EP0760720A1 - Verfahren zur herstellung beanspruchungsgerecht verschleissfester, rotierend bewegter draht-, seil- und/oder drahtseillaufflächen, insbesondere oberflächen von drahtziehtrommeln aus drahtziehmaschinen oder ähnlichen transportrollen oder trommeln - Google Patents

Verfahren zur herstellung beanspruchungsgerecht verschleissfester, rotierend bewegter draht-, seil- und/oder drahtseillaufflächen, insbesondere oberflächen von drahtziehtrommeln aus drahtziehmaschinen oder ähnlichen transportrollen oder trommeln

Info

Publication number
EP0760720A1
EP0760720A1 EP95921696A EP95921696A EP0760720A1 EP 0760720 A1 EP0760720 A1 EP 0760720A1 EP 95921696 A EP95921696 A EP 95921696A EP 95921696 A EP95921696 A EP 95921696A EP 0760720 A1 EP0760720 A1 EP 0760720A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wear
wire
rope
drums
wire drawing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP95921696A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Günter KUSCH
Lothar Dr. Morgenthal
Dieter Dr. Pollack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP0760720A1 publication Critical patent/EP0760720A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/02—Drawing metal wire or like flexible metallic material by drawing machines or apparatus in which the drawing action is effected by drums
    • B21C1/14—Drums, e.g. capstans; Connection of grippers thereto; Grippers specially adapted for drawing machines or apparatus of the drum type; Couplings specially adapted for these drums
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/562—Details
    • C21D9/563—Rolls; Drums; Roll arrangements

Definitions

  • the invention relates to the field of surface treatment of machine components, in particular wire drawing drums from wire drawing machines or similar transport rollers or drums. It can be used in surface layer refinement, for example surface layer heat treatment in a solid and liquid state, such as in transformation hardening, remelting, alloying, coating etc.
  • the 3-dimensional functional surfaces can be rotationally symmetrical, rotationally eccentric or also prismatic. A particular field of application of the invention is seen in the rope machine industry.
  • Wire drawing drums in the sense of the invention are to be understood as transporting trolleys or drums which are used for transporting or supporting wires, ropes and / or wire ropes and are partially or repeatedly wrapped around them, these wires, ropes and / or wire ropes being carried on these transport rollers or drums perform an axial and / or tangential relative movement that influences the wear.
  • wire drawing drums in the sense of the invention are understood to mean, in particular, drawing drums, drums, finished drums, accumulators, clod edge, rope wheels, cable car wheels, support wheels, cable guide wheels, tensioning wheels and the like.
  • wear is limited to only part of the component surface (wear zone).
  • the wear resistance of heavily used components decides both on the compliance with the quality parameters of the manufactured product and on the process reliability of the entire system.
  • the surface quality of the drum determines compliance with the required quality parameters of drawn wires and the service life of the drum in the event of technologically and economically necessary increases in wire drawing speeds as well as system availability.
  • Tempering zones are surface areas with often reduced wear resistance. In the case of the wire, rope and / or wire rope contact surfaces, the tempering zones lie in the main wear direction (pulling direction of the ropes), so that circumferential grooves are created in the wear zone.
  • the wear-resistant, rotatingly moving wire, rope and / or wire rope contact surfaces are produced, in particular surfaces of wire drawing drums from wire drawing machines or similar transport rollers or drums, by hard layer remelting, remelting, alloying or Coating in wear-resistant traces dimensioned in accordance with the component and application, for example hardening traces, the energy being introduced in portions, trace by trace, by means of non-conventional hardening or coating methods, such as, for example, with surface layer refinement methods using laser or electron beams, for example Laser hardening or electron beam hardening processes.
  • the use of the treatment method and the finishing process depends primarily on the wear and tear, the operating temperature and the material of the component.
  • the individual wear-resistant tracks (5) are parallel, but to the axis of rotation of the wear-stressed wire, rope and / or wire rope running surfaces at an angle (4) of ⁇ 90 °, preferably between 10 ° and 80 ° (eg between 30 ° and 60 °), inclined.
  • the wear-resistant traces are offset around the circumference of the wire, rope and / or wire rope in such a way that heat is controlled as symmetrically as possible is achieved. It is advantageous if the wear-resistant tracks (5) do not immediately one after the other by the minimum track offset, but one after the other by an angle ⁇ , the size of which is an integer fraction of 360 °, preferably 45 °, 90 °, 120 ° or 180 ° (e.g. 90 °) is offset around the wire, rope and / or wire rope contact surface and continuously generated.
  • the wear-resistant tracks are placed in such a way that after the first or every further full revolution of 360 °, the tracks (5) are placed in addition to the angle ⁇ by the optimum track offset (2) for the respective component until a uniform track distribution over the The entire wear zone (1) has been reached and the individual tracks (5) are positioned around the optimum track offset (2) for the component.
  • the locally introduced heat in particular in the case of thin-walled drawing drums, leads to a largely uniform heating of the component, as a result of which the thermal deformation (heat distortion) is minimized.
  • the wear-resistant tracks (5) should advantageously describe a 3-dimensional space curve.
  • the choice of the track angle (4) ⁇ 90 ° enables the wires, ropes and / or wire ropes to run at an acute angle to the wear-resistant tracks (5). It is thus achieved that zones of high wear or low hardness (such as tempering zones or unhardened areas) are only in very small sections both in the direction of loading of the running wires, ropes and / or wire ropes and in the feed that occurs in the axial direction .
  • the stress caused by the running wires, ropes and / or wire ropes and the wear and tear are borne by the hardened traces, which means that the usage properties of the transport rollers or drums are not impaired even when there is wear in the less resistant intermediate areas, because the hardened traces do not form off the wire.
  • the wear of the hardened tracks due to the stresses acting on the wire, rope and / or wire rope contact surfaces is particularly low with high hardness and residual compressive stresses in these tracks.
  • a single wear-resistant track e.g. B. hardness track (5) form the desired Residual compressive stresses in the wear zone, e.g. hardness zone (1), but residual tensile stresses arise in the vicinity.
  • the desired Residual compressive stresses in the wear zone e.g. hardness zone (1)
  • residual tensile stresses arise in the vicinity.
  • track areas with tensile or very low compressive residual stresses are obtained by superimposing stresses.
  • the shape curvature (surface) of the wire drawing drum, for its area to be hardened, defines the spot width to be used.
  • the spot width is determined by the complex relationship between the material, beam parameters at the point of action and the desired wear or hardness result. Existing differences in intensity across the spot width require a corresponding safety difference to the melting temperature in order not to get any superficial melting. As a result, however, the desired target parameters, such as. B. the hardening depth, reduced and in total only partially used the wire drawing drum material used with regard to its wear and / or hardening capacity.
  • the spot width is set in the method according to the invention in such a way that it is possible to work as close as possible to the melting temperature. Spot widths with which a ratio of the geometry diameter to be hardened to the spot width of 50: 1 to 65: 1 can be maintained have proven successful. The described definitions / limitations of the spot are taken into account by the optics of the beam guidance and shaping.
  • the distance between the wear-resistant traces or the hardness traces (5) is set such that the tensile residual stresses develop in unhardened intermediate zones and wear-resistant traces (5) are generated with optimal compressive residual stresses.
  • the zone of wire, rope and / or wire rope running surface which is at risk of wear is thus only partially refined or hardened.
  • the simple adjustment of the hardening regime to the respective geometry of the drawing drum affects not only the diameter and height of the component or the width of the area of the drum that is at risk of wear, but the shape and size of the laser spot can also be adapted to the radius of the throat area between the cylinder part and the brim of the drawing drum insofar as this makes the required hardness depth, track width or the duration of treatment reasonable.
  • each individual track runs across the entire width of the wear zone.
  • the track offset (2) of the hardness track is chosen or set so large that
  • the set track offset is set in the CNC traversing program of the processing station.
  • the portioned introduction of heat from track to track with a simultaneous offset by an angle ⁇ ensures that, firstly, the objectives of the required hardness and hardening depth are secured, secondly, through the uniform heating of the component the extent of minimal thermal distortion (heat distortion) and thus minimal reworking, and thirdly, the material-dependent critical cooling times can be adhered to and practically implemented in any case.
  • an optimized tracking is realized, which at the same time ensures that the internal tensions achievable with the laser treatment are placed or arranged in a particularly favorable position for loading (wear loading) and thus additionally increase wear resistance, the laser radiation parameters with regard to various influencing variables, in particular the material and its existing heat treatment state (thermal history) and the component geometry, and in particular the wall thicknesses in the wear zone area and the wear zone width itself, are optimized.
  • the invention 1 7 In contrast to the known prior art, which has always been tried and sought to harden the wear zone as close as possible in order to achieve a uniform surface hardness in the wear zone, and taking into account the disadvantages of the prior art, the invention 1 7
  • Figure 2 a - 2 c exemplarily the shape and dimensions of
  • FIG. 3 a belonging to FIG. 2 a
  • FIG. 3 b belonging to FIG. 2 b
  • FIG. 3 c belonging to FIG. 2 c
  • the method according to the invention is exemplified for the laser hardening of the wear zone of cable drums for wire drawing machines (wire drawing drums).
  • Wire drawing drums consist of a cylindrical body (wall thickness from 10 mm) with one or more brims of different widths (see FIGS. 2a-2c) and the throat with different transition radii R between the brim and the cylindrical part.
  • the diameter of the wire drawing drums is between 300 and 1,000 mm. Height and weight vary widely.
  • the materials used are tempered steels (e.g. 58CrV4), cast steel (e.g. GS 45) and cast iron (e.g. GGG 60).
  • the wear zone 1 resulting therefrom is outlined in FIGS. 2a-2c and 3a-3c.
  • the wear zone includes the throat, part of the brim (from the throat a maximum of 50 mm wide) and part of the cylindrical surface above the brim (about 60 mm above the throat).
  • FIG. 1 The hardening of the wear zone according to the invention by means of laser radiation is shown in FIG. 1.
  • 45 ° was selected for the track angle (4) (angle between the hardness track (5) and the longitudinal axis of the wire drawing drum).
  • Each individual hardness track (5) thus runs across the entire width of the wear zone (1).
  • a portal with 6 axes of movement (3 Cartesian axes, 2 axes of rotation of the processing head and one axis of rotation for the wire drawing drum) was used for the 3-D processing of the wire drawing drums with brim. This ensured that both the angle of incidence of the laser beam of 90 ° and the speed of rotation between the laser spot and the surface of the wire-drawing drum were kept constant even with continuous hardening of the transition from the cylindrical surface to the brim.
  • the required hardening depth is approx. 1 mm, usually 1.0-1.2 mm.
  • Laser power of 5 kW is sufficient for tracking according to the invention.
  • the wire drawing drums were hardened with the RS 6000 laser, whereby a hardening depth of 1.2 mm was achieved.
  • the radiation parameters are determined using the GEOPT PC program.
  • the parameters can be considered taking into account the given boundary conditions with regard to the track width (3) as well as with regard to the transition radius (R).
  • the track offset (2) of the hardness track is chosen or set so large that
  • the set track offset is set in the CNC travel program of the machining station.
  • the adaptation of the hardening regime to the respective geometry of the drawing drum not only affects the diameter and height of the component or the width of the area of the drum that is at risk of wear, but the shape and size of the laser spot can also be adapted to the radius of the throat area between the cylinder part and the brim of the drawing drum. as far as this makes the required hardness depths, track widths or the duration of treatment reasonable.
  • the laser treatment is carried out according to FIG. 1, the resulting movement between the axis of rotation and the machining head axes being set such that the tracks are arranged at an angle (4) of 45 ° to the longitudinal axis of the wire drawing drum.
  • the start and end point of the machining lengths (tracks) are selected so that the wear zone (1) is irradiated with 60 mm on the cylindrical section and 50 mm on the brim of the wire drawing drum.
  • the angle (4) of the track (5) in the example with 45 ° is always acute to the direction of the rope on the Arrange wire drawing drum (more favorable wear behavior). This is taken into account or set by the direction of rotation of the axis of rotation, with knowledge of the later installation position of the wire drawing drum. If these optimized conditions are observed, no impression of hard and soft structural areas of the wire drawing drum is observed on the wire surface (scaling), which would ultimately mean a lack of quality.
  • a protective gas nozzle adapted to the geometry of the wire drawing drum (cylinder, groove with radius (R) and brim) and carried by the machining head ensures stable nitrogen purging.
  • the traces of hardness (5) with the track offset (2) are evenly distributed over the circumference of the wire drawing drum.
  • track angle (4), track width (3) and track offset (2) it is ensured that the tensile stresses develop in the unhardened intermediate zones and that optimal hard residual stresses are retained in the hardness tracks (5) and there is no drop in hardness due to tempering.
  • the heat that is introduced in portions and in a distributed manner results in a uniform, symmetrical heating of the wire drawing drum.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung beanspruchungsgerecht verschleißfester, rotierend bewegter Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen, insbesondere Oberflächen von Drahtziehtrommeln aus Drahtziehmaschinen oder ähnlichen Transportrollen oder Trommeln, durch Randschichtumwandlungshärten, -umschmelzen, -legieren oder Beschichten in bauteil- und anwendungsgerecht dimensionierten Härtungsspuren, bei dem die Energie portioniert Spur für Spur eingebracht wird, mittels nichtkoventioneller Härtungsverfahren, wie zum Beispiel der Laserhärtungs- oder Elektronenstrahlhärtungsverfahren. Erfindungsgemäß werden bei diesem Verfahren die Härtungsspuren (5) parallel, aber zur Rotationsachse der verschleißbeanspruchten Draht-, Seil- und/oder Drahtseillauffläche in einem Winkel (4) < 90° geneigt sind und diese Härtungsspuren (5) um den Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächenumfang so versetzt gelegt, daß eine möglichst symmetrisch gesteuerte Wärmeeinwirkung auf diese erreicht wird.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren zur Herstellung beanspruchunαsαerecht verschleißfester, rotierend bewegter Draht-. Seil- und/oder Drahtseillaufflächen, insbesondere Oberflächen von
Drahtziehtrommeln aus Drahtziehmaschinen oder ähnlichen Transportrollen oder
Trommeln
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Obeflächenbehandlung von Maschinenbauteilen, insbesondere Drahtziehtrommeln aus Drahtziehmaschinen oder ähnlichen Transportrollen oder Trommeln. Sie kann bei der Randschichtveredelung, beispielsweise Randschichtwärmebehandlung in festem und flüssigem Zustand ange¬ wandt werden, wie beispielsweise beim Umwandlungshärten, Umschmelzen, Legieren, Beschichten usw.. Die 3-dimensionalen Funktionsoberflächen können dabei rotations¬ symmetrisch, rotationsexentrisch oder auch prismatisch sein. So wird ein besonderes Anwendungsgebiet der Erfindung in der Seilmaschinenindustrie gesehen.
Unter Drahtziehtrommeln im Sinne der Erfindung sind Transportrolien oder Trommeln zu verstehen, die zum Transport oder Stützen von Drähten, Seilen und/oder Drahtseilen dienen und von diesen teilweise oder mehrfach umschlungen werden, wobei diese Drähte, Seile und/oder Drahtseile auf diesen Transportrollen oder Trommeln eine achsiale und/oder tangentiale Relativbewegung ausführen, die den Verschleiß ursächlich beeinflußt. So werden unter Drahtziehtrommeln im Sinne der Erfindung insbesondere Ziehtrommeln, Trommeln, Fertigtrommeln, Ansammler, Schollenrand, Seilräder, Seilbahnräder, Stützräder, Seilführungsräder, Spannräder und dergleichen verstanden.
Ohne spezielle Schutzmaßnahmen unterliegen Maschinenbauteile an stark bean¬ spruchten Stellen einem z. T. erheblichen Verschleiß. Der Gesamtverschleiß resultiert aus dem • Verschleiß beim Anlaufen des Seiles auf das Bauteil (in der Regel Hauptverschlei߬ beitrag)
• Verschleiß durch radialen Schlupf zwischen Seil- und Bauteiloberfläche (Prinzip Seilbremse) und
• Verschleiß durch gleitende Bewegung des Seiles auf der Bauteiloberfläche in achsialer Richtung.
Der Verschleiß ist in den meisten Fällen nur auf einen Teil der Bauteiloberfläche beschränkt (Verschleißzone).
Die Verschleißbeständigkeit stark beanspruchter Bauteile entscheidet sowohl über die Einhaltung der Qualitätsparameter des hergestellten Produktes als auch über die Prozeßsicherheit der gesamten Anlage. Speziell bei den Drahtziehtrommeln, einem sehr kostenintensiven Maschinenbauteil, bestimmt die Oberflächenqualität der Trommel die Einhaltung der geforderten Qualitätsparameter gezogener Drähte und die Standzeit der Trommel bei technologisch und ökonomisch notwendigen Erhöhungen der Drahtziehgeschwindigkeiten sowie die Anlagenverfügbarkeit.
Es steht daher die Aufgabe, den Verschleiß gefährdeter Oberflächenbereiche trotz erhöhter Beanspruchung wirksam zu reduzieren.
Zur Verschleißminderung der gefährdeten Oberflächenbereiche von Drahtzieh¬ trommeln kommen bisher das Randschichthärten und das Panzern zur Anwendung. Als Panzerung werden Verschleißschutzschichten durch Auftragsschweißen, Plasmaspritzen oder Beschichtungen mittels Laser aufgebracht. Zum Randschicht¬ härten werden hauptsächlich konventionelle Verfahren wie Flammhärten und Induktionshärten (Erwärmung größerer Randschichtbereiche über die Umwandlungs¬ temperatur mit anschließender schneller Abkühlung mittels Abschreckmittel) eingesetzt, in Einzelfällen auch nichtkonventionelle Verfahren mittels energiereicher Strahlung, wie z.B. Elektronenstrahl (Kurzzeitaufheizung lokaler Randschichten über die Umwandlungstemperatur und Selbstabschreckung). Hauptmerkmal der bisherigen Randschichtveredelungspraxis nach den bekannten Verfahren ist, daß immer angestrebt wird, durch Umwandlungshärten, Umschmelzen, Legieren, Beschichten usw. die Verschleißzone insgesamt verschleißfest zu machen und eine durchgängige Veredelung mit einheitlicher Randschichthärte in der Verschleißzone zu erzielen. Dieses Ziel wird jedoch nur in Ausnahmefällen in vollem Umfang erreicht auf Grund einer Reihe von Nachteilen, die die Verfahren selbst haben oder bei der Behandlung der Bauteile mit sich bringen.
Die wesentlichen Nachteile sind:
• Die Veredelung der gesamten Verschleißzone erfordert so viel Energie, daß sich die Bauteile auf Grund der thermischen Belastung verformen oder gar reißen. Die thermisch bedingte Verformung und/oder die Induzierung von Rissen und Spannungen wird insbesondere bei dünnwandigen Bauteilen dadurch verstärkt, daß Oberflächenbereiche nur zonenweise und in Umfangsrichtung fortschreitend auf die erforderliche Temperatur gebracht werden.
• Die eingebrachten thermischen Verformungen bedingen zusätzliche Nach¬ arbeitung, bei der die durch Umwandlungshärten, Umschmelzen, Legieren oder Beschichten usw. erzeugten Verschleißschutzschichten an einigen Stellen des Umfangs teilweise oder sogar vollständig wieder entfernt werden. Darüberhinaus verursacht die Nacharbeit zusätzliche Kosten.
• Durch den Einsatz von Strahlverfahren werden die thermischen Verformungen in der Regel verringert. Allerdings ist die Breite der erhitzten Zone begrenzt, so daß die Verschleißzone durch mehrere aneinander gelegte, in Umfangsrichtung verlaufende Spuren veredelt wird.
• Bei der Veredelung durch mehrere aneinander gelegte Spuren werden bereits erzeugte Spuren durch die jeweils nachfolgende Spur teilweise angelassen, wodurch insbesondere bei der Veredelung durch Umwandlungshärten das Härtevermögen des Bauteilwerkstoffes nicht voll ausgeschöpft wird. • Anlaßzonen sind Oberflächenbereiche mit häufig auch verringerter Verschlei߬ beständigkeit. Bei den Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen liegen die Anlaßzonen in der Hauptverschleißbeanspruchungsrichtung (Zugrichtung der Seile), so daß in Umfangsrichtung verlaufende Riefen in der Verschleißzone entstehen.
• Vielfach wird infolge der Leistungsgrenzen der verfügbaren Energiequellen oder zur Minimierung der Zahl der Anlaßzonen nur ein Teil der gesamten Verschleißzone veredelt, der Verschleißschutz der Bauteile folglich nur z.T. realisiert.
• Bei geringen Losgrößen wird aus finanziellen Gründen häufig auf die Anpassung der Brenner, Induktoren oder Beschichtungsköpfe usw. an die vielfältigen Geometrien der verschleißgefährdeten Bauteilbereiche verzichtet und die verfügbare Energie nicht optimal ausgenutzt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung beanspruchungsgerecht verschleißfester Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen, insbesondere Oberflächen von Drahtziehtrommeln aus Drahtziehmaschinen oder ähnlichen Transportrollen oder Trommeln, vorzuschlagen, bei dem die Energie portioniert Spur für Spur eingebracht wird und die Nachteile des Standes der Technik nicht auftreten.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der genannten Art für den Einsatz von Strahlquellen vorzuschlagen, nach dem die Verschleißschutzmaßnahmen so gestaltet werden,
• daß dem festgestellten Verschleiß auch bei kompliziert geformten Oberflächen in der gesamten Verschleißzone optimal entgegengewirkt wird,
• daß thermisch bedingte Verformung (Verzug) weitgehend vermieden Wird sowie dadurch erforderliche Nacharbeiten entfallen und daß die Gefahr des Induzierens von Rissen minimiert wird, • daß Größen, Formen und Massen der Bauteile, insbesondere jedoch die Abmessungen und Formen der Verschleißzonen keine verfahrenstechnisch bedingten Grenzen setzen.
Erfindungsgemäß werden die Aufgaben mit einem Verfahren, wie es in den An¬ sprüchen 1 bis 7 dargestellt ist, gelöst.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren erfolgt die Herstellung der beanspruchungs¬ gerecht verschleißfesten, rotierend bewegten Draht-, Seil- und/oder Drahtseillauf¬ flächen, insbesondere Oberflächen von Drahtziehtrommeln aus Drahtziehmaschinen oder ähnlichen Transportrollen oder Trommeln, durch Randschichtumwandlungs¬ harten, -umschmelzen, -legieren oder Beschichten in bauteil- und anwendungsgerecht dimensionierten verschleißfesten Spuren, beispielsweise Härtungsspuren, wobei die Energie portioniert Spur für Spur eingebracht wird, mittels nichtkonventioneller Härtungs- oder Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise mit Randschichtver- edelungsverfahren mittels Laser- oder Elektronenstrahl, z.B. Laserhartungs- oder Elektronenstrahlhärtungsverfahren.
Der Einsatz der Behandlungsmethode und das Veredelungsverfahren hängt in erster Linie von der Verschleißbeanspruchung, der Einsatztemperatur und dem Werkstoff des Bauteils ab.
Im Unterschied zu den bekannten Verfahren (vgl. Stand der Technik), mit denen immer versucht und angestrebt wurde, die Verschleißzone möglichst geschlossen zu härten, um eine einheitliche Randschichthärte in der Verschleißzone zu erzielen, da bei spurweiser Veredelung mittels Strahlverfahren jedoch Randbereiche geringerer Härte unvermeidlich sind, die nach dem Stand der Technik in Umfmangsrichtung liegen, werden erfindungsgemäß die einzelnen verschleißfesten Spuren (5) parallel, aber zur Rotationsachse der verschleißbeanspruchten Draht-, Seil- und/oder Drahtseil¬ laufflächen in einem Winkel (4) von < 90°, vorzugsweise zwischen 10° und 80° (z.B. zwischen 30° und 60°), geneigt gelegt. Ebenfalls erfindungsgemäß erfolgt die Legung der verschleißfesten Spuren um den Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächenumfang so versetzt, daß eine möglichst symmetrisch gesteuerte Wärmeeinwirkung auf diese erreicht wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die verschleißfesten Spuren (5) nicht unmittelbar nacheinander um den minimalen Spurversatz, sondern nacheinander um einen Winkel α, dessen Größe ein ganzzahliger Bruchteil von 360°, vorzugsweise 45°, 90°, 120° oder 180° (z.B. 90°) ist, um den Draht-, Seil- und/oder Drahtseillauf- flächenumfang versetzt und fortlaufend erzeugt werden. Die verschleißfesten Spuren werden derart gelegt, daß nach dem ersten bzw. jedem weiteren vollen Umlauf von 360° die Spuren (5) zusätzlich zum Winkel α um den für das jeweilige Bauteil optimalen Spurversatz (2) versetzt gelegt werden, bis eine gleichmäßige Spurverteilung über die gesamte Verschleißzone (1) erreicht ist und die einzelnen Spuren (5) um den für das Bauteil optimalen Spurversatz (2) angelegt sind. Dadurch führt die jeweils lokal eingebrachte Wärme insbesondere bei dünnwandigen Ziehtrommeln zu einer weitgehend gleichmäßigen Erwärmung des Bauteils, wodurch die thermische Verformung (Wärmeverzug) minimiert wird.
Die eingebrachten verschleißfesten Spuren (5) sollten vorteilhafterweise eine 3-dimensionale Raumkurve beschreiben.
Durch die Wahl des Spurwinkels (4) <90° wird ermöglicht, daß die Drähte, Seile und/oder Drahtseile spitzwinkelig zu den verschleißfesten Spuren (5) auflaufen. Damit wird erreicht, daß Zonen hohen Verschleißes bzw. geringer Härte (wie z.B. Anla߬ zonen oder ungehärtete Bereiche) nur in jeweils sehr kleinen Abschnitten sowohl in der Belastungsrichtung der auflaufenden Drähte, Seile und/oder Drahtseile als auch in dem in Achsrichtung erfolgendem Vorschub liegen. Die Belastung durch die auflaufenden Drähte, Seile und/oder Drahtseile und die Verschleißbeanspruchung werden von den gehärteten Spuren getragen, wodurch die Gebrauchseigenschaften der Transportrollen oder Trommeln auch bei einem Verschleißabtrag in den weniger resistenten Zwischenbereichen nicht beeinträchtigt werden, denn die gehärteten Spuren formen sich nicht auf dem Draht ab.
Der Verschleiß der gehärteten Spuren durch die auf die Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen einwirkenden Beanspruchungen ist bei hoher Härte und Druckeigenspannungen in diesen Spuren besonders gering. Bei der Erzeugung einer einzelnen verschleißfesten Spur, z. B. Härtespur (5) bilden sich zwar die gewünschten Druckeigenspannungen in der Verschleißzone, z.B. Härtezone (1) aus, in deren Umgebung entstehen jedoch Zugeigenspannungen. Bei mehreren dicht aneinander- gelegten Spuren erhält man nicht nur Anlaßzonen geringerer Härte, sondern durch Spannungsüberlagerung Spurbereiche mit Zug- oder sehr geringen Druckeigen¬ spannungen.
Der Gesamtverschleiß ist das Ergebnis von
• Verschleiß beim Anlaufen des Seiles auf die Drahtziehtrommeln im Übergangsradius des Krempenbereiches
• Verschleiß durch radialen Schlupf zwischen Seil- und Drahtziehtrommeloberfläche (Prinzip: Seilbremse) und
• Verschleiß durch gleitende, tangentiale Bewegungen des Seiles, vom Krempenbereich (Anlaufbereich des Seiles) weg in Längsrichtung zur Drehachse, auf der Drahtzietrommeloberfläche.
Deshalb werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren diese stark beanspruchten Bereiche vor Verschleiß besser geschützt, indem beispielsweise bei Drahtzieh¬ trommeln Teilbereiche der Krempe, des Kehlbereiches mit seinen verschiedenen Übergangsradien (R) und Teilbereichen der Zylindergeometrie in einer Breite von ca. 50 mm bis 60 mm durchgängig/fortlaufend gehärtet. Aus diesem Grund wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verschleißzone (1) von dem zylindrischen Teil der Drahtziehtrommel aus, mit den daran anschließenden verschiedenen Übergangsradien (R) bis. auf den Krempenbereich unter Berücksichtigung dessen jeweiligen Winkel (4), geführt. Beim Laserhärten dieser Bereiche mit jeweils rotatorischer/dreidimensionaler Gestalt, erfolgt eine spurweise Bearbeitung, wobei die Intensitätsverteilung in der Spur dabei so zu führen ist, daß die pro Fläche und Zeit eingetragene Energie nicht zum Aufschmelzen der Oberfläche oder von Oberflächenbereichen führt. Das bedeutet, daß
• die Übergangsradien (R) zwischen Zylinder und Krempe den Spot des Laserstahles in seiner Längsrichtung begrenzen, wobei gefunden wurde die Spotlänge L ≤ 2 x R zu verwenden, und
• die Gestaltskrümmung (Oberfläche) der Drahtziehtrommel, bei ihrem jeweils zu härtenden Bereich, die zu verwendende Spotbreite definiert. Die Spotbreite wird durch den komplexen Zusammenhang von Werkstoff, Strahlparametern an der Wirkstelle und dem anzustrebenden Verschleiß- oder Härteergebnis bestimmt. Vorhandene Intensitätsunterschiede über die Spotbreite bedingen dabei eine entsprechende Sicherheitsdifferenz zur Schmelztemperatur, um keine oberflächigen Anschmelzungen zu erhalten. Dadurch werden aber gleichzeitig die angestrebten Zielparameter, wie z. B. die Einhärtetiefe, verringert und in Summe der verwendete/eingesetzte Drahtziehtrommelwerkstoff bezüglich seines Verschlei߬ bzw. Härtevermögens nur noch zum Teil ausgenutzt. Werden die Abbildungs¬ verzerrungen durch die Gestaltskrümmung (Oberfläche) der Drahtzietrommel so groß, daß dadurch solche Intensitätsunterschiede über die Spotbreite verursacht werden, daß beim Härten die Schmelztemperatur um 100° unterschritten werden muß, ist mit einer geringeren mittleren Einhärtetiefe (z. B. beim Werkstoff C 45 um 0,1mm) zu rechnen. Deshalb wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Spotbreite so eingestellt, daß möglichst weit an die Schmelztemperatur angenähert, gearbeitet werden kann. Bewährt haben sich dabei solche Spotbreiten, mit denen ein Verhältnis von zu härtendem Geometriedurchmesser zu Spotbreite von 50:1 bis 65:1 eingehalten werden kann. Die beschriebenen Festlegungen/Begrenzungen des Spots werden durch die Optik der Strahlführung und -formung berücksichtigt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Abstand der verschleißfesten Spuren bzw. der Härtespuren (5) so eingestellt, daß sich die Zugeigenspannungen in ungehärteten Zwischenzonen ausbilden und verschleißfeste Spuren (5) mit optimalen Druckeigenspannungen erzeugt werden. Die verschleißgefährdete Zone der Draht-, Seil- und/oder Drahtseillauffläche wird somit nur partiell veredelt bzw. gehärtet.
Dadurch wird erreicht, daß 1. ein Anlassen bereits gehärteter Zonen weitgehend ver¬ mieden wird, wodurch anlaßempfindliche Werkstoffe optimal härtbar sind, 2. weniger Wärme in das Bauteil eingebracht wird, wodurch die Gefahr des Verzugs und notwendige Nacharbeiten ganz wesentlich reduziert werden und 3. die Härtung auch bei Laserleistung von ca. 5 kW noch wirtschaftlich möglich ist. Die Winkel (4) der Härtespuren (5) werden zur Bauteilachse so gelegt, daß die entstehenden inneren Spannungen in einer besonders günstigen Lage zur Belastung (Verschleißbelastung) gelegt bzw. angeordnet werden und somit zusätzlich verschleißfestigkeitserhöhend wirken.
Die einfache Anpassung des Härteregimes an die jeweilige Geometrie der Ziehtrommel betrifft nicht nur Durchmesser und Höhe des Bauteils, oder die Breite des verschleißgefährdeten Bereichs der Trommel, sondern Form und Größe des Laserspots lassen sich auch an den Radius des Kehlbereichs zwischen Zylinderteil und Krempe der Ziehtrommel anpassen, soweit dies die geforderten Härtetiefeπ, Spurbreiten oder auch die Behandlungsdauer vertretbar machen.
Durch den Spurwinkel (4) <90° zur Rotationsachse der Bauteile verläuft jede einzelne Spur über die gesamte Breite der Verschleißzone.
Der Spurversatz (2) der Härtespur wird so groß gewählt bzw. eingestellt, daß
• ein Anlassen des Spurrandes der bereits gehärteten Spur beim Erzeugen der nachfolgenden Härtespur ausgeschlossen wird (Berechnung nach GEOPT)
• sich die Beträge der Zugeigenspannungen benachbarter Härtespuren an den Spurrändern nicht erhöhen (Berechnung oder Messung am Objekt bzw. an Referenzproben)
• sich eine ganzzahlige Spuranzahl, bezogen auf den Trommelumfang ergibt und daß auch bei der jeweils letzten Spurlegung die Abstände und Ränder rechts und links zur Spur gemäß Punkt eins und zwei, sich ausbilden
Eingestellt wird der festgelegte Spurversatz im CNC-Verfahrprogramm der Bearbeitungsstation.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können große Verschleißzonen, die das mehrfache der Spurbreite betragen, auftreten. Da sich das Bauteil (z.B. Drahtziehtrommel) während der Bearbeitung erwärmt, ist eine entsprechend angepaßte Variation der Fahrgeschwindigkeit bzw. der Laserleistung während der Bearbeitung vorteilhaft, um gleiche Einhärtetiefen usw. zu erreichen. Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren der genannten Art vorgeschlagen, bei dem durch die portionierte, spurartige Wärmeeinbringung zwischen den Spuren (5) ein Gefüge oder angelassenes Gefüge erhalten wird bzw. einstellbar wird, bei dem durch seine Elastizität die Rißneigung in der gehärteten Laserspur gesenkt wird. Dadurch wird es insbesondere möglich, auch rißempfindliche Werkstoffe bzw. Werkstoffe mit rißempfindlichem Gefüge verschleißfest zu härten.
Desweiteren wird durch die portionierte Wärmeeinbringung von Spur zu Spur mit einem gleichzeitigen Versatz um einen Winkel α, dessen Größe ein ganzzahliger Bruchteil von 360° ist, erreicht, daß erstens die Zielstellungen der geforderten Härte und Einhärtetiefe gesichert werden, zweitens andererseits durch die gleichmäßige Bauteilerwärmung über den Umfang minimalster thermischer Verzug (Wärmeverzug) und damit minimalste Nacharbeit entstehen und drittens die werkstoffabhängigen kritischen Abkühlzeiten in jedem Fall eingehalten und praktisch realisiert werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine optimierte Spurlegung realisiert, die gleichzeitig sichert, daß die mit der Laserbehandlung erzielbaren inneren Spannungen in einer besonders günstigen Lage zur Belastung (Verschleißbelastung) gelegt bzw. angeordnet werden und somit zusätzlich verschleißfestigkeitserhöhend wirken, wobei die Laserstrahlungsparameter hinsichtlich verschiedener Einflußgrößen, insbesondere den Werkstoff und seinen vorliegenden Wärmebehandlungszustand (Thermische Vorgeschichte) und der Bauteilgeometrie und dabei insbesondere wieder die Wanddicken im Verschleißzonenbereich und die Verschleißzonenbreite selbst, optimiert werden.
Im Unterschied zum bekannten Stand der Technik, mit dem immer versucht und angestrebt wurde, die Verschleißzone möglichst geschlossen zu härten, um eine einheitliche Randschichthärte in der Verschleißzone zu erzielen, und unter Berücksichtigung der Nachteile des Standes der Technik wird mit der erfindungs- 1 7
gemäßen Lösung eine Mehrspurlegung mit ca. 20 mm breiten Härtespuren bei Drahtziehtrommeln vorgeschlagen. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn beim Härten ein kreisförmiger Spot mit einem dem Kehlbereich angepaßten Durchmesser zur Anwendung kommt. Die Spurlegungen sind dabei durchgehend von dem Zylinderteil über den Kehlbereich bis auf die Krempe angeordnet. Der Spurversatz (2) berücksichtigt den Werkstoff abhängigen notwendigen Abstand zwischen den einzelnen gehärteten Spuren. Der Auflaufwinkel des Drahtes auf die Drahtziehtrommel soll dabei spitzwinkelig zu den Spuren (Mehrspurlegung) erfolgen. Werden diese optimierten Bedingungen eingehalten, wird auf der Drahtoberfläche keine Abformung von harten und weichen Struktur-Bereichen der Drahtziehtrommel beobachtet (Schuppung), was letztlich einen Qualitätsmangel bedeuten würde.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können große Verschleißzonen, die das Mehrfache der Spurbreite betragen, infolge der Spurlegung rißfrei hergestellt (gehärtet) werden, während bei konventionellen Härteverfahren (z.B. Induktionshärten) Risse auftreten.
Sämtliche Nachteile des Standes der Technik konnten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beseitigt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Dabei werden in
Figur 1 die Lage der Härtespuren 5 in der Härtezone 1
Figur 2 a - 2 c beispielhaft die Gestalt und die Abmessungen von
Drahtziehtrommeln
und in Figur 3 a - 3 c die Teilbereiche von Krempe, Kehle mit Übergangsradien R und Zylindergeometrien, wobei Figur 3 a zu Figur 2 a, Figur 3 b zu Figur 2 b und Figur 3 c zu Figur 2 c gehören
dargestellt.
Sämtliche Nachteile des Standes der Technik konnten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beseitigt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Ausführungsbeispiel
Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielhaft für das Laserhärten der Verschleißzone von Seiltrommeln für Drahtziehmaschinen (Drahtziehtrommeln) näher erläutert.
Drahtziehtrommeln bestehen aus einem zylindrischen Körper (Wandstärken ab 10 mm) mit einer oder mehreren Krempen unterschiedlicher Breite (vgl. Figur 2a - 2c) und der Kehle mit unterschiedlichen Übergangsradien R zwischen Krempe und zylindrischem Teil. Die Durchmesser der Drahtziehtrommeln liegen zwischen 300 und 1.000 mm. Höhe und Gewicht variieren in weiten Grenzen. Verwendete Werkstoffe sind Vergütungsstähle (z.B. 58CrV4), Stahlguß (z.B. GS 45) und Gußeisen (z.B. GGG 60).
Der Verschleiß entsteht
• beim Anlaufen des Seiles auf die Drahtziehtrommeln im Bereich der Krempe und des Überganges von der Krempe zum zylindrischen Teil,
• durch radialen Schlupf zwischen Seil- und Drahtziehtrommeloberfläche im gleichen Oberflächenbereich und • durch gleitende achsiale Bewegung des Seiles von dem Krempenbereich auf der zylindrischen Mantelfläche entlang.
Die daraus resultierende Verschleißzone 1 ist in Fig. 2a - 2c und Fig. 3a - 3c skizziert. Die Verschleißzone umfaßt die Kehle, einen Teil der Krempe (von der Kehle an gerechnet maximal 50 mm breit) und einen Teil der zylindrischen Oberfläche über der Krempe (etwa 60 mm über der Kehle).
Die erfindungsgemäße Härtung der Verschleißzone mittels Laserstrahlung ist in Fig. 1 dargestellt. Im skizzierten Beispiel wurden für den Spurwinkel (4) (Winkel zwischen Härtespur (5) und Längsachse der Drahtziehtrommel) 45° gewählt. Somit verläuft jede einzelne Härtespur (5) über die gesamte Breite der Verschleißzone (1).
Es ist erforderlich, die einzelne Härtespur durchgängig ohne Unterbrechung der Bestrahlung zu erzeugen.
Für die 3-D-Bearbeitung der Drahtziehtrommeln mit Krempe wurde ein Portal mit 6 Bewegungsachsen (3 karthesische Achsen, 2 Rotationsachsen des Bearbeitungs¬ kopfes und eine Rotationsachse für die Drahtziehtrommel) eingesetzt. Damit wurde gewährleistet, daß auch bei durchgängiger Härtung des Überganges von der zylindrischen Oberfläche auf die Krempe sowohl der Einfallswinkel des Laserstrahles von 90° als auch die Rotationsgeschwindigkeit zwischen Laserspot und Oberfläche der Drahtziehtrommel konstant gehalten wurde.
Die erforderliche Einhärtetiefe beträgt ca. 1 mm, in der Regel 1,0 - 1,2 mm. Bei der erfindungsgemäßen Spurlegung sind Laserleistungen von 5 kW ausreichend. Die Drahtziehtrommeln wurden mit dem Laser RS 6000 gehärtet, wobei eine Einhärtetiefe von 1 ,2 mm erreicht wurde.
Die Bestrahlungsparameter werden mit dem PC-Programm GEOPT bestimmt. Die Parameter können unter Berücksichtigung der gegebenen Randbedingungen sowohl bezüglich der Spurbreite (3) als auch bezüglich des Ubergangsradius (R) optimiert werden.
Der Spurversatz (2) der Härtespur wird so groß gewählt bzw. eingestellt, daß
• ein Anlassen des Spurrandes der bereits gehärteten Spur beim Erzeugen der nachfolgenden Härtespur ausgeschlossen wird (Berechnung nach GEOPT)
• sich die Beträge der Zugeigenspannungen benachbarter Härtespuren an den Spurrändern nicht erhöhen (Berechnung oder Messung am Objekt bzw. an Referenzproben)
• sich eine ganzzahlige Spuranzahl, bezogen auf den Trommelumfang ergibt und daß auch bei der jeweils letzten Spurlegung die Abstände und Ränder rechts uund links zur Spur gemäß Punkt eins und zwei, sich ausbilden.
Eingestellt wird der festgelegte Spurversatz im CNC-Verfahrprogramm der Bearbei¬ tungsstation.
Die Anpassung des Härteregimes an die jeweilige Geometrie der Ziehtrommel betrifft nicht nur Durchmesser und Höhe des Bauteiles oder die Breite des verschlei߬ gefährdeten Bereiches der Trommel sondern Form und Größe des Laserspots lassen sich auch an den Radius des Kehlbereiches zwischen Zylinderteil und Krempe der Ziehtrommel anpassen, soweit dies die geforderten Härtetiefen, Spurbreiten oder auch die Behandlungsdauer vertretbar machen.
Die Laserbehandlung erfolgt gemäß Fig. 1, wobei die resultierende Bewegung zwischen Drehachse unnd Bearbeitungskopf-Achsen so eingestellt wird, daß die Spuren im Winkel (4) von 45° zur Längsachse der Drahtziehtrommel angeordnet werden. Start- und Endpunkt der Bearbeitungslängen (Spuren) werden so gewählt, daß die Verschleißzone (1) mit 60 mm auf dem zylindrischen Teilstück und 50 mm auf der Krempe der Drahtziehtrommel bestrahlt wird. Der Winkel (4) der Spur (5) im Beispiel mit 45°, ist immer spitzwinkelig zur Auflaufrichtung des Seiles auf die Drahtziehtrommel anzuordnen (günstigeres Verschleißverhalten). Dies wird durch die Drehrichtungswahl der Drehachse berücksichtigt bzw. eingestellt, unter Kenntnis der späteren Einbaulage der Drahtziehtrommel. Werden diese optimierten Bedingungen eingehalten, wird auf der Drahtoberfläche keine Abformung von harten und weichen Struktur-Bereichen der Drahtziehtrommel beobachtet (Schuppung), was letztlich ein Qualitätsmangel bedeuten würde.
Während des Bearbeitungsprozesses sorgt eine der Geometrie der Drahtziehtrommel (Zylinder, Kehle mit Radius (R) und Krempe) angepaßte und vom Bearbeitungskopf mitgefύhrte Schutzgasdüse für eine stabile Stickstoff-Spülung.
Unter Berücksichtigung der zu realisierenden Härteparameter und des Durchmessers der Drahtziehtrommeln werden die Härtespuren (5) mit dem Spurversatz (2) gleichmäßig auf den Umfang der Drahtziehtrommel verteilt. Mit der Einstellung von Spurwinkel (4), Spurbreite (3) und Spurversatz (2) wird gesichert, daß sich die Zugspannungen in den ungehärteten Zwischenzonen ausbilden und in den Härtespuren (5) optimale Durckeigenspannungen erhalten bleiben und kein Härteabfall durch Anlassen erfolgt.
Als wesentliche Maßnahme zur Minimierung des Verzuges beim Laserhärten werden die Härtespuren (5) nicht im Abstand des Spurversatzes (2) nacheinander erzeugt, sondern die jeweils nachfolgende Härtespur (5) wird um einen Winkel α >_ 45° (im konkreten Beispiel α = 45°) versetzt, wobei die Größe des Winkels (α) sich nach der Wanddicke des zu härtenden Bauteiles richtet und dabei gilt, daß die Größe des Winkels (α) mit geringer werdender Wanddicke steigt und gegen 180° geht. Durch die damit portionsweise und verteilt eingebrachte Wärme erfolgt eine gleichmäßige symmetrische Erwärmung der Drahtziehtrommel. Zur weiteren Minimierung des Bauteil-Verzuges hat es sich bewährt, den Startpunkt auf den Zylinderteil der Härtezone 1 zu setzen, da der Krempenbereich mehr Prozeßwärme aufnehmen kann.
Durch die gleichmäßige symmetrische Verteilung der Wärmeeinwirkung wird erreicht, daß kein meßbarer Verzug auftritt, so daß die Nacharbeit auf eine Finish-Bearbeitung beschränkt bleibt. Aufstellung der Bezugszeichen und Begriffe
1 Verschleißzone
2 Spurversatz
3 Spurbreite
4 Spurwinkel
5 Härtespur
R Ubergangsradius

Claims

PATENTANSPRÜCHEVerfahren zur Herstellung beanspruchunαsαerecht verschleißfester, rotierend bewegter Draht-. Seil- und/oder Drahtseillaufflächen, insbesondere Oberflächen vonDrahtziehtrommeln aus Drahtziehmaschinen oder ähnlichen Transportrollen oderTrommeln
1. Verfahren zur Herstellung beanspruchungsgerecht verschleißfester, rotierend bewegter Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen, insbesondere Oberflächen von Drahtziehtrommeln aus Drahtziehmaschinen oder ähnlichen Transportrollen oder Trommeln, durch Randschichtumwandlungsharten, -umschmelzen, -legieren oder Beschichten in bauteil- und anwendungsgerecht dimensionierten verschlei߬ festen Spuren, bei dem die Energie portioniert Spur für Spur eingebracht wird, mittels nichtkonventioneller Härtungs- oder Beschichtungsverfahren, wie zum Beispiel Randschichtveredelungsverfahren mittels Laser- oder Elektronenstrahl, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die verschleißfesten Spuren (5) parallel gelegt werden, aber zur Rotationsachse der verschleißbeanspruchten Draht-, Seil- und/oder Drahtseillauffläche in einem Winkel (4) < 90° geneigt sind und diese verschleißfesten Spuren (5) um den Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächenumfang so versetzt gelegt werden, daß eine möglichst symmetrisch gesteuerte Wärmeeinwirkung auf diese erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfesten Spuren (5) nicht unmittelbar nacheinander um den minimalen Spurversatz (2), sondern nacheinander um einen Winkel α, dessen Größe ein ganzzahliger Bruchteil von 360° ist, um den Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächenumfang versetzt und fortlaufend derart erzeugt werden, daß die verschleißfesten Spuren (5) nach den ersten bzw. jedem weiteren vollen Umlauf von 360° zusätzlich zum Winkel α um den für das jeweilige Bauteil optimalen Spurversatz (2) versetzt gelegt werden, bis eine gleichmäßige Spurverteilung über die gesamte Verschleißzone (1) erreicht ist und die einzelnen Spuren (5) um den für das jeweilige Bauteil optimalen Spurversatz (2) angelegt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α, um den die verschleißfesten Spuren (5) versetzt erzeugt werden, 45°, 90°, 120° oder 180° beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α 90° beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfesten Spuren (5) zur Rotationsachse der verschlei߬ beanspruchten Draht-, Seil- und/oder Drahtseillauffläche um einen Winkel (4) zwischen 10° und 80° geneigt sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfesten Spuren (5) zur Rotationsachse der verschlei߬ beanspruchten Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen um einen Winkel (4) zwischen 30° und 60° geneigt sind.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebrachten verschleißfesten Spuren (5) eine 3-dimensionale Raumkurve beschreiben.
EP95921696A 1994-06-17 1995-06-12 Verfahren zur herstellung beanspruchungsgerecht verschleissfester, rotierend bewegter draht-, seil- und/oder drahtseillaufflächen, insbesondere oberflächen von drahtziehtrommeln aus drahtziehmaschinen oder ähnlichen transportrollen oder trommeln Withdrawn EP0760720A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944421238 DE4421238C2 (de) 1994-06-17 1994-06-17 Verfahren zur Herstellung beanspruchungsgerecht verschleißfester, rotierend bewegter Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen, insbesondere Oberflächen von Drahtziehtrommeln aus Drahtziehmaschinen oder ähnlichen Transportrollen oder Trommeln
DE4421238 1994-06-17
PCT/DE1995/000781 WO1995035173A1 (de) 1994-06-17 1995-06-12 Verfahren zur herstellung beanspruchungsgerecht verschleissfester, rotierend bewegter draht-, seil- und/oder drahtseillaufflächen, insbesondere oberflächen von drahtziehtrommeln aus drahtziehmaschinen oder ähnlichen transportrollen oder trommeln

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0760720A1 true EP0760720A1 (de) 1997-03-12

Family

ID=6520840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP95921696A Withdrawn EP0760720A1 (de) 1994-06-17 1995-06-12 Verfahren zur herstellung beanspruchungsgerecht verschleissfester, rotierend bewegter draht-, seil- und/oder drahtseillaufflächen, insbesondere oberflächen von drahtziehtrommeln aus drahtziehmaschinen oder ähnlichen transportrollen oder trommeln

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0760720A1 (de)
CZ (1) CZ360596A3 (de)
DE (1) DE4421238C2 (de)
PL (1) PL175277B1 (de)
WO (1) WO1995035173A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462516C2 (ru) * 2010-11-13 2012-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова" Способ поверхностной обработки изделий из жаропрочных сплавов
US20170298990A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-19 Caterpillar Inc. Self-lubricating roller bearing and methods of making and using self-lubricating roller bearing
CN110643788B (zh) * 2018-06-27 2021-07-23 上海赛科利汽车模具技术应用有限公司 一种拉延模r凸角激光淬火路径线选择方法
CN111690800B (zh) * 2020-06-16 2022-02-18 北京首钢吉泰安新材料有限公司 拉丝机塔轮用钢及其制备方法、拉丝机塔轮及应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE124825C (de) *
DE888834C (de) * 1951-05-18 1953-09-03 Ver Deutsche Metallwerke Ag Drahtziehtrommel
GB901527A (en) * 1958-04-22 1962-07-18 Cyril George Pullin Improvements relating to the drawing of metallic wires, particularly ferrous wires
FI802179A (fi) * 1980-07-07 1982-01-08 Valmet Oy Foerfarande och anordning i framstaellningen av foeremaol av gjutjaern med haord yta i synnerhet av valsar saosom valsar foer staolindustrin eller papperskalandreringsvalsar samt enligt foerfarandet tillverkad vals eller dylik
DE3343783C1 (de) * 1983-12-03 1984-07-05 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8900 Augsburg Verfahren zur Herstellung verschleissfester Zylinderlaufflaechen von Brennkraftmaschinen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9535173A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO1995035173A1 (de) 1995-12-28
DE4421238C2 (de) 1996-07-11
CZ360596A3 (cs) 1998-03-18
DE4421238A1 (de) 1995-12-21
PL175277B1 (pl) 1998-12-31
PL317970A1 (en) 1997-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019132191A1 (de) Vorrichtung zum Laserauftragschweißen mit mehreren Laserauftragschweißköpfen
EP1173304B1 (de) Verfahren zur herstellung eines oberflächenlegierten zylindrischen, teilzylindrischen oder hohlzylindrischen bauteils
DE3100927A1 (de) Verfahren zur bearbeitung der oberflaeche einer walze fuer kaltwalzen, insbesondere einer dressierwalze und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE1508386B1 (de) Vorrichtung zum kontinuierlichen Abschrecken von erwaermten Metallplatten
DE102005012522B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum abschnittsweisen Durchhärten von aus Stahlblech fertig geformten Bauteilen
DE102005025627B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Sägezahn- und Ganzstahlgarnituren sowie Sägezahndraht
EP0815267B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erhöhung des absorptionsgrades beim oberflächen-festphasenhärten von werkstücken mittels laserstrahlung
EP0760720A1 (de) Verfahren zur herstellung beanspruchungsgerecht verschleissfester, rotierend bewegter draht-, seil- und/oder drahtseillaufflächen, insbesondere oberflächen von drahtziehtrommeln aus drahtziehmaschinen oder ähnlichen transportrollen oder trommeln
DE19530641C1 (de) Schneidwerkzeug und Verfahren zum Herstellen desselben
AT504706B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung von metallischen langprodukten
EP1721994B1 (de) Induktionserwärmungsanlage zum gleichzeitigen Erwärmen von mehreren Werkstücken
EP0808672B1 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung von Edelstahl- oder Kohlenstoffstahlblech aus durch Strangguss erzeugten Dünnbrammen
DE2232932A1 (de) Verschleiss- und warmfestes werkstueck aus stahl mit gehaerteter oberflaeche zur verwendung als maschinenteil
DE3626808A1 (de) Verfahren zur herstellung einer nockenwelle mit einer aufgeschmolzenen und abgekuehlten oberflaechenschicht
DE19757485A1 (de) Vorrichtung zum kontrollierten Abkühlen von warmgewalzten Profilen, insbesondere Trägern, direkt aus der Walzhitze
DE19537738C1 (de) Einrichtung zum gleichzeitigen Induktionshärten von mehreren unterschiedlichen Oberflächenpartien eines Stahlwerkstückes
DE2556057B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erwaermen von metallbaendern, insbesondere nichteisen-metallbaendern
EP0474625B1 (de) Verfahren zum Richten von, insbesondere endlosen, Bändern
DE2548116B2 (de) Vorrichtung zum Abschrecken eines erwärmten MetaUrohres
JPS6013411B2 (ja) 鋼材製造設備列及びその設備列の操作方法
DD270090A1 (de) Verfahren zur oberflaechenschmelzveredelung mit elektronenstrahlen
DE2419382A1 (de) Verfahren zum heraustrennen von teilen aus kaltgewalztem bandstahl
DE1938403C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ver formung rotationssymmetrischer Werkstucke mittels eines Fließdruckprozesses
EP1358963A1 (de) Verfahren zur Laser-Wärmebehandlung, insbesondere zum Härten, von Werkstücken
DE662453C (de) Gluehverfahren zur Vorbereitung hartgebremster Schienenstahlraeder zum Abdrehen der abgeplatteten Radlaufflaeche

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19961206

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BE DE ES FR GB IT LU PT SE

17Q First examination report despatched

Effective date: 19980519

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Withdrawal date: 19990312