EP0908257A2 - Process for preparing a toothed pinion with collar - Google Patents

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EP0908257A2
EP0908257A2 EP98118716A EP98118716A EP0908257A2 EP 0908257 A2 EP0908257 A2 EP 0908257A2 EP 98118716 A EP98118716 A EP 98118716A EP 98118716 A EP98118716 A EP 98118716A EP 0908257 A2 EP0908257 A2 EP 0908257A2
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BT Magnet Technologie GmbH
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Abstract

The pinion is produced as a sintered component with a basic bainitic structure. Subsequently, by surface hardening, a martensitic structure is produced at least in the hub zone.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Ritzels mit Bund und Verzahnung.The invention relates to a method for producing a pinion with collar and Gearing.

Die bekannten Ritzel dieser Art sind in der Regel in Kompaktstahlausführungen hergestellt. Sie sind daher nur mit entsprechend hohem Herstellaufwand den gestellten Anforderungen entsprechend herstellbar. Dabei soll das Bauteil eine verschleißfeste Oberfläche verbunden mit einem zähen Kern aufweisen.The known pinions of this type are usually in compact steel designs manufactured. They are therefore only posed with a correspondingly high manufacturing cost Requirements can be manufactured accordingly. The component should be a have a wear-resistant surface connected to a tough core.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum preisgünstigeren Herstellen eines Ritzels zu schaffen, bei dem die an Bund und Verzahnung gestellten Anforderungen auf einfache Art berücksichtigt werden können.It is an object of the invention to provide a method for less expensive manufacture creating a pinion in which the requirements placed on the collar and gearing can be taken into account in a simple manner.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, es als Sinterteil mit bainitischem Grundgefüge herzustellen, bei dem abschließend zumindest im Bereich des Bundes durch Oberflächenhärtung eine Randschicht aus martensitischem Gefüge gebildet wird. The object is achieved according to the invention by using it as a sintered part to produce a bainitic basic structure, in which at least in the end Area of the federal government through surface hardening an edge layer made of martensitic Structure is formed.

Die Herstellung des Ritzels in Sinterausführung ist gegenüber der Herstellung in Kompaktstahlausführung wesentlich kostengünstiger. Mit dem dadurch realisierten bainitischen Grundgefüge wird ein zähes Verhalten des Ritzels erreicht, während durch die abschließende Oberflächenhärtung ein martensitisches Gefüge erzielt wird, das neben der Verschleißfestigkeit auch hohen Hertz'schen Pressungen standhält. Mit dem neuen Verfahren läßt sich die Sintertechnik auch im Herstellungsbereich von Ritzeln umsetzen.The production of the pinion in sintered design is compared to the production in Compact steel version much cheaper. With that realized bainitic basic structure, a tough behavior of the pinion is achieved, while a martensitic due to the final surface hardening Microstructure is achieved in addition to the wear resistance and high Hertzian Withstands pressings. The sintering technique can also be used with the new process implement in the pinion manufacturing area.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung werden die an die Ritzel gestellten Anforderungen dadurch optimal erfüllt, daß als Ausgangsmaterial für das Sinterteil Stahlpulver mit 1,5 Masse-% Mo, 2 Masse-%Ni und 0,3 Masse-% bis 0,6 Masse-% C verwendet wird.According to a preferred embodiment, the requirements placed on the pinion thereby optimally fulfilled that as a starting material for the sintered part Steel powder with 1.5 mass% Mo, 2 mass% Ni and 0.3 mass% to 0.6 Mass% C is used.

Der Sintervorgang der Grünlinge oder Pulverpresslinge wird im Bereich von 1100°C bis 1300°C durchgeführt und die abschließende Oberflächenhärtung zumindest des Bundes wird als induktive Randschichthärtung vorgenommen.The sintering process of the green compacts or powder compacts is in the range of 1100 ° C to 1300 ° C and the final surface hardening at least the federal government does inductive surface hardening.

Der Abkühlvorgang nach dem Sintervorgang läuft nach einer Ausgestaltung so ab, daß die Sinterteile nach dem Sintern auf eine erste Temperatur oberhalb einer ersten Umwand)ungstemperatur normal abgekühlt werden, daß danach eine beschleunigte Abkühlung auf eine zweite Temperatur oberhalb oder unterhalb einer zweiten Umwandlungstemperatur vorgenommen wird und daß die zweite Temperatur eine vorgegebene Zeit aufrecht erhalten wird, wobei die erste Umwandlungstemperatur mit etwa 900°C gewählt wird, bei der Austenit (γ-Mischkristall) vorliegt und wobei die zweite Umwandlungstemperatur mit etwa 330°C gewählt wird, bei der die Umwandlung von Austenit in Bainit oder bei Unterschreiten der zweiten Umwandlungstempertur von Austenit in Martensit beginnt. The cooling process after the sintering process runs according to one embodiment that the sintered parts after sintering to a first temperature above a first conversion temperature are cooled normally, after that accelerated cooling to a second temperature above or is made below a second transition temperature and that the second temperature is maintained for a predetermined time, the first transformation temperature is chosen at about 900 ° C, for the austenite (γ solid solution) is present and the second transition temperature is approximately 330 ° C is selected, at which the transformation of austenite into bainite or at Falling below the second transformation temperature from austenite to martensite begins.

Die Erfindung wird anhand von Diagrammen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1
das schematische Temperatur-Zeit-Diagramm des Abkühl- und Haltevorganges und
Fig. 2
den Härteverlauf in der Randschicht von Bund und Verzahnung.
The invention is explained in more detail using diagrams of an exemplary embodiment. It shows:
Fig. 1
the schematic temperature-time diagram of the cooling and holding process and
Fig. 2
the course of hardness in the edge layer of the collar and toothing.

Für die Herstellung eines Ritzels mit Bund und Verzahnung wird Stahlpulver mit 1,5 Masse-% Mo, 2 Masse-% Ni und 0,3 Masse-% bis 0,6 Masse-% C gemischt, und daraus werden Grünlinge oder Pulverpreßlinge in einem Warmpreßvorgang mit einem Preßdruck von > 750 MPa bei einer Temperatur von 130°C bis 150°C gepreßt. Die Grünlinge oder Pulverpreßlinge werden bei 1100°C bis 1300°C gesintert. Nach dem Sintervorgang werden die Sinterteile im Sinterofen auf eine erste Temperatur normal abgekühlt, die noch oberhalb einer ersten Umwandlungstemperatur Ar3 von etwa 900°C liegt. Daran schließt sich ein beschleunigter Abkühlvorgang auf eine zweite Temperatur an, die oberhalb oder unterhalb einer zweiten Umwandlungstemperatur (Ms-Temperatur) von 315°C liegt. Die Abkühlzeit beträgt dabei weniger als 100 Sekunden, wie das Diagramm nach Fig. 1 zeigt. Bei der zweiten Temperatur wird eine vorgegebene Haltezeit aufrechterhalten, die einige hundert Sekunden beträgt. Je nach Größe der Haltetemperatur werden unterschiedliche Härten HV 0,1 (Vickershärten) erzielt, wie die an den Kurven der Fig. 1 angegebenen Härtewerte 350, 450 und 580 HV 0,1 zeigen.Steel powder is used to produce a pinion with a collar and toothing 1.5% by mass Mo, 2% by mass Ni and 0.3% by mass to 0.6% by mass C mixed, and they become green compacts or powder compacts in a hot pressing process with a pressure of> 750 MPa at a temperature of 130 ° C pressed up to 150 ° C. The green compacts or powder compacts are at 1100 ° C to 1300 ° C sintered. After the sintering process, the sintered parts are in the sintering furnace cooled to a first temperature normally, which is still above a first Transition temperature Ar3 of about 900 ° C. That includes itself accelerated cooling to a second temperature above or below a second transition temperature (Ms temperature) of 315 ° C lies. The cooling time is less than 100 seconds, like that 1 shows the diagram. At the second temperature, a predetermined one Maintain hold time that is a few hundred seconds. Depending on size the holding temperature different hardnesses HV 0.1 (Vickers hardness) achieved, like the hardness values indicated on the curves of Fig. 1 350, 450 and 580 HV 0.1 show.

Bei der ersten Umwandlungstemperatur Ar3 mit etwa 800°C wird eine Umwandlung von Austenit (γ-Mischkristall) in Ferrit (α-Mischkristall) beginnen, während bei der zweiten Umwandlungstemperatur Ms von 315°C die Umwandlung von Austenit in Martensit beginnt. At the first transformation temperature Ar3 with about 800 ° C there is a transformation start from austenite (γ mixed crystal) in ferrite (α mixed crystal), while at the second transformation temperature Ms of 315 ° C the transformation from austenite to martensite.

Wird nach dem Sinter-, Abkühl- und Haltevorgang nur der Bund des Ritzels einer induktiven Randschichthärtung unterzogen, dann hat der Bund von der Randschicht aufgrund des martensitischen Gefüges bis zu einer Tiefe von etwa 1,6 mm eine höhere Härte HV 0,1, während die Verzahnung mit dem bainitischen Grundgefüge durchweg eine kleinere Härte aufweist, wie Fig. 2 zeigt. Bei der Verzahnung schwankt die Härte HV 0,1 in Abhängigkeit vom Randabstand nur in geringem Maße.After the sintering, cooling and holding process, only the collar of the pinion becomes one undergone inductive surface hardening, then the collar has from the surface layer due to the martensitic structure to a depth of approximately 1.6 mm a higher hardness HV 0.1, while the gearing with the bainitic Basic structure consistently has a lower hardness, as shown in FIG. 2. In the The toothing only varies in hardness HV 0.1 depending on the edge distance at low level.

Wie Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, kann durch die Haltetemperatur nach der beschleunigten Abkühlung die Härte HV 0,1 beeinflußt werden, die durch das bainitische Grundgefüge des Sinterteils gegeben ist. Die im Ausführungsbeispiel erzielte Härte HV 0,1 schwankt von 400 bis 350. Beim Bund wird in der Randschicht bis zu einem Randabstand von 1,2 mm immer noch eine Härte HV 0,1 von 800 erreicht, die dann aber sehr rasch bei größer werdendem Randabstand auf die Härte des bainitischen Grundgefüges absinkt.As can also be seen in FIG. 1, the holding temperature after accelerated cooling, the hardness HV 0.1 can be influenced by the basic bainitic structure of the sintered part is given. The in the embodiment achieved hardness HV 0.1 fluctuates from 400 to 350 Edge layer up to an edge distance of 1.2 mm still a hardness HV 0.1 of 800 reached, but then very quickly with increasing Edge distance decreases to the hardness of the basic bainitic structure.

Im Bedarfsfall kann jedoch auch die Verzahnung des Ritzels einer induktiven Randschichthärtung unterzogen werden.If necessary, however, the toothing of the pinion can be inductive Surface hardening to be subjected.

Claims (7)

Verfahren zum Herstellen eines Ritzels mit Bund und Verzahnung,
dadurch gekennzeichnet, daß es als Sinterteil mit bainitischem Grundgefüge hergestellt wird, bei dem abschließend zumindest im Bereich des Bundes durch Oberflächenhärtung eine Randschicht aus martensitischem Gefüge gebildet wird. Process for producing a pinion with a collar and teeth,
characterized, that it is produced as a sintered part with a bainitic basic structure, in which an edge layer of martensitic structure is finally formed at least in the region of the collar by surface hardening. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial für das Sinterteil Stahlpulver mit Mo, Ni und C als Beimengung verwendet wird. Method according to claim 1,
characterized, that steel powder with Mo, Ni and C as an admixture is used as the starting material for the sintered part. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Sinterstahlpulver etwa 1,5 Masse-% Mo, 2 Masse-% Ni und 0,3 Masse-% bis 0,6 Masse-% C beigemengt werden. Method according to claim 2,
characterized, that about 1.5% by mass of Mo, 2% by mass of Ni and 0.3% by mass to 0.6% by mass of C are added to the sintered steel powder. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ausgangsmaterial mit einem Preßdruck von > 750 MPa bei einer Temperatur von 130°C bis 150°C Grünlinge oder Pulverpreßlinge gepreßt werden und daß die Grünlinge oder Pulverpreßlinge bei 1100°C bis 1300°C gesintert werden. Method according to one of claims 1 to 3,
characterized, that green compacts or powder compacts are pressed from the starting material with a compression pressure of> 750 MPa at a temperature of 130 ° C to 150 ° C and that the green compacts or powder compacts are sintered at 1100 ° C to 1300 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterteile nach dem Sintern auf eine erste Temperatur oberhalb einer ersten Umwandlungstemperatur (Ar3) normal abgekühlt werden, daß danach eine beschleunigte Abkühlung auf eine zweite Temperatur oberhalb oder unterhalb einer zweiten Umwandlungstemperatur (Ms) vorgenommen wird und daß die zweite Temperatur eine vorgegebene Zeit aufrecht erhalten wird. Method according to one of claims 1 to 5,
characterized, that the sintered parts are normally cooled after sintering to a first temperature above a first transition temperature (Ar3), that an accelerated cooling to a second temperature above or below a second transition temperature (Ms) is then carried out and that the second temperature is maintained for a predetermined time. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenhärtung als induktive Randschichthärtung ausgeführt wird. Method according to one of claims 1 to 5,
characterized, that the surface hardening is carried out as inductive surface hardening. Ritzel hergestellt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6.Pinion manufactured according to one or more of claims 1 to 6.
EP98118716A 1997-10-07 1998-10-02 Process for preparing a toothed pinion with collar Withdrawn EP0908257A3 (en)

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