DE708178C - Herstellung von Wellen, insbesondere Flugzeugkurbelwellen, die im Betriebe hohen Schwingungsbeanspruchungen ausgesetzt sind - Google Patents

Description

• Herstellung von Wellen, insbesondere Flugzeugkurbelwellen, die im Betriebe hohen Schwingungsbeanspruchungen ausgesetzt sind Die Erfindung betrifft die Verwendung von Stahllegierungen zur Herstellung von Gegenständen, die im Betriebe hohen Schwingungsbeanspruchungen und damit Bruchgefahr ausgesetzt sind. Beanspruchungen dieser Art treten auf bei Motortriebteilen wie Wellen und Kurbelwellen, insbesondere Flugzeugkurbelwellen, und wirken sich bei letzteren besonders schädlich aus. Nach der Erfindung wird für die genannten Zwecke die Verwendung eines Chrom-Nickel-Stahles mit folgenden Gehalten vorgeschlagen:

  etwa 0,3 % Kohlenstoff,

  2,00;o Chrom,

  - 2,o% Nickel,

  - o,q.% Molybdän,

  Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen an Mangan, Silicium, Phosphor und Schwefel. Die aufgeführte Zusammensetzung gibt die ungefähren Gehalte der einzelnen Bestandteile an. Eine gewisse Abweichung von diesen Werten ist möglich, ohne daß hierdurch die Verwendbarkeit des .Stahles für die genannten Zwecke beeinträchtigt oder von der Erfindung abgewichen wird, und zwar gilt dies für Abweichungen innerhalb der nachfolgend aufgeführten Grenzen:

  o,2 bis o,q.% Kohlenstoff,

  48 - 2,7% Chrom,

  42 - 2,30/0 Nickel,

  o,3 - o,6% Molybdän.

  Für Kurbelwellen wurden bisher im allgemeinen Chrom-Nickel- bzw. Chrom-Molybdän-Stahllegierungen etwa folgender Zusammensetzung als die bestgeeigneten Werkstoffe angesehen und verwendet:

  Chrom-Nickel-Stähle mit

  0,30/0 Kohlenstoff,

  r bis 2 % Nickel,

  - i % Chrom

  und

  Chrom-Molybdän-Stähle mit

  0,30/0 Kohlenstoff,

  r bis 2 % Chrom,

  etwa o,3 % Molybdän.

  Für Maschinenteile, die im Betriebe hohen Schwingungsbeanspruchungen und damit Bruchgefahr ausgesetzt sind, insbesondere Flugzeugkurbelwellen, haben sich aber die vorgenannten Legierungen als nicht geeignet erwiesen. weisen mit jeweils entweder o,2 % Vanadin oder 0,30/0 Molybdän. Verglichen mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen weisen diese Stähle einen verhältnismäßig hohen Nickelgehalt auf, und die zu erzielenden Kerbzähigkeits- und Biegeschwingungsfestigkeitswerte liegen höher. Trotzdem werden bei der Anwendung solcher Stähle befriedigende Ergebnisse nicht immer erzielt, insbesondere dann nicht, wenn :es sich um Anwendungsgebiete handelt, wo hohe Schwingungsbeanspruchungen und dadurch erhöhte Bruchgefahr auftreten.
• Nach der Erfindung werden diese Nachteile vermieden durch die Verwendung von Stählen, bei denen der an sich kostspielige Nickelgehalt erniedrigt und gleichzeitig der Chromgehalt erhöht ist, derart, daß sowohl der Gehalt an Chrom als auch an Nickel etwa 2% beträgt. Bisher war die Fachwelt der Ansicht, daß ein Chrom-Nickel-Stahl für die ängegebenen Zwecke, um die die Zähigkeit steigernde Wirkung des Nickels zur Auswirkung zu bringen, einen Chromgehalt aufweisen müsse, der stets in einem entsprechenden Maße niedriger zu halten sei als der Nickelgehalt. Die Legierungsgehalte der bekannten Chrom-Nickel-Stähle waren daher in einem gewissen Sinne systematisch aufgebaut, indem der Nickelgehalt von I,5% zu 2,5%, 3,5%, 4,5% anstieg, während die entsprechend niedriger liegenden Chromgehalte o,6 bis i,4% betrugen. Nur in einzelnen wenigen Fällen, bei denen auf besondere Härte Wert gelegt wurde, wie z. B. bei Panzerplattenstählen, wurden auch Chromgehalte bis zu etwa 2,5% angewendet. Aus der Eignung solcher Stähle für Panzerplatten u. dgl. konnte indessen nicht auf die Eignung für solche Zwecke geschlossen werden, bei denen hohe Schwingungsbeanspruchungen auftreten.
• Der mit der Verwendung eines Stahles gemäß der Erfindung zu erzielende technische Fortschritt ergibt sich aus folgendem Vergleich: Bei einem Stahl bekannter Zusammensetzung mit

  0,330;o Kohlenstoff,

  0,950/0 Chrom,

  3,65 % Nickel,

  0,2o% Vanadin

  beträgt die Kerbzähigkeit 9,5 mkg/cm2 in Längsrichtung gemessen und 5,o mkg/cm² in I,98% Nickel und o,3% Molybdän dagegen beträgt die Kerbzähigkeit längs 13,2 mkg/cm² und quer Io,4 mkg/cm² bei einer Biegeschwingungsfestigkeit von 63,5 kg/mm². Die Festigkeit und Streckgrenze sind in beiden Fällen infolge entsprechender Vergütung etwa gleich hoch. Die Kerbzähigkeit und überlegene Schwingungsfestigkeit dieser Stähle haben eine beträchtliche Steigerung der Bruchsicherheit der daraus hergestellten Wellen, wie beispielsweise Flugzeugkurbelwellen, zur Folge.
• Überraschenderweise hat sich auch gezeigt, daß die nach der Erfindung zu verwendenden Stähle den hochlegierten Stählen zum mindesten gleichwertig sind, die bisher in solchen Fällen Anwendung fanden, wenn besonders hohe Schwingungsbeanspruchungen im Betriebe vorlagen. Die hierfür bisher verwendeten Stähle wiesen Nickelgehalte von 4 bis 4,5% bei einem Chromgehalt von etwa I% auf, wobei einerseits ein Molybdängehalt von o,5% und andererseits sogar gleichzeitige Zusätze von i% Wolfram, o,2% Molybdän und o,2% Vanadin für erforderlich gehalten wurden. Die Werte der mechanischen Eigenschaften dieser hochlegierten Stähle wurden von den gemäß der Erfindung zu verwendenden Stählen erreicht und sogar um ein geringes übertroffen. Unter Gewährleistung gleicher und teilweiser überlegener Eigenschaften kann somit nach der Erfindung ein verhältnismäßig niedrig legierter und somit weniger kostspieliger Stahl dort verwendet werden, wo bisher höher legierte Stähle Anwendung finden mußten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verwendung einer Stahllegierung mit etwa o,3 % Kohlenstoff, - 2.o % Chrom, - 2,0 % Nickel, - 0,4% Molybdän, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen an Mangan, Silicium, Phosphor und Schwefel zur Herstellung von im Betriebe hohen Schwingungsbeanspruchungen ausgesetzten Wellen, insbesondere Flugzeugkurbelwellen.