DE3910280A1 - Verfahren zum umschmelzhaerten metallischer werkstuecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umschmelzhärten der Oberfläche metallischer Werkstücke mittels Lichtbogen-, Plasma- oder Elektronenstrahl-Brenner während einer Relativbewegung zwischen Werkstück und Brenner, wobei das Werkstück vor dem Umschmelzvorgang vorgewärmt wird.

Es ist bekannt, die Oberfläche metallischer Werkstücke, insbesondere aus Gußeisen, durch Umschmelzen zu härten. Dazu wird mit Hilfe eines Brenners während einer Relativbewegung zwischen Brenner und Werkstück die Oberfläche des Werkstücks partiell aufgeschmolzen und härtet dann beim Selbstabkühlen. Bewegt wird entweder der Brenner gegenüber dem Werkstück oder das Werkstück gegenüber dem ortsfesten Brenner, wobei es grundsätzlich auch möglich ist, beide Teile gegeneinander zu bewegen. Der Brenner beschreibt dabei auf dem Werkstück eine Mäanderkontur. Einzelheiten des Umschmelzhärtens sind z.B. aus der DE-PS 27 03 469 bekannt.

Bekannt ist auch zur Einflußnahme auf das Härtungsgefüge das Werkstück vor dem Umschmelzhärten vorzuwärmen, beispielsweise auf 400 bis 500°C. Auf diese Weise kann auch verhindert werden, daß beim Umschmelzhärten Risse entstehen, s. hierzu die DE-PS 30 44 477.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Umschmelzhärten einschließlich Vorwärmen des umschmelzzuhärtenden Werkstücks zu beschleunigen, mit geringerem apparativem Aufwand und geringerem Energieaufwand durchzuführen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Vorwärmen mit Hilfe des Brenners in der Weise vorgenommen wird, daß der Anfangsabschnitt der zu härtenden Oberfläche auf Vorwärmtemperatur gebracht und dann die Vorschubbewegung des Brenners und/oder des Werkstücks eingeleitet wird. Bevorzugt führt der Brenner und/oder das Werkstück während des Vorwärmvorgangs über dem zu härtenden Anfangsabschnitt der zu härtenden Oberfläche eine Pendelbewegung aus.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst die gestellte Aufgabe, denn das Vorwärmen vor dem Umschmelzhärten erfordert erheblich weniger Zeit als bisher, der apparative Aufwand ist entscheidend geringer, denn das Vorwärmen erfolgt mit Hilfe des Umschmelz-Brenners, während man früher separate Einrichtungen, wie einen Glühofen oder eine induktive Erwärmungsvorrichtung für das Vorwärmen benutzte, und das Vorwärmen erfordert erheblich weniger Energie, denn das Vorwärmen erfaßt nicht wie bisher das gesamte an seiner Oberfläche umschmelzzuhärtende Werkstück, sondern beschränkt sich auf den umschmelzzuhärtenden Bereich und benachbarte Abschnitte; es kann durch die konzentrierte partielle Vorwärmung auch auf hochvergütete oder sogar gehärtete Werkstücke angewendet werden, ohne daß - richtige Dosierung der Vorwärmung vorausgesetzt - unzulässige Anlaßwirkung (Härteeinbuße) in Kauf genommen werden muß.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei allen möglichen Varianten des Umschmelzhärtens anwendbar, unabhängig von der Art des Brenners und unabhängig von der Art der Relativbewegung zwischen Brenner und Werkstück sowie auch unabhängig von einer bestimmten Form des umschmelzzuhärtenden Werkstücks.

In der Zeichnung ist die Einrichtung zum Umschmelzhärten mittels Lichtbogen-Brenner schematisch dargestellt.

Beschrieben ist die Anlage im einzelnen in der DE-PS 32 07 748.

Der Lichtbogenbrenner 1 zündet gegenüber dem Werkstück 2, einer Nockenwelle, den Lichtbogen 3, der partielle Aufschmelzungen an der Oberfläche der Nocken des Werkstücks 2 verursacht. Das Werkstück 2 wird um seine Achse 4 gedreht, und der Lichtbogenbrenner 1 führt eine Pendelbewegung um den Punkt 5 oder eine translatorische Pendelbewegung in der Y-Richtung und bei exzentrischem umschmelzzuhärtenden Werkstückabschnitt, wie einer Nocke, zusätzlich eine Bewegung in Z-Richtung aus.

Zum Vorwärmen wird der Lichtbogenbrenner 1 in der Y-Achse über den Anfangsabschnitt der umschmelzzuhärtenden Oberfläche des Nockens bei stillstehendem Werkstück 2 solange hin- und herbewegt, bis die Temperatur in diesem Anfangsabschnitt die gewünschte Höhe erreicht hat, z.B. 400 bis 500°C. Dieser Anfangsabschnitt liegt z.B. im Scheitelpunkt der Nocke und ist mit 6 bezeichnet.

Nach Erreichen der gewünschten Vorwärmtemperatur wird das Werkstück 2 in Umdrehung versetzt, während der Lichtbogenbrenner 1 weiter die Bewegung in Y-Achse und zusätzlich in Z-Richtung ausführt, letzteres um immer im gleichen Abstand zur Oberfläche der Nocke zu bleiben, die wie gesagt exzentrisch zur Achse 4 des Werkstücks 2 liegt. Dabei beschreibt der Lichtbogen 3 auf der Umfangsfläche der Nocke eine mäanderförmige Spur 7, entlang der die Oberfläche der Nocke nach und nach aufgeschmolzen wird und sich selbst abkühlend härtet. Bei der Vorschubbewegung relativ zwischen dem Lichtbogenbrenner 1 und dem Werkstück 2 wird quasi die Vorwärmzone vor dem Lichtbogen 3 hergeschoben, d.h. der jeweils aufgeschmolzene Oberflächenabschnitt ist infolge Wärmeleitung in der Oberfläche des Werkstücks 2 schon auf die gewünschte Temperatur vorgewärmt.

Claims (2)

1. Verfahren zum Umschmelzhärten der Oberfläche metallischer Werkstücke mittels Lichtbogen-, Plasma- oder Elektronenstrahl-Brenner während einer Relativbewegung zwischen Werkstück und Brenner, wobei das Werkstück vor dem Umschmelzvorgang vorgewärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmen mit Hilfe des Brenners in der Weise vorgenommen wird, daß der Anfangsabschnitt der zu härtenden Oberfläche mit dem Brenner auf Vorwärmtemperatur gebracht und erst dann die Vorschubbewegung des Brenners und/oder des Werkstücks eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner und/oder das Werkstück während des Vorwärmvorgangs über dem zu härtenden Anfangsabschnitt der zu härtenden Oberfläche eine Pendelbewegung ausführt.