DE69418516T2 - Verfahren zur Behandlung einer Gusseisenschmelze mit Lamellengraphit zur Herstellung von Nockenwellen - Google Patents
Verfahren zur Behandlung einer Gusseisenschmelze mit Lamellengraphit zur Herstellung von NockenwellenInfo
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln einer für die Herstellung von Nockenwellen bestimmten Schmelze mit Lamellengraphit, wobei diese Schmelze auf die Schmelztemperatur gebracht wird, bevor nach dem Dekantieren die Oxide aus der Schmelze entfernt werden.
- Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Verfahren zum Behandeln einer derartigen Schmelze mit Lamellengraphit, um die Nockenwellen auf eine Behandlung zur Oberflächen-Aufschmelzung vorzubereiten.
- Die Veröffentlichung FR-A-2 292 043 beschreibt ein Verfahren zur Hinzugabe von 15 bis 50 Gew.-% an Magnesiumteilchen in das geschmolzene Metall vor dem Gießvorgang.
- Die Zugabe einer derartigen Menge Magnesium in eine Schmelze mit Lamellengraphit ermöglicht es, den Sauerstoff aus der Schmelze zu entfernen, wobei jedoch der Lamellengraphit zu Kugelgraphit umgewandelt wird.
- Die Veröffentlichung DE-A-22 44 220 bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln einer Schmelze mit Lamellengraphit zur Herstellung eines Körpers, der einem Verfahren zur Oberflächen-Aufschmelzung ausgesetzt werden soll, bei dem man ein Desoxydator-Element bzw. ein sauerstoffentfernendes Element in das Schmelzbad einleitet, so daß das Auftreten von Oberflächenfehlern begrenzt wird. Allerdings gewährleistet dieses Verfahren nicht die Herstellung von Nockenwellen mit einem geringen Prozentsatz an Ausschußteilen.
- Eine Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung von Nockenwellen aus Gußeisen mit Lamellengraphit, deren maschinelle Bearbeitung leichter ist als die maschinelle Bearbeitung, die an Nockenwellen aus Gußeisen mit Kugelgraphit durchgeführt wird.
- Eine Aufgabe der Erfindung ist auch die Herstellung von Nockenwellen aus Gußeisen mit Lamellengraphit, die einer Behandlung zur Oberflächen-Aufschmelzung ausgesetzt werden können, welche diesen Nockenwellen eine viel größere Härte verleiht, ohne die Erzeugung von Fehlern insbesondere in der Struktur der fertigbearbeiteten Teile hervorzurufen.
- Diese Fehler beruhen auf der Anwesenheit gelöster Gase wie Sauerstoff und Stickstoff, die in den Nockenwellen- Rohlingen bei der Behandlung zur Oberflächen-Aufschmelzung vorliegen.
- Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, aus der Schmelze mit Lamellengraphit vor ihrem Gießen den Sauerstoff zu entfernen, ohne daß die Lamellenstruktur des Graphits verändert wird, um die bei der Behandlung zur Oberflächen-Aufschmelzung erzeugten Fehler zu beseitigen.
- Wenn jedoch die Schmelze einen hohen Schwefelgehalt hat, reagiert das in geringer Menge eingeleitete Desoxydator- Element nur mit dem Schwefel.
- Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Zugabe eines Desoxydator-Elements in eine Schmelze mit sehr geringem Schwefelgehalt durchzuführen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch den Anspruch 1 bestimmt.
- Dieses Verfahren findet insbesondere bei der Schmelze bzw. dem Guß mit folgender Zusammensetzung Anwendung:
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung einer Ausführungsform des Verfahrens.
- Das Verfahren besteht aus einem ersten Schritt des Schmelzens des Gußeisens mit Lamellengraphit, das auf eine Schmelztemperatur von etwa 1500ºC gebracht wird.
- Bei einer Ausführung des Verfahrens findet in dem durch das Schmelzen erhaltenen metallischen Bad eine Entschwefelung statt, wenn der Schwefelgehalt der anfänglichen Schmelze mit Lamellengraphit mehr als 0,035 Gew.-% beträgt.
- Diese Entschwefelung kann z. B. durch Hinzugabe eines Entschwefelungsmittels durchgeführt werden, das durch eine Schmelzleitung mit eingeblasenem Inertgas eingeleitet wird, wobei die Temperatur im Bereich von 1420ºC gehalten wird, so daß man am Ende dieses Verfahrens einen Schwefelgehalt von weniger als 0,035% erhält.
- Anschließend findet bei dem Verfahren eine Dekantierung über eine Zeitdauer von etwa 20 Minuten statt, die es ermöglicht, die in dem Schmelzbad vorhandenen Oxide in Form von Niederschlägen wie z. B. MgO, MgS, etc... zu entfernen.
- Diese Desoxidierung betrifft nicht die gelösten Gase wie z. B. Sauerstoffdioxid oder Stickstoff.
- Der durchgeführten Dekantierung folgt ein Temperaturanstieg, der die Hinzugabe eines sauerstoffentfernenden Elements ermöglicht, das aus Magnesium in Form einer Legierung besteht, die 5 bis 30 Gew.-% Magnesium enthält.
- Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens besteht das sauerstoffentfernende Element aus Cer.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens besteht das sauerstoffentfernende Element aus Barium.
- Gemäß einer dritten Ausführungsform des Verfahrens besteht das sauerstoffentfernende Element aus Kalzium.
- Es wird nun beispielhaft das Verfahren beschrieben, bei welchem das sauerstoffentfernende Element aus Magnesium besteht.
- Die Hinzugabe von Magnesium wird z. B. unter Verwendung einer Schmelzleitung durchgeführt.
- Das so eingeleitete Magnesium bildet mit den in der Schmelze verbleibenden Oxiden Komplexe, die während einer Behandlung zur Oberflächen-Aufschmelzung inert sind.
- Während der Oberflächen-Aufschmelzung mittels Lichtbogen sind daher der Sauerstoff und der Stickstoff nur zu einem sehr geringen Anteil an der Oberfläche, der keine Entstehung von Fehlern hervorruft.
- Die Anzahl der Nockenwellen, die ohne Fehler mit einem "akzeptablen" Fehleranteil oder als Ausschuß gefertigt werden am Ende der durch Lichtbogen-Aufschmelzen durchgeführten Behandlung zur Oberflächen-Aufschmelzung, ermöglicht einen Nachweis der mit Hilfe dieses Verfahrens erzielten Leistungen.
- Es werden mit "akzeptablem" Fehleranteil diejenigen Nockenwellen bezeichnet, deren mit den Fehlern behaftete Oberfläche kleiner als 1% der Oberfläche der Nockenwelle ist.
- Man erkennt deutlich, daß die Menge der Fehler an den Nockenwellen bei der Zugabe von Magnesium sichtbar abnimmt und daß die Schmelze mit Lamellengraphit, die anfänglich einen geringen Schwefelgehalt hat, zu weniger Fehlern führt als die Schmelze mit Lamellengraphit, bei der eine Entschwefelung durchgeführt wurde, um zu diesem geringen Schwefelgehalt zu gelangen.
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen von Nockenwellen aus durch
Oberflächen-Aufschmelzen gehärtetem Gußeisen mit
Lamellengraphit, bei welchem die das Gußeisen auf
Schmelztemperatur gebracht wird, das Schmelzbad dekantiert wird
und vor dem Gießen ein Desoxydator-Element in das
Schmelzbad eingebracht wird, um Gußeisen mit
Lamellengraphit und mit niedrigem Sauerstoff- und
Stickstoffgehalt zu gewinnen, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Schmelze verwendet wird, deren Schwefelgehalt kleiner
als 0,035 Gew.-% ist, wobei der Desoxydator mit einem
Anteil von 0,001 bis 0,02 Gew.-% eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zu behandelnde Schmelze folgende Zusammensetzung
besitzt:
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Desoxydator-Element in Form einer
Legierung zugegeben wird, deren Gehalt an diesem Element
zwischen 5 und 30 Gew.-% liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß vor der Zugabe eines Desoxydator-
Elements in das Schmelzbad ein Entschwefelungs-vorgang des
Schmelzbades stattfindet, wenn die anfängliche Schmelze
mit Lamellengraphit einen Schwefelgehalt von mehr als
0,035 Gew.-% hat.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Desoxydator-Element aus Magnesium
besteht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Desoxydator-Element aus Kalzium
besteht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Desoxydator-Element aus Barium
besteht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Desoxydator-Element aus Cer
besteht.
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