DE4018566C2 - Verfahren zur Formänderung von vergütungs-, einsatz- oder ausscheidungshärtenden Werkstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Form- und/ oder Dimensionsänderung eines Werkstückes aus vergütungs-, einsatz- oder ausscheidungshärtendem Werkstoff, bei dem dem Werkstück eine die Form bzw. Dimension ändernde Spannkraft auferlegt und angelassen bzw. ausgelagert wird.

Die Vergütungsstähle erhalten ihre Gebrauchseigenschaften durch Erwärmen bis zur vollständigen Umwandlung des Gefüges in Austenit und nachfolgender schroffer Abkühlung unter die Martensittemperatur. Dieser Vorgang ist verbunden mit einer Änderung der Gifterstruktur und bewirkt damit eine bleibende Volumenänderung. Gleichzeitig erfährt der Körper eine reversible Volumenänderung aufgrund der Wärmeausdehnung.

Unter der Wirkung von Temperaturgradienten im Werkstück führen beide Arten von Volumenänderungen zu Eigenspannungen. Überschreiten die Eigenspannungen die Fließgrenze, so kommt es zu bleibenden Maßänderungen und damit zu Verzug.

Aus den Dokumenten DE-AS 15 33 957 und DE-AS 11 74 348 sind Verfahren bekannt, die das Entstehen eines Verzuges des Werkstücks während des ersten Verfahrensschritts des Härtens verhindern.

Andererseits ist es bekannt (R. Jönsson, "Wärmebehandlung der Bau- und Werkzeugstähle", BAZ Buchverlag Basel, 1978 (3. Auflage), S. 446f) etwaige im ersten Verfahrensschrift entstandene Verzüge dadurch zu beseitigen, daß das Werkstück nach dem Abschrecken in eine Kalibriervorrichtung eingespannt wird und dabei folglich eine sehr hohe Spannkraft, die mindestens der Größe entspricht, um das kalte Werkstück durch Verformung in die gewünschte Form zu bringen, erfährt und dann angelassen wird. Die dabei erzielten Richterfolge, die Kriech- oder Relaxationsvorgängen zugeschrieben werden, reichen allerdings aus, um das Werkstück in die Ursprungsform zurückzubringen.

Aufgrund der nach dem bekannten Verfahren aufzubringenden sehr hohen Spannungskräfte sind größere Formänderungen nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß große Form- und Dimensionsänderungen, die u. U. über die ursprüngliche Form hinausgehen, durchgeführt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Im Gegensatz zum bekannten Verfahren wird gemäß der Erfindung das Werkstück nicht vor dem Anlassen in seine ursprüngliche Form bzw. Dimension gebracht bzw. gespannt. Es wird dem Werkstück vielmehr eine wesentlich geringere Kraft - etwa 10% bis 50% der Spannkraft nach dem bekannten Verfahren - auferlegt, die im Anlaßprozeß bis zum Erreichen der gewünschten Form nachgeführt wird. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Form bzw. Dimension des Werkstückes sich über die ursprünglichen Maße hinaus verändern läßt.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen einfachen Versuchsaufbau, an dem das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wird. An einem gestellfesten Sockel 10 wird ein erwärmter und abgeschreckter Blechstreifen 11 (20 × 2 mm) einseitig eingespannt. Das freie Ende 12 des Bleches 11 wird mit einem Gewicht 13 (550 g) belastet. Diese Anordnung wird auf die gewünschte Anlaßtemperatur (500°C) gebracht.

Während des Anlaßvorganges konnte anhand einer entsprechend angebrachten Meßskala 14 beobachtet werden, daß das freie Ende 12 des Blechstreifens 11 unter der auferlegten Kraft k sinkt. Mittels eines Anschlages 15 wird die Verformung auf das gewünschte Maß begrenzt. In ähnlicher Weise erfolgt eine Dimensionsänderung.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem ein ebenfalls an einem Ende fest eingespannter Draht 20 mittels eines Hebels 21 gespannt wird. Das freie Ende 22 des Drahtes 20 ist über eine Verlängerung 25 an einem Zylinder 23 befestigt, der unter der Wirkung eines am Hebel 21 angebrachten Gewichtes 24 die Verlängerung 25 aufrollend und damit den Draht 20 spannend bewegt wird. Mit einem elektronischen Meßaufnehmer 27 kann die Dehnung des Drahtes 20 gemessen werden, während der Draht 20 in einem Ofen 28 auf der Anlaßtemperatur gehalten wird.

Versuche mit Drähten 20 mit 3 mm² Querschnitt, die unter konstanter Last einer Anlaßbehandlung von 570°C unterzogen wurden, ergaben sich bereits in einer 4stündigen Aufheizphase relativ hohe Dehnungen.

In Fig. 3 ist eine Kurve 30 dargestellt, die die Dehnungen in Abhängigkeit von der jeweils auferlegten Spannung aufzeigt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Vergüten eines vergütungs- oder einsatzhärtenden Werkstoffes bzw. zum Aussscheidungshärten eines ausscheidungshärtenden Werkstoffs, bestehend aus dem ersten Schritt des Härtens, der mit einem anschließenden Abschrecken verbunden ist, bzw. aus dem ersten Schritt des Lösungsglühens, der mit einem anschließenden Abkühlen verbunden ist, und dem zweiten Schritt des Anlassens bzw. des Auslagerns, wobei zum Anlassen bzw. Auslagern dem Werkstück zum Zwecke einer Form-und/oder Dimensionsänderung eine Spannkraft auferlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der während der Anlaß- bzw. Auslagerwärmebehandlung wirkenden Spannkraft unterhalb der Größe liegt, die aufzubringen wäre, das kalte Werkstück durch elastische und/oder plastische Verformung in die gewünschte Form bzw. Dimension zu bringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Anlassens bzw. Auslagerns wirkende Spannkraft 10% bis 50% der aus der Warmfließgrenze bei der Anlaß- bzw. Auslagertemperatur berechenbaren Umformkraft ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anwendung des Verfahrens ein Bauteil in eine Kontur gedehnt bzw. gestaucht wird, die über bzw. unter der Dimension des Bauteils vor dem Vergüten bzw. Ausscheidungshärten liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am gleichen Bauteil an verschiedenen Bereichen sowohl im Betrag als auch in der Richtung unterschiedliche Spannkräfte wirken.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft konstant gehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstanz der Spannkraft dadurch erzielt wird, daß ein Gewicht (13) direkt auf das Bauteil wirkt oder daß ein Gewicht (24) über einen Hebel (21) und eine Verlängerung (25) auf das Bauteil eine Spannkraft ausübt, das mittels eines Anschlags (15) in seiner Bewegung begrenzt werden kann.