DE3830028C1 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
- B21D3/12—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts by stretching with or without twisting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
- B21D3/16—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts of specific articles made from metal rods, tubes, or profiles, e.g. crankshafts, by specially adapted methods or means
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Forging (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Richten
eines länglichen Metallteiles nach den im Oberbegriff
des Patentanspruches 1 beschriebenen Verfahrensschrit
ten.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 23 40 153
bekannt. Hierbei wird dem elastischen Richtzustand des
Zwischenbereiches in einem weiteren Verfahrensschritt
eine Drehbelastung überlagert, wobei das Metallteil zur
bleibenden Ausrichtung bis in den plastischen Bereich
hinein tordiert wird. Dieses Verfahren ist insbesondere
für Metallteile mit rotationssymmetrischen Querschnitten
geeignet. Für längliche Metallteile mit davon abwei
chenden Querschnitten ist dieses Richt-Verfahren,
insbesondere im Hinblick auf die unterschiedlichen
Spannungsgradienten, kaum geeignet.
Als ein hohen dynamischen Belastungen ausgesetztes,
längliches Metallteil von nicht-rotationssymmetrischem
Querschnitt kann das Pleuel einer Hubkolbenmaschine
betrachtet werden. Vor allem für übliche Hubkolben-
Brennkraftmaschinen sind die Pleuel geschmiedete Stahl
teile. Die in einem Gesenk geschmiedeten Pleuel werden
unmittelbar nach der Entnahme aus dem Gesenk in einem
Stanzwerkzeug vom Gesenkgrat befreit und mit der vor
handenen Schmiedewärme einem Vergütungsprozeß zugeführt.
Vor der spanabhebenden Bearbeitung der Pleuel werden
diese gerichtet. Hierbei wird das Pleuel in die zu
richtende Lage gedrückt bzw. geklopft, wobei um das Maß
der elastischen Rückfederung überbogen werden muß.
Dieses Überbiegen wirkt sich nachteilig auf die dyna
mische Festigkeit des Pleuels aus. Dieser nachteilige
Einfluß auf die Sicherheit des Bauteiles wird durch eine
entsprechende bauliche Bemessung berücksichtigt.
Weiter ist es aus der DE-Z "Metall", 1980, H. 4, S. 320
bis 323 bekannt, metallische Bauteile durch örtlich
gezieltes Kugelstrahlen zu richten, wobei das Strahlen
eine plastisch umgeformte Oberflächenschicht mit Druck
eigenspannungen ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungs
gemäße Verfahren zum Richten eines länglichen Metall
teiles derart abzuwandeln, daß ein längliches Metallteil
von beliebigem Querschnitt, wie zum Beispiel ein Pleuel
einer Hubkolbenmaschine, einwandfrei in einfacher und
kostengünstiger Weise gerichtet wird, wobei mit dem
Richten eine Steigerung der dynamischen Festigkeit,
insbesondere der Dauerfestigkeit, verbunden ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird der
Zwischenbereich (Pleuelschaft) während seiner elastischen Verformung
zusätzlich mit einer statischen Zugkraft - maximal bis zur
Streckgrenze - in Längsrichtung belastet und - während
dieser Belastung - an der Oberfläche kalt verformt.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß beim Richten
unter Vorspannung bei gleichzeitiger Kaltverformung der
freien Oberfläche des Metallteiles dieses beim Richten
nicht überbogen werden muß. Mit der Kaltverformung der
Oberfläche wird der Werkstoff des Metallteiles in
oberflächennahen Bereichen in überwiegend longitudinaler
Richtung plastiziert. Bei Wegnahme der Zugbelastung vom
Metallteil nach vollzogener Kaltverformung der Ober
fläche federn nur die inneren Werkstoffbereiche ela
stisch zurück. In den plastizierten äußeren Werkstoff
bereichen treten dadurch hohe Druckeigenspannungen in
Längsrichtung auf. Mit der Kaltverformung der Oberfläche
wird somit der durch elastische Verformung und durch
überlagerte Zugbelastung erreichte Richtzustand des
Metallteiles bzw. des Pleuels gewissermaßen eingefroren.
Weiter weist das erfindungsgemäße Richten mit Kaltver
formung der Oberfläche des Metallteiles bzw. des Pleuels
den Vorteil auf, daß in oberflächennahen
Bereichen des Pleuels gegebene Schmiedefehler sowie beim
Stanzen des Gesenkgrates entstehende Überlappungen und
ferner Oberflächenfehler von geringer Tiefe in ihren
festigkeitsmindernden Auswirkungen durch das Kaltver
formen der Oberfläche kompensiert werden und somit der
Ausschuß wesentlich verringert wird. Im Bereich der als
Kerben wirkenden Oberflächenrisse werden mit der Kalt
verformung Druckeigenspannungszustände erzeugt, die die
dynamische Festigkeit steigern. Diese Steigerung kann in
weiterer vorteilhafter Weise für eine nicht unerhebliche
Gewichtsreduzierung bei unveränderter Betriebssicherheit
des jeweiligen Bauteiles genutzt werden.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum
Richten eines länglichen Metallteiles am Beispiel des
Richtens des Pleuels für eine Hubkolbenmaschine
beschrieben.
Ein Pleuel für hochdrehende Hubkolben-Brennkraftmaschinen
ist aus Stahl und in einem Gesenk geschmiedet. Unmit
telbar nach Entnahme aus dem Gesenk wird der Gesenkgrat
mittels eines Stanzwerkzeuges vom Pleuel entfernt. Das
noch schmiedewarme Pleuel wird einem Vergütungsprozeß
zugeführt. Insbesondere durch ungleichmäßige Abfuhr beim
Auskühlen des vergüteten Pleuels unterliegt dieses einem
Verzug. Vor der spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere
der Lagerbohrungen in beiden Pleuelaugen, muß das Pleuel
gerichtet werden.
Das im schmiederohen, jedoch vergüteten Zustand mit
Gratnaht und Oberflächenfehlern vorliegende Stahl-Pleuel
wird in einer Vorrichtung an beiden Pleuelaugen geklemmt
angeordnet. Beide Klemmeinrichtungen der Vorrichtung
sind so ausgebildet und angeordnet, daß beide Pleuel
augen zueinander ausgerichtet werden, wobei dieses
Ausrichten unter elastischer Verformung des die Pleuel
augen verbindenden Pleuelschaftes erfolgt. Anschließend
wird der elastisch verformte Pleuelschaft mittels der
Klemmeinrichtungen auf Zug belastet, wobei die Zugbe
lastung dehnungsgesteuert bis zur Streckgrenze des
vergüteten Pleuels gesteigert wird. Während der dem
elastischen Richtzustand überlagerten Zugbelastung durch
eine der Streckgrenze entsprechende statische Zugkraft
wird die Oberfläche des Pleuelschaftes und seiner
Übergänge zu den Pleuelaugen mittels Kugelstrahlen kalt
verformt.
Mit der unter Zugspannung gestrahlten Bauteiloberfläche
wird eine bleibende Ausrichtung des Pleuels nach Ent
nahme aus der Vorrichtung erzielt.
Weiter wird mit der Kaltverformung der Oberfläche die
Dauerfestigkeit, insbesondere die Dauerschwingfestig
keit, des Pleuels erhöht. Weiter wird mit der dehnungs
gesteuerten Zugbelastung des vergüteten Pleuels zugleich
eine Qualitätskontrolle erzielt.
Claims (4)
1. Verfahren zum Richten eines länglichen Metalltei
les, insbesondere eines Pleuels für Hubkolbenma
schinen,
- - wobei das Metallteil mit seinen Endbereichen eingespannt wird und
- - beide Endbereiche des Metallteiles unter elasti scher Verformung des Zwischenbereiches zueinander ausgerichtet werden,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Zwischenbereich (Pleuelschaft) während seiner elastischen Verformung zusätzlich mit einer statischen Zugkraft - maximal bis zur Streckgrenze
- - in Längsrichtung belastet wird und - während dieser Belastung - an der Oberfläche kalt verformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltverformen der
Oberfläche des Zwischenbereichs durch Bestrahlen
mit einem Strom harter Teilchen oder beim Aufprall
hart wirkender Teilchen (Flüssigtkeit) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die harten Teilchen
Stahlkugeln sind.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3830028A DE3830028C1 (de) | 1988-09-03 | 1988-09-03 | |
EP89114612A EP0361038B1 (de) | 1988-09-03 | 1989-08-08 | Verfahren zum Richten eines länglichen Metallteiles, insbesondere eines Pleuels für Hubkolbenmaschinen |
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DE3830028C1 true DE3830028C1 (de) | 1989-12-28 |
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DE (2) | DE3830028C1 (de) |
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DE58905031D1 (de) | 1993-09-02 |
EP0361038A2 (de) | 1990-04-04 |
EP0361038B1 (de) | 1993-07-28 |
EP0361038A3 (en) | 1990-11-14 |
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Legal Events
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |