DE4421937C1 - Verfahren zur Behandlung von wenigstens einem Teil aus weichmagnetischem verschleißfesten Teil und seine Verwendung - Google Patents
Verfahren zur Behandlung von wenigstens einem Teil aus weichmagnetischem verschleißfesten Teil und seine VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung
von wenigstens einem weichmagnetischen, verschleißfesten
Teil nach der Gattung des Anspruchs 1. Es ist schon ein
Verfahren bekannt (DE 31 49 916 A1), bei dem ein aus
weichmagnetischem Werkstoff gefertigter Anker eines Brenn
stoffeinspritzventiles zur Erhöhung seiner Verschleißfestig
keit in bestimmten Bereichen durch Nitrieren hart gemacht
ist. Diese Lösung, Verschleißschutz durch Nitrieren zu er
reichen, führt nicht zu optimalen Schaltfunktionen des Mag
netventiles, wenn die herstellungsbedingte Verminderung der
magnetischen Eigenschaften nicht durch Glühen beseitigt
wird. Dabei ergeben sich jedoch die Nachteile, daß die dop
pelte Wärmebehandlung zu erhöhten Kosten führt, daß zwischen
Glühen und Nitrieren eine Zwischenlagerung des Teiles und
ein Transport erforderlich ist, wobei Beschädigungsgefahr
besteht, und nach dem Glühen die Oberfläche der Teile kon
taminiert werden kann.
Bekannt ist ebenfalls ein Verfahren (DE 30 16 993 A1), bei
dem ein aus weichmagnetischem Material bestehender Anker
durch Einsatzhärtung teilweise gehärtet ist. Durch die Her
stellungsschritte des jeweiligen Ankers und die Einsatzhär
tung ergibt sich dabei der Nachteil, daß der Anker magne
tisch und damit in unerwünschter Weise die Funktion des Mag
netventiles beeinträchtigt wird.
Ebenfalls bekannt ist ein Verfahren (DE 30 42 469 A1), bei
dem in einer ersten Vorbehandlungsstufe ein Voroxidieren zum
Depassivieren der Oberfläche des Bauteils zur besseren
Stickstoffaufnahme in einer Sauerstoff enthaltenden
Atmosphäre unterhalb etwa 496°C durchgeführt wird. Es folgt
eine Zwischenstufe, bei der eine Atmosphäre mit einer hohen
Ammoniakdissoziation eingestellt wird. In einer
abschließenden Stufe wird die Temperatur auf 535°C
gesteigert und eine Atmosphäre verringerter
Ammoniakdissoziation eingestellt. Die einzelnen
Verfahrensstufen werden in einem herkömmlichen Kammerofen
durchgeführt. Die Wiederherstellung weichmagnetischer
Eigenschaften des Bauteils ist nicht vorgesehen.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird das Bauteil in
einer Wasserstoffatmosphäre auf etwa 500°C erhitzt, um durch
die reduzierende Wirkung des Wasserstoffes eine Beseitigung
von Verunreinigungen zu erreichen. Danach erfolgt eine
Nitrierung oder Nitrocarburierung nach dem
Puls-Plasma-Verfahren bis zu einer Temperatur von etwa
590°C.
Bekannt ist ebenfalls ein Verfahren (DE 37 33 809 A1), bei
dem das Ventilglied eines Magnetventiles aus einem unmagne
tischen Stahl mit 7,8 bis 24,5% Mangananteil ausgebildet
und die Oberfläche des Ventilglieds mindestens teilweise
durch Plasma-Nitrierung oder durch sogenannte Ionen-Nitrie
rung nitriert ist. Ein derartiger Stahl kann jedoch nicht
als Werkstoff für einen Anker bzw. Kern für ein Magnetventil
dienen.
Weiterhin ist ein Verfahren bekannt (HT 40 (1985), Nr. 4,
Seiten 166-167), durch das martensitische, gering
Cr-legierte Einsatz- und Werkzeugstähle bei Temperaturen um
525°C plus-plasma-nitriert und gasnitriert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung von wenigstens einem weichmagnetischen Teil
aufzuzeigen, bei dem auf einfache Art und Weise die
Erzeugung einer Verschleißschutzschicht und die
Wiederherstellung weichmagnetischer Eigenschaften möglich
ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst.
Das Verfahren nach Anspruch 1 hat den Vorteil, daß es besonders
wirtschaftlich ist, da zur Behandlung des weichmagnetischen
Teiles durch Glühen und Erzeugen einer Verschleißschutzschicht
kein Transport zwischen den einzelnen Behandlungsschritten
erforderlich ist, wodurch sich der Platzbedarf und die Kosten
verringern und vermieden wird,
daß die Oberfläche des Teiles nach dem Glühen kontaminiert
wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.
Vorteilhaft ist es, unabhängig von der Reihenfolge, das Glü
hen und die Erzeugung der Verschleißschutzschicht nacheinan
der durchzuführen, insbesondere das Glühen vor der Erzeugung
der Verschleißschutzschicht, wodurch in der Reaktionskammer
unabhängig voneinander zunächst für das Glühen und dann für
die Erzeugung der Verschleißschutzschicht eine jeweils gün
stige Umgebung geschaffen werden kann. Diese Umgebung kann
für das Glühen ein Vakuum sein, ansonsten findet auch ein
Inertgas, ein Edelgas, ein reduzierendes Gas oder ein
Gemisch davon Verwendung.
Vorteilhaft für die Erzeugung der Verschleißschutzschicht an
dem Teil sind alle ofentechnischen Verfahren, wie Nitrieren,
Carburieren oder andere Schichtbildungsverfahren.
Das Verfahren läßt sich in vorteilhafter Weise verkürzen,
wenn das Glühen und die Erzeugung der Verschleißschutz
schicht simultan bei Glühtemperatur erfolgen.
Vorteilhaft ist die Ausbildung der Teile aus weichmagneti
schem bzw. ferritischem Chromstahl.
Vorteilhaft ist weiterhin die Verwendung eines nach den
Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 7 behan
delten Teiles als Anker oder Kern in einem durch einen Elek
tromagneten betätigbaren Magnetventil oder Brennstoffein
spritzventil.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei
bung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Brennstoffein
spritzventil,
Fig. 2 ein Magnetventil,
Fig. 3 eine Vor
richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 4 ein Diagramm mit der Temperatur als Ordinate und der
Zeit als Abszisse, das den bisherigen Verfahrensablauf
zeigt,
Fig. 5 und Fig. 6 Diagramme mit der Temperatur als
Ordinate und der Zeit als Abszisse, die den erfindungsgemä
ßen Verfahrensablauf zeigen,
Fig. 7 eine Aufnahmevorrich
tung.
Das in der Fig. 1 beispielsweise dargestellte elektromagnetisch
betätigbare Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzan
lagen von Brennkraftmaschinen hat einen Brennstoffeinlaßstutzen
1, der als Kern dient und den eine Magnetspule 2 teilweise um
gibt. Mit einem unteren Kernende 3 des Brennstoffeinlaßstutzens
1 ist konzentrisch zu einer Ventillängsachse 5 dicht ein rohr
förmiges metallenes Zwischenteil 6 durch Schweißen verbunden.
Das Zwischenteil 6 übergreift mit seinem dem Brennstoffeinlaß
stutzen 1 abgewandten Ende ein rohrförmiges Verbindungsteil 7
und ist mit diesem durch Schweißen dicht verbunden. In das
stromabwärts liegende Ende einer Innenbohrung 9 des Verbindungs
teils 7 ist ein zylinderförmiger Ventilsitzkörper 8 eingesetzt
und durch Schweißen dicht montiert. Im Ventilsitzkörper 8 ist
ein Ventilsitz 11 ausgebildet, mit dem ein Ventilschließkörper
12 zusammenwirkt. Stromabwärts des Ventilsitzes 11 ist im Ven
tilsitzkörper 8 wenigstens eine Abspritzöffnung 13 ausgebildet,
über die bei geöffnetem Ventil Brennstoff in das Luftansaugrohr
oder den Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzbar ist. Der
beim Ausführungsbeispiel kugelförmig ausgebildete Ventilschließ
körper 12 ist durch Schweißen oder Löten mit einem Ende eines
Verbindungsrohres 15 verbunden, während mit dem anderen Ende des
Verbindungsrohres 15 ein aus weichmagnetischem Werkstoff gefer
tigter Anker 16 durch Schweißen verbunden ist. Der Ventil
schließkörper 12, das Verbindungsrohr 15 und der Anker 16 ragen
dabei in die Innenbohrung 9 des Verbindungsteils 7. Der rohrför
mige Anker 16 wird durch einen Führungsbund 17 des Zwischenteils
6 geführt. In eine Strömungsbohrung 19 des Brennstoffeinlaßstut
zens 1 ist eine Einstellhülse 20 eingeschoben, an der eine Rück
stellfeder 21 anliegt, die sich andererseits an dem im Anker 16
liegenden Ende des Verbindungsrohres 15 abstützt und damit den
Ventilschließkörper 12 zum Ventilsitz 11 hin in Schließrichtung
des Ventiles beaufschlagt. Der aus weichmagnetischem Werkstoff
hergestellte Brennstoffeinlaßstutzen 1 hat an seinem dem Anker
16 zugewandten Kernende eine Kernstirnfläche 23, während der
Anker eine dem Kernende 3 zugewandte Ankerstirnfläche 24 hat.
Die Kernstirnfläche 23, die Ankerstirnfläche 24 und der zylin
drische Umfang des Ankers 16 zumindest im Bereich des Führungs
bundes 17 sind mit einer Verschleißschutzschicht versehen, die
ein Abtragen von Werkstoff vom Umfang 25 des Ankers 16 bzw. ein
Einschlagen der Kernstirnfläche 23 und der Ankerstirnfläche 24
ineinander verhindert, denn bei Erregung der Magnetspule 2 wird
der Anker 16 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 21 so lange
zum Brennstoffeinlaßstutzen 1 hinbewegt, bis die Ankerstirn
fläche 24 an der Kernstirnfläche 23 anliegt. Diese Anzugsbewe
gung des Ankers 16 führt zu einem Abheben des Ventilschließkör
pers 12 vom Ventilsitz 11 und damit zu einer Öffnung des Brenn
stoffeinspritzventiles.
Die Magnetspule 2 ist von wenigstens einem, im Ausführungs
beispiel als Bügel ausgebildeten, als ferromagnetisches Element
dienenden Leitelement 27 umgeben, das sich in axialer Richtung
über die gesamte Länge der Magnetspule 2 erstreckt und die
Magnetspule 2 in Umfangsrichtung wenigstens teilweise umgibt.
Das Leitelement 27 liegt mit seinem einen Ende am Brennstoffein
laßstutzen 1 und mit seinem anderen Ende am Verbindungsteil 7 an
und ist mit diesen durch Schweißen verbunden. Ein Teil des Ven
tiles ist von einer Kunststoffummantelung 28 umschlossen, die
sich vom Brennstoffeinlaßstutzen 1 ausgehend axial über die
Magnetspule 2 und das wenigstens eine Leitelement 27 bis zum
Verbindungsteil 7 erstreckt. Durch die Kunststoffummantelung 28
wird zugleich ein elektrischer Anschlußstecker 29 gebildet, der
elektrisch mit der Magnetspule 2 kontaktiert ist und in nicht
dargestellter Weise mit einem elektronischen Steuergerät ver
bindbar ist. In die Strömungsbohrung 19 des Brennstoffeinlaß
stutzens 1 ist in bekannter Weise ein Brennstoffilter 30 einge
schoben.
Das in Fig. 2 dargestellte Magnetventil 33 ist in hydraulischen
oder pneumatischen Vorrichtungen angeordnet, z. B. automatischen
Getrieben, Antiblockierschutz-Systemen, Servolenkungssystemen,
Fahrzeugniveau- und Federungssystemen oder Regelungen für
Maschinen und Geräte. Das Magnetventil 33 hat einen weichmagne
tischen Kern 34, der in axialer Richtung von einer Hülse 35 um
geben ist. Auf die Hülse 35 ist eine Magnetspule 36 mit einem
Spulenkörper 37 aufgeschoben, der dem Kern 34 abgewandt ein ver
dicktes Anschlußende 39 hat, in dem ein erster Anschlußstutzen
40 und ein zweiter Anschlußstutzen 41 ausgebildet ist. Im ersten
Anschlußstutzen 40 ist ein erster Strömungskanal 42 und im zwei
ten Anschlußstutzen 41 ein zweiter Strömungskanal 43 ausgebil
det. Erster Strömungskanal 42 und zweiter Strömungskanal 43 ste
hen mit einer im Anschlußende 39 ausgebildeten Ventilkammer 45
in Verbindung. Der zweite Strömungskanal 43 mündet über einen
Ventilsitz 46 in die Ventilkammer 45. Der Ventilsitz 46 ist
durch eine als Ventilschließkörper dienende Ventilnadel 47
öffen- oder schließbar, die in die Ventilkammer 45 ragt und an
ihrem dem Ventilsitz 46 abgewandten Ende mit einem aus weichma
gnetischem Werkstoff gefertigten ringförmigen Anker 48 verbunden
ist. Der Anker 48 ist gleitbar in der Hülse 35 gelagert und hat
bei an dem Ventilsitz 46 anliegender Ventilnadel einen axialen
Abstand zum Kern 34. An dem Kern 34 liegt eine Rückstellfeder 49
an, die mit ihrem dem Kern 34 abgewandten Ende an der Ventilna
del 47 angreift und die Ventilnadel 47 auf den Ventilsitz 46
preßt. Dem Anker 48 zugewandt hat der Kern 34 eine Kernstirn
fläche 51. Der Anker 48 hat eine dem Kern zugewandte Ankerstirn
fläche 52 und einen die metallene Hülse 35 berührenden zylindri
schen Umfang 53. Die Kernstirnfläche 51, die Ankerstirnfläche 52
und der Umfang 53 des Ankers 48 sind mit einer Verschleißschutz
schicht versehen, so daß eine Abnutzung des Umfangs 53 des
Ankers und ein Einschlagen der Kernstirnfläche 51 bzw. der
Ankerstirnfläche 52, die bei einer Erregung der Magnetspule 36
aufeinanderprallen, vermieden wird.
Die weichmagnetischen Teile Brennstoffeinlaßstutzen 1, Anker 16,
Kern 34 und Anker 48 sind beispielsweise aus einem Chromstahl
gefertigt. Einige Beispiele für Chromstähle sind der folgenden
Tabelle entnehmbar.
Diese Teile 1, 16, 34 und 48 werden nach ihrer Bearbeitung
geglüht und danach langsam abgekühlt, wodurch die bei der Bear
beitung entstandene Verfestigung und Beeinträchtigung der magne
tischen Eigenschaften weitgehend rückgängig gemacht wird. Die
Glühtemperatur liegt dabei in einem Bereich von 700 bis
950°C, vorzugsweise bei etwa 750 bis 850°C. Außerdem werden
die Teile 1, 16, 34 und 48 zumindest in ihren verschleißgefähr
deten Bereichen, mit denen sie anschlagen oder gleiten, mit
einer Verschleißschutzschicht versehen. Eine derartige Ver
schleißschutzschicht wird durch eine Oberflächen- bzw. Rand
schichtbehandlung der Teile erzeugt, wodurch ihre Oberfläche
härter und abriebbeständiger wird. Hierfür können verschiedene
Verfahren verwendet werden. Vorzugsweise wird Nitrieren,
Carburieren oder ein Beschichten benutzt.
In der Fig. 3 ist schematisch eine Behandlungsvorrichtung
56 gezeigt, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchge
führt wird. Die Behandlungsvorrichtung 56 hat eine Grund
platte 57, auf die eine Retorte 58 aus hitzebeständigem
Stahl abgedichtet aufgesetzt ist. Die Retorte 58 ist von
einer elektrischen Heizung 59 umgeben, die in einem wärme
isolierenden, topfförmigen Behälter 60 angeordnet ist, der
über die Retorte 58 gestülpt ist und an der Grundplatte 57
aufliegt. Die Retorte 58 umschließt mit der Grundplatte 57
eine Reaktionskammer 61, die gegenüber der Außenatmosphäre
dicht abgeschlossen gehalten werden kann. Die Reaktionskam
mer 61 kann über einen Absauganschluß 63 durch eine Vakuum
pumpe 64 evakuiert werden. Der Absauganschluß 63 kann durch
ein elektromagnetisch betätigbares erstes Absperrventil 65
geschlossen werden. Über einen Zuströmanschluß 66 können in
die Reaktionskammer 61 die erforderlichen Prozeßgase (z. B.
für das Plasmanitrieren Argon, Wasserstoff und Stickstoff)
zugeleitet werden, die Gasquellen 67 entnommen werden. Der
Zuströmanschluß 66 ist durch ein elektromagnetisch betätig
bares zweites Absperrventil 68 verschließbar. In die Reak
tionskammer 61 ragt ein Ventilator 70, der elektromotorisch
angetrieben ist und zur Umwälzung der in der Reaktionskammer
61 einstellbaren Gasatmosphäre dient. An der Grundplatte 57
ist gegenüber dieser elektrisch isoliert eine z. B. regalar
tig gestaltete Werkstückaufnahme 71 befestigt, die in die
Reaktionskammer 61 ragt. Die Werkstückaufnahme 71 weist
beispielsweise mehrere übereinander mit Abstand zueinander
gehaltene Trägerplatten 72 auf, auf denen Aufnahmevorrich
tungen 73 angeordnet sind. Die Aufnahmevorrichtungen 73
dienen zur Halterung der zu behandelnden Teile 1, 16, 34,
48. Die Werkstückaufnahme 71 ist an die Kathode eines Puls-
Plasma-Generators 75 elektrisch angeschlossen, wobei diese
elektrische Verbindung über die Aufnahmevorrichtungen 73 zu
den Teilen 1, 16, 34, 48 weitergeleitet wird. Die Grundplat
te 57 ist an die Anode des Puls-Plasma-Generators 75 ange
schlossen. Der Puls-Plasma-Generator 75 wird durch eine
elektronische Rechner- und Regeleinheit 76 angesteuert. An
der elektronischen Rechner- und Regeleinheit ist ein Druck
sensor 77 in der Reaktionskammer angeschlossen, so daß der
Druck in der Reaktionskammer 61 über eine geeignete Ansteue
rung von Vakuumpumpe 64 sowie erstem Absperrventil 65 bzw.
zweitem Absperrventil 68 und den Gasquellen 67 regelbar ist.
Ein erster Temperatursensor 78 an einem der Teile 1, 16, 34, 48
und ein zweiter Temperatursensor 79, der beispielsweise
an der Wandung der Retorte 58 angeordnet ist, dienen dazu,
die Prozeßtemperatur in der Reaktionskammer 61 zu regeln,
indem die Meßwerte durch die elektronische Rechner- und
Regeleinheit 76 erfaßt werden und zur Ansteuerung der
Heizung 59 durch die elektronische Rechner- und Regeleinheit
76 dienen.
Der Aufbau und die Funktion einer Puls- Plasmaanlage ist an
sich bekannt, beispielsweise durch die DE-OS 26 57 078 oder
die DE-OS 28 42 407. Den bisherigen Verlauf der Behandlung
weichmagnetischer Teile zeigt das in Fig. 4 dargestellte
Diagramm, bei dem die Zeit t auf der Abszisse und die Tempe
ratur T auf der Ordinate aufgetragen ist. Dabei erfolgt die
Behandlung der weichmagnetischen Teile in zwei voneinander
getrennt arbeitenden verschiedenen Anlagen, von denen die
erste Anlage als Schutzgas- oder Vakuumofen zum Glühen der
Teile und die zweite als Puls-Plasma-Anlage zur Erzeugung
der Verschleißschutzschicht ausgebildet sein kann. Dabei
wird während einer Aufheizzeit a das Teil im Schutzgas- oder
Vakuumofen auf die erforderliche Temperatur erwärmt, was
durch den Aufheizabschnitt 90 der dargestellten Kurve ge
kennzeichnet ist. Nach dem Erreichen der erforderlichen Tem
peratur wird das Teil eine ausreichend lange Glühzeit b bei
dieser Temperatur während des Glühabschnittes 91 geglüht.
Dabei ist im Ofen entweder eine gegen jede Veränderung der
Werkstoffzusammensetzung schützende Atmosphäre (z. B. Inert
gas) vorhanden oder ein Vakuum. An das Glühen schließt sich
während einer ersten Abkühlzeit c entlang des ersten
Abkühlabschnittes 92 die Abkühlung des Teiles auf Raumtempe
ratur an. Nach einer Transport- und Zwischenlagerzeit d
erfolgt beispielsweise in einer Puls-Plasma-Anlage während
einer zweiten Aufheizzeit e eine erneute Aufheizung des
Teiles entlang des zweiten Aufheizabschnittes 93, bis die
zum Nitrieren erforderliche Prozeßtemperatur erreicht ist.
Die Erzeugung der Verschleißschutzschicht erfolgt dann wäh
rend der Schichtbildungszeit f entlang des Schichtbildungs
abschnittes 94. Abschließend wird dann während der zweiten
Abkühlzeit g entlang des zweiten Abkühlabschnittes 95 das
Teil auf Raumtemperatur abgekühlt.
Zeit- und energiesparender und damit mit geringeren Kosten
verbunden sind die im folgenden beschriebenen erfindungsge
mäßen Verfahren, bei denen das Glühen und die Erzeugung von
Verschleißschutzschichten in ein und derselben Behandlungs
vorrichtung, wie sie schematisch in Fig. 3 dargestellt ist,
erfolgt. Dabei werden die weichmagnetischen Teile 1, 16, 34,
48, die insbesondere aus Chromstahl gefertigt sind, in die
Reaktionskammer 61 eingebracht und auf den Aufnahmevorrich
tungen 73 angeordnet. Danach wird die Reaktionskammer 61
evakuiert und gegebenenfalls eine gegen jegliche Veränderung
der Werkstoffzusammensetzung schützende Atmosphäre, z. B.
mittels Inertgas, in der Reaktionskammer 61 hergestellt. Die
elektrische Heizung 59 wird nun durch die elektronische
Rechner- und Regeleinheit 76 derart angesteuert, daß sich
nach einer gewissen Aufheizzeit eine Temperatur in der Reak
tionskammer 61 einstellt, die der gewünschten Glühtemperatur
zwischen etwa 750 und 850°C entspricht.
Der Verlauf des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens ist bei
spielsweise in dem Diagramm nach Fig. 5 dargestellt. Dabei
ist lediglich eine erste Aufheizzeit a entlang des ersten
Aufheizabschnittes 90 auf die erforderliche Glühtemperatur
notwendig. Eine zweite Aufheizzeit entfällt. Während der
Glühzeit b erfolgt entlang des Glühabschnittes 91 bei im
wesentlichen konstanter Glühtemperatur entweder im Vakuum
oder unter Anwesenheit von inerten Gasen, Edelgasen oder
reduzierenden Gasen bzw. einem Gemisch aus diesen, das Glü
hen. Danach wird während einer kurzen Absenkzeit h entlang
des Absenkabschnitts 96 die Temperatur auf eine für die Her
stellung der Verschleißschutzschicht günstige Temperatur ab
gesenkt. Bei dieser Temperatur erfolgt dann nach einem Plas
maätzen zur Oberflächenaktivierung und Vorbereitung des
Nitrierens beispielsweise das Nitrieren während der Schicht
bildungszeit f entlang des Schichtbildungsabschnittes 94. So
erfolgt beispielsweise die Herstellung der Verschleißschutz
schicht durch Plasma-Nitrierung bei einer Temperatur zwi
schen ca. 500 und 800°C. Zur Herstellung der Verschleiß
schutzschicht ist es erforderlich, daß in der Reaktionskam
mer 61 eine stickstoffspendende Atmosphäre hergestellt wird,
z. B. durch Einleitung von molekularem Stickstoff und
Wasserstoff. Während der Schichtbildungszeit f wird mittels
des Puls-Plasma-Generators in der Reaktionskammer 61 eine
Glimmentladung bewirkt, so daß Stickstoffionen mit den Tei
len 1, 16, 34, 48 kollidieren. Dabei diffundiert der Stick
stoff von der Oberfläche aus in die Teile und härtet diese
unter Bildung der Verschleißschutzschicht, die sich bis zu
einer gewissen Tiefe in das Teil erstreckt. Nach dem Ablauf
der Schichtbildungszeit f erfolgt während der zweiten Ab
kühlzeit g entlang des zweiten Abkühlabschnittes 95 die Ab
kühlung auf Raumtemperatur. Das erfindungsgemäße Verfahren
nach Fig. 5 bringt gegenüber dem bisherigen Verfahren nach
Fig. 4 eine Zeitersparnis von etwa Δt1 mit sich und damit
auch eine Energie- und Kostenersparnis. Dadurch, daß das
Glühen und die Herstellung der Verschleißschutzschicht in
derselben Reaktionskammer erfolgen, ohne daß zwischenzeit
lich ein Transport der Teile erforderlich ist, wird vermie
den, daß die zu behandelnden Oberflächen der Teile beschä
digt oder kontaminiert werden.
Bei dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren nach Fig. 6
erfolgt während der ersten Aufheizzeit a entlang des ersten
Aufheizabschnittes 90 ein Aufheizen der Teile auf eine Tem
peratur, die zum Glühen und zum Herstellen der Verschleiß
schutzschicht, beispielsweise durch Nitrieren, geeignet ist.
Während des zweiten Verfahrens erfolgt nun während einer
Behandlungszeit k entlang des Behandlungsabschnittes 97
simultan das Glühen und die Herstellung der Verschleiß
schutzschicht in einer für diesen Zweck geeigneten Atmosphä
re und bei einer geeigneten Temperatur. Anschließend werden
die Teile in der ersten Abkühlzeit c entlang des ersten Ab
kühlabschnittes 92 auf Raumtemperatur abgekühlt. Eine Ab
senkzeit bzw. eine zweite Abkühlzeit entfällt bei diesem
Verfahren, so daß sich bei dem zweiten Verfahren gegenüber
dem ersten Verfahren nach Fig. 5 eine Zeitersparnis von Δt2
ergibt, die zu einer weiteren Energie- und Kostenersparnis
führt. Die Verfahren nach den Fig. 5 und 6 können in
einer Behandlungsvorrichtung nach Fig. 3 durchgeführt wer
den.
In der Fig. 7 ist ein Ausschnitt aus einer Aufnahmevorrich
tung 73 gezeigt, die eine sacklochförmige Halteöffnung 81
hat, in die das zu behandelnde Teil 1, 16, 34, 48 eingesetzt
ist. Bei der Darstellung in Fig. 7 ragt das Teil 1, 16, 34,
48 teilweise aus der Halteöffnung 81 heraus. Soll nur die
Stirnfläche 83 des Teiles 1, 16, 34, 48 mit einer Ver
schleißschutzschicht 84 versehen werden, so wird die Halte
öffnung 81 so tief ausgebildet, daß die Stirnfläche 83 etwa
bündig mit einer Oberseite 82 der Aufnahmevorrichtung 73
abschließt, also Oberseite 82 und Stirnfläche 83 etwa in
einer Ebene liegen. Der Spalt 85 zwischen dem Umfang des
Teiles 1, 16, 34, 48 und der Wandung der Halteöffnung 81 ist
zumindest in der Nähe der Oberseite 82 so auszubilden, daß
seine Breite 0,05 bis 0,5 mm nicht überschreitet.
Anstelle der beschriebenen Plasma-Nitrierung kann die Her
stellung der Verschleißschutzschicht auch durch die soge
nannte Gas-Nitrierung erfolgen. Hierfür wird ein Temperatur
bereich bis ca. 900°C eingestellt und als Gas Ammoniak in
die Reaktionskammer eingeführt. Bei der Gas-Nitrierung er
folgt keine elektrische Kontaktierung der Teile, wodurch
sich Kostenvorteile ergeben. Zur Erzeugung der Verschleiß
schutzschicht können auch beispielsweise die Verfahren Gas-
Carburieren, Plasma-Carburieren mit Methan bzw. Propan als
Umgebungsgas oder Nitro-Carburieren mit einem Gasgemisch aus
einem kohlenstoffspendenden Gas (CO, CO₂, Endo- oder Exogas)
und Ammoniak Verwendung finden.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von wenigstens einem
weichmagnetischen, verschleißfesten Teil, dadurch
gekennzeichnet, daß das Teil (1, 16, 34, 48) in eine
abschließbare Reaktionskammer (61) eingebracht und zur
Wiederherstellung der weichmagnetischen Eigenschaften und zur
Erzeugung einer Verschleißschutzschicht (84) bei Temperaturen im
Bereich von 700 bis 950° geglüht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Teil zunächst geglüht und dann mit der Verschleißschutzschicht
versehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Teil simultan geglüht und mit der Verschleißschutzschicht
versehen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Glühen im Vakuum durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (61) zunächst evakuiert,
dann ein Inertgas, Edelgas oder reduzierendes Gas oder ein
Gemisch davon eingeleitet und dann das Teil geglüht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verschleißschutzschicht durch
Plasmanitrieren oder Gasnitrieren durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Teil (1, 16, 34, 48) aus
weichmagnetischem Chromstahl eingesetzt wird.
8. Verwendung des nach den Ansprüche 1 bis 7 hergestellten Teils
als Anker (16, 48) oder Kern (1, 34) in einem mit einem
Elektromagneten ausgebildeten Magnetventil.
9. Verwendung des nach den Ansprüche 1 bis 7 hergestellten Teils
als Anker (16, 48) oder Kern (1, 34) in einem durch einen
Elektromagneten betätigbaren Brennstoffeinspritzventil.
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