DE944135C - Verfahren zur Herstellung hochbeanspruchter Gegenstaende, z.B. von Drehstabfedern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung hochbeanspruchter Gegenstände, z. B. von Drehstabfedern Bekannt ist ein Verfahren zum Warmwalzen von Metallen, insbesondere von Stahl, bei dem durch Anwendung hoher spezifischer Drücke, insbesondere bei den ersten Walzstichen eines Blockes, bei kleiner Querschnittsverminderung durch Verwendung großer gedrückter Längen, d. h. großer arbeitender Walzendurchmesser, eine erhebliche Steigerung der Güteeigenschaften des Walzgutes eintritt, die sich z. B. durch die Verbesserung der erreichbaren Gütezahlen und deren Gleichmäßigkeit, der Gefügefeinheit und der Härtegrenzen, aber auch der Zeiten-, Flocken- und Rißunempfindlichkeit usw. ausdrückt. Das Hauptpatent betrifft die Anwendung der vorstehend beschriebenen Mittel auf unmittelbar aus der letzten Warmformgebung, also bei feinstmöglichem Korn aus einem unter Druck stehenden günstigsten Lösungszustand heraus zu härtende bzw. zu vergütende Gegenstände. Gegenstand der Erfindung ist nun die Anwendung des in dem Hauptpatent beschriebenen Verfahrens, gegebenenfalls unter Benutzung noch größerer Walzendurchmesser, auf die Herstellung hochbeanspruchter Gegenstände, z. B. von gewalzten Drehstabfedern, die mit der beim Walzen anfallenden Oberfläche unmittelbar verwendet werden sollen und dann höchsten Beanspruchungen standhalten müssen. Bekanntlich werden höher beanspruchte Drehstabfedern heute noch fast ausschließlich mit geschliffener bzw. blanker Oberfläche benutzt. Der Grund für diesen kostspieligen Aufwand liegt darin, daß einer Druckhärtung nicht unterzogene Drehstabfedern eine Struktur aufweisen, bei der die Neigung zur Rißbildung jeder Art, z. B. auch von Spannungsrissen, fast immer von der Oberfläche ausgeht, so daß selbst eine an sich geringfügige kerbenartige Unterbrechung der Oberfläche den Ausgang für diese Risse darstellt und dann zu einer untragbaren Herabsetzung derLebensdauer derDrehstabfedern führt. Die geschliffene bzw. blanke Oberfläche war daher bisher bei Drehstabfedern geradezu die Voraussetzung für eine praktisch tragbare Lebensdauer der Federn. Darüber hinaus führt die Tatsache, daß man das Beschleifen der Oberfläche von Drehstabfedern in: größerem Umfange nur auf den üblichen Rundschleifmaschinen durchführen kann, dazu, auf die Verwendung von konstruktiv viel besser durchgebildeten und damit geeigneteren Drehstabfederelementen, z. B. in Form gebündelter Flachstäbe mit wesentlich besseren Dämpfungseigenschaften usw.,-zu verzichten.
• Diese bisher gültigen Grundlagen der Herstellung von Drehstabfedern ändern sich aber; wenn nach dem Verfahren--gemäß Hauptpatent druckgehärtete Drehstabfedern Verwendung finden.- Bei dem Werkstoff der nach der Erfindung gewalzten, druckgehärteten Drehstabfedern hat man es mit einem Stahl zu tun, dessen Struktur eine eindeutige Änderung erfahren hat. Diese Strukturänderung des Stahles - es tritt z. B. neben der Verlagerung der Haltepunkte während der Druckhärtung im ganzen gesehen eine unter Berücksichtigung entsprechender Hysteresiserschemungen nachweisbare Verlagerung der Haltepunkte der Randzonen des Stabstahlqüerschnittes gegenüber der Kernzone im einzelnen auf - äußert sich unter anderem darin, daß sich die Neigung zur Ausbildung von Rissen jeder Art umkehrt. Bei druckgehärtetem Stabstahl besteht ausschließlich die Neigung zur Rißbildung vom Kern aus. Bei druckgehärteten Drehstabfedern spielt daher die Ausbildung ihrer Oberfläche grundsätzlich keine Rolle mehr. Es kann daher auf die geschliffene Oberfläche verzichtet werden. Sowohl die strukturelle Eigenart so hergestellter Drehstabfedern als auch die durch, die Druckhärtung an sich vermittelten besonderen Güteeigenschaften im vergüteten Zustand, haben dazu geführt, daß derartige Drehstabfedern aus unlegiertem Stahl (einfacher Mn-Si-Federstahl, Reichsbahnfedergüte Si516 nach DINi66g) mit ungeschliffener Oberfläche Dauerfestigkeiten aufweisen, die fast doppelt so hoch sind wie die Dauerfestigkeit von auf andere Weise vergüteten, legierten brehstabfedern mit geschliffener bzw. blanker Oberfläche. Das ergab sich aus folgenden Versuchen: An der Technischen Hochschule Stuttgart wurden Drehstabfedern verschiedener Art auf ihre Dauerfestigkeit hin überprüft: a) Einer Druckhärtung nach der Erfindung unterzogene flache Drehstabfedern aus einem Stahl mit etwa C = 0,50, Mn = o,8o, Si = i,8o °/o, in einer Abmessung 07 6o - 2o mm, mit normaler Walzoberfläche, wiesen folgende mechanische Gütewerte auf

  Streckgrenze Festigkeit Dehnung Ein -

  l = 5 d- schnürung

  -- kg/mm= kg/mm3 °/o °/o

  etwa 147 I etwa 157 I etwa io I etwa 30

  Außer diesen Drehstabfedern sind auf Dauerfestigkeit untersucht worden b) Einer Druckhärtung unterzogene flache Drehstabfedern der Zusammensetzung und Abmessung unter a), jedoch mit bewußt herbeigeführten, zahlreichen-Oberflächenrißchen, c) auf übliche Weise gewalzte und vergütete, legierte Drehstabfedern üblicher Zusammensetzung, Marke »Aa fremder Herkunft, Abmessung # 25 mm; mit blanker Oberfläche, d) auf übliche Weise gewalzte und vergütete; legierte Drehstabfedern üblicher Zusammensetzung, Marke »B« fremder Herkunft, Abmessung # 25 mm, mit blanker Oberfläche.
• . Ergebnis Dauerfestigkeit bei schwellender Verdrehbeanspruchung:

  Fall I Dauerfestigkeit T Anzahl der Lastspiele

  a) mindestens

  38;o kg/mm2 i0000000

  b) mindestens

  25,5 kg/mm 2 i0000000

  c) 20,9, kg/mm, io ooo ooo

  d) 17,3 kg/mm2 i0000000

  Verdrehbeanspruchüng T = 4,5 Ma = Drehmoment, ia = Anzahl der Stäbe, b = kürzere Querschnittsseite, h = längere Querschnittsseite. Wie sich aus diesen Versuchen ergibt, wird durch die Anwendung der Druckhärtung nach dem Hauptpatent auf hochbeanspruchte Gegenstände, z. B. auf Drehstabfedern, erst die Verwendung solcher Federn mit ungeschliffener Oberfläche möglich und damit einer bisher ungeahnten konstruktiven Entwicklung auf diesem Gebiet der Weg gebahnt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anwendung des Verfahrens zum Härten bzw. Vergüten von Metallen, insbesondere von Stahl, unter Ausnutzung der Warmformgebungswärme und unter Anwendung hoher spezifischer Walzdrücke entsprechend Patent 938 376 auf die Herstellung hochbeanspruchter Gegenstände, wie z. B. Drehstabfedern, die mit ungeschliffener, d. h. mit der aus der Herstellung anfallenden Oberfläche benutzt werden sollen.
2. 2. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellte Drehstabfedern, insbesondere solche Drehstabfedern mit hoher Dauerfestigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus unlegiertem Federstahl, z. B. aus einem Mangan-Silizium-Federstahl nach DIN 1669, bestehen.