DE813582C

DE813582C - Process for the manufacture of crankshafts and cranks

Info

Publication number: DE813582C
Application number: DEP6306A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl-Ing Nierhaus
Original assignee: Dortmund Hoerder Huettenverein AG
Current assignee: Dortmund Hoerder Huettenverein AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-09-13

Description

Verfahren zur Herstellung von Kurbelwellen und Kurbeln Kurbeln, Kurbelhübe und Kurbelwellen werden üblicherweise aus Stahlblöcken geschmiedet, wobei als die wesentliche Voraussetzung für die Güte des Erzeugnisses eine weitgehende Verschmiedung des Blockes angesehen wird. Im einzelnen ist das Herstellungsverfahren recht mannigfaltig. So werden u. a. Blöcke zu würfelähnlichen Vorwerkstücken ausgeschmiedet und durch spanabhebendes Ausarbeiten des zwischen den späteren Wangen liegenden Materials die Kurbelhübe bzw. Kurbeln gefertigt. Ein weiteres verbreitetes Verfahren ist das Strecken eines Stahlblockes in seiner Längsrichtung, worauf die Kurbelwelle durch Abbiegen der Kurbeln in der Schmiedeeinrichtung ihre Form erhält. Schließlich ist es auch bekannt, Blöcke nicht in der Längsrichtung auszuschmieden, sondern sie zu lochen und dann das gelochte Stück zu einem Ring zu verformen, der darauf aufgeschnitten und zu einem Qder mehreren Kurbelhüben verformt wird. Alle diese Herstellungsarten erfordern erhebliche Warmverformungsarbeiten, die man aber im Hinblick auf die hohe Beanspruchung dieser Maschinenelemente unbedingt in - Kauf, nehmen mußte: So war es z. B. nach Vorschriften des englischen Llovd Register Shipping festgelegt, daß bei aus einem Stück bestehenden Kurbeln eine mindestens fünffache Durchschmiedung erforderlich sei. Bei der erwähnten Herstellung von Kurbeln aus einem ringförmigen VorNcerkstück wurde in der Praxis sogar eine bis siebenfache Durchschmiedung angewendet. Es sind allerdings auch durch Fortnguß hergestellte Automobilkurbelwellen bekannt; die sich einwandfrei bewährt haben. Diese von der Firma Ford entwickelten Kurbelwellen haben jedoch nur verhältnismäßig geringe Abmessungen gehabt, so daß über ihre Anwendbarkeit in schwereren Maschinen keine Voraussage möglich ist. Außerdem handelt es sich bei der Ford-Kurbelwelle nicht um einen Stahl, sondern um einen Werkstoff, der wegen der in ihm enthaltenen Graphitabscheidungen und seines Gesamtkohlenstoffgehaltes ein Mittelding zwischen Stahl und Gußeisen ist. Deshalb wird er von den Amerikanern als bastardmetal bezeichnet. Dieser bekannte Kurbelwellenwerkstoff ist. außerdem mit Kupfer und Chrom legiert (vgl. Metals and Alloys 1935, S. 259), Versuche, im Stahlformguß hergestellte Kurbelhübe in der Praxis erfolgreich zu verwenden, haben zu schweren Fehlschlägen geführt, 'da diese Kurbeln schon nach unzulässig kurzer Betriebsdauer ausfielen.Process for the production of crankshafts and cranks Cranks, crank strokes and crankshafts are usually forged from steel blocks, an extensive forging of the block being regarded as the essential prerequisite for the quality of the product. In detail, the manufacturing process is very diverse. Thus, among other things, blocks are forged into cube-like preliminary workpieces and the crank strokes or cranks are manufactured by machining the material lying between the later cheeks. Another common method is the stretching of a steel block in its longitudinal direction, whereupon the crankshaft is given its shape by bending the cranks in the forge. Finally, it is also known not to forge blocks in the longitudinal direction, but to punch them and then deform the perforated piece into a ring, which is then cut open and deformed into one of the several crank strokes. All these types of production require considerable hot forming work, which, however, in view of the high stress on these machine elements, had to be accepted. B. according to the regulations of the English Llovd Register Shipping stipulated that at least fivefold through forging is required for cranks made of one piece. In the above-mentioned manufacture of cranks from an annular front crank, up to sevenfold forging was used in practice. However, automobile crankshafts made by continuous casting are also known; which have proven themselves flawlessly. These crankshafts developed by the Ford company, however, had only relatively small dimensions, so that no prediction can be made about their applicability in heavier machines. In addition, the Ford crankshaft is not a steel, but a material that, because of the graphite deposits it contains and its total carbon content, is something between steel and cast iron. That is why the Americans call it bastard metal. This known crankshaft material is. also alloyed with copper and chromium (cf. Metals and Alloys 1935, p. 259), attempts to use crank strokes produced in cast steel successfully in practice have led to serious failures because these cranks failed after an impermissibly short period of operation.

Erfindungsgemäß wird nun ein neuer Weg beschritten, um zu besonders hochwertigen stählernen Kurbelwellen zu gelangen, ohne auf eine weitgehende Verschmiedung angewiesen zu sein. Zunächst wird im Schleuderguß ein hohler Formling hergestellt, der dort, wo später ein Kurbelzapfen herausgearbeitet werden soll, eine Materialanhäufung (Wulst) aufweist. Zu diesem Zweck erhält die SchleuderguBkokille an ihrem inneren Umfang jeweils eine Aussparung, die dem Wulst entspricht. Die dabei am zweckmäßigsten anzuwendende Maßnahme zur Wahrung der Symmetrie besteht darin, in der Kokille paarweise Aussparungen vorzusehen, die sich radial gegenüberliegen. Bemerkenswert ist aber, daß eine unsymmetrische Anordnung der Aussparungen keinen wesentlichen Einfluß hat, da der Stahl in der Aussparung schon bei verhältnismäßig geringen Umdrehungszahlen je Minute erheblich schneller steigt als an der übrigen Kokillenwandung. Die Gußstücke werden sodann, gegebenenfalls nach Teilung (senkrecht zur Mittelachse) 'in passende Abschnitte, gegenüber dem Wulst aufgeschnitten und radial zu einem U-förmigen Werkstück flachgedrückt, womit der Kurbelhub bereits im wesentlichen in seiner endgültigen unbearbeiteten Form vorliegt. Sind an dem Schleudergußstück zwei sich radial gegenüberliegende Wülste angeordnet, so kann man es vorziehen, das Flachdrücken vor der Teilung in zwei Kurbelhübe durchzuführen. Für den Fall, daß mehr als zwei Wülste vorhanden sind, werden die Werkstücke zweckmäßig in der Mitte zwischen den benachbarten Wülsten geteilt und zu U-förmigen Stücken gedrückt.According to the invention, a new approach is now taken in order to be too special high-quality steel crankshafts to arrive without extensive forging to be instructed. First, a hollow molding is produced using centrifugal casting, the accumulation of material where a crank pin is to be machined later (Bead). For this purpose, the centrifugal mold is attached to its interior Circumference in each case a recess that corresponds to the bead. The most appropriate The measure to be used to maintain symmetry is to place them in pairs in the mold Provide recesses that are radially opposite. What is remarkable, however, is that an asymmetrical arrangement of the recesses has no significant influence, because the steel in the recess is already at relatively low speeds per minute increases considerably faster than on the rest of the mold wall. The castings are then, if necessary after division (perpendicular to the central axis) 'into suitable Sections, cut open opposite the bead and radially to form a U-shaped workpiece flattened, which means that the crank stroke is essentially in its final form unedited form. There are two radially opposite one another on the centrifugal casting Arranged in ridges, it may be preferable to flatten it before dividing into perform two crank strokes. In the event that there are more than two beads are, the workpieces are expediently in the middle between the adjacent beads divided and pressed into U-shaped pieces.

Das Flachdrücken kann, insbesondere bei Werkstücken mit zwei Wülsten, gegebenenfalls während einer Glühbehandlung erfolgen, indem man die Werkstücke so in den Glühofen stellt, daß die gedachte Schleuderachse horizontal liegt und die durch die Mitte der beiden gegenüberliegenden Wülste verlaufende axiale Symmetrieebene parallel zur Ofensohle liegt. Beim Glühen sackt das Gußstück sodann infolge seines Eigengewichtes zusammen. Dabei empfiehlt es sich; innerhalb des Ringes ein Abstandstück vorzusehen, welches ein zu tiefes Durchdrücken der Kurbelwangen verhindert. Als Werkstoff für die erfindungsgemäß herzustellenden Kurbelwellen wird vorzugsweise der sonst für entsprechend geschmiedete Kurbelwellen üblicherweise verwendete unlegierte Stahl verwendet. Es ist zweckmäßig, ihn normalisierend zu glühen. Falls erforderlich, kann der normalisierenden Glühung auch eine Diffusionsglühung vorgeschaltet werden.Flattening can, especially for workpieces with two beads, possibly take place during an annealing treatment by placing the workpieces in such a way in the annealing furnace that the imaginary centrifugal axis is horizontal and the Axial plane of symmetry running through the center of the two opposing beads parallel to the furnace base. When glowing, the casting then sags as a result of it Dead weight together. It is recommended to do this; a spacer inside the ring to be provided, which prevents the crank webs from being pushed through too deeply. as Material for the crankshafts to be manufactured according to the invention is preferred the unalloyed one usually used for appropriately forged crankshafts Steel used. It is convenient to glow it normalizing. If required, Diffusion annealing can also be used upstream of the normalizing annealing.

Die beine Schleuderguß im Innern des Hohlwerk= stückes sich bildende Seigerungszone wird zu einem beliebigen Zeitpunkt des Verarbeitungsverfahrens entfernt.The legs are centrifugal cast inside the hollow work piece Segregation zone is removed at any point in the processing procedure.

Das neue Verfahren hat vor allem den Vorteil, daß es die Herstellung von Kurbelwellen bester Güte gestattet, ohne auf die für eine starke Verschmiedung .sonst unvermeidliche Anwendung entsprechend schwerer Schmiedepressen angewiesen zu sein. Außerdem ist der Stahlabfall überaus gering.The main advantage of the new process is that it is manufacturing of the best quality crankshafts without having to rely on strong forging . otherwise unavoidable use of correspondingly heavier forging presses to be. In addition, the steel waste is extremely low.

Es gehört zum Bereich der Erfindung, an Stelle von einem geschleuderten Hohlblock von einem entsprechenden, geschleuderten Vollblock auszugehen und aus ihm den Kern zu entfernen, etwa durch Hohlbohren oder Lochen.It falls within the scope of the invention, instead of a flung Hollow block to start from a corresponding, flung full block and from to remove the core from it, for example by hollow drilling or punching.

Weiterhin ist es auch möglich, insbesondere bei kleineren Abmessungen, zylindrische Blöcke (voll bzw. hohl) zu schleudern und die Wülste für die Kurbelhübe durch Warmverformung hervorzurufen. Auch dabei findet keine kräftige Durchschmiedung des Stahles statt. Ebenso ist es möglich, die angeschleuderten Wülste durch Warmverformung zu verstärken.Furthermore, it is also possible, especially with smaller dimensions, to throw cylindrical blocks (full or hollow) and the beads for the crank strokes caused by hot deformation. Here, too, there is no strong forging of steel instead. It is also possible to heat-work the thrown-on beads to reinforce.

Zum Gegenstand der Erfindung gehören schließlich die Schleudergußkokillen, die an ihrer Innenwandung eine oder mehrere Aussparungen zur Erzielung der Wülste aufweisen.Finally, the subject matter of the invention includes the centrifugal casting molds, the one or more recesses on its inner wall to achieve the beads exhibit.

In der Zeichnung ist in Abb. i eine Schleudergußkokille gemäß der Erfindung schematisch in Vorderansicht, in Abb. 2 im Schnitt A-B dargestellt. Der Antrieb (nicht gezeichnet) erfolgt in bekannter Weise, wobei die Geschwindigkeit den jeweiligen Verhältnissen angepaßt wird. Mit 2 ist der Kokillendeckel, mit 3 der Kokillenflansch bezeichnet.In the drawing, a centrifugal casting mold according to FIG. 1 is shown in FIG Invention schematically in front view, shown in Fig. 2 in section A-B. Of the Drive (not shown) takes place in a known manner, with the speed is adapted to the respective conditions. With 2 is the mold cover, with 3 the Kokillenflansch referred to.

Die zum Angießen von Wülsten bestimmten Aussparungen 4 liegen radial gegenüber. Der :innere gestrichelte Kreis in Abb. 2 deutet die innere Begrenzung eines hohl gegossenen Schleuderblockes an.The recesses 4 intended for casting on beads lie radially opposite to. The: inner dashed circle in Fig. 2 indicates the inner boundary a hollow cast slinger block.

Abb. 3 gibt das Profil eines flachgedrückten Blockes wieder.Fig. 3 shows the profile of a flattened block.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for producing cranked cranks and crankshafts, characterized in that the hollow briquettes produced by the centrifugal casting process have at least one axially extending bead on their otherwise cylindrical outer wall, and that these briquettes, if necessary according to Teilurig into annular sections, are flattened and cut open laterally that the parts lying outside the \ Vulstes or the bulges form the legs of a U-shaped crank blank. a. Method according to Claim i, characterized in that the division into ring segments takes place before the flattening. 3. The method according to claim i to z, characterized in that the beads are partially or wholly caused by appropriate hot forming of the centrifugal blocks instead of centrifugal casting. d. Method according to Claims 1 to 3, characterized in that, instead of hollow centrifugal blocks, solid blocks are centrifuged and the core is removed from them. 5. Centrifugal casting mold for performing the method according to claims i to q., Characterized in that it has at least one axially extending recess on its inner circumference which corresponds to the bead to be thrown on. 6. centrifugal casting mold according to claim 5, characterized in that the recesses are arranged in pairs radially opposite.