DE3425829C2

DE3425829C2 - Verfahren zum Herstellen eines mit einer Sprengfuge versehenen Bauteils, insbesondere Wälzlagerlaufringes

Info

Publication number: DE3425829C2
Application number: DE19843425829
Authority: DE
Inventors: Klaus-Jürgen Masch.-Ing.(grad.) Hoffmann; Otto 8522 Herzogenaurach Rüger
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1983-07-21
Filing date: 1984-07-13
Publication date: 1987-01-22
Also published as: DE3425829A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines mit einer Sprengfuge versehenen durchgehärteten Bauteils, insbesondere Wälzlagerlaufringes (1), ist zur Vermeidung von zeit- und kostenintensiven spanabhebenden Maßnahmen, welche der Beeinflussung des Verlaufes der Sprengfuge dienen, vorgesehen, daß vor dem Sprengen auf die Oberfläche einer der Begrenzungsflächen (4) des Bauteils (1) wenigstens entlang eines Teiles des beabsichtigten Verlaufes (5) der Sprengfuge und in örtlicher Begrenzung quer zu diesem mit einer energiereichen Strahlung eingewirkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit einer Sprengfuge versehenen durchgehärteten Bauteils, insbesondere Wälzlagerlaufringes.
Derartige Bauteile werden häufig z. B. dann verwendet, wenn gewisse Montagevorgänge bei einem Bauteil ohne Sprengfuge nur schwer oder überhaupt nicht durchführbar sind. Typische derartige Bauteile sind z. B. Wälzlagerlaufringe, die an wenigstens einer Stelle ihres Umfanges oder ihrer Längserstreckung gesprengt sind. Sie werden unter anderem dann benötigt, wenn es beim Zusammenbau eines Wälzlagers nicht möglich ist, dieses auf herkömmliche Weise mit Wälzkörpern zu befüllen. Weitere typische derartige Bauteile sind Wälzlagerlaufringe, die an zwei Stellen ihres Umfanges gesprengt sind. Sie werden dort benötigt, wo es, wie beispielsweise im Falle von Kurbelzapfenlagern, unmöglich ist, einen ungeteilten Laufring zu montieren. In der Mehrzahl der Anwendungsfälle ist es bei gesprengten Wälzlagerlaufringen ebenso wie bei beliebigen anderen gesprengten Bauteilen erforderlich, daß die Sprengfuge einen definierten Verlauf aufweist.
Aus der DE-PS 27 23 928 ist ein Verfahren zur Herstellung von an Stellen ihres Umfanges gesprengten Laufringen bekannt, bei dem es zur Beeinflussung des Verlaufes der Sprengfuge nachteiligerweise erforderlich ist, aufwendige spanabhebende Arbeitsgänge vorzunehmen, wie z. B. das Anbringen von Bohrungen und möglichst scharfkantigen Kerben an einer der Mantelflächen des Laufringes. Außerdem ist dieses Verfahren nicht zur Herstellung von an Stellen ihrer Längserstreckung gesprengten Laufringen geeignet.
Ein Verfahren zur Herstellung von an Stellen ihrer Längserstreckung gesprengten Laufringen ist durch die US-PS 35 86 396 bekannt. Dieses Verfahren weist alle vorgenannten Nachteile auf und ist seinerseits zur Herstellung von an Stellen ihres Umfanges gesprengten Laufringen ungeeignet.
Schließlich ist durch die DE-PS 23 27 321 ein Verfahren zur Herstellung von an Stellen ihres Umfanges gesprengten Laufringen bekannt, das die Nachteile der oben genannten bekannten Verfahren hinsichtlich der Beeinflussung des Verlaufes der Sprengfuge mittels spanabhebender Maßnahmen dadurch zu vermeiden sucht, daß bei einem ungekerbten Laufring der Verlauf der Sprengfuge dadurch beeinflußt wird, daß die zum Sprengen erforderliche Kraft an in geeigneter Weise gewählten Kraftangriffspunkten in den Laufring eingeleitet wird.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieses Verfahren nur dann mit ausreichend geringen Ausschußraten arbeitet, wenn zusätzlich zu der Beeinflussung des Verlaufes der Sprengfuge durch die Wahl der Kraftangriffspunkte der Ring außerdem spanabhebend gekerbt wird.
Alle vorgenannten Verfahren sind außerdem zur Herstellung von beliebigen anderen Bauteilen als Wälzlagerlaufringen nur bedingt geeignet.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren der oben angegebenen Art zu schaffen, das ohne Zunahme der Ausschußrate den Nachteil bekannter Verfahren vermeidet, den Verlauf der Sprengfuge durch zeit- und kostenintensive spanabhebende Maßnahmen zu beeinflussen, das zur Herstellung beliebiger Bauteile geeignet ist und das im Hinblick auf Wälzlagerlaufringe zur Herstellung von an Stellen ihres Umfanges gesprengten Laufringen ebenso wie zur Herstellung von an Stellen ihrer Längserstreckung gesprengten Laufringen geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vor dem Sprengen auf die Oberfläche einer der Begrenzungsflächen des Bauteils wenigstens entlang eines Teiles des beabsichtigten Verlaufes der Sprengfuge und in örtlicher Begrenzung quer zu diesem mit einer energiereichen Strahlung eingewirkt wird.
Durch das Einwirken mit einer energiereichen Strahlung wird eine Gefügeänderung im beaufschlagten Bereich der Bauteiloberfläche bewirkt, die mit einer starken Aufhärtung des Materials an der Oberfläche verbunden ist, so daß das Bauteil lokal extrem versprödet, wodurch eine bevorzugte Bruchstelle für das Sprengen des Bauteils geschaffen wird.
Werden besondere Anforderungen an den Verlauf der Sprengfuge gestellt (bei Wälzlagerlaufringen beispielsweise V-förmig), ist es erforderlich, die entsprechende Oberfläche des Bauteils entlang des gesamten beabsichtigten Verlaufes der Sprengfuge mit der energiereichen Strahlung zu beaufschlagen.
Für Fälle, in denen keine besonderen Ansprüche an den Verlauf der Sprengfuge gestellt werden, genügt es, nur entlang eines Teiles des beabsichtigten Verlaufes der Sprengfuge, beispielsweise an dessen Anfangspunkt, auf die Oberfläche des Bauteils mit der Strahlung einzuwirken.
Besonders gute Ergebnisse werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dann erzielt, wenn nach einer Ausführungsform der Erfindung die energiereiche Strahlung, mit der auf das Bauteil eingewirkt wird, ein Laserstrahl ist. Es können aber auch andere Strahlungsarten, z. B. Elektronenstrahlung, zur Verwendung kommen.
Eine besonders geringe Kraft ist zum Sprengen des Bauteils dann erforderlich, wenn entsprechend einer Variante der Erfindung die Begrenzungsfläche, auf die mit der Strahlung eingewirkt wird, durch die zum Sprengen des Bauteils auf dieses aufgebrachte Kraft in ihrem von der Strahlung beaufschlagten Bereich auf Zug beansprucht wird.
Um das Ansetzen eines zum Aufbringen der zum Sprengen erforderlichen Kraft auf das Bauteil eventuell erforderlichen Werkzeuges zu erleichtern, sieht eine weitere Ausführung der Erfindung vor, daß die Begrenzungsfläche, auf die mit der Strahlung eingewirkt wird, wenigstens entlang eines Teiles des beabsichtigten Sprengfugenverlaufes mit einer Nut versehen ist und der Nutgrund mit der Strahlung beaufschlagt wird. Da diese Nut nicht zur Beeinflussung des Sprengfugenverlaufes dient, ist es im Gegensatz zu bekannten Verfahren nicht erforderlich, diese Nut als scharfkantige Kerbe auszubilden.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bekannten Verfahren liegt somit darin, daß es die Herstellung beliebiger mit einer Sprengfuge versehener Bauteile, insbesondere jedoch die Herstellung sowohl von an Stelle ihres Umfanges als auch von an Stellen ihrer Längserstreckung gesprengten Laufringen, bei guter Beeinflußbarkeit des Sprengfugenverlaufes erlaubt, ohne daß zeit- und kostenaufwendige spanabhebende Maßnahmen erforderlich werden, wobei die Vermeidung dieser Maßnahmen keine Steigerung der Ausschußrate mit sich bringt.
In den beigefügten Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand von Wälzlagerlaufringen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung das Sprengen eines Laufringes nach einem erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 2 ebenfalls in perspektivischer Darstellung das Sprengen eines Laufringes nach einem erfindungsgemäßen Verfahren und
Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen teilweisen Schnitt entsprechend der Linie III in Fig. 2.
Fig. 1 zeigt einen an einer Stelle seines Umfanges zu sprengenden Laufring 1, welcher in einem Prisma 2 gelagert ist und mittels des Stempels 3 mit einer Druckkraft belastet werden kann.
Auf die äußere Mantelfläche 4 des Laufringes wurde entlang des strichliert dargestellten beabsichtigten V-förmigen Verlaufes 5 der Sprengfuge und in örtlicher Begrenzung quer zu diesem mit einer energiereichen Strahlung eingewirkt und so eine bevorzugte Bruchstelle geschaffen.
Der Laufring 1 ist unter dem Stempel 3 derart ausgerichtet, daß die äußere Mantelfläche 4 in ihrem von der Strahlung beaufschlagten Bereich von der durch den Stempel 3 zum Sprengen auf den Laufring 1 ausgeübten Druckkraft auf Zug beansprucht wird.
Da der durch die Einwirkung der energiereichen Strahlung extrem versprödete Werkstoff unter Zugbeanspruchung wesentlich früher versagt als beispielsweise unter Druckbeanspruchung, ist durch die oben beschriebene Ausrichtung des Laufringes 1 zum Stempel 3 die zum Sprengen erforderliche Kraft besonders gering.
Fig. 2 zeigt einen mit 6 bezeichneten, an einer Stelle seiner Längserstreckung zu sprengenden Laufring, welcher in seiner Bohrung mittels zweier Widerlager 7 abgestützt ist.
Auf die äußere Mantelfläche 8 des Laufringes 6 wurde entlang des strichliert dargestellten beabsichtigten Verlaufes 9 der Sprengfuge und in örtlicher Begrenzung quer zu diesem mit einer energiereichen Strahlung eingewirkt, wobei die Mantelfläche 8 entlang eines Teils dieses Verlaufes 9 mit einer Nut 10 etwa rechteckigen Querschnitts versehen ist, deren Nutgrund 11 ebenfalls von der energiereichen Strahlung beaufschlagt wurde.
Die Nut 10 ist zum Zusammenwirken mit einem keilförmigen Stempel 12 vorgesehen, mittels dessen die zum Sprengen des Laufringes 6 erforderliche Kraft aufgebracht wird.
Wie Fig. 3 verdeutlicht, sind Stempel- und Nutgeometrie so aufeinander abgestimmt, daß bei Belastung des Laufringes 6 durch den Stempel 12 dieser mittels seiner Keilflächen 13 auswärts gerichtete Kräfte auf die Nutränder 14 ausübt, den Nutgrund 11 aber nicht berührt. Hierdurch wird erreicht, daß der Nutgrund 11 in seinem von der Strahlung beaufschlagten Bereich 15 auf Zug beansprucht wird.
Bei den in den Figuren dargestellten Laufringen wurde stets nur auf eine ihrer Begrenzungsflächen mit der energiereichen Strahlung eingewirkt. Selbstverständlich können sowohl bei Laufringen als auch bei beliebigen anderen Bauteilen auch mehrere Begrenzungsflächen mit der Strahlung beaufschlagt werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines mit einer Sprengfuge versehenen durchgehärteten Bauteils, insbesondere Wälzlagerlaufringes, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Sprengen auf die Oberfläche einer der Begrenzungsflächen (4, 8) des Bauteils (1, 6) wenigstens entlang eines Teiles des beabsichtigten Verlaufes (5, 9) der Sprengfuge und in örtlicher Begrenzung quer zu diesem mit einer energiereichen Strahlung eingewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die energiereiche Strahlung, mit der auf das Bauteil (1, 6) eingewirkt wird, ein Laserstrahl ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsfläche (4), auf die mit der Strahlung eingewirkt wird, durch die zum Sprengen des Bauteils (1) auf dieses aufgebrachte Kraft in ihrem von der Strahlung beaufschlagten Bereich auf Zug beansprucht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsfläche (8), auf die mit der Strahlung eingewirkt wird, wenigstens entlang eines Teiles des beabsichtigten Verlaufes (9) der Sprengfuge mit einer Nut (10) versehen ist und der Nutgrund (11) mit der Strahlung beaufschlagt wird.