DE3906095A1 - Verfahren zur haertung metallischer werkstuecke - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einstellung des Härtegrades metallischer Werkstücke, und insbesondere auf ein Verfahren zur Einstellung des Härtegrades metallischer Werkstücke, beispielsweise einer Welle, von der ein Teil zäh sein muß (dieser Abschnitt wird als "zäher" Abschnitt bezeichnet), beispielsweise ein Gewindeabschnitt, und von der ein Teil hart sein sollte (dieser wird im folgenden als harter Abschnitt bezeichnet), beispielsweise ein Lagerabschnitt der Welle, die einstückig hergestellt ist.

Es gibt zahlreiche Maschinenteile aus metallischen Werkstücken, beispielsweise Wellen aus Stahl oder legiertem Stahl, bei denen ein zäher Abschnitt und ein harter Abschnitt benachbart zueinander ausgebildet sind. Einen solchen Maschinenteil stellt die Kurbelwelle für eine Kettensäge dar. Bei Kurbelwelle für Kettensägen muß der Gewindeabschnitt oder der einen Sitz bildende Abschnitt zäh ausgebildet werden, und dieser Abschnitt liegt dicht benachbart zu einem Lagerabschnitt, der eine hohe Härte erfordert. Üblicherweise wird die Härte eines metallischen Werkstücks, bei dem zähe und harte Abschnitte benachbart zueinander liegen, in der nachstehend beschriebenen Weise eingestellt: Zunächst wird die Oberfläche eines zähen Abschnitts mit Kupfer plattiert und dann wird ein harter Abschnitt durch Aufkohlen gehärtet. Dabei wird der zähe Abschnitt gegen eine Aufkohlung durch die Kupferschicht geschützt. Danach wird die Kupferplattierung auf dem zähen Abschnitt entfernt.

Diese herkömmlichen Verfahren zur Härteeinstellung erfordern mühsame und kostenspielige Prozesse, insbesondere bei der Kupferplattierung und der Entfernung dieser Kupferschicht, und das Verfahren ist unwirtschaftlich, da Verbrauchsmaterialien wie Kupfer benutzt werden müssen. Außerdem ist es schwierig, ein metallisches Werkstück automatisch mit diesem Verfahren kontinuierlich zu behandeln.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung der Härte zu schaffen, welches die erwähnten Probleme beseitigt und nur einfache Methoden erfordert, um wirtschaftlich die Härte eines metallischen Werkstücks einzustellen, bei dem zähe und harte Abschnitte benachbart zueinander angeordnet sein müssen, wobei die Eigenschaften der jeweiligen Abschnitte nicht beeinträchtigt werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung der Härte eines metallischen Werkstücks vor, bei dem zähe und harte Abschnitte nebeneinander befindlich sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Es werden zähe und harte Abschnitte, die vorher auf eine Härte gebracht wurden, welche erforderlich ist für den harten Abschnitt, einer Induktionswärmebehandlung (Temperung) unterworfen, bis die für den zähen Abschnitt erforderliche Härte erreicht ist; es wird durch Induktionshärtung dann nur der harte Abschnitt auf einen Härtegrad gehärtet, der höher ist als der erforderliche Härtegrad, und es erfolgt dann eine Induktionswärmebehandlung nur des harten Abschnitts, um dessen Härte auf einen erforderlichen Wert zu vermindern.

So wird gemäß der Erfindung nur der harte Abschnitt einer Induktionshärtung und dann einer Induktionstemperung unterworfen, nachdem zäher und harter Abschnitt zusammen einer Induktionstemperung ausgesetzt worden sind. Infolgedessen kann der harte Abschnitt auf die erforderliche Härte durch Wärmebehandlung gebracht werden, ohne daß ein die Aufkohlung verhindernder Prozeß, beispielsweise eine Kupferplattierung, auf dem zähen Abschnitt durchgeführt zu werden braucht. Hierdurch wird die Zahl der Verfahrensschritte vermindert und es wird kein Verbrauchsmaterial, beispielsweise Kupfer, benötigt. Hierdurch wird wiederum die Möglichkeit geschaffen, die metallischen Werkstücke schnell mit geringen Kosten zu behandeln, und das Verfahren kann automatisch durchgeführt werden, wobei große Materialmengen kontinuierlich behandelt werden können.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur eine Querschnittsansicht einer Kettensäge darstellt, welche eine Kurbelwelle besitzt, die auf den erforderlichen Härtegrad durch das erfindungsgemäße Verfahren eingestellt wurde.

Die in der Zeichnung dargestellte Kettensäge weist ein Gehäuse (1) mit einer Brennkraftmaschine (2) als Antrieb auf. Ein in einem Zylinder (3) der Brennkraftmaschine (2) laufender Kolben (4) ist mit einer Kurbelwelle (6) über ein Pleuelstange (5) verbunden. Die Kurbelwelle (6) wird drehbar von Lagern (7 und 8) abgestützt. Ein Kühlgebläse (9) und ein Seilzugstarter (10) sind an einem Ende der Kurbelwelle (6) vorgesehen. Ein Gewindeabschnitt (11), der den zähen Abschnitt bildet, ist am anderen Ende der Kurbelwelle (6) vorgesehen. Das Antriebsglied (13) einer Zentrifugalkupplung ist mit dem Gewindeabschnitt (11) verschraubt. Ein Sägekettenantriebsritzel (16) wird über ein Nadellager (15) auf einem Lagerabschnitt (14) der Kurbelwelle (6) getragen, und dies stellt den harten Abschnitt der Kurbelwelle dar, der auf der Außenseite des Gewindeabschnitts (11) benachbart hierzu in Axialrichtung der Kurbelwelle (6) betrachtet derart liegt, daß eine Relativdrehung zur Kurbelwelle (6) möglich ist. Ein zäher Abschnitt (17) außerhalb des Lagerabschnitts (14) in Axialrichtung benachbart hierzu ist ebenfalls mit Gewinde versehen, und auf diesem Gewindeabschnitt (17) ist eine Mutter (18) aufgeschraubt, und durch diese wird das Kettenrad (16) auf der Kurbelwelle (6) über eine Unterlegscheibe (19) fixiert. Das Kettenrad (16) ist mit einer Kupplungstrommel (20) verbunden, die als Abtriebsglied einer Zentrifugalkupplung (12) wirkt. Im Betrieb bewegt sich ein Kupplungsschuh (21) der Zentrifugalkupplung (12) in Radialrichtung unter der Wirkung der Zentrifugalkraft nach außen und berührt die innere Umfangsfläche der Kupplungstrommel (20), wodurch die Antriebskraft von der Kurbelwelle (6) auf die Kupplungstrommel (20) übertragen wird, um das Kettenrad (16) zu drehen und damit die (nicht dargestellte) Sägekette anzutreiben, die über das Kettenrad (16) und ein Führungsschwert (22) geführt wird, um einen Baum oder dergleichen beschneiden zu können.

Demgemäß sind von den Abschnitten (11, 14 und 17), die auf der Kurbelwelle (6) benachbart zueinander liegen, die Abschnitte (11 und 17) mit Gewinde versehen und wirken mit dem Antriebsglied (13) und der Mutter (18) zusammen und müssen daher zäh sein. Andererseits trägt der Lagerabschnitt (14) drehbar das Nadellager (15) und erfordert deshalb eine größere Härte als die Gewindeabschnitte. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einstellung des Härtegrades dieser drei Abschnitte (11, 14 und 17) auf der Kurbelwelle (6).

Gemäß der Erfindung wird ein Werkstück beispielsweise aus Chrom-Molybdän-Stahl insgesamt aufgekohlt und auf eine Rockwellhärte von HRc 60 bis 64 gebracht, und dies ist die Härte, die beispielsweise der Lagerabschnitt (14) einer Kurbelwelle (6) erfordert. In einem ersten Verfahrensschritt werden alle drei Abschnitte (11, 14 und 17) der so vorbereiteten Kurbelwelle (6) einer Induktionstemperung bei einer Frequenz von 100 kHz und einer Spannung von etwa 4 bis 6 kV ungefähr 4,0 bis 6,5 Sekunden lang ausgesetzt, um die Härte auf HRc 40 bis 60 zu vermindern, die für die Gewindeabschnitte (11 und 17) erforderlich ist.

Danach wird in einem zweiten Verfahrensschritt nur der Lagerabschnitt (14) der Kurbelwelle (6) durch Induktionshärtung auf eine Rockwellhärte von HRc 60 oder darüber gebracht. Wenn der Lagerabschnitt (14) einen Durchmesser von etwa 12 mm besitzt, wird er bei 100 kHz und etwa 12 kVA etwa eine Sekunde beandelt und dann in Wasser getaucht, das ein wasserlösliches Abschreckmittel enthält. Es kann auch eine Ölhärtung vorgenommen werden, wobei Öl anstelle von Wasser benutzt wird, um die Kurbelwelle (6) abzuschrecken.

Dann wird in einem dritten Verfahrensschritt die Kurbelwelle (6) einer Temperung unterworfen, bei der eine Wärmebehandlung mit etwa 100°C bis 180°C für etwa 30 Minuten bis 2 Stunden erfolgt, um die Härte auf HRc 60 bis 64 zu vermindern, und dies ist die bevorzugten Härte, die für den Lagerabschnitt (14) erforderlich ist.

Danach wird das Gewinde auf die zähen Abschnitte (11 und 17) der so präparierten Kurbelwelle (6) aufgeschnitten.

Claims (3)

1. Verfahren zur Einstellung der Härte eines metallischen Werkstücks, welches zähe und harte Abschnitte benachbart zueinander aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zäher und harter Abschnitt, die auf eine Härte eingestellt sind, die der harte Abschnitt aufweisen soll, einer Induktions- Anlaß-Wärmebehandlung unterworfen und dadurch auf die Härte gebracht werden, die für den zähen Abschnitt erforderlich ist, daß dann der harte Abschnitt allein durch Induktionshärtung auf einen Härtegrad gebracht wird, der höher ist als der für den harten Abschnitt erforderliche Härtegrad, und daß dann durch Induktions- Anlaß-Wärmebehandlung der harte Abschnitt allein auf die für den harten Abschnitt erforderliche Härte gebracht wird.

2. Verfahren zur Einstellung des Härtegrades einer Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zähe Abschnitt der mit Gewinde zu versehende Abschnitt ist und daß der harte Abschnitt der Lagerabschnitt ist.

3. Verfahren zur Einstellung des Härtegrades einer Kurbelwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Kurbelwelle mit Gewindeabschnitt und Lagerabschnitt einer Induktionswärmebehandlung bei 100 kHz und etwa 4 bis 6 kV 4,0 bis 6,5 Sekunden ausgesetzt wird, um die Härte des mit Gewinde zu versehenden Abschnitts auf etwa HRc 40 bis 60 zu vermindern, und daß der harte Abschnitt bei Temperaturen zwischen 100°C und 180°C zwischen 30 Minuten und 2 Stunden behandelt wird, um die Härte des Lagerabschnitts auf HRc 60 bis 64 zu vermindern.