DE3503935A1

DE3503935A1 - Verfahren zum oberflaechenhaerten

Info

Publication number: DE3503935A1
Application number: DE19853503935
Authority: DE
Inventors: Rune Saltsjö-Boo Nilson
Original assignee: Holroyd Machine Tools & Rotors; Holroyd Machine Tools & Rotors Milnrow Rochdale
Current assignee: Renold Power Transmission Ltd
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1985-02-06
Publication date: 1986-02-06
Also published as: SE8400711L; GB2155835A; SE8400711D0; GB8502963D0

Description

Holroyd Machine Tools & Rotors Dipi.-ing. Dr. iur. v. Busse

, _ »» .1 Dipl.-Ing. Dietrich Busse

Harbour Lane North Dipi.-ing. Egon Bünemann

Milnrow, Rochdale OLT6 3LQ

■ ~ ~" D-4500 Osnabrück

England GroBhandelsring6 Postfach 1226

Fernsprecher (05 41) 58 6081 υ 58 60 82 Telegramme: palgewar Osnabrück

5. Feb. 1985
L/Li

Verfahren zum Oberflächenhärten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten einer Berührungslinie auf der Oberfläche eines drehbaren Bauteils aus härtbarem Metall.

Dieses Härten wird gewöhnlich mittels solcher Warmhärtverfahren * wie beispielsweise Trockennitrierverfahren, Metalltemperver- ; fahren und Laserhärtungsverfahren durchgeführt. Im Falle von

Schraubenrotormaschinen ist es wesentlich, .insbesondere in bestimmten Anwendungsbereichen, daß die Berührungslinien bzw. Eingriffszonen der schraubenförmigen Rotoren wirksam gehärtet sind. Die bekannten Warmhärtungsverfahren sind kostenaufwendig und können nicht das gewünschte Ergebnis herbeiführen, so daß _ eine nachträgliche Modifizierung der gehärteten Bereiche notwendig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Öberflächenhärtungsverfahren zu schaffen, das einfacher als die bekannten Verfahren durchgeführt werden kann und das insbesondere für die Massenherstellung von Aluminiumteilen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Somit wird eine Härtung durch die mechanische Bearbeitung beim Stauchen oder Flachschmieden der Materialwulst herbeigeführt, was seinery
> seits voraussetzt, daß dem Bauteil anfänglich eine Form gegeben

wird, die von seiner beabsichtigten Form abweicht, indem die genannte Wulst gebildet wird. Dieser Schmiede- oder Einebnungsvorgang kann mit großer Genauigkeit durchgeführt und auf einem Teilbereich angewandt werden, wenn die Wulst in die Oberfläche des Bauteils eingedrückt wird, damit sie bündig mit der angrenzenden Oberfläche verläuft. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann dies mittels einer Druckrolle her- , beigeführt werden, die längs der Wulst bewegbar ist.

Bei der Herstellung von Schraubenkompressoren ist es wünschenswert, kostengünstige Rotoren aus Aluminium herzustellen. Nach der Erfindung kann dies in geeigneter Weise dadurch erreicht werden, daß die Rotoren, z.B. im Kokillengußverfahren, mit einer kleinen Bearbeitungstoleranz hergestellt werden und anschließend der Rotor in der Weise bearbeitet wird, daß eine Materialwulst im Bereich jeder vorgesehenen Berührungslinie verbleibt, woraufhin die Wulst gestaucht bzw. eingeebnet wird. Somit wird die Wulst in der Endstufe der Profilgebung des ' Rotors geformt, indem bewußt vom richtigen Profil an gegebenen i, Stellen des Rotors abgewichen wird.

Durch Versuche mit verschiedenen Materialien und verschiedenen Wulsthöhen ist es möglich, eine Härte von bis zu etwa 360 Brinell zu erreichen. Das Material muß jedoch einen gewissen Grad von Duktilität bzw. Verformbarkeit und Dehnungsfähigkeit bzw. Streckbarkeit, z.B. eine Dehnbarkeit von über 11 % aufweisen.. Je dehnbarer das Material ist, desto mehr kann die Wulst mit einer sich ergebenden Vergrößerung des Ausmaßes, bis zu dem das Metall gehärtet wird, gestaucht werden. Ein wesentlicher , Vorteil, den das Verfahren nach der Erfindung mit sich bringt, besteht darin, daß die gehärtete Oberfläche sehr glatt ist.

Die Erfindung ist im folgenden beispielshalber in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, in der die Fig. 1A und 1B schematisch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer gekrümmten Oberfläche und Fig. 2 das Verfahren in Anwendung bei einem zu einer Schraubenrotormaschxne gehörenden *

Rotor veranschaulichen.

Die Fig. 1A zeigt eine gekrümmte Oberfläche 1 eines Metallteils 2 mit einer Brinell-Härte von etwa 200. Rechtwinklig zur Zeichnungsebene erstreckt sich eine aufrechte Wulst 3. Eine Druckrolle 4 ist in der Weise angeordnet, daß sie eine hin- und hergehende geradlinige Bewegung in Berührung mit der Oberfläche der Wulst 3 durchführen kann. Die Druckrolle ist drehbar in einer Haltevorrichtung 5 auf einer Welle 6 gelagert und in der Weise profiliert, daß sie der Bogenform der Oberfläche 1 des Teils 2 entspricht.

Wenn die Rolle 4 gegenüber der Oberfläche der Wulst 3 eine Roll- bzw. Walzbewegung mit hohem Druck ausführt, wird die Wulst 3 mit der Ebene der Oberfläche 1 bündig gedrückt, welcher Zustand erreicht worden ist, wenndie profilierte Umfangsflache der Rolle 4 anfängt, sich auf der Oberfläche 1 abzurollen. Als Ergebnis dieses Stauchvorgangs der Wulst 3 wird der in gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellte Bereich 7 des Teils gehärtet, wobei das Metall in diesem Abschnitt des Bauteils eine Härte von beispielsweise 260 Brinell erhält.

Die Fig. 2 zeigt einen Rotor 10 mit schraubenlinienförmigen Nuten 11 zwischen gekrümmten Flanken 12, wobei die zu härtenden Berührungslinien bzw. Eingriffsbereiche durch Wulste 13 gekennzeichnet sind.

Der Rotor ist auf einer in einem Lagerblock (nicht dargestellt) gelagerten Welle 14 angebracht, und in zwei einander diametral gegenüberliegenden Nuten 11 befinden sich zwei Druckrollen für eine Bewegung rechtwinklig zur Zeichnungsebene. Wenn die Wulste in die Oberfläche 12, wie oben beschrieben, eingepreßt worden sind, werden die Druckrollen 15 in die beiden anderen Nuten 11 eingesetzt, um die verbleibenden Wulste 13 flachzustauchen bzw. einzuebenen. Statt dessen kann eine Druckrolle in jeder Nut angeordnet sein, so daß sämtliche Wulste 13 gleichzeitig gestaucht werden.

- Jt-

Es zeigt sich, daß das Oberflächenkalthärtungsverfahren sehr einfach durchgeführt werden kann, selbst mit so komplizierten Präzisionsteilen wie den Rotoren von Schraubenkompressoren, und daß keine nachfolgenden Bearbeitungsvorgänge im Unterschied zu herkömmlichen Warmhärtungs- oder Temperverfahren erforderlich sind.

- fe -

- Leerseite

Claims

Ansprüche:

1. Verfahren zum Kalthärten einer Berührungslinie auf der Oberfläche eines drehbaren Bauteils, das aus einem durch Kaltbearbeitung härtbaren Metall hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt eine nach außen vorstehende Metallwulst im Bereich der Berührungslinie zusammen mit den unmittelbar angrenzenden Oberflächenbereichen des Bauteils gebildet und die Wulst in einem zweiten Schritt mit
Hilfe einer Druckrolle gestaucht wird, die längs der Nut bewegt wird und eine größere Breite als die Wulst besitzt, derart, daß die Wulst im wesentlichen mit ihrer Umgebungsfläche bündig gepreßt und dabei die beabsichtige Berührungslinie gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil z.B. durch Kokillengießen mit einer kleinen

Bearbeitungstoleranz hergestellt, das Bauteil abschließend unter Belassung einer Metallwulst an jeder beabsichtigten Berührungslinie bearbeitet und die Wulst gestaucht wird.