DE3506302C3 - Verfahren zum Oberflächenhärten von Nockenwellen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Oberflächenhärten von Nockenwellen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number
DE3506302C3
DE3506302C3 DE3506302A DE3506302A DE3506302C3 DE 3506302 C3 DE3506302 C3 DE 3506302C3 DE 3506302 A DE3506302 A DE 3506302A DE 3506302 A DE3506302 A DE 3506302A DE 3506302 C3 DE3506302 C3 DE 3506302C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
powder
range
metal
plasma
plasma arc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE3506302A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3506302A1 (de
DE3506302C2 (de
Inventor
Toshihiko Saga
Tsuyoshi Makita
Hisao Hirono
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of DE3506302A1 publication Critical patent/DE3506302A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3506302C3 publication Critical patent/DE3506302C3/de
Publication of DE3506302C2 publication Critical patent/DE3506302C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/32Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C
    • B23K35/327Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C comprising refractory compounds, e.g. carbides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/3093Fe as the principal constituent with other elements as next major constituents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06Surface hardening
    • C21D1/09Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D5/00Heat treatments of cast-iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06Metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06Metallic material
    • C23C4/08Metallic material containing only metal elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134Plasma spraying
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14Tappets; Push rods
    • F01L1/16Silencing impact; Reducing wear

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Oberflächenhärten von Nockenwellen, und eine Anwendung des Verfahrens.
Bei Teilen von Arbeitsmaschinen, die einer erheblichen Belastung und einem erheblichen daraus folgenden Verschleiß unterliegen, wie es bei Nockenwellen der Fall ist, ist man bestrebt, nur im Bereich der Verschleißstelle eine harte bzw. widerstandsfähige und verschleißfeste Oberfläche am betreffenden Teil vorzusehen. Bei einer solchen Ausführung kann der Kern des betreffenden Teils aus einem minderwertigeren und z. B. zähen Werkstoff hergestellt werden, wodurch das Teil eine höhere Festigkeit gegen Bruch erhalten und auch preiswert hergestellt werden kann.
Man ist deshalb dazu übergegangen, bei einer Nockenwelle nur den Oberflächenbereich zu härten, der die Betriebsbelastungen im wesentlichen aufzunehmen hat.
Das beanspruchte Verfahren ist eine Weiterentwicklung des Verfahrens, wie es in der zum Patent 34 33 698 geführten und gemäß § 3 Abs. 2 des PatG zu berücksichtigenden Patentanmeldung geoffenbart worden ist. In dieser Anmeldung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben, wobei der zu härtende Oberflächenbereich der Nockenwelle mit Hilfe eines Plasmalichtbogens aufgeschmolzen wird. Hierzu wird der Plasmabrenner relativ zur Oberfläche der Nockenwelle bewegt. Gemäß diesem Verfahren erreicht man eine Oberflächenhärte durch Umschmelzung der Oberfläche unter Zuführung eines pulverförmigen Zusatzmittels, wie eines Metalls, Carbids, Borids, Sulfids oder Oxids.
Erfindungsgemäß gelingt es, die im zu härtenden Oberflächenbereich erwünschte hohe Härte bzw. Festigkeit der Oberfläche mit höchster Sicherheit zu erreichen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Oberfläche der Nockenwelle durch die Zugabe von mehreren der im Anspruch angeführten, bestimmten Legierungsstoffe gehärtet bzw. verfestigt, die mit Hilfe des Plasmalichtbogens in die aufgeschmolzene Oberfläche eingegeben werden. Hierdurch erhält die Nockenwelle im zu härtenden Oberflächenbereich eine legierte Schicht, die vom Ausgangsmaterial der Nockenwelle sowie von dem mindestens einen Legierungsstoff gebildet ist und eine gegenüber dem Ausgangsmaterial wesentlich erhöhte Härte bzw. Festigkeit aufweist. Der Legierungsstoff kann auf einfache Weise in Pulverform zugeführt werden, wobei der Legierungsstoff im Pulver dispergiert oder vorhanden ist. Die Härte bzw. Festigkeit der Schicht kann durch Abkühlen des Oberflächenbereichs nach dem Aufschmelzen weiter erhöht werden.
Durch die angegebenen Mengen der mindestens zwei Metallpulver wird sichergestellt, daß weder zu geringe noch zu hohe Härte, was zu Brüchigkeit bzw. Rissen führen würde, erreicht wird.
Gemäß der schon zitierten älteren Anmeldung werden primär Einzelkomponenten eingesetzt, und nur in einem Ausführungsbeispiel ist auf eine gemeinsame Anwendung von einer 1 : 1-Mischung von Chromcarbid und Molydänsulfid abgestellt. Diese unter bestimmten Bedingungen erfolgende gemeinsame Anwendung dieser Komponenten wird im vorliegenden Fall durch einen Disclaimer ausgenommen.
Vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 und 3 festgehalten.
Es ist zwar aus der DE-AS 27 40 569 an sich bekannt, eine metallische Oberfläche durch Aufschmelzen von Zusätzen zu legieren und dadurch zu härten, jedoch erfolgt bei diesem bekannten Verfahren eine Oberflächenhärtung von nicht-allotropen metallischen Werkstoffen, und es wird die erforderliche Wärme nicht durch einen Plasmabrenner, sondern durch Strahlenergie in Form von Laserstrahlen erzeugt.
Ein mit dem letzteren vergleichbares Verfahren ist auch aus der US-PS 40 15 100 zu entnehmen. Bei diesem bekannten Verfahren zur Oberflächenhärtung eines Teiles aus Stahl wird ein Legierungsstoff, der in einer Überzugsschicht des Teiles enthalten ist, unter Verwendung von Strahlenergie in Form eines Laserstrahls eingeschmolzen.
Gemäß der JP-OS 57-32373 wird ein Grundmaterial mittels Bogenentladung geschmolzen und wird ein nicht-metallisches pulverförmiges Zusatzmittel mittels eines Trägergases auf den geschmolzenen Abschnitt des Grundmaterials aufgesprüht. Gemäß DVS-Bericht 81 wird auf der Oberseite eines Basismaterials eine Niederschlagsschicht gebildet. Das Basismaterial wird dabei so weit angeschmolzen, daß eine gute Haftung der Auftragsschicht erreicht wird. Das Basismaterial selbst wird nicht neu gestaltet.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielbaren Vorteile sind besonders wirksam bei deren Anwendung zum Oberflächenhärten der Nockenfolgerfläche eines Kipphebels gemäß dem Anspruch 4.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in einer Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Vorrichtung mit einem Plasmabrenner zum Oberflächenhärten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt den wesentlichen Mündungsabschnitt des Plasmabrenners 1, der sich für die erfindungsgemäße Oberflächenhärtung eines Gußeisenartikels 11 eignet. Der Plasmabrenner 1 weist innerhalb einer hohl ausgebildeten Abschirmkappe 2 eine einzelne Düse 3 aus Kupfer auf, zwischen der und der Abschirmkappe 2 sich ein axial ringförmiger Strömungsquerschnitt 4 erstreckt, der die Hinzuführung eines Schutzgases, wie eines reaktionslosen Gases bzw. Edelgases ermöglicht. In der Mitte der Düse 3 verläuft ein axialer Kanal 5 für die Zuführung eines Arbeitsgases, wie Argongas, welches in ein Plasmagas umzuwandeln ist. Um den Kanal 5 herum erstreckt sich in der Düse 3 ein endseitig geschlossener Hohlraum 6 in dem ein Kühlmittel zirkuliert. Eine Wolfram-Elektrode 7 ist axial im Kanal 5 für das Arbeitsgas angeordnet, wobei der Kanal 5 an seinem unteren Ende verjüngt ist und mit seiner Mündung eine Öffnung 8 bzw. ein Plasma-Strahlloch für die Abgabe des Plasmagases bildet.
Darüber hinaus weist die Abschirm- bzw. Schutzkappe 2 eine Vielzahl von rohrförmigen Führungen 9 auf, die sich schräg durch die Abschirmkappe 2 hindurch erstrecken und um die Düse 3 in einer gleichen Winkelteilung herum angeordnet zu sein. In den Führungen 9 ist jeweils eines einer Vielzahl vorgesehener Metallpulver-Zuführungsrohre 10 so eingesetzt, daß die Achsen der Zuführungsrohre 10 die Achse der Öffnung 8 in einem Punkt schneiden.
Im folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des Gußeisenartikels 11 beschrieben, bei dem der zuvor beschriebene Plasmabrenner 1 verwendet ist.
Der Gußeisenartikel 11 ist in einer üblichen Weise gegossen, und seinem Material ist kein Metall hoher Härte in einem Ausmaß hinzugefügt, das eine spanabhebende Bearbeitung stören könnte, und es ist auch kein Kühl- bzw. Abschreckblock zu seiner Nachbehandlung verwendet worden.
Zunächst wird, wie dies in Fig. 1 veranschaulicht ist, der Plasmabrenner 1 gegenüber einem bestimmten Bereich 11a des Gußeisenartikels 11 angeordnet, d. h. gegenüber einem Bereich, bezüglich dem die Forderung besteht, daß er sowohl gegenüber Abrieb als auch Verschleiß beständig ist. Dieser Bereich der Oberfläche des Gußeisenartikels 11 wird dann durch eine spanabhebende Bearbeitung wie Schleifen einer Endbearbeitung unterzogen.
Sodann wird die Wolframelektrode 7 mit einem Minusanschluß (nicht dargestellt) und der Gußeisenartikel 11 mit einem Plusanschluß (nicht dargestellt) einer Gleichspannungsquelle verbunden. Das Schutzgas wird durch den Strömungsquerschnitt 4 und das Arbeitsgas durch den Kanal 5 zugeführt. Im Betrieb wird durch Entladung der Elektrode 7 das Arbeitsgas in einen Plasmazustand überführt, um das Plasmagas zu erzeugen, welches an der Öffnung 8 einen verringerten Strömungsquerschnitt aufweist und sich von dort aus in Form eines Plasmalichtbogens 12 schnell ausbreitet, d. h. zu einem Plasmastrahl hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit, der von der Düse 3 ausgeht. Der Plasmalichtbogen 12 ist auf den bestimmten Bereich 11a der Oberflächenschicht des Gußeisenartikels 11 gerichtet, welcher positives Potential in bezug auf die Wolframelektrode 7 besitzt und bildet dort ein Schmelzbad 13.
Gleichzeitig mit diesen Vorgängen wird in den Plasmalichtbogen 12 ein Pulver 14, bestehend aus mehreren Sorten Metall hoher Härte als Legierungsstoffe durch die Zuführungsrohre 10 eingeführt. Das hohe Härte aufweisende Metall kann bestehen aus Chrom, Molybdän, Nickel, Wolfram, Vanadium und/oder Niob Es kann sich auch um eine Legierung, ein Gemisch und/oder eine Verbindung von zwei oder mehr dieser Metalle gegebenenfalls mit einem anderen Metall oder anderen Metallen und/oder anderen Materialien wie Kohlenstoff handeln. Die Menge des in den Plasmalichtbogen 12 einzuführenden Pulvers 14 ist beschränkt, und zwar in Werten eines Gewichtsanteiles des hohe Härte aufweisenden Metalls zum Schmelzbad 13. Die betreffenden Werte liegen in einem Bereich von 0,7 bis 15,0 Gewichtsprozent für jede Sorte, und innerhalb eines Bereiches von 1,4 bis 16,0 Gewichtsprozent insgesamt, wenn mehr als ein Metall verwendet wird. Eine unzureichende Zusammensetzung des Pulvers 14 führt zu einem Mangel an Härte oder zu einer zu hohen Härte, was zu Brüchigkeit bzw. Rissen führt.
Das Metallpulver 14 wird bei seiner Einführung in den Plasmalichtbogen 12 zwangsweise im Plasmalichtbogen 12 gehalten, und es wird beschleunigt, erwärmt und mit hohen Geschwindigkeiten bei einer hohen Temperatur auf die Oberfläche des Schmelzbades 13 derart geschleudert, daß es im Schmelzbad 13 gemischt wird, während das Schmelzbad 13 einen Oberflächenbereich aufweist, der eine durch den Druck des Plasmalichtbogens 12 hervorgerufene Ausnehmung zeigt. Der Ausnehmungsbereich wird veranlaßt, sich zu kräuseln und längs der Bewegungen des Plasmabrenners 1 mitzulaufen, so daß das Schmelzbad 13 wirksam durchrührt wird. Demgemäß wird das Pulver 14 aus dem hohe Härte aufweisenden Metall im Schmelzbad 13 vermischt und gleichmäßig verteilt. Infolgedessen wird das Pulver 14 in dem Fall, daß es einen hinreichend niedrigen Schmelzpunkt hat oder bezüglich des Schmelzbades 13 auflösbar ist, gleichmäßig mit dem Substrat des Schmelzbades 13 vermischt, womit eine Legierung und/oder eine Verbindung gebildet wird. In dem Fall, daß das Pulver 14 widerstandsfähig bzw. hitzebeständig gegenüber dem Schmelzbad 13 ist, wird es gleichmäßig im Schmelzbad 13 dispergiert, ohne daß die chemische Zusammensetzung sich ändert.
Nach dem Abkühlen des Schmelzbades 13 weist der Gußeisen­ artikel 11, im Oberflächenbereich 11a eine harte und verschleißfeste Schicht auf, die eine homogenisierte Legierung mit einem oder mehreren, hohe Härte aufweisenden Metallen und/oder abriebfesten Partikeln enthält, die gleichmäßig dispergiert sind.
Nachstehend wird eine Anzahl von wesentlichen Betriebsbedingungen erläutert, um eine oberflächengehärtete Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
Für die Zuführung des Metallpulvers 14 wird ein Trägergas verwendet, welches durch die Zuführungsrohre 10 strömt. Die Strömungsgeschwindigkeit des betreffenden Gases kann vorzugsweise auf 0,5 m/s oder auf einen höheren Wert eingestellt sein, um das Pulver 14 im Plasmabogen 12 zu halten. Für das Arbeitsgas, welches durch den axialen Kanal 5 strömt, kann die Strömungsgeschwindigkeit vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 0,3 bis 3 dm³/min begrenzt sein, um stark reduziert zu sein von einem Bereich eines gewöhnlichen Plasmaschmelzens, der bei 30 bis 60 dm³/min liegt. Hierdurch wird verhindert, daß das Pulver 14 aus dem Schmelzbad 13 herauspratzt. Um die Arbeitsgasströmung zu verringern, kann überdies die Partikelgröße des Pulvers 14 in vorteilhafter Weise beschränkt sein auf innerhalb eines Bereiches von 1 bis 200 µm oder vorzugsweise auf einen Bereich von 1 bis 100 µm.
Darüber hinaus kann der den Plasmalichtbogen erzeugende elektrische Strom, der in geeigneter Weise einzustellen ist, in Übereinstimmung mit dem Material, den Abmessungen und der Konfiguration des Gußeisenartikels 11, dem zu schmelzenden Substrat der wieder zu schmelzenden Fläche sowie Tiefe, der Menge des Metall­ pulvers 14 und der Bewegungsgeschwindigkeit des Plasmabrenners 1, vorzugsweise weitgehend innerhalb eines Bereiches von 30 bis 200 A eingestellt werden bei einer Spannung innerhalb eines Bereiches von 20 bis 30 V.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das Pulver 14 eine oder mehrere Sorten aus einem hohe Härte aufweisenden Metall und eine Substanz aus Schwefel oder einem Sulfid eines hohe Härte aufweisenden Metalls aufweisen, wodurch das hohe Härte aufweisende Metall gleichmäßig in Form eines Sulfides in der wieder geschmolzenen behandelten Schicht zu dispergieren oder aufzulösen ist. Dadurch wird die Schmierfähigkeit gesteigert, wodurch die Abriebfestigkeit weiter erhöht ist. Die hinzuzusetzende Schwefelmenge ist begrenzt, und zwar in Werten eines Gewichtsanteiles von Schwefel zu der wieder geschmolzenen behandelten Schicht ausgedrückt in Werten, die vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 0,2 bis 1,5 Gewichtsprozent liegen. In dem Fall, daß der Gewichtsanteil kleiner ist als 0,2 Gewichtsprozent, wird die Schmierfähigkeit nicht merklich hoch sein. Wenn demgegenüber der betreffende Gewichtsanteil mehr als 1,5 Gewichtsprozent beträgt, wird die wieder geschmolzene behandelte Schicht brüchig, womit die Abschleiffestigkeit verringert ist.
Im übrigen sei angemerkt, daß eine oder mehrere Sorten des hohe Härte aufweisenden Metalls dem Schmelzbad 13 in Form einer eisenhaltigen Legierung oder eines Karbides zugeführt sein kann/können.
Im folgenden werden die Ergebnisse einer Anzahl von Vergleichsbeispielen erläutert, bei denen jeweils ein Gußeisenartikel gemäß der Erfindung verglichen wird mit einem konventionellen Gußeisenartikel bezüglich der Abriebfestigkeit.
Beispiel I
Eine Nockenwelle für Automobile als Gußeisenteil mit der Bezeichnung FC 30 (entsprechend der oben angegebenen JIS) einer groben spanabhebenden Bearbeitung und der erfindungsgemäßen Oberflächenhärtung unterzogen, wobei ein Cr₃C₂-Pulver und ein Mo-Pulver in einem Gewichtsverhältnis von 50% zu 50% gemischt hinzugesetzt wurden und die Partikelgrößen innerhalb eines Bereiches von 2 bis 60 µm lagen. Die Oberflächenhärtung erfolgte unter folgenden Bedingungen:
Plasmabogen-Strom|80 A
Arbeitsgasströmung 0,5 dm³/min
Menge von hinzugesetzten Cr₃C₂+Mo 0,3 g/min
Bewegungsgeschwindigkeit des Plasmabrenners 1 1 m/min
Eine so auf dem Nocken-Hubbereich erhaltene oberflächengehärtete Schicht wurde abgeschreckt. Die Schicht wies eine Tiefe von 1,7 mm und eine HRC-Härte von 58 auf. Sie enthielt etwa 0,9 Gewichtsprozent Mo und etwa 0,8 Gewichtsprozent Cr. Die Nockenwelle wurde dann durch Schleifen eines Nockenteiles einer Endbearbeitung unterzogen und als Teststück E bezeichnet.
Außerdem wurde eine andere Nockenwelle als Gußeisenteil aus einem FC-30-Material (JIS) gegossen, welches 0,3 Gewichtsprozent Mo und 0,6 Gewichtsprozent Cr enthielt. Das betreffende Gußeisenteil wurde zwecks Härtung abgeschreckt. Auch diese Nockenwelle wurde durch Schleifen eines Nockenteiles einer Endbearbeitung unterzogen und als Teststück F bezeichnet.
Die beiden Teststücke E und F wurden in einer Testmaschine getestet, und zwar bei einer Motordrehzahl von 1000 1/min und bei einer Öltemperatur von 65°C während einer Dauer von 200 h. Die Testergebnisse zeigten eine maximale Abriebtiefe von 63 µm für den Nockenteil des Teststücks E und eine maximale Abriebtiefe von 110 µm für den Nockenteil des Teststücks F. Damit zeigte sich das Teststück E hinsichtlich seiner Abriebfestigkeit als extrem überlegen.
Beispiel II
Eine Nockenwelle für Automobile wurde als Gußeisenteil aus dem FC-30-Material (JIS) gegossen, einer groben spanabhebenden Bearbeitung und der erfindungsgemäßen Oberflächenhärtung unterzogen, wobei eine Mischung aus einem Cr₃C₂-Pulver und einem Mo- Pulver in einem Gewichtsverhältnis von 65% zu 35% bei Partikelgrößen innerhalb eines Bereiches von 2 bis 60 µm unter folgenden Bedingungen hinzugesetzt wurde:
Plasmabogen-Strom|80 A
Arbeitsgasströmung 0,5 dm³/min
Menge von hinzugesetzten Cr₃C₂+Mo 1,6 g/min
Bewegungsgeschwindigkeit des Plasmabrenners 1 0,5 m/min
Eine so erhaltene oberflächengehärtete Schicht auf dem Nocken-Hubbereich wurde abgeschreckt. Die Schicht wies eine Tiefe von 1,5 mm und eine HRC-Härte von 64 auf. Sie enthielt etwa 5,6 Gewichtsprozent Mo und etwa 9,4 Gewichtsprozent Cr. Die Nockenwelle wurde dann durch Schleifen eines Nockenteiles einer Endbearbeitung unterzogen und als Teststück G bezeichnet.
Außerdem wurde eine andere Nockenwelle als Eisenlegierungs- Gußteils aus einem FC-30-Material (JIS) gegossen, welches 0,3 Gewichtsprozent Mo und 0,6 Gewichtsprozent Cr enthielt. Dieses Gußteil wurde zwecks Härtung abgeschreckt. Auch diese Nockenwelle wurde durch Schleifen eines Nockenteiles einer Endbearbeitung unterzogen und als Teststück H bezeichnet.
Die beiden Teststücke G und H wurden in einer Testmaschine unter ähnlichen Bedingungen getestet, wie sie beim Beispiel I angegeben sind. Die Testergebnisse zeigten eine maximale Abriebtiefe von 38 µm bei dem Nockenteil des Teststücks G, und eine maximale Abriebtiefe von 110 µm bei dem Nockenteil des Teststücks H. Damit zeigte sich das Teststück G hinsichtlich der Abriebfestigkeit als extrem überlegen.
Beispiel III
Eine Nockenwelle für Automobile wurde als Gußeisenteil aus dem FC-30-Material (JIS) hergestellt und einer groben spanabhebenden Bearbeitung sowie der erfindungsgemäßen Oberflächenhärtung unterzogen, wobei ein Gemisch aus einem Cr₃C₂-Pulver und aus einem MoS₂-Pulver bei einem Gewichtsverhältnis von 50% zu 50% und Partikelgrößen innerhalb eines Bereiches von 2 bis 10 µm unter folgenden Bedingungen hinzugesetzt wurde:
Plasmabogen-Strom|80 A
Arbeitsgasströmung 0,5 dm³/min
Menge an hinzugesetzten Cr₃C₂+MoS₂ 0,8 g/min
Bewegungsgeschwindigkeit des Plasmabrenners 0,9 m/min
Eine so erhaltene oberflächengehärtete Schicht auf dem Nocken-Hubbereich wurde abgeschreckt. Die Schicht wies eine Tiefe von 1,6 mm und eine HRC-Härte von 63 auf. Sie enthielt etwa 3,4 Gewichtsprozent Mo, 4,8 Gewichtsprozent Cr und 0,82 Gewichtsprozent S. Die Nockenwelle wurde dann durch Schleifen eines Nockenteiles einer Endbearbeitung unterzogen und als Teststück 1 bezeichnet.
Auch in diesem Fall wurde eine andere Nockenwelle als Eisenlegierungs-Gußteil aus einem FC-30-Material (JIS) gegossen, enthaltend 0,3 Gewichtsprozent Mo und 0,6 Gewichtsprozent Cr. Dieses Gußteil wurde zwecks Härtung abgeschreckt. Auch diese Nockenwelle wurde durch Schleifen eines Nockenteiles einer Endbearbeitung unterzogen und als Teststück J bezeichnet, dessen chemische Zusammensetzung die gleiche ist wie jene des Teststücks F beim Beispiel I.
Die beiden Teststücke I und J wurden in einer Testmaschine unter ähnlichen Bedingungen getestet, wie sie beim Beispiel I angegeben sind. Die Testergebnisse zeigten eine maximale Abriebtiefe von 26 µm bei dem Nockenteil des Teststücks I, und eine maximale Abriebtiefe von 110 µm bei dem Nockenteil des Teststücks J. Damit zeigte sich das Teststück I hinsichtlich der Abriebfestigkeit als extrem überlegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch vorteilhaft zum Oberflächenhärten von Kipphebeln in deren Arbeitsbereich.
Durch Hinzufügen von S neben einem derartigen, eine hohe Härte aufweisenden Metall kann überdies die Abriebfestigkeit noch weiter erhöht werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Oberflächenhärten von Nockenwellen, bei dem die zu härtenden Oberflächenbereiche mit Hilfe eines Plasmalichtbogens aufgeschmolzen werden, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Plasmalichtbogens in die aufgeschmolzene Oberfläche die Metalle Chrom, Molybdän, Nickel, Wolfram, Vanadium und/oder Niob, deren Legierungen und/oder Carbide bzw. Sulfide in Pulverform eingeführt und mit der Substratoberfläche legiert werden und daß dabei mindestens zwei Metallpulver in solchen Mengen eingesetzt werden, daß das Verhältnis der Metalle, nach Verfestigung, zur aufgeschmolzenen Oberflächenschicht im Bereich von 0,7 bis 15,0 für jedes Metall und insgesamt im Bereich von 1,4 bis 16 Gew.-% liegt, ausgenommen den Einsatz einer 1 : 1-Mischung von Cr₃C₂-Pulver (Teilchengröße 2 bis 10 µm) und MoS₂-Pulver (Teilchengröße 5 bis 60 µm), zugeführt in einer Rate von 0,1 g/min durch Argongas, mit einer in der Oberflächenschicht verbleibenden Menge von 0,5 Vol.-% an den Chromsulfiden Cr₂S₃ und Cr₃S₄.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfide in einer solchen Menge eingebracht werden, daß der Anteil des Schwefels in bezug zur aufgeschmolzenen Oberflächenschicht im Bereich von 0,2 bis 1,4 Gew.-% liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall in einer Teilchengröße von 1 bis 200 µm legiert wird.
4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Oberflächenhärten der Nockenfolgerfläche eines Kipphebels.
DE3506302A 1984-02-24 1985-02-22 Verfahren zum Oberflächenhärten von Nockenwellen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Expired - Fee Related DE3506302C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59033735A JPS60187660A (ja) 1984-02-24 1984-02-24 部分硬化鋳鉄部材

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE3506302A1 DE3506302A1 (de) 1985-08-29
DE3506302C3 true DE3506302C3 (de) 1994-04-14
DE3506302C2 DE3506302C2 (de) 1994-04-14

Family

ID=12394659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3506302A Expired - Fee Related DE3506302C3 (de) 1984-02-24 1985-02-22 Verfahren zum Oberflächenhärten von Nockenwellen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPS60187660A (de)
CA (1) CA1242409A (de)
DE (1) DE3506302C3 (de)
FR (1) FR2560090B1 (de)
GB (1) GB2155495B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722959C1 (ru) * 2019-12-16 2020-06-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) Способ упрочнения режущей части рабочих органов орудий для разработки почвогрунтов

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6213521A (ja) * 1985-07-09 1987-01-22 Honda Motor Co Ltd 耐摩耗性部材及びその製造方法
JPS6293314A (ja) * 1985-10-21 1987-04-28 Honda Motor Co Ltd 耐摩耗性摺動部材
JPS6297770A (ja) * 1985-10-22 1987-05-07 Daido Steel Co Ltd 工具の製造方法
JPH0774464B2 (ja) * 1986-04-30 1995-08-09 マツダ株式会社 摺接部材
US4866240A (en) * 1988-09-08 1989-09-12 Stoody Deloro Stellite, Inc. Nozzle for plasma torch and method for introducing powder into the plasma plume of a plasma torch
JP2716816B2 (ja) * 1989-10-20 1998-02-18 三菱重工業株式会社 モリブデン合金化摺動材の製造方法
DE4244296A1 (de) * 1992-12-28 1994-06-30 Opel Adam Ag Verfahren zur Erzeugung von verschleißbeständigen Randschichten auf Stahlbauteilen sowie Stahlbauteile mit verschleißbeständigen Randschichten
GB2276886B (en) * 1993-03-19 1997-04-23 Smith International Rock bits with hard facing
US7504008B2 (en) * 2004-03-12 2009-03-17 Applied Materials, Inc. Refurbishment of sputtering targets
DE102004026636B3 (de) * 2004-06-01 2005-07-21 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung und Verfahren zum Umschmelzen von metallischen Oberflächen
US9127362B2 (en) 2005-10-31 2015-09-08 Applied Materials, Inc. Process kit and target for substrate processing chamber
US8647484B2 (en) 2005-11-25 2014-02-11 Applied Materials, Inc. Target for sputtering chamber
WO2008102843A1 (ja) 2007-02-21 2008-08-28 National University Corporation Hokkaido University 動的腫瘍の放射線治療装置および動的腫瘍の放射線治療プログラム
US8968536B2 (en) 2007-06-18 2015-03-03 Applied Materials, Inc. Sputtering target having increased life and sputtering uniformity
KR100907828B1 (ko) 2007-07-25 2009-07-14 주식회사 하나컴머셜 초경 팁을 갖는 절삭공구용 샤프트의 제조장치
US7901552B2 (en) 2007-10-05 2011-03-08 Applied Materials, Inc. Sputtering target with grooves and intersecting channels
JP2010154874A (ja) 2008-12-26 2010-07-15 Hitachi Ltd 放射線治療システム
WO2010098214A1 (ja) 2009-02-26 2010-09-02 国立大学法人北海道大学 ターゲット追跡装置および放射線治療装置
WO2012127865A1 (ja) 2011-03-22 2012-09-27 国立大学法人北海道大学 放射線治療用動体追跡装置
CN104651569B (zh) * 2015-03-02 2016-10-12 江西省科学院应用物理研究所 一种铸铁的表面改性方法
RU2733879C1 (ru) * 2019-12-16 2020-10-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) Способ упрочнения режущей части рабочих органов

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB514527A (en) * 1938-05-09 1939-11-10 Robert Emerson Kinkead Improvements in or relating to the surface-alloying of metal bodies
GB707228A (en) * 1950-06-19 1954-04-14 Andrew Long Improvements in or relating to metal welding and/or coating devices
CA1035675A (en) * 1974-01-07 1978-08-01 Avco Everett Research Laboratory Formation of surface layer casings on articles
US4015100A (en) * 1974-01-07 1977-03-29 Avco Everett Research Laboratory, Inc. Surface modification
CA1051288A (en) * 1974-03-04 1979-03-27 Caterpillar Tractor Co. Method and apparatus for fusibly bonding a coating metal powder to a metal article
IT1038656B (it) * 1974-08-14 1979-11-30 Goetzewerke Rivestimento resistente all per listelli di tenuta di wankel con una trocoide di lega ipereutettica di alluminio sili cio
DE2522690C3 (de) * 1975-05-22 1982-03-04 Goetze Ag, 5093 Burscheid Plasmaauftragsschweißpulver für die Herstellung verschleißfester Schichten
JPS5942070B2 (ja) * 1975-12-02 1984-10-12 新日本製鐵株式会社 テツ コウ オヨビ ソノセイヒン ノ ヒヨウメンヒメヒンフホウホウ
GB1499602A (en) * 1975-12-22 1978-02-01 Caterpillar Tractor Co Method of applying a wear-resistant composite coating to an article
US4157923A (en) * 1976-09-13 1979-06-12 Ford Motor Company Surface alloying and heat treating processes
US4097711A (en) * 1976-09-16 1978-06-27 Ingersoll-Rand Company Roller shell hard coating
GB1583835A (en) * 1977-03-28 1981-02-04 Avco Everett Res Lab Inc Metal surface modification
DE2742597C3 (de) * 1977-09-22 1980-02-07 Audi Nsu Auto Union Ag, 7107 Neckarsulm Nockenwelle für Kolbenkraft- und -arbeitsmaschinen, vorzugsweise Hubkolben-Brennkraftmaschinen
JPS55148752A (en) * 1979-05-11 1980-11-19 Nippon Steel Corp Formation method of coating on metal surface
GB2082203B (en) * 1980-08-18 1984-09-12 Ramsey Corp Iron/silicon extended molybdenum plasma spray powder
JPS57131357A (en) * 1981-02-04 1982-08-14 Mazda Motor Corp Local surface hardening method for ferrous parts
IT1219974B (it) * 1981-06-25 1990-05-24 Fischer Ag Georg Procedimento di tempra a rifusione
AU8505082A (en) * 1981-07-17 1983-01-20 Deere & Company Hardfacing
US4471034A (en) * 1982-11-16 1984-09-11 Eutectic Corporation Alloy coating for cast iron parts, such as glass molds
JPS6070136A (ja) * 1983-09-14 1985-04-20 Honda Motor Co Ltd ワ−クの表面処理方法
JPS60135518A (ja) * 1983-12-23 1985-07-18 Mazda Motor Corp 鋳鉄部材の表面硬化方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722959C1 (ru) * 2019-12-16 2020-06-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) Способ упрочнения режущей части рабочих органов орудий для разработки почвогрунтов

Also Published As

Publication number Publication date
GB2155495B (en) 1987-08-26
FR2560090B1 (fr) 1990-04-27
FR2560090A1 (fr) 1985-08-30
JPS60187660A (ja) 1985-09-25
CA1242409A (en) 1988-09-27
GB2155495A (en) 1985-09-25
JPH0353389B2 (de) 1991-08-14
DE3506302A1 (de) 1985-08-29
GB8504617D0 (en) 1985-03-27
DE3506302C2 (de) 1994-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3506302C3 (de) Verfahren zum Oberflächenhärten von Nockenwellen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE3433698C2 (de)
DE69333657T2 (de) Legierung mit hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Verschleissfestigkeit, Verfahren zur Herstellung dieser Erzeugnisse und Ausgangsmaterial für dieses Herstellungsverfahren
DE3152549C2 (de) Pulverförmiger Beschichtungswerkstoff zum thermischen Beschichten
DE3785885T2 (de) Zusammengesetzter draht fuer verschleissfeste ueberzuege.
EP1041173B1 (de) Leichtmetallzylinderblock, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE3937526C2 (de) Verschleißfeste Titanlegierung, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
EP1066913B9 (de) Verfahren zur Herstellung einer Klinge eines Schneidwerkzeuges und damit hergestelltes Erzeugnis
DE1521369C3 (de) Pulverförmige, selbstfließende Flammspritzmasse
DE19701170A1 (de) Verfahren zur Oberflächenbehandlung mittels elektrischer Entladung
WO2008131837A2 (de) Zu einer gleitpaarung gehörendes maschinenteil sowie verfahren zu dessen herstellung
DE3232001A1 (de) Verschleissfeste sinterlegierung, verfahren zu deren herstellung und daraus hergestellte nocke
DE2100237A1 (de) Wolframlegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0062173B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kolbens aus Aluminium mit hartoxidiertem Boden
DE2830376C2 (de) Verfahren zur Herstellung kugelförmiger Teilchen für das Spritzauftragen von Schutzschichten
EP1274872A1 (de) Verfahren zur herstellung eines stickstofflegierten, sprühkompaktierten stahls, verfahren zu seiner herstellung
WO2019076677A1 (de) Verfahren zur herstellung eines gleitlagers sowie ein mit dem verfahren hergestelltes gleitlager
EP0972606A1 (de) Verbrauchende Schweisselektrode sowie Verfahren zum Aufbringen einer Verschleissschutzschicht
DE3635751A1 (de) Abriebfestes gleitelement
DE10124250C2 (de) Verfahren zur Bildung einer hochfesten und verschleißbeständigen Verbundschicht
DE10151716A1 (de) Legierungspulver zur Beschichtung insbesondere des Ventilsitzbereiches eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine sowie Beschichtungsverfahren
DE19924515A1 (de) Sprühkompaktierter Stahl, Verfahren zu seiner Herstellung und Verbundwerkstoff
DE19518552C2 (de) Kolben für Verbrennungsmotoren
EP0608468B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines metallischen Pulvers für die Erzeugung von verschleissfesten Oberflächenschichten
EP1161571B1 (de) Verfahren zum bearbeiten einer oberfläche eines bauteils

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8363 Opposition against the patent
8366 Restricted maintained after opposition proceedings
8305 Restricted maintenance of patent after opposition
D4 Patent maintained restricted
8339 Ceased/non-payment of the annual fee