DE3012191C2 - Vorrichtung zum Herstellen warmgeformter Federn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen warmgewickelter Federn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die warmgeformten 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. Die Wärmebehandlung erfolgt meistens durch Vergüten, das aus Härten und Anlassen besteht. Die Werkstücke werden im Ofen erwärmt, wobei das Maß der Erwärmung vorteilhaftcrweise durch die Ofendurchgangsgeschwindigkeit geregelt wird. Zur Erwärmung werden zweckmäßigerweise Temperaturzonenöfen verwendet

In den öfen werden die Werkstücke auf die Austenitisierungstemperatur, d. h. über die Temperatur A<_j 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. Das Maß der Abnahme hängt von den Eigenschaften und Abmessungen des; Werkstoffes und von der Glühzeit ab.

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 Oberilächenteilen schon eine Vergrößerung der Austenitkörner, währenddessen die Temperatur der inneren Teile der Temperatur ACj erst nahe kommt. Dieser Umstsid 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 Dckarbonisation besteht. 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. Eine weitere schädliche Auswirkung der Kornvergröberung besteht darin, das sie die Möglichkeit der Dislokationsbewegungen sowie die damit verbundenen Relaxationen erhöht. Infolge der erwähnten Erscheinungen übersteigt die praktische Lebensdauer den Wert von ΙΟ⁶ Belastungsspieler, nicht mal bei Federn höchster Qualität.

Derartige Probleme bei der Wärmebehandlung von Federn sind bekannt. Beispielsweise wird in der Zciischrift »The Wire Industry«, Juni 1957, S. 561 -569 darauf hingewiesen, daß häufig bei zu hohen Temperaturen geglüht wird, die Entkohlung verhindert werden muß und sichergestellt werden muß, daß eine gleichmäßige Durchwärmung erfolgt, wobei die Erwärmungszeit jeüoch so kurz wie möglich sein soll. Auch nach den bekannten Regeln für das Austenitisieren (z. B. Ruhfus, »Wärmebehandlung der Eisenwerkstoffe«, 1958, Verlag Stahleisen mbH. S. 80,120-126,160) soll das Aufheizen auf eine Temperatur, die möglichst wenig über ACi liegt, möglichst schnell geschehen, wobei die Hallczcit auf dieser Temperatur möglichst kurz sein soll und Art sowie Geschwindigkeit der Abkühlung an den Werkstoff anzupassen ist. Diese Bedingungen lassen sich jedoch, wie oben bereits erwähnt, beim Glühen eines Federdrahtes in einem Ofen nicht optimal erreichen. Daher wird eine kontinuierliche Wärmebehandlung zum Patentieren oder Tempern eines Federdrahtes nach einem bekannten Vorschlag (Zeitschrift »Savings and Wire Products«. Vol. 12, Dec. 1937, S. 767-771) durch

b5 direkte Widerstandserwärmung durchführt, weil dadurch eine gleichmäßige Erwärmung des Drahtes über den gesamten Drahtquerschnitt hin bei sehr viel kürzerer Aufhciz/.eit als bei der Wärmebehandlung im Ofen

erreicht werden kann.

Die direkte Widerstandserwärmung eines laufenden Federdrahies ist auch für die Herstellung warmgewikkelter Federn durch Erwärmen des Federdrahtes unmittelbar vor der Verformungsstelle auf Anlaßtemperatur und Verformung des Drahtes in noch so warmen Zustand bekannt, daß der Draht nach beendeter Verformung noch genügend warm ist, um sich entspannen zu können (DE-GM 17 84 253).

Wenn jedoch eine Wärmebehandlung zur Austenitisierung eines Federdrahtes vorgenommen werden soll, ist die direkte Widerstandserwärmung des laufenden Federdrahtes weniger geeignet, weil dabei der Anstieg der Drahttemperatur von der Ausgangstemperatur am Anfang der Widerstandsheizstrecke bis zum Erreichen der Kndtemperatur am Ende der Heizstrecke i. w. linear ist. Dadurch nämlich verbleibt gemäß den Fickschen Zusammenhängen zu wenig Zeit für den optimalen Ablauf der Diffusionsvorgänge, die einen wichtigen Faktor für die Austenitisierung darstellen. Wenn die Temperatur hei Annäherung an die Austenitisierungsiemperatur schneller gesteigert wird, beschleunigen sich rwar die Diffusionsvorgänge ebenfalls, jedoch werden auch die Austcniikörner größer. Daher läßt sich durch die Verwendung der direkten Widerstandserwärmung eines laufenden Federdrahtes eine vollkommene Austenitisierung ebenfalls nicht erreichen.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Vorrichtung /um Herstellen warmgeformter Federn gemäß den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so /u gestalten, daß eine Austenitisierung des Federdrahtes ohne eine Kornvergröberung während der F.rwärmung erreicht werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß durch die Merkmale aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unlcransprüchen angegeben.

Die Erfindung entspricht der Erkenntnis, daß eine Verbesserung der Festigkeitswerte der Federn nur dadurch erzielt werden kann, wenn die Feinheit und die gleichmäßige Verteilung der Körner des Werkstoffes gewährleistet ist. Dies wird erfindungsgemäß einerseits dadurch erreicht, daß durch die direkte Widerstandserwiirmung der Federdraht-Stangen der gesamte Querschnitt des Werkstoffes gleichzeitig erwärmt wird und die angewandte Temperatur die Temperatur von Acι +■ '0"C nicht übersteigt, wodurch einer Kornvergröberung schon in sich entgegengewirkt wird. Darübcrhinaus erhöht sich durch das während der Erwärmung entstehende elektromagnetische Feld die Geschwindigkeit der Kristallisation, wodurch die Kornfeinhcil ebenfalls günstig beeinflußt wird. Durch die exponcnlialc Abnahme der Geschwindigkeit der Temperaturzunahme bei der Widerstandserwärmung der in der Heizstrecke eingespannten Federdraht-Stangen aufgrund der Zunahme des elektrischen Widerstandes mit zunehmender Temperatur und daher der Abnahme der Stromstärke erfolgt die Annäherung an die Austenitisierungstempcratur langsamer als die Temperaturzunahme während der vorangehenden Erwärmungszeitspanne. Dadurch kann durch rechtzeitiges Abschalten der Stromzufuhr mit hoher Genauigkeit eingehalten werden. Alle diese Faktoren zusammen führen zu optimalen Bedingungen bei der Austenilisierung.

Durch die Rrfinrlung wird auch die Anwendung der sonst schon bekannten zyklischen Erwärmung ermöglicht, die die mechanische.! Eigenschaften des Produktes ebenfalls günstig beeinflußt. Die zyklische Austenitisierung besteht aus wiederholten Erwärmungen auf den Temperaturbereich zwischen Ac, und Acj + 10"-C. und aus Abküh!zykien zwischen den einzelnen Erwärmungen. Die Anzahl der Zyklen muß entsprechend der Qualität und den Eigenschaften des zu erwärmenden Werkstoffes so bestimmt vverden. daß der Werkstoff ein vollkommen gleichmäßiges Austenitgefüge erhält. Infolge der zyklischen Austenitisierung werden die Kornfeinheit und demzufolge auch die Festigkeit weiter verbessert.

Die Erfindung ermöglicht außerdem auch auf dem Gebiet der Federherstellung die Anwendung von solchen günstigen Verfahren, wie das Austempern und das stoßartige Anlassen. Durch das Austempern können die mechanischen Kennwerte der Federn weiter verbessert werden und durch das stoßartige Anlassen kann die Anlaßsprödigkeit vermieden werden.

Durch die Anwendung des Austemperns in der Federherstellung kann das Martensitgefüge vermieden werden. So treten die bei den Federn besonders ungünstigen Spannungsverhältnisse nicht h^l, so daß bessere Parameter für die Festigkeit, die Schlagai «jeit, die Dehnung und die Kontraktion der so wärmebehandelten Werkstoffe erhalten werden. Gleichzeitig werden auch die bei gleicher Werkstoffqualität austemperierbaren Quersch.-,ittsbereiche vergrößert. Dies wird dadurch erreicht, daß am Ende der Erwärmung das Innere des erwärmten Werkstoffes eine höhere Temperatur aufweist, als dessen Äußeres.

Die Erfindung kann bei der Herstellung von allerlei Federn, z. B. von Schraubenfedern. Blattfedern bzw. Stabilisatoren angewandt werden. Im weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Zeichnung zusätzlich erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht der Heizvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von warmgeformten Federn.

Fig. 2 den Schnitt der Heizvorrichtung aus K ι g. 1 gemäß der Schnittlinie 2-2 in F i g. 1.

Fig.3 den Querschnitt eines Behälters der Kühleinrichtung und

Fig.4 den Schnitt des Behälters aus Fig. 3 gemäß der Schnittlinie 4-4 in F i g. 3.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Heizvorrichtung ist mit einem bekannten Stangen-Zubringer versehen. Auf die Rutsche 1 des Zubringers werden mit Hilfe eines Kranes Stangen 2 gelegt, deren Durchmesser dem Sollmaß des Drahtdurchmessers der Federn entspricht. Die Stangen

so 2 rutschen auf der Rutsche 1 gegen Zubringscheiben 3 und treten entsprechend der periodischen Drehung der Zubringscheiben einzeln in die am Umfang dieser Zubringscheiben 3 ausgebildeten Stangen-Aufnahmenuten hinein. Während der Drehung der Zubringscheiben 3 rollen die Stangen 2 auf der gegenüberliegenden Seite aus den Nuten heraus und gelangen auf eine geneigte Bahn 5, auf welcher die Heizvorrichtung angeordnet ist. Auf der der geneigten Bahn 5 zugewendeten Seite der Zubringscheiben 3 'si eine Abdeckhaube 4 angeordnet.

um ein vorzeitiges Herausrollen der Stangen 2 zu verhindern.

Die auf der geneigten Bahn 5 ankommenden Stangen 2 treten durch eine gegen Federkraft verschiebbare Klapptür 10 eines die Heizvorrichtung umgebenden Gehäuses 9 hindurch tind bleiben an den Anschlägen 6 hängen. Es ist zweckmäßig, den Weg der Stangen 2 auf der geneigten Bahn 5 durch seitliche Leitplatten abzugrenzen. In dem Gehäuse 5 liegen die Stangen 2 nach

dem Anschlagen an den Anschlagen 6 mit ihren Enden genau auf den Siromzuleitungs-Kontaktstücken der Heizvorrichtung auf. Die Kontaktstücke 7 sind zweckmäßigerweise aus Kupfer gefertigt und gekühlt.

Die Stangen 2 werden von einer Klemmvorrichtung 8 auf die Kontaktstücke 7 gedruckt. Die Klemmvorrichtung 8 ist zweckmäßigerweise mit einem hydraulischen Antrieb versehen. Neben den Klemmbacken der Klemmvorrichtung 8 bzw. den Kontaktstücken 7 sind Schneidevorrichtungen 12 angeordnet. Die Stangen 2 werden von diesen Schneidevorrichtungen 12 auf das gewünschte Sollmaß zugeschnitten. Sowohl die Kontaktstücke 7 als auch die Klemmbacken der Klemmvorrichtung 8. aber auch die Schneidevorrichtungen 12 sind auf der einen Seite der Heizvorrichtung verstellbar angebracht, damit die Stromzuführung, die Fixierung und das Abschneiden bei beliebigen Abmessungen der einzelnen Werkstücke sichergestellt werden kann.

Die Heizvorrichtung ist zweckmäliigerweise von dem geschlossenen Gehäuse 9 umgeben, damit die Temperatür der Stangen 2 nicht durch Temperaturänderungen der Umgebung beeinflußi wird und damit die rasche Erwärmung des Werkstoffes bzw. das Glühen vorteilhaft mit einer Genauigkeit von ±2 C durchgeführt werden kann. Im Interesse der Einhaltung dieser Genauigkeit ist die Heizvorrichtung mit einem an eine Steuervorrichtung angeschlossenen Temperaturfühler versehen (was allerdings in der Zeichnung im Interesse der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist). Das Gehäuse 9 ist beiderseits mit je einer Klapptür 10 versehen, die von den Stangen 2 bei deren Ein- bzw. Ausrollen geöffnet werden. Das Schließen der Klapptüren 10 erfolgt automatisch mit Hiife von Federkraft.

Die nach Lösen der Klemmvorrichtung 8 und Absenken der Anschläge 6 aus der Heizvorrichtung herausrol- !enden und der gewünschten Länge entsprechend zugeschtmieiieti Siungcti 2 gelangen nun auf Transport rollen 11 am unteren Ende der geneigten Bahn 5. An den aus den Transportrollen 11. die aK RiMenscheiben ausgebildet sind, bestehenden Rollengang sind zweckmäßigerweise mehrere Heiz\orrichtungen angeschlossen. Die Heizvorrichtungen können den Rollengang von zwei Seiten symmetrisch beliefern. In dieser Weise wird die relativ lange Zykluszeit der Erwärmung aufgeteilt und sie kommt näher an die Zykluszeiten der anderen Arbeusschritte. Wenn z. B. die Erwärmungszeit 100 s und die Zubringzeil 20 s ist. dann beträgt die Zykluszeit einer Heizvorrichtung 120 s. Wenn aber im gegebenen System zu beiden Seiten des Rollengangs je drei Heizvorrichtungen angeordnet sind, dann beträgt die Auslaßzykluszeit dieses Systems 20 s.

Von dem Rollengang gelangen die erwärmten Stangen 2 in eine Wickeleinrichtung 13. in weicher aus den Stangen in an sich bekannter Weise Schraubenfedern hergestellt werden. Die warmverformten und noch austenitischen Federn gelangen nun auf eine in F i g. 3 und 4 dargestellte geneigte Bahn 14. Von hier rollen sie in die Mulden einer in einen Behälter 15 hineinragenden, geneigten Eintragvorrichtung 16. Die geneigte Eintragvorrichtung 16 ist zweckmäßig als Muldengurtförderband ausgebildet, von welchem die Federn mit bestimmter Geschwindigkeit in das im Behälter 15 aufgenommene Kühlmedium gefördert werden. Die Federn fallen aus den Mulden des Muidengurtförderbandes erst heraus, wenn ihre Temperatur schon etwa auf 400"C zurückgegangen ist. Im Kühlmedium sinken die Federn auf den geneigten Boden des Behälters 15 und rollen auf diesem geneigten Boden in die Mulden einer Austragvorrichtung 17. Die Austragvorrichtung im als senkrecht angeordnetes Muldengurtförderband ausgebildet.

Durch entsprechende Festlegung der Höhe des Behälters 15 und der Geschwindigkeit der Austragvoirichtung 17 kann eine Kühlung der Federn mit genau bestimmter Zeitdauer gewährleistet werden.

Die Kühleinrichtung enthält zweckmä'ßigcrwcise mehrere ähnliche Behälter, aus welchen die fcriigcn Federn in gesonderte oder gemeinsame Sammelsystcmc gelangen.

Mit der Heizvorrichtung ist das Erwärmen der Stangen 2 durch direkte Widerstandsheizung gelöst. Nach der Fixierung der Stangen 2 auf den Kontaktstücken 7 wird von einem Dreiphasentransformator elektrischer Strom mit Kleinstspannung durch die Stange 2 geleitet. Die Temperatur der Stange 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 Austcnitisierungslemperatur mit großer Genauigkeit abschalten.

Wenn die Erwärmung zyklisch durchgeführt wird, muß die Temperatur der Stangen nur in ganz geringem Maße über die Temperatur Aci hinaus erhöht werden. Bei Erreichen dieser Temperatur wird der Strom von dem Temperaturfühler abgeschaltet. Bei dem eingestellten unteren Temperaturwert wird der Strom automatisch wieder eingeschaltet und der Zyklus beginnt wieder von vorn. Die Zyklen werden so lange wiederholt, bis der vollkommen austenitische Zustand erreicht wird.

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.

Das Abschrecken kann auch gemäß einer dem Austempern entsprechenden Technologie durchgeführt werden. In diesem Fall findet das Abschrecken in einem Salz- oder Metallbad statt. Die Temperatur des Bades muß höher sein als die der Linie M₁ entsprechende Temperatur. Danach werden die Federn in kaltem Wasser abgekühlt.

Die Anwendbarkeit des Austemperns und die Vergrößerung der austemperierbaren Qucrschnittsberciche bei gleicher Werkstoffqualität führen ebenfalls zu einer wesentlichen Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Die austemperierbarep. Querschninsbereiche werden dadurch vergrößert, daß bei der dirck' :n Widerstandserwärmung das Innere des Werkstoffes am Ende der Erwärmung wärmer wird als dessen Äußeres. Der Strom verteilt sich nämlich gleichmäßig im zu erwärmenden Werkstoff und erwärmt ihn gleichmüßig, jedoch treten Wärmeverluste vor allem auf der Oberfläche auf. Bei der gewöhnlichen Netzfrequenz ist die Wirkung des »Skin-Effektes« vernachlässigbar.

Bei stoßartigem Anlassen ist die Ewärmungsgcschwindigkeit des Werkstückes geringer, als die Erwärmungsgeschwindigkeit bei der Austenitisierung. Nach der Erwärmung müssen die Werkstücke sofort in kaltem Wasser abgekühlt werden.

Die abschließenden Fertigungsschritte nach der Wärmebehandlung können in bekannter Art und Weise durchgeführt werden.

Die das Kühlmedium enthaltenden Behälter der Kühleinrichtung können in Abhängigkeil davon, mit welcher Technologie gearbeitet w ird. einfach umgestellt

n. I is wird zugleich gewährleistet, daß die in den IMiiillern befindlichen Kiihlnicdien auf beliebige Temperaturen eingestellt werden können. Zu diesem Zweck sind die Behälter ir.il Heiz- und Kühlvorrichtungen versehen.

Durch die beschriebene Widerstandserwärmung kann die ideale Austenitisierung des Federwerkstoffes erzieh -»»erden. Als Folge davon erscheint das ultrafeinc Konigefügc auch im während der Wärmebehandlung ausgebildeten Sphäroidil und Bainit. Die Fließgrenze des Werkstoffes der so wärmebehandelter. Federn erhöht sich in bedeutendem Maße. Die ausgezeichnete Konifeinheit beschränkt gleichzeitig die Dislokationsbewegungen, wodurch die translatorischcn und anderen Nachwirkungen abnehmen (elastische Nachwirkung, Relaxation, elastische Syntherese, Bauschinger-Effekt).

Durch die beschriebene direkte Widerstandserwäriiuing kann diese mit verschieden vorteilhaften Wärmebeh;!nd!u!!g.smethodcn kombiniert werrlpn, 7 R mit einem Austempern. Während der Erwärmung kann auch die zyklische Erwärmungsmethode angewandt werden. Infolge dieser Faktoren verfügen die hergestellten Federn über bessere mechanische Eigenschaften als herkömmliche Federn. Wenn während der Wärmebehandlung keine Oxidation oder Dekarbonisation auftritt, dann werden die Abmessungen der fertigen Werkstükke genauer, die zur Wärmebehandlung notwendige Wärmemenge beträgt lediglich 15% der bei herkömmlichen Methoden verwendeten Wärmemenge und der Werkzeugverbrauch nimmt ebenfalls ab.

Mi¹ .ler beschriebenen Vorrichtung können verschiedenartige Federn in einem sehr breiten Maßbereich hergestellt werden. Mit dieser Vorrichtung kann das Herstellungsverfahren vollkommen automatisiert werden.

Durch die Anwendung der beschriebenen Heizvorrichtung 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 Versprödnng tritt meistens beim Anlassen zwischen der üblichen Anlaßtemperaturgrenzen von 300 bis 550°C bzw. in solchen Fällen auf, in denen die zur Anlaßsprödigkeit neigenden Stähle langsam erhitzt werden. Dabei besteht nämlich an der Grenze der ehemaligen Martensitkrisialle eine Möglichkeit zur groben Ausscheidung der spröden Phase. Wenn aber das Anlassen durch die direkte Widerstandserwärmung schnell und stoßartig erfolgi, dann kann diese Erscheinung vermieden werden, weil das Temperaturintervall der Entstehung der Anlaßsprödigkeit sehr rasch durchlaufen und verlassen wird. 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.

Die beschriebene Vorrichtung kann mit relativ niedrigen Investitionskosten hergestellt werden, ihr Platzbedarf ist gering und die Selbstkosten der Herstellung sind um 30 bis 40% niedriger als bei herkömmlichen Verfahren.

Die metallographische Struktur, die mechanischen Eigenschaften und die Lebensdauer der auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Federn werden im Vergleich zu den herkömmlichen Lösungen wesentlich verbessert.

Im folgenden werden konkrete Beispiele zur Anwendung der Vorrichtung vorgestellt.

Beispiel 1
5

Es wurden Schraubenfedern aus einem Stahl der Qualität 50 CrV4 hergestellt. Die Federn wurden in zwei Ausführungsformcn gefertigt. Die eine hatte einen Drahtdurchmcsscr von 10,1 mm und eine gestrecke

lü Länge von 1960 mm und die andere hatte einen Drahtdurchmesser von 11.25 mm und eine gestreckte Länge von 2430 mm.

Die Stangen wurden 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 936,7 k) und die Erwärmung der Stangen der anderen Ausführungsform mit 1549.1 k| durchgeführt. Der Wert der elektrischen Spannung war 16.6 bzw. 10,4 V.

Der Verformung folgte das Austempern der Federn in einem Salzbad mit einer Temperatur von 3IO"C. Die Zeitdauer des Austemperns betrug 20 Minuten. Die Abkühlung wurde in Wasser von Raumtemperatur durchgeführt.

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.

Die Härte der Federwerkstoffc zwar zwischen 48 und

jo 50 HRc. Das Verhältnis oFloBbetrug 0.93.

Der Wert der statischen Setzverluste lag bei 1.06 bis 1,62%. Bei den Lebensdauerversuchen haben die Federn 2 · 10^b Beanspruchungsspiele wiederholt ohne Bruch geleistet. Während der Lebensdauerversuche betrug die Frequenz 0.2 Hz und d'e Federn wurden darüberhinaus auch dynamischer Beanspruchung unterworfen.

Beispiel 2

Ein Teil der im Beispiel ! vorgestellten Schraubenfedern wurde so hergestellt, daß sie nach der Erwärmung vergütet wurden. Während des Vergütens wurde als Kühlmedium Härteöl mit einer Temperatur von 50'C verwendet. Nach dem Härten wurde eine Entfettur.g in einem Laugebad mit einer Temperatur von 60^c C durchgeführt, dann wurde der Werkstoff in Wasser von Raumtemperatur abgespült. Danach wurde der Werkstoff in einem Salzbad mit einer Temperatur von 320—330"C angelassen. Die AnialJzeitdauer war 20 Minuten. Nach dem Anlassen wurde die Abkühlung in Wasser von Raumtemperatur durchgeführt.

Die so hergestellten Werkstücke haben ein Sphäroidit-Gefüge erhalten. Die Verteilung des Sphäroidits war vollkommen gleichmäßig, der Wert der Kornfeinheit betrug 12.

Die Härte des Werkstoffes war 49-51 HRc und das Verhältnis oFloB betrug 0.9. Der Wert der statischen Setzverluste lag zwischen 4.5 und 6%. Die Lebensdauerversuche wurden bis zu 1.6 · 10^b Beanspruchungsspielen durchgeführt. Die Versuchsfrequenz betrug 0,2—0.3 Hz.

Beispiel 3

Es wurden Blattfedern aus der Werkstoffquafität 50 CrV4 hergestellt. Die Länge der Blattfedern betrug 900 mm, ihre Breite 80 mm und ihre Dicke 6 mm. Die Erwärmung des Werkstoffes auf eine Temperatur von

802 C wurde zyklisch durchgeführt. Die Anzahl der Zyklen betrugt 8. wobei die Zeitdauer der ersten Erwärmung 90s und die der Abkühlung 8.4s 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 600° C.

Der untere Ttmperaturwert der zyklischen Erwärmung betrug 600⁰C. Der Wert der zur Erwärmung notwendigen gesamten Wärmemenge: 7360 kj.

Nach der Verformung wurde der Werkstoff in einem Salzbad mit einer Temperatur von 308~ C austemperiert. Die Zeitdauer des Austemperns betrug 20 Minuten, und die Abkühlung wurde in Wasser von Raumtemperatur durchgeführt.

Die Werkstücke haben ein bainitisches Gefüge erhalten, wobei der Anteil des Bainits 99% betrug und die Verteilung des Bainits vollkommen gleichmäßig war.

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l/(_i ITtKUCi rs.c/1 iiiciiiucii ucii ug it.

Die Härte des Werkstoffs war 48-49,5 HRc und das Verhältnis 0FI0B betrug 0,95.

Beispiel 4

Es wurde auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus einer Werkstoffqualität 55 Cr3 ein Stabilisator mit einem Durchmesser von 20 mm und einer gestreckten Länge von 2400 mm hergestellt.

Während der Herstellung betrug die Austenitisierungstemperatur834^cC. wobei die Erwärmung kontinuierlich in etwa 100 s durchgeführt wurde. Die zur Erwärmung notwendige Wärmemenge betrug 4303,4 k|. die angewandte Spannung 13,8 V. Das Abschrecken wurde in Härteöl mit einer Temperatur von 50⁰C durchgeführt.

Die Werkstücke wurden durch stoßartiges Anlassen behandelt. Die Anlaßtemperatur betrug 4!0°C, die Anlaßzeit 100 s. Das Anlassen wurde bei einer Spannung von 10.6 V durchgeführt. Die Kühlung fand in Wasser vor Raumtemperatur statt.

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 Kornfreiheit betrug 12.

Die Härte des Werkstoffes lag zwischen den Werten 50.5 und 52,5 H Rc und das Verhältnis 0FI0B betrug 0,91.

Die statischen Setzverluste lagen zwischen 1,4 und 2.5%. Die Lebensdauerversuche wurden bis 2 · 10⁶ Beanspruchungen durchgeführt, bei einer Frequenz von 0.2-0.3 Hz.

Beispiel 5

Es wurden Schraubenfedern wie im Beispiel 1 und 2 bei einer herkömmlichen Wärmebehandlung im Ofen hergestellt. Während der Herstellung wurden die Stangen im Ofen auf 830 bis 860° C erwärmt, dann verformt.

Nach der Verformung wurden die Werkstücke im Ölbad mit einer Temperatur von 50°C vergütet und schließlich bei einer Temperatur von 330 bis 480⁰C angelassen.

Die so hergestellten Federn haben ein sphäroiditisches Gefüge erhalten, aber die Kornverteilung war ziemlich ungleichmäßig, und die Karbide erschienen stellenweise in koaguüerter Form. Der Wert der Kornfeinheit betrug meistens 8—9.

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 Weil der Streuung 1 bis 1.2 HRc betrug. Im Werksioff der in herkömmlicher Weise hergestellten Werkstücke betrug der Wert des Verhältnisses oFloB meistens 0,9. Wahrend der Lebensdauerversuche waren alle Schraubcnfedcrn schon unter dem Wert von 0,5 · 10^h zerbrochen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen wanngeformter Federn aus Stangen, die durch direkte Widerstandsheizung maximal 150 s lang auf eine Temperatur zwischen AC3 und Aci + 10° C erwärmt, verformt und dann abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Stangen-Zubringer (J, 3) und einer Verformungseinrichtung (13), die in einen Abkühlbehälter (15) mündet, eine zur direkten Widerstandserwärmung der Stangen (2) gestaltete Heizvorrichtung (6—12) auf einer geneigten Bahn (5) angeordnet ist und die Heizvorrichtung an den Seiten der Bahn in dieser eingebaute Stromzuleitung-Kontaktstücke (7), für das Anhalten jeweils einer auf der Bahn (5) ankommenden Stange (2) auf den Kontaktstücken (7) an der Bahn angeordnete Anschläge (6), für das Anklemmen der Stange (2) gegen die lCc^taktstücke (7) gestaltete Klemmvorrichtungen (8) and neben den Klemmvorrichtungen angeordnete Stangenschneidevorrichtungen (12) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stangenzubringer (1,3) periodisch angetriebene Zubringscheiben (3) aufweist, die mit Stangenaufnahmenuten versehen sind und an der der geneigten Bahn (5) zugewendeten Seite von einer ein vorzeitiges Herausstellen der Stangen aus den Aufnahmenuten verbindenden Abdeckhaube (7) abgedeckt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvor-, ichtung (6—12) ein mit federnd abgestützten Klapptüren (10) für das Ein- und Austreten der Stangen (Z.J versehenes, geschlossenes Gehäuse (9) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (6—12) mit einem an eine Steuervorrichtung angeschlossenen Temperaturfühler versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Verformungseinrichtung angeschlossene Kühleinrichtung mindestens einen mit Kühlmedium gefüllten und mit einem geeigneten Boden versehenen Behälter (15), eine an dem untersten Rand des Bodens des Behälters (15) angeschlossene Austragvorrichtung (17) sowie eine in den Behälter (15) gegenüber der Austragvorrichtung (17) mündende geneigte Eintragvorrichtung (16) enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrag- und Austragvorrichtungen (16,17) als Muldengurtförderband ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (15) mit einer Külil- und Heizvorrichtung versehen ist.