyklen werden so lange-wiederholt,
bis der vollkommen austenitische Zustand erreicht wird.
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.Die weiteren Schritte der Wärmebehandlung können verschiedenartig
ausgeführt werden. Wenn der Werkstoff vergütet wird, dann wird nach dem Abschrecken
in einem ölbad eine Entfettung mit Lauge, ein Anlassen in einem Salzbad und schließlich
eine Abkühlung in kaltem Wasser durchgeführt.
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Erfindungsgemäß kann das Abschrecken auch gemäß einer dem Austempern
entsprechenden Technologie durchgeführt werden1 In diesem Fall findet das Abschrecken
in einem Salz- oder Metallbad statt. Die Temperatur des Bades muß höher sein, als
die der Linie Mg entsprechende Temperatur. Demnach werden die Werkstücke in kaltem
Wasser abgekühlt.
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Die Anwendbarkeit des Austemperns und die Erhöhung der austemperierbaren
Querschnitte bei gleicher Werkstoffqualität führen ebenfalls zu einer wesentlichen
Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Die austemperierbaren Abmessungen werden
dadurch erhöht, daß bei der direkten Widerstandsheizung am Ende der Erwärmung das
Innere des Werkstoffes wärmer wird, als dessen Äußeres.
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Der Strom verteilt sich nämlich gleichmäßig im zu erwärmenden Werkstoff
und erwärmt ihn gleichmäßig, jedoch
treten Wärmeverluste vor allem
auf der Oberfläche auf. Bei der gewöhnlichen Netzfrequenz ist die Wirkung des "Skin-Effektes
vernachlässigbar.
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Bei stoßartigem Anlassen ist die Erwärmungsgeschwindigkeit des Werkstückes
geringer, als die Erwärmungsgeschwindigkeit bei der Austenitisierung. Nach der Erwärmung
müssen die Werkstücke sofort in kaltem Wasser abgekühlt werden.
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Nach der Wärmebehandlung können die abschließenden Fertigungsschritte
schon in der bekannten Art und Weise durchgeführt werden.
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In der erfindungsgemäßen Einrichtung können die das Kühlmedium enthaltenden
Behälter einfach umgestellt werden, in Abhängigkeit davon, mit welcher Technologie
gearbeitet wird. Es wird zugleich gewährleistet, daß die in den Behältern befindlichen
Kühlmedien auf beliebige Temperatur eingestellt werden können. Zu diesem Zweck sind
die Behälter mit Heiz- und Kühleinheiten versehen.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung kann die ideale Austenitisierung
des Federwerkstoffes erzielt werden. Als Folge davon erscheint das ultrafeine Korngefüge
auch im während der Wärmebehandlung ausgebildeten Sphärvidit und Bainit. Die Fließgrenze
des Werkstoffes der so wärmebehandelten Federn erhöht sich in bedeutendem Maße.
Die ausgezeichnete Kornfeinheit beschränkt gleichzeitig die Dislokationsbewegungen,
wodurch die translatorischen und anderen Nachwirkungen abnehmen (elastische Nachwirkung,
Relaxation, elastische Syntherese, Bauschinger-Effekt).
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Die Erfindung ermöglicht, die Erwärmung durch direkte Widerstandsheizung
mit verschiedenen vorteilhaften Wärmebehandlungsmethoden
zu kombinieren,
z.B. mit einem Austempern.
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Während der Erwärmung kann auch die zyklische Erwärmungsmethode angewandt
werden. Infolge dieser Faktoren verfügen die erfindungsgemäß hergestellten Federn
über bessere mechanische r ollschaften, als die herkömmlichen Federn. Wenn während
der Wärmebehandlung keine Oxidation der Dekarbonisation auftrifft, dann werden die
Abmessungen der fertigen Werkstücke genauer~ die zur Wärmebehandlung notwendige
Wärmemenge beträgt lediglich 15% der bei den herkömmtlichen Methoden verwendeten
Wärmemenge und der Werkzeugverbrauch nimmt ebenfalls ab.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung können verschiedenartige Federn
in einem sehr breiten Maßbereich hergestellt werden. Mit dieser Einrichtung kann
das Herstellungsverfahren vollkommen automatisiert werden.
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Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Heizeinheit beim Anlassen
kann die Anlaßsprödigkeit vermieden werden. Einige niedriglegierte Stahlsorten,
vor allem die Cr- bzw. Cr-Mn-Stähle sind nämlich in ihrem angelassenen Zustand ziemlich
spröde. Die Versprödung tritt meistens beim Anlassen zwischen den üblichen Anlaßtemperaturgrenzen
von 300 bis 550"C bzw. in solchen Fällen auf, in denen die zur Anlaßsprödigkeit
neigenden Stähle langsam erhitzt werden.
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Dabei besteht nämlich an der Grenze der ehemaligen Martensitkristalle
eine Möglichkeit zur groben Ausscheidung der spröden Phase. Wenn aber das Anlassen
durch die direkte Widerstandsheizung schnell und stoßartig erfolgt, dann kann diese
Erscheinung vermieden werden, weil das Temperaturintervall der Entstehung der Anlaßsprödigkeit
sehr rasch durchlaufen und verlassen wird.
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So gibt es keine Zeit zur Ausbildung der spröden Phase
an
den Kristallgrenzen. Die Umwandlung des Martensits in ein Anlaßgefügeelement geht
im ganzen Querschnitt, aber auch innerhalb der einzelnen Kristalle gleichzeitig,
sozusagen explosionsartig vor sich, was ein äußerst gleichmäßiges Gefüge zur Folge
hat. Dieses Gefüge kann den dynamischen Wirkungen sehr gut widerstehen.
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Die erfindungsgemäße Fertigungsstraße kann mit relativ niedrigen Investitionskosten
hergestellt werden, ihr Platzbedarf ist gering und die Selbstkosten der Herstellung
sind uni 30 bis 40% niedriger als bei den herkömmlichen Verfahren.
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Die metallographische Struktur, die mechanischen Eigenschaften und
die Lebensdauer der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Federn wurden
im Vergleich zu den herkömmlichen Lösungen wesentlich verbessert.
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Im folgenden werden konkrete Beispiele zur Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorgestellt.
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Beispiel 1 Es wurden Schraubenfedern aus einem Stahl der Qualität
50 CrV4 hergestellt. Die Federn wurden in zwei Ausführungsformen gefertigt. Die
eine hatte einen Durchmesser von 10,1 mm und eine gestreckte Länge von 1960 mm und
die andere hatte einen Durchmesser von 11,25 mm und eine ausgestreckte Länge von
2430 mm.
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Während des Herstellungsvorganges wurden die Werkstücke in 92-95 s
auf eine Temperatur von 8100C erwärmt.Die Erwärmung der Stangen mit dem Durchmesser
von 10,1 mm wurde
mit einer Wärmemenge von 223,6 kcal und die Erwärmung
der anderen Ausführungsform mit 369,8 kcal durchgeführt. Der -Wert der elektrischen
Spannung war 16,6 bzw. 20,4 V.
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Der Verformung folgte das Austempern der Werkstücke in einem Salzbad
mit einer Temperatur von 3100C. Die Zeitdauer des Austemperns betrug 20 Minuten.
Die Abkühlung wurde in Wasser von Raumtemperatur durchgeführt.
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Die so hergestellten Federn haben ein bainitisches Gefüge erhalten.
Der Anteil des Bainits im Gefüge betrug 99% und war gleichmäßig verteilt. Der Wert
der Kornfeinheit betrug 13.
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Die Härte der Federwerkstoffe war zwischen 48 und 50 HRc.
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Das Verhältnis (F/ CB betrug 0,93.
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Der Wert der statischen Setzverluste lag bei 1,06 bis 1,62%.
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Bei den Lebensdauerversuchen haben die Federn 2 x 106 Beanspruchungsspiele
wiederholt ohne Bruch geleistet. Während der Lebensdauerversuche betrug die Frequenz
0,2 Herz und die Federn wurden darüberhinaus auch dynamische.r Beanspruchung unterworfen.
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Beispiel 2 Ein Teil der im Beispiel 1 vorgestellten Schraubenfedern
wurde so hergestellt, daß sie nach der Erwärmung vergütet wurden. Während des Vergütens
wurde als Kühlmedium Härteöl mit einer Temperatur von 500C verwendet. Nach dem Härten
wurde-eine Entfettung in einem Laugebad mit einer Temperatur von 600C durchgeführt,
dann wurde der Werkstoff in Wasser von Raumtemperatur abgespült. Danach wurde der
Werkstoff
in einem Salzbad mit einer Temperatur von 320-3300C angelassen. Die Anlaßzeitdauer
war 20 Minuten. Nach dem Anlassen wurde die Abkühlung in Wasser von Raumtemperatur
durchgeführt.
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Die so hergestellten Werkstücke haben ein Sphäroidit-Gefüge erhalten.
Die Verteilung des Sphäroidits war vollkommen gleichmäßig, der Wert der Kornfeinheit
betrug 12.
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Die Härte des Werkstoffes war 49-51 HRc und das Verhältnis ( F/ 6B
betrug 0,9. Der Wert der statischen Setzverluste lag zwischen 4,5 und 68. Die Lebensdauerversuche
wurden bis 1,6 x 106 Beanspruchungsspielen durchgeführt. Die Versuchsfrequenz betrug
0,2-0,3 Herz.
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Beispiel 3 Es wurden Blattfedern aus der Werkstoffqualität 50 CrV4
hergestellt. Die Länge der Blattfedern betrug 900 mm, ihre Breite 80 mm und ihre
Dicke 6 mm. Die Erwärmung des W¢rkstoffes auf eine Temperatur von 8020C wurde zyklisch
durchgeführt. Die Anzahl der Zyklen betrug 8, wobei die Zeitdauer der ersten Erwärmung
90 s und die der Abkühlung 8,4 s war, und die Zeitdauer der zweiten Erwärmung 17
s und die der Abkühlung 8,4 s betrug. Die weiteren Zyklen waren mit dem zweiten
Zyklus identisch. Die niedrigste Temperatur der Zyklen war 6000C.
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Der untere Temperaturwert der zyklischen Erwärmung betrug 6000C. Der
Wert der zur Erwärmung notwendigen gesamten Wärmemenge: 1757 kcal.
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Nach der Verformung wurde der Werkstoff in einem Salzbad mit einer
Temperatur von 3080C austemperiert. Die Zeitdauer
des Austemperns
betrug 20 Minuten, und die Abkühlung wurde in Wasser von Raumtemperatur durchgeführt.
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Die Werkstücke haben ein bainitisches Gefüge erhalten, wobei der Anteil
des Bainits 99% betrug und die Verteilung des Bainits vollkommen gleichmäßig war.
Der Wert der Kornfeinheit betrug 14.
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Die Härte des Werkstoffes war 48-49,5 HRc und das Verhältnis zu GF/d
B betrug 0,95.
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Beispiel 4 Es wurde erfindungsgemäß aus einer Werkstoffqualität 55
Cr3 ein Stabilisator mit einem Durchmesser von 20 mm und einer gestreckten Länge
von 2400 mm hergestellt.
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Während der Herstellung betrug die Austenitisierungstemperatur 8340C,
wobei die Erwärmung kontinuierlich in etwa 100 s durchgeführt wurde. Die zur Erwärmung
notwendige Wärmemenge betrug 1027,3 kcal, die angewandte Spannung 13,8 V. Das Abschrecken
wurde im Härteöl mit einer Temperatur von 500C durchgeführt.
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Die Werkstücke wurden durch stoßartiges Anlassen behandelt.
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Die Anlaßtemperatur betrug 4100C, die Anlaßzeit 100 s.
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Das Anlassen wurde bei einer Spannung von 10,6 V durchgeführt, Die
Kühlung fand in Wasser von Raumtemperatur statt.
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Die metallographische Struktur der Werkstücke war auch diesmal bainitisch.
Der Anteil des Bainits betrug 98-99% und seine Verteilung war vollkommen gleichmäßig.
Der Wert der Kornfeinheit betrug 12.
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Die Härte des Werkstoffes lag zwischen den Werten 50,5 und 52,5 HRc
und das Verhältnis F/6B betrug 0,91.
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Die statischen Setzverluste lagen zwischen 1,4 und 2,5%. Die Lebensdauerversuche
wurden bis 2 x 106 Beanspruchungen durchgeführt, bei einer Frequenz von 0,2-0,3
Hz.
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Beispiel 5 Es wurden Schraubenfedern wie im Beispiel 1 und 2 durch
ein herkömmliches Verfahren hergestellt. Während der Herstellung wurden die Stangen
im Ofen auf 830 bis 8600C erwärmt, dann verformt.
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Nach der Verformung wurden die Werkstücke im ölbad mit einer Temperatur
von 500C vergütet und schließlich bei einer Temperatur von 330 bis 4800C angelassen.
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Die so hergestellten Federn haben ein sphäroiditisches Gefüge erhalten,
aber die Kornverteilung war ziemlich ungleichmäßig, und die Karbide erschienen stellenweise
in koagulierter Form. Der Wert der Kornfeinheit betrug meistens 8-9.
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Bei den Härtewerten der Federn war eine Streuung von - 4 bis 5 HRc
festzustellen, im Gegensatz zu den Federn in den Beispielen 1 bis 4, bei welchen
der Wert der Streuung 1 1 bis 1,2 HRc betrug. Im Werkstoff der in herkömmlicher
Weise hergestellten Werkstücke betrug der Wert des Verhältnisses GRF/ 6fB meistens
0,9. Während der Lebensdauerversuche waren alle Schraubenfedern schon unter dem
Wert von 0,5 x 106 zerbrochen.
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Aus dem Gesagten geht hervor, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren
ein Produkt hergestellt werden kann, dessen Gefüge wesentlich günstiger ist, als
das der durch herkömmlicl1c Verfahren hergestellten ProdukteJund demzufolge verfügt
dieses neue Produkt über grundsätzlich bessere mechanische Eigenschaften und größere
Lebensdauer. Zugleich ist die erfindungsgemäße Herstellung der Federn wesentlich
einfacher, billiger und schneller als durch die herkömmlichen Methoden.
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