EP1743103A1 - Kugelelement für zweiteiligen kugelzapfen und herstellungsverfahren - Google Patents

Kugelelement für zweiteiligen kugelzapfen und herstellungsverfahren

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Publication number
EP1743103A1
EP1743103A1 EP05747383A EP05747383A EP1743103A1 EP 1743103 A1 EP1743103 A1 EP 1743103A1 EP 05747383 A EP05747383 A EP 05747383A EP 05747383 A EP05747383 A EP 05747383A EP 1743103 A1 EP1743103 A1 EP 1743103A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ball
balls
ball element
manganese steel
micro
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Withdrawn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
EP05747383A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Kruse
Dirk Adamczyk
Reinhard STÖTERAU
Jean-Paul Castanet
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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 ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP1743103A1 publication Critical patent/EP1743103A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/02—Making machine elements balls, rolls, or rollers, e.g. for bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/04—Pivotal connections
    • F16C11/06—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/76—Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups
    • B21K1/762—Coupling members for conveying mechanical motion, e.g. universal joints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C11/0609—Construction of the male part made from two or more parts
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    • F16C23/04—Sliding-contact bearings self-adjusting
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    • F16C23/045—Sliding-contact bearings self-adjusting with spherical surfaces, e.g. spherical plain bearings for radial load mainly, e.g. radial spherical plain bearings
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    • F16C2220/48—Shaping by deformation without removing material by extrusion, e.g. of metallic profiles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
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    • Y10T29/49643—Rotary bearing
    • Y10T29/49647—Plain bearing
    • Y10T29/49648—Self-adjusting or self-aligning, including ball and socket type, bearing and component making
    • Y10T29/49664—Ball making

Definitions

  • the invention relates to a method for producing balls or ball segments, in particular for ball joints, according to claim 1.
  • the invention further relates to a ball element for two-part ball pins according to the preamble of claim 7.
  • Two-part ball pins usually comprise a pin element and a separate ball perforated to receive the pin element. It is known here to produce balls for two-part ball pins, more precisely, ball elements such as perforated balls or ball segments by cold extrusion. In the prior art, for the production of the balls for two-part ball pins, tempering steel is usually used. After cold extrusion of the balls, the balls are first tempered. In connection with the nerging process, the balls are quenched by pouring the balls from the nerging furnace into the quenching medium in the hot or soft state.
  • tempering steel has to be used for this.
  • This quenched and tempered steel is, however, more expensive than other steels, which among other things is related to the fact that the quenched and tempered steel has to be drawn in a drawing shop to achieve the desired material structure and annealed on spherical cementite (GKZ).
  • the balls made from tempering steel must of course be subjected to the corresponding tempering process after the cold pressing, so that the balls made from the tempering steel achieve the desired, intended hardness values and strength properties of the tempering steel.
  • all of this is complex and therefore leads to high manufacturing costs for the balls.
  • the balls should in particular be simple and inexpensive to manufacture.
  • the problem of the occurrence of the impact points on the ball surface is to be overcome and the need to subsequently eliminate the impact points is eliminated.
  • the high material and surface quality of the balls achieved with the known methods and the desired high strength of the balls should also be achieved or maintained.
  • a rod section or wire section is produced from a semifinished product in a first method step.
  • a semi-finished product which consists of micro-alloyed carbon-manganese steel.
  • any carbon-manganese steel with microalloying elements that has been hot-rolled after melting and has a fine-grained ferritic-pearlitic structure is suitable in principle.
  • the section is then pickled, in particular in order to remove oxidic coatings and to obtain a metallically clean surface of the section for the subsequent operations.
  • the rod section or wire section is then shaped by cold extrusion in such a way that the desired spherical shape is produced.
  • the spherical surface is ground to the intended dimension and shape.
  • the method according to the invention is extremely advantageous in several respects.
  • a micro-alloyed carbon-manganese steel is used to produce the balls.
  • the micro-alloyed carbon-manganese steel in particular does not have to be tempered, but, as has been shown, achieves excellent strength and hardness by means of the cold deformation which takes place in the process step of cold extrusion of the ball from the rod or wire section.
  • this also means that the balls can already be dimensioned considerably closer to the final dimensions during cold extrusion, since, as in the prior art, the considerable material removal during grinding of the balls, which is there to eliminate the impact points, no longer has to be taken into account was necessary.
  • the semi-finished product used is more fully utilized, which already saves material costs.
  • the time required for subsequent grinding is considerably reduced, since significantly less material has to be removed.
  • the wear of the grinding tools and the amount of grinding sludge are significantly reduced, which also saves further costs and is environmentally friendly of the manufacturing process.
  • the balls which are cold-pressed from microalloyed carbon-manganese steel, have even a considerably higher hardness than the tempered balls known from the prior art after the pressing, due to the cold working and due to the described special properties of the microalloyed steel.
  • this higher hardness improves the grindability of the balls and shortens the necessary grinding time.
  • this higher hardness improves the grindability of the balls and shortens the necessary grinding time.
  • the sections are subjected to a drawing process in a further method step after the pickling, or it is carried out after pickling, annealing and drawing the sections on spherical cementite (GKZ treatment).
  • GKZ treatment spherical cementite
  • the wire or rod sections are phosphated and / or coated with a dry lubricant before the drawing or before the GKZ treatment.
  • a dry lubricant layer is arranged on the carrier layer, which has sufficient pressure resistance during cold extrusion and thus prevents metallic contact between the workpiece and the tool.
  • graphite, molybdenum disulfide, special soaps or waxes can be used as pressure-resistant solid lubricants.
  • the balls are nitrocarburized in a further process step.
  • Nitrocarburizing leads to improvements in corrosion resistance and wear resistance, especially in the case of surface adhesion between the ball and the bearing shell. Furthermore, a nitrocarburized surface has a reduced coefficient of friction. The reason for this is the so-called connection layer that is produced on the surface of the sphere during nitrocarburizing and has a thickness of only a few hundredths of a millimeter. Nitrocarburizing is also a comparatively environmentally friendly process and is an advantageous alternative to galvanically deposited layers. Nitrocarburization is preferably carried out in a salt bath.
  • the balls are after after grinding or after nitrocarburizing, polished or re-ground in a further process step and then polished. This further increases the corrosion resistance and wear resistance of the ball surface, and the coefficient of friction is further reduced.
  • the carbon-manganese steel has a microalloying element for accelerating the nitrogen uptake during nitriding or nitrocarburizing.
  • the microalloying element is particularly preferably vanadium.
  • vanadium in particular as a microalloying element accelerates the nitrogen uptake during nitriding.
  • higher hardness values and greater hardening depths of the connecting layer can be achieved with unchanged nitriding times, which also further improves the corrosion behavior.
  • the same advantageous properties of the connecting layer as with tempered steel can be achieved with shorter process or nitriding times.
  • the salt bath process time can be reduced by 33% from 90 minutes to 60 minutes in this way.
  • the invention also relates to a ball element, in particular for two-part ball pins.
  • a two-part ball pin is composed essentially of a pin element and a perforated ball element in a manner known per se.
  • the spherical element is distinguished by the fact that it consists of tempering-free carbon-manganese steel with micro-alloy elements.
  • the micro-alloyed carbon-manganese steel does not require a tempering process, but has excellent strength and hardness due to the cold forming Extrusion on.
  • the remuneration necessary for the production of the balls according to the prior art can be omitted, as a result of which the corresponding outlay and the associated costs are also eliminated.
  • the problem of undesired striking points on the spherical surfaces is solved, since the problematic pouring of the hot or soft spheres from the tempering furnace into the quenching medium is eliminated without replacement.
  • the microalloyed carbon-manganese steel is drawn, GKZ-treated or coated, in particular phosphated.
  • the spherical element is nitrocarburized. This improves corrosion resistance and wear resistance as well as the friction behavior of the ball element, in particular with regard to the adhesion between ball and bearing shell that occurs in ball joints due to the low angular velocities.
  • the ball element is ground and / or polished, whereby balls are obtained for particularly high-quality, durable and low-friction ball joints.
  • the microalloying elements comprise vanadium.
  • FIG. 1 shows the micrograph of the microstructure of a tempering steel for balls according to the prior art
  • FIG. 2 shows the structure of a microalloyed carbon-manganese steel for balls according to the present invention in a representation corresponding to FIG. 1
  • 3 shows a logarithmic plot of the cumulative fracture probability P against the tensile strength ⁇ in MPa according to Weibull
  • 4 shows in a linear bar representation a comparison of the strengths of balls produced according to the invention with tempered balls according to the prior art
  • 5 shows the properties of the connecting layer produced by nitrocarburization in balls produced according to the invention in comparison with tempered balls according to the prior art
  • FIG. 6 shows a ball produced according to the invention for a two-part ball pin in two different views.
  • FIG. 1 shows the greatly enlarged micrograph of the ferritic-pearlitic structure of a tempering steel for balls according to the prior art. Specifically, this is the structure of a hot-rolled standard tempering steel with the designation 41Cr4.
  • FIG. 2 shows the micrograph of the likewise ferritic-pearlitic microstructure of a micro-alloyed carbon-manganese steel for balls according to the present invention in the same magnification as for the micrograph of the heat-treatable steel according to FIG. 1.
  • micro-alloyed steel with the designation 35V1 or C-Mn-V, which is also hot-rolled during manufacture.
  • This steel has the following alloying elements (all information in
  • the structure of the micro-alloyed steel according to FIG. 2 is much finer than that of the conventional tempering steel according to FIG. 1.
  • the fine structure of the micro-alloyed steel according to FIG. 2 leads in particular to particularly good cold formability of the micro-alloyed steel, which advantageously accommodates the production of the balls according to the invention by cold pressing.
  • the representation is the cumulative fracture probability P in the form of a Weibull distribution, plotted logarithmically on the vertical axis, against the tensile strength ⁇ in MPa plotted on the right axis.
  • the tensile strength was calculated in accordance with DLN 50150 from measured hardness values, the hardness values being measured at different points on the balls.
  • the diamond-shaped measuring points designated with the letter A in the legend relate to the balls made of microalloyed carbon-manganese steel produced by cold pressing according to the invention.
  • the square measuring points designated with the letter B in the legend in FIG. 3 relate to balls made from a tempered steel according to the prior art. Specifically, this is a common tempering steel with the designation 38MnB5.
  • the triangular measuring points designated by the letter C in the legend in FIG. 3 in turn relate to the spheres according to the invention made of microalloyed carbon-manganese steel, the triangular measuring points relating to the spheres according to the invention after nitrocarburizing. It can be seen in FIG.
  • Balls for ball joints without impact points are particularly advantageous, since this enables particularly smooth-running, long-life and low-wear ball joints, which show a particularly low tendency to stick-slip effects when the ball moves in the bearing shell.
  • the greater hardness of the balls of microalloyed carbon-manganese steel according to the invention is also advantageous in that it also improves the corrosion resistance and the friction behavior when the balls are used in ball joints.
  • FIG. 3 also shows the strength of the spheres according to the invention made of microalloyed carbon-manganese steel, applied in the form of triangular measuring points, after the spheres according to the invention have been subjected to nitrocarburization. From the intersection of the imaginary Weibull straight line (the straight line defined by a group of measuring points in each case) with the y-axis at zero, it can be seen that the spheres according to the invention made of microalloyed carbon-manganese steel still have strength values even after nitrocarburization (triangular measuring points ), which are as high as those of the balls made of tempered steel (square measuring points).
  • FIG. 4 again shows the tensile strength, determined according to DLN 50150, from the hardness of various balls according to the invention made of a further microalloyed carbon-manganese steel with the designation 10MnSi7 (dotted vertical bars on the right in each case), and the tensile strength of the wires from which the respective balls are made (left hatched vertical bars).
  • the representation of FIG. 4 again contains the strength values of a heat-treatable steel according to the prior art (horizontal bar) for comparison. The percentages on the right axis indicate the extent to which the wire from which the balls were pressed was pulled off before pressing. The wire was removed after hot rolling and before the balls were pressed.
  • the unrefined balls made from the microalloyed carbon-manganese steel (right dotted beams in each case) consistently have a higher strength than the balls made from the tempered steel (horizontal bar), and to a large extent independently of the degree of wire pulling and the resulting connected strength of the wire or starting material (left-hand hatched bars).
  • 5 shows the hardness profile according to the invention of a compensation-free, Microalloyed carbon-manganese steel (35V1) produced ball after nitrocarburization, the hardness measurements being plotted against the depth below the ball surface.
  • letter C again stands for the measured values of the carbon-manganese steel (triangular measuring points).
  • the corresponding hardness measured values of a ball made of conventional tempering steel according to the prior art are also plotted in the diagram according to FIG. 5, see again letter B in the legend in FIG. 5 (square measuring points).
  • the balls according to the invention made of microalloyed carbon-manganese steel have a higher hardness than corresponding balls made of tempered steel according to the prior art (square measuring points) even after nitrocarburizing.
  • the higher hardness is, as already explained above, i.a. advantageous for the particularly good wear resistance of the balls according to the invention and for a time and cost-saving, improved machinability of the balls during grinding.
  • FIG. 5 also shows the target values for the hardness on the surface or at 0.2 mm depth that are structurally predetermined for balls for ball joints, see the two horizontal bars in the diagram according to FIG. 5. It can be seen that the connecting layer of the balls according to the invention (triangular measuring points) complies with or even exceeds the required hardness target values.
  • FIG. 6 shows a ball made according to the invention from tempering-free, micro-alloyed carbon-manganese steel for a two-part ball pin, which is perforated to receive the pin element, in two different views. It can be seen that the balls can be produced using the method according to the invention without problems, in particular without cracks and with a perfect surface quality.
  • the invention thus makes an important contribution to the particularly economical production of high-quality balls, in particular for ball joints, wheel suspensions, stabilizers and for comparable purposes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ver ahren zur Herstellung von Kugeln, insbesondere für Kugelgelenke, sowie ein Kuge element für zweiteilige Kugelzapfen. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kugeln er olgt durch Kaltfließpressen und anschließendes Schleifen, wobei zur Herstellung der Ku eln mikrolegierter Kohlenstoff-Mangan-Stahl verwendet wird. Durch die Verwendung von m krolegiertem Kohlenstoff-Mangan-Stahl werden Kugeln mit einer bereits anhand der Kaltv rformung hervorragenden Festigkeit und Härte erhalten. Der zur Herstellung von gattu gsgemäßen Kugeln gemäß Stand der Technik notwendige Verfahrensschritt des Vergüte s kann damit ersatzlos entfallen, wodurch preisgünstigerer Werkstoff verwendet werden ann und wodurch sich die Herstellungskosten erheblich reduzieren. Die Erfindung ermöglicht, Ku eln insbesondere für zweiteilige Kugelzapfen einfacher und kostengünstiger herzustellen, obei gleichzeitig Oberflächen- und Materialqualität sowie Festigkeit und Verschleißbestä digkeit beibehalten bzw. gesteigert werden. Im Ergebnis wird der Aufwand zur Herstell ng der Kugeln verringert, und es wird zudem das Problem der beim Vergüten oftmals ent tehenden Schlagstellen auf den Kugeloberflächen beseitigt.

Description

Kugelelement für zweiteiligen Kugelzapfen und Herstellungsverfahren
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kugeln bzw. Kugelsegmenten, insbesondere für Kugelgelenke, gemäß Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Kugelelement für zweiteilige Kugelzapfen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Zweiteilige Kugelzapfen umfassen zumeist ein Zapfenelement sowie eine separate, zur Aufnahme des Zapfenelements gelochte Kugel. Es ist hierbei bekannt, Kugeln für zweiteilige Kugelzapfen, genauer gesagt, Kugelelemente wie beispielsweise gelochte Kugeln bzw. Kugelsegmente, durch Kaltfließpressen herzustellen. Im Stand der Technik wird zur Herstellung der Kugeln für zweiteilige Kugelzapfen üblicherweise Nergütungsstahl verwendet. Dabei erfolgt nach dem Kaltfließpressen der Kugeln zunächst die Vergütung der Kugeln. Im Zusammenhang mit dem Nergütungsprozess werden die Kugeln dabei abgeschreckt, indem die Kugeln im heißen bzw. weichen Zustand aus dem Nergütungsofen ins Abschreckmedium geschüttet werden.
Beim Einschütten ins Abschreckmedium stoßen jedoch die noch weichen Kugeln aneinander bzw. an die Wandungen des Abschreckbehälters, wodurch auf den Kugeloberflächen unerwünschte Schlagstellen entstehen. Diese Schlagstellen müssen in späteren Nerfahrensschritten aufwendig wieder entfernt werden, beispielsweise durch Schleifen der Kugeloberflächen. Dabei muss jedoch im Wesentlichen an der gesamten Kugeloberfläche so viel Material abgetragen werden, wie es der Tiefe der Schlagstellen entspricht. Hierbei ist ein erhebliches Materialvolumen abzutragen, was einerseits die Schleifzeit erheblich verlängert und andererseits zu einer schnellen Abnutzung der Schleifwerkzeuge führt. Außerdem muss das abzuschleifende Materialvolumen zuvor in Form eines Aufmaßes bei der Herstellung der Kugeln berücksichtigt werden, wodurch zusätzliche Materialkosten entstehen.
Ein weiterer Nachteil bekannter Herstellungsverfahren für derartige Kugeln liegt darin, dass nach dem Stand der Technik hierzu Nergütungsstahl verwendet werden muss. Dieser Vergütungsstahl ist jedoch teurer als andere Stähle, was unter anderem damit zusammenhängt, dass der Vergütungsstahl zur Erzielung des gewünschten Materialgefüges in einer Zieherei gezogen und auf kugeligen Zementit (GKZ) geglüht werden muss.
Außerdem müssen die aus Vergütungsstahl gefertigten Kugeln nach dem Kaltpressen selbstverständlich dem entsprechenden Vergütungsprozess unterzogen werden, damit die aus dem Vergütungsstahl gefertigten Kugeln die gewünschten, vorgesehenen Härtewerte und Festigkeitseigenschaften des Vergütungsstahls erreichen. All dies ist jedoch aufwendig und führt daher zu hohen Herstellungskosten für die Kugeln.
Mit diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Kugeln insbesondere für zweiteilige Kugelzapfen bzw. ein Verfahren zur Herstellung von Kugeln zu schaffen, mit denen bzw. mit dem sich die genannten Nachteile des Standes der Technik überwinden lassen.
Die Kugeln sollen dabei insbesondere einfach und kostengünstig herstellbar sein. Insbesondere soll die Problematik der Entstehung der Schlagstellen auf der Kugeloberfläche überwunden werden und damit das Erfordernis der anschließenden Beseitigung der Schlagstellen entfallen. Gleichzeitig soll jedoch die mit den bekannten Verfahren erreichte hohe Material- und Oberflächenqualität der Kugeln sowie die gewünschte hohe Festigkeit der Kugeln ebenfalls erreicht bzw. beibehalten werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch ein Kugelelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Kugeln umfasst die nachfolgend dargestellten Verfahrensschritte.
Zunächst wird in an sich bekannter Weise in einem ersten Verfahrensschritt ein Stangenabschnitt bzw. Drahtabschnitt aus einem Halbzeug erzeugt. Dabei wird jedoch ein Halbzeug verwendet, das aus mikrolegiertem Kohlenstoff-Mangan- Stahl besteht. Hierbei ist zunächst einmal prinzipiell jeder Kohlenstoff-Mangan-Stahl mit Mikrolegierungselementen geeignet, der nach dem Erschmelzen warmgewalzt wurde und in einem feinkörnigen ferritisch-perlitischen Gefüge vorliegt.
Anschließend wird der Abschnitt gebeizt, insbesondere um oxydische Überzüge zu beseitigen und für die nachfolgenden Arbeitsgänge eine metallisch reine Oberfläche des Abschnitts zu erhalten.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Stangenabschnitt bzw. Drahtabschnitt sodann durch Kaltfließpressen so umgeformt, dass die gewünschte Kugelform entsteht.
Abschließend erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt das Schleifen der Kugeloberfläche auf das vorgesehene Maß und die vorgesehene Form.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in mehrerlei Hinsicht äußerst vorteilhaft. Zunächst einmal wird an Stelle des aus dem Stand der Technik bekannten Vergütungsstahls ein mikrolegierter Kohlenstoff-Mangan- Stahl zur Herstellung der Kugeln verwendet. Der mikrolegierte Kohlenstoff-Mangan-Stahl muss insbesondere nicht vergütet werden, sondern erreicht, wie sich gezeigt hat, eine hervorragende Festigkeit und Härte bereits anhand der Kaltverformung, die im Verfahrensschritt des Kaltfließpressens der Kugel aus dem Stangen- bzw. Drahtabschnitt erfolgt.
Da infolgedessen zur Herstellung der Kugeln der gemäß Stand der Technik stets notwendige Verfahrensschritt des Vergütens ersatzlos entfallen kann, entfallen ebenso zunächst einmal der mit dem Vergüten verbundene Aufwand sowie die entsprechenden Kosten. Insbesondere wird damit jedoch auch das mit dem Stand der Technik verbundene Problem der unerwünschten Schlagstellen auf den Oberflächen der Kugeln, die beim Einschütten der heißen bzw. weichen Kugeln aus dem Vergütungsofen in das Abschreckmedium entstehen, vollständig beseitigt.
Dies bedeutet mit anderen Worten außerdem, dass die Kugeln bereits beim Kaltfließpressen erheblich näher an den Endabmaßen dimensioniert werden können, da nicht mehr, wie zuvor beim Stand der Technik, der erhebliche Materialabtrag beim Schleifen der Kugeln berücksichtigt werden muss, der dort zur Beseitigung der Schlagstellen notwendig war. Auf diese Weise wird das eingesetzte Halbzeug einerseits vollständiger ausgenutzt, wodurch bereits Materialkosten eingespart werden. Andererseits verkürzt sich die zum nachfolgenden Schleifen benötigte Zeit erheblich, da wesentlich weniger Material abgetragen werden muss. Nicht zuletzt wird auf diese Weise die Abnutzung der Schleifwerkzeuge sowie die Menge des anfallenden Schleifschlamms wesentlich reduziert, was ebenfalls weitere Kosten einspart sowie der Umweltfreundlichkeit des Herstellungsverfahrens entgegenkommt.
Wie sich gezeigt hat, weisen die aus mikrolegiertem Kohlenstoff-Mangan-Stahl kaltgepressten Kugeln nach dem Pressen aufgrund der Kaltverformung sowie aufgrund der beschriebenen, besonderen Eigenschaften des mikrolegierten Stahls sogar eine erheblich höhere Härte als die aus dem Stand der Technik bekannten vergüteten Kugeln auf.
Diese höhere Härte verbessert einerseits die Schleifbarkeit der Kugeln und verkürzt die notwendige Schleifdauer. Andererseits entstehen damit bei der Handhabung der Kugeln während des gesamten Herstellungsprozesses, insbesondere auch nach dem Schleifen, noch weniger Schlagstellen auf den Kugeloberflächen. Dies ist vorteilhaft, da eine der idealen Kugeloberfläche möglichst weit angenäherte Kugelgestalt ohne Schlagstellen zu besonders leichtgängigen und verschleißarmen Kugelgelenken führt, die im Betrieb geringstmögliche Stick-Slip-Effekte bei der Bewegung der Kugel in der Lagerschale zeigen.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformeh der Erfindung werden die Abschnitte nach dem Beizen in einem weiteren Verfahrensschritt einem Ziehprozess unterzogen, bzw. es erfolgt nach dem Beizen ein Glühen und Ziehen der Abschnitte auf kugeligen Zementit (GKZ- Behandlung). Auf diese Weise wird bereits vor dem abschließenden Kaltfließpressen eine Kaltverfestigung des Materials erreicht, wodurch sich die Festigkeit der anschließend erhaltenen Kugeln weiter erhöht.
Gemäß einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Draht- bzw. Stangenabschnitte vor dem Ziehen bzw. vor der GKZ-Behandlung phosphatiert und/oder mit einem Trockenschmierstoff beschichtet. Da beim Kaltfließpressen hohe Druckspannungen zwischen Werkstück und Werkzeug auftreten, müssen zumeist Maßnahmen ergriffen werden, durch die eine Kaltverschweißung zwischen Werkzeug und Werkstück verhindert wird. Dies erfolgt hier durch das Aufbringen einer Träger- bzw. Phosphatschicht auf die Draht- bzw. Stangenabschnitte. Auf der Trägerschicht wird wiederum eine Trockenschmierstoffschicht angeordnet, die beim Kaltfließpressen eine ausreichende Druckbeständigkeit aufweist und so den metallischen Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug verhindert. Als druckbeständige feste Gleitmittel können beispielsweise Graphit, Molybdändisulfid, spezielle Seifen oder Wachse eingesetzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt nach dem Schleifen der Kugeloberfläche in einem weiteren Verfahrensschritt eine Nitrocarburierung der Kugeln.
Das Nitrocarburieren führt zu Verbesserungen der Korrosionsbeständigkeit und des Verschleißwiderstandes, insbesondere bei Oberflächenadhäsion zwischen Kugel und Lagerschale. Weiterhin besitzt eine nitrocarburierte Oberfläche einen reduzierten Reibungskoeffizienten. Grund hierfür ist die beim Nitrocarburieren an der Kugeloberfläche erzeugte, eine besonders hohe Beständigkeit aufweisende sog. Verbindungsschicht, die eine Dicke lediglich von wenigen Hundertstel Millimetern besitzt. Ferner ist das Nitrocarburieren ein vergleichsweise umweltfreundliches Verfahren und bildet eine vorteilhafte Alternative etwa zu galvanisch abgeschiedenen Schichten. Die Nitrocarburierung erfolgt dabei bevorzugt im Salzbad.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung werden die Kugeln nach dem Schleifen bzw. nach dem Nitrocarburieren in einem weiteren Verfahrensschritt poliert bzw. erneut geschliffen und anschließend poliert. Hierdurch werden Korrosionsbeständigkeit und Verschleißwiderstand der Kugeloberfläche weiter erhöht, und der Reibungskoeffizient wird weiter herabgesetzt.
Gemäß einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kohlenstoff-Mangan-Stahl ein Mikrolegierungselement zur Beschleunigung der Stickstoffaufhahme beim Nitrieren bzw. Nitrocarburieren auf. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Mikrolegierungselement um Vanadium.
Durch die Verwendung von insbesondere Vanadium als Mikrolegierungselement beschleunigt sich die Stickstoffaufnahme beim Nitrieren. Auf diese Weise können bei unveränderten Nitrierzeiten höhere Härtewerte und größere Einhärttiefen der Verbindungsschicht erzielt werden, wodurch außerdem das Korrosionsverhalten weiter verbessert wird. Alternativ können mit kürzeren Prozess- bzw. Nitrierzeiten die gleichen vorteilhaften Eigenschaften der Verbindungsschicht wie bei einem Vergütungsstahl erreicht werden. Versuche haben beispielsweise ergeben, dass die Salzbad-Prozesszeit auf diese Weise von 90 Minuten um 33% auf 60 Minuten reduziert werden kann.
Insgesamt ergibt sich durch den optimierten Nitrierprozess bzw. durch die Verkürzung der Nitrierzeiten ein weiterer Kostenvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren für Kugeln unter Einsatz von Vergütungsstählen.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Kugelelement, insbesondere für zweiteilige Kugelzapfen. Ein zweiteiliger Kugelzapfen setzt sich dabei in an sich bekannter Weise im Wesentlichen aus einem Zapfenelement und einem gelochten Kugelelement zusammen. Gemäß der Erfindung zeichnet sich das Kugelelement jedoch dadurch aus, dass es aus vergütungsfreiem Kohlenstoff-Mangan-Stahl mit Mikrolegierungselementen besteht.
Der mikrolegierte Kohlenstoff-Mangan-Stahl benötigt keinen Vergütungsprozess, sondern weist hervorragende Festigkeit und Härte bereits aufgrund der Kaltverformung durch das Fließpressen auf. Somit kann, wie bereits eingangs dargestellt, zur Herstellung der Kugeln das gemäß Stand der Technik notwendige Vergüten entfallen, wodurch der dementsprechende Aufwand sowie die damit verbundenen Kosten ebenfalls wegfallen. Außerdem wird das Problem der unerwünschten Schlagstellen auf den Kugeloberflächen gelöst, da das diesbezüglich problematische Einschütten der heißen bzw. weichen Kugeln aus dem Vergütungsofen in das Abschreckmedium ersatzlos entfällt. Dabei ist der mikrolegierte Kohlenstoff-Mangan-Stahl gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung gezogen, GKZ-behandelt bzw. beschichtet, insbesondere phosphatiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kugelelement nitrocarburiert. Hierdurch werden Korrosionsbeständigkeit und Verschleißwiderstand sowie das Reibungsverhalten des Kugelelements verbessert, insbesondere bezüglich der bei Kugelgelenken aufgrund der geringen Winkelgeschwindigkeiten auftretenden Adhäsion zwischen Kugel und Lagerschale.
Gemäß weiterer, bevorzugter Ausfuhrungsformen der Erfindung ist das Kugelelement geschliffen und/oder poliert, wodurch Kugeln für qualitativ besonders hochwertige, langlebige und reibungsarme Kugelgelenke erhalten werden.
Nach einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Mikrolegierungselemente Vanadium.
Dadurch erhalten die nitrierten bzw. nitrocarburierten Kugeln eine besonders harte bzw. besonders dicke Verbindungsschicht, wodurch sich insbesondere das Korrosionsverhalten verbessert.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellender Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 die Schliffbilddarstellung der Gefügestruktur eines Vergütungsstahls für Kugeln gemäß dem Stand der Technik; Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung die Gefügestruktur eines mikrolegierten Kohlenstoff-Mangan-Stahls für Kugeln gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 eine logarithmische Auftragung der kumulativen Bruchwahrscheinlichkeit P gegen die Zugfestigkeit σ in MPa nach Weibull; Fig. 4 in linearer Balkendarstellung ein Vergleich der Festigkeiten erfindungsgemäß hergestellter Kugeln mit vergüteten Kugeln gemäß dem Stand der Technik; Fig. 5 in Kurvendarstellung die Eigenschaften der durch Nitrocarburierung erzeugten Verbindungsschicht bei erfindungsgemäß hergestellten Kugeln im Vergleich zu vergüteten Kugeln gemäß dem Stand der Technik; und Fig. 6 eine erfindungsgemäß hergestellte Kugel für einen zweiteiligen Kugelzapfen in zwei unterschiedlichen Ansichten.
In Fig. 1 zeigt die stark vergrößerte Schliffbilddarstellung der ferritisch-perlitischen Gefügestruktur eines Vergütungsstahls für Kugeln gemäß dem Stand der Technik. Es handelt sich dabei konkret um die Gefügestraktur eines warmgewalzten Standard- Vergütungsstahls mit der Bezeichnung 41Cr4.
Fig. 2 zeigt das Schliffbild der ebenfalls ferritisch-perlitischen Gefügestruktur eines mikiOlegierten Kohlenstoff-Mangan-Stahls für Kugeln gemäß der vorliegenden Erfindung in derselben Vergrößerung wie bei dem Schliffbild des Vergütungsstahls gemäß Fig. 1.
Dabei handelt es sich um den bei der Herstellung ebenfalls warmgewalzten mikrolegierten Stahl mit der Bezeichnung 35V1 bzw. C-Mn-V.
Dieser Stahl weist die folgenden Legierungselemente auf (alle Angaben in
Gewichtsprozent) :
0,35 % C
0,20 % Si
0,75 % Mn
0,02 % P
0,02 % S 0,20 % Cr 0,15 % Ni 0,20 % Cu 0,10 % V 0,02 % AI 0,01 % N
Man erkennt bei einer Zusammenschau der Fig. 1 und 2 das im Vergleich zum üblichen Vergütungsstahl gemäß Fig. 1 sehr viel feinere Gefüge des mikrolegierten Stahls gemäß Fig. 2. Das feine Gefüge des mikrolegierten Stahls gemäß Fig. 2 führt insbesondere zu einer besonders guten Kaltumformbarkeit des mikrolegierten Stahls, was der Erzeugung der erfindungsgemäßen Kugeln durch Kaltpressen vorteilhaft entgegenkommt.
In Fig. 3 ist die aus Härtemessungen berechnete Festigkeit von verschiedenen kaltgepressten Kugeln dargestellt. Bei der Darstellung handelt es sich um die auf der Hochachse doppelt logarithmisch aufgetragene kumulative Bruchwahrscheinlichkeit P in Form einer Weibull- Verteilung, gegen die auf der Rechtsachse aufgetragene Zugfestigkeit σ in MPa. Dabei wurde die Zugfestigkeit gemäß DLN 50150 aus gemessenen Härtewerten berechnet, wobei die Härtewerte an verschiedenen Stellen der Kugeln gemessen wurden.
Die Darstellung gemäß Fig. 3 enthält Messwerte von drei verschiedenen Kugeltypen. Die in der Legende mit Buchstabe A bezeichneten, rautenförmigen Messpunkte betreffen die erfindungsgemäß durch Kaltpressen hergestellten Kugeln aus mikrolegiertem Kohlenstoff- Mangan-Stahl. Die in der Legende in Fig. 3 mit Buchstabe B bezeichneten, quadratischen Messpunkte betreffen aus einem Vergütungsstahl hergestellte Kugeln gemäß dem Stand der Technik. Konkret handelt es sich dabei um einen üblichen Vergütungsstahl mit der Bezeichnung 38MnB5. Die in der Legende in Fig. 3 mit Buchstabe C bezeichneten, dreieckigen Messpunkte betreffen wiederum die erfindungsgemäßen Kugeln aus mikrolegiertem Kohlenstoff-Mangan-Stahl, wobei sich die dreieckigen Messpunkte auf die erfindungsgemäßen Kugeln nach dem Nitrocarburieren beziehen. Man erkennt in Fig. 3, dass die Festigkeit der erfindungsgemäßen Kugeln aus mikrolegiertem Kohlenstoff-Mangan-Stahl (Rauten) ganz erheblich höher liegt als die Festigkeit des Vergütungsstahls gemäß dem Stand der Technik (Quadrate). Diese höhere Härte ist u.a. bei der Bearbeitung der Kugeln durch Schleifen von Vorteil, da sich auf diese Weise die Schleifdauer deutlich verkürzen lässt, wodurch Kosten eingespart werden.
Andererseits entstehen aufgrund der höheren Härte bei der Handhabung der Kugeln während und nach dem Herstellungsprozess besonders wenige Schlagstellen auf den Kugeloberflächen. Kugeln für Kugelgelenke ohne Schlagstellen sind besonders vorteilhaft, da auf diese Weise besonders leichtgängige, langlebige und verschleißarme Kugelgelenke ermöglicht werden, die im Betrieb bei der Bewegung der Kugel in der Lagerschale eine besonders geringe Neigung zu Stick-Slip-Effekten zeigen.
Die größere Härte der erfindungsgemäßen Kugeln aus mikrolegiertem Kohlenstoff- Mangan- Stahl ist schließlich auch insofern von Vorteil, als sich damit auch die Korrosionsbeständigkeit und das Reibverhalten beim Einsatz der Kugeln in Kugelgelenken verbessert.
In Fig. 3 ist außerdem die in Form von dreieckigen Messpunkten aufgetragene Festigkeit der erfindungsgemäßen Kugeln aus mikrolegiertem Kohlenstoff-Mangan- Stahl dargestellt, nachdem die erfindungsgemäßen Kugeln einer Nitrocarburierung unterzogen worden sind. Anhand der Schnittpunkte der gedachten Weibull-Geraden (der durch jeweils eine Gruppe von Messpunkten definierten Geraden) mit der y- Achse bei Null erkennt man, dass die erfindungsgemäßen Kugeln aus mikrolegiertem Kohlenstoff-Mangan-Stahl auch nach der Nitrocarburierung noch Festigkeitswerte aufweisen (dreieckige Messpunkte), die ebenso hoch wie diejenigen der Kugeln aus Vergütungsstahl (quadratische Messpunkte) sind.
Obwohl eigentlich zu erwarten wäre, dass aufgrund der beim Nitrocarburieren verwendeten Temperaturen bis nahe 600°C eine Erholung des beim Fließpressen kaltverfestigten Gefüges der Kugeln an der Kugeloberfläche und ein damit verbundener starker Rückgang der durch das Fließpressen erreichten hohen Festigkeiten erfolgen sollte, hat es sich jedoch überraschenderweise gezeigt, dass die hohe Festigkeit der erfindungsgemäßen Kugeln auch nach dem Nitrocarburieren in vorteilhafter Weise fast vollständig erhalten bleibt. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, dass wegen der im Material der erfindungsgemäßen Kugeln enthaltenen Mikrolegierungselemente keine vollständige Erholung des kaltverfestigten Gefüges unter den Bedingungen des Nitrocarburierungsprozesses erfolgt.
Die in Fig. 3 erkennbaren, im Vergleich zum Vergütungsstahl geringeren Steigungen der Weibull-Geraden der erfindungsgemäßen Kugeln aus mikrolegiertem Kohlenstoff- Mangan-Stahl (Dreiecke bzw. Quadrate) deuten dabei lediglich daraufhin, dass aufgrund der unterschiedlichen Umformgrade an verschiedenen Stellen der Kugel eine unterschiedlich starke Kaltverfestigung des Materials vorliegt, da die dargestellten Messwerte über den gesamten Kugelquerschnitt ermittelt wurden. Es ergeben sich daraus, wie Versuche gezeigt haben, keine negativen Auswirkungen bezüglich der hervorragenden Eignung der erfindungsgemäßen Kugeln zum Einsatz in Kugelgelenken.
Fig. 4 zeigt wiederum die gemäß DLN 50150 aus der Härte bestimmte Zugfestigkeit verschiedener erfindungsgemäßer Kugeln aus einem weiteren mikrolegiertem Kohlenstoff- Mangan-Stahl mit der Bezeichnung 10MnSi7 (jeweils rechte punktierte senkrechte Balken), sowie die Zugfestigkeit der Drähte, aus denen die jeweiligen Kugeln gefertigt wurden (jeweils linke schraffierte senkrechte Balken). Außerdem enthält die Darstellung der Fig. 4 zum Vergleich wiederum die Festigkeitswerte eines Vergütungsstahls gemäß dem Stand der Technik (waagerechter Balken). Die Prozent- Angaben auf der Rechtsachse geben an, um welches Maß der Draht, aus dem die Kugeln jeweils gepresst wurden, vor dem Pressen abgezogen wurde. Dabei erfolgte das Abziehen des Drahtes nach dem Warmwalzen sowie vor dem Pressen der Kugeln.
Man erkennt, dass die unvergüteten, aus dem mikrolegierten Kohlenstoff-Mangan-Stahl hergestellten Kugeln (jeweils rechte punktierte Balken) durchweg eine höhere Festigkeit besitzen als die Kugeln aus dem Vergütungsstahl (waagerechter Balken), und zwar weitgehend unabhängig vom Grad des Drahtabzugs und der damit verbundenen Festigkeit des Drahtes bzw. Ausgangswerkstoffs (jeweils linke schraffierte Balken). Fig. 5 zeigt das Härteprofil einer erfindungsgemäß aus einem vergütungsfreiem, mikrolegiertem Kohlenstoff-Mangan-Stahl (35V1) hergestellten Kugel nach der Nitrocarburierung, wobei die Härte-Messwerte über der Tiefe unterhalb der Kugeloberfläche aufgetragen sind.
Gemäß der in Fig. 5 enthaltenen Legende steht Buchstabe C wiederum für die Messwerte des Kohlenstoff-Mangan-Stahls (dreieckige Messpunkte). Zum Vergleich sind in dem Diagramm gemäß Fig. 5 außerdem die entsprechenden Härte-Messwerte einer Kugel aus üblichem Vergütungsstahl gemäß dem Stand der Technik aufgetragen, siehe wieder Buchstabe B in der Legende in Fig. 5 (quadratische Messpunkte).
Man erkennt, dass die erfindungsgemäßen Kugeln aus mikrolegiertem Kohlenstoff- Mangan-Stahl (dreieckige Messpunkte) sogar nach der Nitrocarburierung noch eine höhere Härte als entsprechende Kugeln aus Vergütungsstahl gemäß dem Stand der Technik (quadratische Messpunkte) aufweisen. Die höhere Härte ist, wie weiter oben bereits ausgeführt, u.a. für die besonders gute Verschleißfestigkeit der erfindungsgemäßen Kugeln sowie für eine zeit- und kostensparende, verbesserte Bearbeitbarkeit der Kugeln beim Schleifen von Vorteil.
Zum Vergleich sind in Fig. 5 außerdem die bei Kugeln für Kugelgelenke konstruktiv vorgegebenen Soll- Werte für die Härte an der Oberfläche bzw. in 0,2 mm Tiefe angegeben, siehe die beiden horizontalen Balken im Diagramm gemäß Fig. 5. Man erkennt, dass die Verbindungsschicht der erfindungsgemäßen Kugeln (dreieckige Messpunkte) die geforderten Härte-Sollwerte einhält bzw. sogar übertrifft.
Fig. 6 schließlich zeigt eine erfmdungsgemäß hergestellte Kugel aus vergütungsfreiem, mikrolegiertem Kohlenstoff-Mangan-Stahl für einen zweiteiligen Kugelzapfen, die zur Aufnahme des Zapfenelements gelocht ist, in zwei unterschiedlichen Ansichten. Man erkennt, dass sich die Kugeln anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Probleme, insbesondere rissfrei sowie mit einwandfreier Oberflächenqualität herstellen lassen.
Im Ergebnis wird somit deutlich, dass es dank der Erfindung nun möglich ist, Kugeln insbesondere für zweiteilige Kugelzapfen einfacher und kostengünstiger als bisher herzustellen, wobei jedoch gleichzeitig die Oberflächen- und Materialqualität sowie die erforderliche Festigkeit und Verschleißbeständigkeit der Kugeln beibehalten oder sogar gesteigert werden kann. Unter anderem aufgrund Wegfalls des bisher notwendigen Vergütens werden einerseits Kosten in erheblichem Umfang eingespart, und es wird andererseits das Problem der beim Vergüten oftmals entstehenden Schlagstellen auf den Kugeloberflächen beseitigt.
Die Erfindung leistet damit einen wesentlichen Beitrag zur besonders wirtschaftlichen Produktion von qualitativ hochwertigen Kugeln, insbesondere für Kugelgelenke, Radaufhängungen, Stabilisatoren sowie für vergleichbare Einsatzzwecke.

Claims

Kugelelement für zweiteiligen Kugelzapfen und HerstellungsverfahrenPatentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Kugeln bzw. Kugelsegmenten, insbesondere für Kugelgelenke, mit den Verfahrensschritten: a) Erzeugen eines Stangenabschnitts bzw. Drahtabschnitts ausgehend von einem warmgewalzten Halbzeug aus mikrolegiertem Kohlenstoff-Mangan-Stahl; b) Beizen c) Kaltfließpressen des Abschnitts zur Kugel bzw. zum Kugelsegment; und d) Schleifen der Kugeloberfläche.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt b (Beizen), in einem weiteren Verfahrensschritt b' mindestens ein Ziehvorgang erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt b (Beizen), in einem weiteren Verfahrensschritt b" ein Glühen und Ziehen des Abschnitts auf kugeligen Zementit (GKZ) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt vor dem Verfahrensschritt b' (Ziehen), bzw. während des Verfahrensschrittes b" (GKZ) phospatiert und/oder mit einem Trockenschmierstoff beschichtet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verfahrensschritt d (Schleifen) in einem weiteren Verfahrensschritt e eine Nitrocarburierung der Kugeln bzw. Kugelsegmente erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nitrocarburierung im Verfahrensschritt e im Salzbad erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln bzw. Kugelsegmente nach Verfahrensschritt d (Schleifen) oder e (Nitrocarburierung) in einem weiteren Verfahrensschritt f geschliffen und/oder poliert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoff-Mangan-Stahl ein Mikrolegierungselement zur Beschleunigung der Stickstoffaufhahme beim Nitrieren bzw. Nitrocarburieren aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Mikrolegierungselement Vanadium ist.
lO.Kugelelement, insbesondere für zweiteiligen Kugelzapfen, der Zapfen umfassend Kugelelement und Zapfenelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelelement aus vergütungsfreiem Kohlenstoff- Mangan-Stahl mit Mikrolegierungselementen besteht.
11.Kugelelement nach Ansprach 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelelement aus einem gezogenen Draht hergestellt ist.
12.Kugelelement nach Anspruch 10 oder 11- dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelelement aus einem auf kugeligen Zementit (GKZ) geglühten Draht besteht.
13. Kugel element nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelelement aus einem beschichteten, insbesondere phosphatierten Draht besteht.
14. Kugelelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelelement nitrocarburiert ist.
15. Kugelelement nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelelement geschliffen ist.
lό.Kugelelement nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelelement poliert ist.
17.Kugelelement nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolegierangselemente Vanadium umfassen.
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