EP2108736A2 - Verfahren zur Herstellung von Maschinenteilen und danach hergestellter Walzenmantel - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Maschinenteilen und danach hergestellter Walzenmantel Download PDFInfo
- Publication number
- EP2108736A2 EP2108736A2 EP09155207A EP09155207A EP2108736A2 EP 2108736 A2 EP2108736 A2 EP 2108736A2 EP 09155207 A EP09155207 A EP 09155207A EP 09155207 A EP09155207 A EP 09155207A EP 2108736 A2 EP2108736 A2 EP 2108736A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- passage opening
- machine part
- heating
- tool
- resistance
- 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- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
- D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
- D21F3/02—Wet presses
- D21F3/10—Suction rolls, e.g. couch rolls
-
- 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
- C21D1/34—Methods of heating
- C21D1/38—Heating by cathodic discharges
-
- 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
- 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
- C21D7/10—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars
- C21D7/12—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars by expanding tubular bodies
-
- 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
- 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
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49544—Roller making
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
Definitions
- the present invention relates to a method for the production of mechanically highly loadable machine parts having at least one passage opening, in particular Saugwalzenmäntel of paper machines.
- the present invention relates to roll shells with at least one passage opening, in particular suction roll shells for paper machines.
- Rollers in the wet area of paper machines are permanently loaded during operation by chemically aggressive media.
- machine parts are protected from corrosion by paints or special coatings. Since the transition of the wellbore surface to the roll shell surfaces is sharp-edged, the adhesion of the coating is just critical there. In addition, the coating in the region of the hole wall with very low surface roughness would be realized in order to avoid clogging of Saugwalzenlöcher.
- suction roll shells are therefore made of special materials in which a passive layer forms on its own due to the material alloy. Under certain conditions, this protective layer renews itself after damage such as scratches, cracks and the like itself.
- each suction roll jacket becomes fatigued. It comes to the so-called Corrosion fatigue.
- Corrosion fatigue With certain types of suction rollers, cracking occurs in the medium term, reducing the service life to a few years. A higher quality alloy can not prevent this cracking, but only causes the cracking or crack growth is slowed down.
- the invention has for its object to provide a method of the type mentioned, with which the cracking can be reduced or prevented in such machine parts.
- This object is achieved in that the material properties of the machine part are limited locally limited in the region of the passage opening in the sense of increasing the resistance to vibration cracking corrosion of the machine part.
- the increase in strength can be done by introducing internal stresses or by structural change.
- the residual stresses can be generated mechanically in particular, the microstructural change thermally.
- a mechanical generation of residual stresses preferably takes place by plastic deformation, a thermal change of the material structure preferably by local heating and rapid cooling.
- a tool such as ball or plunger with a larger diameter than the passage opening is passed through it.
- mechanical pressure is exerted on the wall of the passage opening and the near-surface region thereof, whereby the desired residual stresses can be generated.
- the oversize is preferably between about 0.5 microns and about 15 microns.
- a pressure on the wall of the openings and / or their near-surface areas can also be hydrostatic.
- a hollow mandrel can be introduced into the passage openings and expanded by introducing a pressure medium.
- the method according to the invention can basically be used with different materials, especially with metals.
- the strength of the machine part can be improved by changing the material structure in the region of the passage opening.
- the change in the material structure can be effected in particular by heating and then rapid cooling of the edge region.
- a heating to over 1000 ° C has proven to be suitable.
- the heating can be done inductively or by plasma technology or laser.
- the increased by the heating ferritic portion is stabilized by the rapid cooling.
- an induction coil can be retracted into the passage openings.
- the preferably water-cooled induction coil heats the outermost surface layer of the bore.
- a hollow electrode with radial holes can be retracted into the hole. Protective gas is passed through the radial holes. By applying a voltage between the electrode and the machine part, a plasma is generated, which brings the material on the wall of the passage opening to the desired temperature, which is possible in a few seconds.
- the self-cooling performance is often sufficient due to the heat flow in the material. Otherwise, an additional cooling may be provided, for example a water cooling. Thus, the desired rapid cooling can be ensured.
- Fig. 1 In Fig. 1 is shown how 2 compressive stresses in the region of the bore 1 are generated by introducing a hydrostatic pressure in the bore 1 of a roll shell.
- a hollow mandrel 3 is inserted with clearance in the previously drilled hole 1, as indicated by arrow 4 in Fig. 1a is shown.
- a pressure medium and the internal pressure in the hollow mandrel 3 is increased so that this as in Fig. 1c is widened shown.
- the pressure exerted thereby on the wall 5 of the bore 1 pressure is indicated by arrows 6.
- the pressure medium from the hollow mandrel 3rd Discharged again and the hollow mandrel 3 pulled out after re-deformation of the hole 1.
- the residual compressive stresses produced by this method are in Fig. 2 shown.
- the pressure curve is shown over the hole depth with P 1 .
- the arrows 6 indicate the introduced hydrostatic pressure.
- the applied compressive stresses remain relatively constant over the entire bore depth. This corresponds to the course of the tensile stresses under load of the roll shell and therefore counteract a vibration cracking corrosion in the desired manner.
- Fig. 3 shows how can be generated by mechanical processing compressive stresses in a hole 1.
- Fig. 3a shows the machining of an existing hole with a conventional drilling tool.
- Fig. 3b shows a tool 8, which consists of a combination of a drilling tool and a plastic deformation tool and is provided with a negative cutting phase 9 for generating the compressive residual stresses.
- the negative cutting phase preferably has a size of about 0.05 mm to about 0.2 mm.
- FIG. 4 Another variant is in Fig. 4 shown.
- a tappet-like tool 10 is introduced with an expanded, for example, spherical head 11 in the bore 1.
- the diameter D of the head 11 is about 0.5 to about 15 microns larger than the diameter d of the bore 1.
- the input and output is carried out according to double arrow 12th
- Fig. 5 shows the introduction of a high temperature in the wall region of the bore 1 for near-surface change of the structure of the workpiece. This is done, for example, as shown, by means of a hollow electrode 13 which is provided with radial holes 14. According to arrow 15 is in the hollow electrode Inserted protective gas, which flows out of the radial holes 14 according to the arrows 16.
- a plasma is then generated by applying a voltage, which brings the material of the roll shell 2 at the bore wall to the desired temperature, in particular greater than 1000 ° C. The heating takes place only for a few seconds.
- the roll shell 2 is cooled, which can be done by the heat dissipation in the material itself, ie by the self-cooling performance of the material. If this is not sufficient, a separate cooling, such as water cooling can be provided.
- the temperature profile generated by the plasma in the bore is in Fig. 6 shown.
- the temperature T is applied over the bore depth. It is as recognizable in the border areas the largest.
- a structural change in the roll material is produced, whereby the phase relationship between ferritic steel and austenitic steel can be changed so that in the region of the bore and in particular at the bore edges a ferrite content of greater than 70% up to 99.9% is achieved.
- the material properties in the region of the bore ie in the critical zones with respect to the vibration crack corrosion, are determined by the ferrite content.
- the phase components remain unchanged, so that there preserve the advantageous properties of the austenitic phase.
- the rapid cooling of the previously present at elevated temperature state is frozen with high ferrite content. Since this hardening is required by increasing the ferrite content only in the area of the holes and there only in the peripheral areas, the introduction of a relatively small amount of heat is sufficient. Accordingly, the cooling can be accomplished relatively easily.
- an inductive method can be used in which an induction coil is lowered into the well and high temperatures are generated by induction. Furthermore, it is also possible to effect the heating by laser technology.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Paper (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Making Paper Articles (AREA)
- Machines For Manufacturing Corrugated Board In Mechanical Paper-Making Processes (AREA)
Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mechanisch hoch belastbaren Maschinenteilen mit mindestens einer Durchtrittsöffnung, insbesondere Saugwalzenmäntel von Papiermaschinen.
- Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung Walzenmäntel mit mindestens einer Durchtrittsöffnung, insbesondere Saugwalzenmäntel für Papiermaschinen.
- Walzen im Nassbereich von Papiermaschinen sind im Betrieb permanent durch chemisch-aggressive Medien belastet. Üblicherweise werden solche Maschinenteile durch Anstriche oder spezielle Beschichtungen vor Korrosion geschützt. Da der Übergang der Bohrlochmantelfläche zu den Walzenmantelflächen scharfkantig ist, ist die Haftfähigkeit der Beschichtung eben dort kritisch. Darüber hinaus wäre die Beschichtung im Bereich der Lochwand mit sehr geringer Oberflächenrauhigkeit zu realisieren, um ein Verstopfen der Saugwalzenlöcher zu vermeiden.
- Um Korrosionsschutz zu gewährleisten, werden daher Saugwalzenmäntel aus speziellen Werkstoffen gefertigt, bei denen sich aufgrund der Werkstofflegierung eine Passivschicht selbständig bildet. Unter bestimmten Bedingungen erneuert sich diese Schutzschicht nach einer Beschädigung wie Kratzer, Risse und ähnliches auch selbst.
- Bedingt durch die Wechselwirkung der permanenten Wirkung korrosiver Medien an Fehlstellen der Schutzschicht und der mechanischen, allgemein dynamischen Spannungen im Material ermüdet jeder Saugwalzenmantel. Es kommt zur sogenannten Schwingungsrisskorrosion. Bei bestimmten Saugwalzentypen kommt es mittelfristig zur Rissbildung, sodass die Lebensdauer auf wenige Jahre reduziert wird. Eine höherwertige Legierung kann diese Rissbildung nicht verhindern, sondern bewirkt nur, dass die Rissbildung bzw. das Risswachstum verlangsamt wird.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die Rissbildung bei derartigen Maschinenteilen reduziert oder verhindert werden kann.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Materialeigenschaften des Maschinenteils lokal begrenzt im Bereich der Durchtrittsöffnung im Sinne einer Erhöhung der Beständigkeit gegen Schwingungsrisskorrosion des Maschinenteils verändert werden.
- Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass es ausreicht, die Beständigkeit gegen Schwingungsrisskorrosion im Bereich der Durchtrittsöffnung zu erhöhen. Während am Lochrand sehr hohe Zugspannungen herrschen, fallen diese innerhalb weniger zehntel Millimeter in einen nicht kritischen Bereich ab. Es ist daher nicht erforderlich, die Beständigkeit gegen Schwingungsrisskorrosion über größere Bereiche oder gar flächendeckend zu erhöhen.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine wesentlich höhere Lebensdauer erreicht werden, oder bei gleicher Lebensdauer können günstigere Materialien eingesetzt werden. In beiden Fällen werden die Lebenszykluskosten reduziert.
- Die Erhöhung der Festigkeit kann durch Einbringen von Eigenspannungen oder durch Gefügeveränderung erfolgen. Die Eigenspannungen können insbesondere mechanisch, die Gefügeveränderung thermisch erzeugt werden. Eine mechanische Erzeugung von Eigenspannungen erfolgt bevorzugt durch plastische Verformung, eine thermische Veränderung des Materialgefüges bevorzugt durch lokales Erhitzen und rasches Abkühlen.
- Das Einbringen von Eigenspannungen hat den Vorteil, dass durch Überlagerung dieser Eigenspannungen mit den Spannungen durch die äußere Belastung die für das Materialversagen kritische Zugspannung herabgesetzt wird.
- Es wurde festgestellt, dass ein Einbringen von Eigenspannungen in einem Bereich von wenigen zehntel Millimetern um den Rand der Durchtrittsöffnung herum ausreicht, um die Lebensdauer deutlich zu erhöhen. Ebenso wurde festgestellt, dass es ausreichen kann, Eigenspannungen nur in einem oberflächennahen Bereich des Maschinenteils vorzusehen, wobei dies nur auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Maschinenteils möglich ist. Durch diese lokal begrenzte Erzeugung von Eigenspannungen werden die Eigenschaften in den übrigen Bereichen wie beispielsweise die Rauhigkeit der Oberfläche nicht beeinflusst.
- Sinnvollerweise werden die Eigenspannungen nach der Herstellung der Durchtrittsöffnungen erzeugt.
- Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Werkzeug wie Kugel oder Stößel mit größerem Durchmesser als die Durchtrittsöffnung durch diese hindurchgeführt. Hierdurch wird mechanischer Druck auf die Wand der Durchtrittsöffnung und den oberflächennahen Bereich derselben ausgeübt, wodurch die gewünschten Eigenspannungen erzeugt werden können. Das Übermaß beträgt dabei bevorzugt zwischen ca. 0,5 µm und ca. 15 µm.
- Eine Druckausübung auf die Wand der Durchtrittsöffnungen und/oder deren oberflächennahen Bereiche kann auch hydrostatisch erfolgen. Beispielsweise kann ein Hohldorn in die Durchtrittsöffnungen eingeführt und durch Einbringen eines Druckmediums aufgeweitet werden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich bei verschiedenen Materialien, speziell bei Metallen, einsetzbar.
- Insbesondere kann bei sogenannten Duplexstählen die Festigkeit des Maschinenteils durch Verändern des Materialgefüges im Bereich der Durchtrittsöffnung verbessert werden. Die Veränderung des Materialgefüges kann dabei insbesondere durch Erwärmen und anschließend rasches Abkühlen des Randbereichs erfolgen. Als geeignet hat sich eine Erwärmung auf über 1000°C erwiesen. Die Erwärmung kann dabei induktiv oder mittels Plasmatechnik oder Laser erfolgen. Der durch das Erwärmen erhöhte ferritische Anteil wird durch das rasche Abkühlen stabilisiert.
- Für die induktive Erwärmung kann beispielsweise eine Induktionsspule in die Durchtrittsöffnungen eingefahren werden. Die bevorzugt wassergekühlte Induktionsspule erwärmt die äußerste Randschicht der Bohrung. Für die Erwärmung durch Plasmatechnik kann eine Hohlelektrode mit radialen Löchern in die Bohrung eingefahren werden. Durch die radialen Löcher wird Schutzgas geleitet. Durch Anlegen einer Spannung zwischen Elektrode und Maschinenteil wird ein Plasma erzeugt, welches den Werkstoff an der Wand der Durchtrittsöffnung auf die gewünschte Temperatur bringt, was in wenigen Sekunden möglich ist.
- Aufgrund der Einbringung der hohen Temperatur nur im Randbereich der Durchtrittsöffnungen bzw. nur in geringer Tiefe, reicht die Eigenkühlleistung durch den Wärmefluss im Material oftmals aus. Andernfalls kann eine Zusatzkühlung vorgesehen werden, beispielsweise eine Wasserkühlung. Damit kann die gewünschte rasche Abkühlung gewährleistet werden.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung:
- Fig. 1a bis c
- drei Phasen einer Druckeinbringung mittels Hohldorn,
- Fig. 2
- einen Querschnitt durch ein Bohrloch eines Walzenmantels mit dem vom Werkzeug einzubringenden Eigenspannungs- verlauf,
- Fig. 3a
- ein Bohrwerkzeug mit einem herkömmlichen positiven Spanwinkel (Stand der Technik),
- Fig. 3b
- ein Bohrwerkzeug mit negativer Schneidphase,
- Fig. 4
- einen Querschnitt durch ein Bohrloch eines Walzenmantels mit stößelartigem Werkzeug,
- Fig. 5
- einen Querschnitt durch ein Bohrloch eines Walzenmantels mit eingebrachter Hohlelektrode, und
- Fig. 6
- einen Querschnitt durch ein Bohrloch eines Walzenmantels mit eingezeichnetem Temperaturverlauf.
- In
Fig. 1 ist dargestellt, wie durch Einbringen eines hydrostatischen Druckes in der Bohrung 1 eines Walzenmantels 2 Druckeigenspannungen im Bereich der Bohrung 1 erzeugt werden. Hierfür wird ein hohler Dorn 3 mit Spielpassung in das zuvor gebohrte Loch 1 eingeführt, wie mit Pfeil 4 inFig. 1a dargestellt ist. Nach vollständigem Einführen des Hohldorns 3 gemäßFig. 1b wird in den Hohldorn 3 ein Druckmedium eingebracht und der Innendruck im Hohldorn 3 so erhöht, dass dieser wie inFig. 1c dargestellt aufgeweitet wird. Der dadurch auf die Wand 5 der Bohrung 1 ausgeübte Druck ist mit Pfeilen 6 angedeutet. Nach Einbringen der gewünschten Druckeigenspannungen wird das Druckmedium aus dem Hohldorn 3 wieder abgelassen und der Hohldorn 3 nach Rückverformung aus der Bohrung 1 herausgezogen. - Die durch dieses Verfahren hergestellten Druckeigenspannungen sind in
Fig. 2 dargestellt. Der Druckverlauf ist über die Bohrungstiefe mit P1 dargestellt. Die Pfeile 6 kennzeichnen den eingebrachten hydrostatischen Druck. Wie man sieht, bleiben die eingebrachten Druckspannungen über die gesamte Bohrungstiefe relativ konstant. Dies entspricht dem Verlauf der Zugspannungen bei Belastung des Walzenmantels und wirkt daher einer Schwingungsrisskorrosion in der gewünschten Weise entgegen. - In
Fig. 3 ist dargestellt, wie durch mechanische Bearbeitung Druckeigenspannungen in einer Bohrung 1 erzeugt werden können.Fig. 3a zeigt die Bearbeitung einer bereits bestehenden Bohrung mit einem konventionellen Bohrwerkzeug.Fig. 3b zeigt ein Werkzeug 8, welches aus einer Kombination aus einem Bohrwerkzeug und einem plastischen Verformungswerkzeug besteht und mit einer negativen Schneidphase 9 zur Erzeugung der Druckeigenspannungen versehen ist. Die negative Schneidphase hat bevorzugt eine Größe von ca. 0,05 mm bis ca. 0,2 mm. - Eine weitere Variante ist in
Fig. 4 dargestellt. Hier wird ein stößelartiges Werkzeug 10 mit einem erweiterten beispielsweise sphärischen Kopf 11 in die Bohrung 1 eingeführt. Der Durchmesser D des Kopfes 11 ist dabei um ca. 0,5 bis ca. 15 µm größer als der Durchmesser d der Bohrung 1. Das Ein- und Ausführen erfolgt gemäß Doppelpfeil 12. -
Fig. 5 zeigt die Einbringung einer hohen Temperatur in den Wandbereich der Bohrung 1 zur oberflächennahen Veränderung des Gefüges des Werkstücks. Dies erfolgt beispielsweise, wie dargestellt, mittels einer hohlen Elektrode 13, die mit radialen Löchern 14 versehen ist. Gemäß Pfeil 15 wird in die Hohlelektrode Schutzgas eingebracht, welches gemäß den Pfeilen 16 aus den radialen Löchern 14 ausströmt. Zwischen Hohlelektrode 13 und Walzenmantel 2 wird sodann durch Anlegen einer Spannung ein Plasma erzeugt, welches den Werkstoff des Walzenmantels 2 an der Bohrungswand auf die gewünschte Temperatur, insbesondere größer 1000°C bringt. Die Erwärmung erfolgt nur für wenige Sekunden. Danach wird der Walzenmantel 2 gekühlt, was durch den Wärmeabfluss im Material selbst erfolgen kann, also durch die Eigenkühlleistung des Materials. Sollte dies nicht ausreichen, kann auch eine separate Kühlung, beispielsweise Wasserkühlung vorgesehen sein. - Der durch das Plasma in der Bohrung erzeugte Temperaturverlauf ist in
Fig. 6 dargestellt. Die Temperatur T ist dabei über die Bohrungstiefe aufgetragen. Sie ist wie erkennbar in den Randbereichen am größten. Hierdurch wird eine Gefügeveränderung im Walzenmaterial erzeugt, wodurch das Phasenverhältnis zwischen ferritischem Stahl und austenitischem Stahl so geändert werden kann, dass im Bereich der Bohrung und insbesondere an den Bohrungsrändern ein Ferritanteil von größer 70 % bis zu 99,9 % erreicht wird. Dadurch werden die Materialeigenschaften im Bereich der Bohrung, also in den kritischen Zonen bezüglich der Schwingungsrisskorrosion, durch den Ferritanteil bestimmt. In den übrigen Bereichen bleiben die Phasenanteile unverändert, sodass dort die vorteilhaften Eigenschaften der austenitischen Phase erhalten bleiben. - Durch die rasche Abkühlung wird der zuvor bei erhöhter Temperatur vorliegende Zustand mit hohem Ferritanteil eingefroren. Da diese Aufhärtung durch Erhöhung des Ferritanteils nur im Bereich der Bohrungen und dort nur in den Randbereichen erforderlich ist, genügt auch die Einbringung einer verhältnismäßig geringen Wärmemenge. Dementsprechend kann auch die Abkühlung verhältnismäßig einfach bewerkstelligt werden. Anstelle der beschriebenen Plasmatechnik kann auch eine induktive Methode verwendet werden, bei welcher eine Induktionsspule in das Bohrloch gesenkt wird und durch Induktion hohe Temperaturen erzeugt werden. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, die Erwärmung durch Lasertechnik zu bewirken.
-
- 1
- Bohrung
- 2
- Walzenmantel
- 3
- Hohldorn
- 4
- Pfeil
- 5
- Wand von 1
- 6
- Pfeil
- 7
- Werkzeug
- 8
- Werkzeug
- 9
- Schneidphase
- 10
- Stößel
- 11
- Kopf von 10
- 12
- Doppelpfeil
- 13
- Hohlelektrode
- 14
- Radialloch
- 15
- Pfeil
- 16
- Pfeil
- D
- Durchmesser von 11
- d
- Durchmesser von 1
- P1
- Druckverlauf über die Bohrungstiefe
- T
- Temperaturverlauf über die Bohrungstiefe
- α
- Spanwinkel
Claims (20)
- Verfahren zur Herstellung von mechanisch hoch belastbaren Maschinenteilen mit mindestens einer Durchtrittsöffnung (1), insbesondere Saugwalzenmäntel von Papiermaschinen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialeigenschaften des Maschinenteils (2) lokal begrenzt im Bereich der Durchtrittsöffnung (1) im Sinne einer Erhöhung der Beständigkeit gegen Schwingungsrisskorrosion des Maschinenteils (2) verändert werden. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beständigkeit gegen Schwingungsrisskorrosion durch Einbringen von Eigenspannungen und/oder durch Gefügeverändung im Maschinenteil (2) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Eigenspannungen mechanisch, insbesondere durch plastische Verformung erzeugt werden. - Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Änderung des Materialgefüges durch thermische Behandlung erreicht wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialeigenschaften in einem Bereich von bis zu etwa 1 Millimeter um den Rand der Durchtrittsöffnung (1) herum und/oder nur in einem oder beiden oberflächennahen Bereichen der Durchtrittsöffnung (1) verändert werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialeigenschaften nach der Herstellung der Durchtrittsöffnung (1) verändert werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
durch die Durchtrittsöffnung (1) ein Werkzeug wie beispielsweise Kugel oder Stößel (10) mit einem Durchmesser (D) hindurchgeführt wird, der größer ist als der Durchmesser (d) der Durchtrittsöffnung (1). - Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Übermaß ca. 0,5 µm bis ca. 15 µm beträgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf die Wand (5) der Durchtrittsöffnung (1) hydrostatisch Druck ausgeübt wird. - Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
in die Durchtrittsöffnung (1) ein Hohldorn (3) eingebracht und durch Einbringen eines Druckmediums ausgedehnt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
Druckeigenspannungen durch Bohren mit einem Werkzeug (7) mit negativem Spanwinkel und/oder durch Bohren mit einem Werkzeug (8) mit zusätzlicher negativer Schneidphase (9) eingebracht werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Material für das Maschinenteil (2) Metall, insbesondere Bronze, Stahl oder Duplexstahl verwendet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Materialgefüge des Maschinenteils (2) durch Erwärmen und anschließend rasches Abkühlen des Bereichs der Durchtrittsöffnung (1) verändert wird. - Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
insbesondere für Stähle eine Erwärmung auf größer 1000°C erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Erwärmung induktiv oder mittels Plasmatechnik oder mittels Laser vorgenommen wird. - Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
in die Durchtrittsöffnung (1) eine Induktionsspule eingefahren und die Erwärmung induktiv durchgeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
in die Durchtrittsöffnung (1) eine Hohlelektrode (13) mit radialen Löchern eingefahren wird, dass sodann durch die radialen Löcher (14) ein Schutzgas hindurchgeführt wird und dass durch Anlegen einer Spannung zwischen Hohlelektrode (13) und Maschinenteil (2) ein Plasma erzeugt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Zusatzkühlung, insbesondere Wasserkühlung vorgesehen ist. - Walzenmantel (2) mit mindestens einer Durchtrittsöffnung (1), insbesondere Saugwalzenmantel für eine Papiermaschine,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beständigkeit gegen Schwingungsrisskorrosion des Walzenmantels (2) lokal begrenzt im Bereich der Durchtrittsöffnung (1) erhöht ist. - Walzenmantel nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erhöhte Beständigkeit gegen Schwingungsrisskorrosion durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 erzeugt worden ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008001052A DE102008001052A1 (de) | 2008-04-08 | 2008-04-08 | Verfahren zur Herstellung von Maschinenteilen und danach hergestellter Walzenmantel |
DE200810040910 DE102008040910A1 (de) | 2008-07-31 | 2008-07-31 | Verfahren zur Herstellung von Maschinenteilen und danach hergestellter Walzenmantel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP2108736A2 true EP2108736A2 (de) | 2009-10-14 |
EP2108736A3 EP2108736A3 (de) | 2012-12-26 |
Family
ID=40809896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP09155207A Withdrawn EP2108736A3 (de) | 2008-04-08 | 2009-03-16 | Verfahren zur Herstellung von Maschinenteilen und danach hergestellter Walzenmantel |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20090252904A1 (de) |
EP (1) | EP2108736A3 (de) |
JP (1) | JP2009249807A (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022108601A (ja) * | 2021-01-13 | 2022-07-26 | トヨタ自動車株式会社 | 成形加工方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3111455A (en) * | 1961-05-29 | 1963-11-19 | Sandusky Foundry & Machine Com | Suction roll shell and method of making same |
EP1061151A1 (de) * | 1999-06-15 | 2000-12-20 | Kubota Corporation | Rostfreier ferritisch-austenitischer Duplexstahl |
DE102005017794A1 (de) * | 2005-04-14 | 2006-10-19 | Voith Patent Gmbh | Walze |
WO2007003698A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Metso Paper, Inc. | A strip means and an improved suction roll for a material web machine and an arrangement and a method for improving the duration of the suction roll |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3487668A (en) * | 1966-07-12 | 1970-01-06 | Western Electric Co | Shaping and forming articles |
JP2654975B2 (ja) * | 1988-08-25 | 1997-09-17 | 日本鋼管株式会社 | 耐熱ステンレスロール |
US6073692A (en) * | 1998-03-27 | 2000-06-13 | Baker Hughes Incorporated | Expanding mandrel inflatable packer |
-
2009
- 2009-03-16 EP EP09155207A patent/EP2108736A3/de not_active Withdrawn
- 2009-04-07 US US12/419,578 patent/US20090252904A1/en not_active Abandoned
- 2009-04-07 JP JP2009092598A patent/JP2009249807A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3111455A (en) * | 1961-05-29 | 1963-11-19 | Sandusky Foundry & Machine Com | Suction roll shell and method of making same |
EP1061151A1 (de) * | 1999-06-15 | 2000-12-20 | Kubota Corporation | Rostfreier ferritisch-austenitischer Duplexstahl |
DE102005017794A1 (de) * | 2005-04-14 | 2006-10-19 | Voith Patent Gmbh | Walze |
WO2007003698A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Metso Paper, Inc. | A strip means and an improved suction roll for a material web machine and an arrangement and a method for improving the duration of the suction roll |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20090252904A1 (en) | 2009-10-08 |
EP2108736A3 (de) | 2012-12-26 |
JP2009249807A (ja) | 2009-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2782689B1 (de) | Verfahren und umformwerkzeug zum warmumformen und presshärten von werkstücken aus stahlblech, insbesondere verzinkten werkstücken aus stahlblech | |
EP2435589B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum oberflächenverfestigen eines bauteils, welches zumindest im bereich seiner zu verfestigenden oberfläche aus einer intermetallischen verbindung besteht | |
DE102012204409B3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers und Wälzlager | |
DE3202788C2 (de) | Zylinderlaufbüchse | |
EP2905455B1 (de) | Verfahren zum Beschichten einer Bohrung und Zylinderblock eines Verbrennungsmotors | |
DE102018108117A1 (de) | Zylinderlaufbuchse für verbrennungsmotor | |
EP3685062B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines lagerbauteils sowie lagerbauteil | |
DE102015201644A1 (de) | Verfahren zum Festwalzen eines metallischen Objekts, insbesondere einer Laufbahn eines Wälzlagers | |
EP2108736A2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Maschinenteilen und danach hergestellter Walzenmantel | |
EP2554293A1 (de) | Rohrschmiedeverfahren mit urgeformtem Hohlblock | |
AT512108B1 (de) | Wärmeübertragungswalze und Herstellungsverfahren für eine Wärmeübertragungswalze | |
DE102015001617C5 (de) | Mahlwalze und Verfahren zum Abziehen einer Bandage und Aufschrumpfen einer Bandage auf die Welle der Mahlwalze | |
AT411337B (de) | Giesswalze für das stranggiessen von dünnen metallischen bändern | |
WO2014108226A1 (de) | Kolbenring für brennkraftmaschinen mit erhöhter ermüdungsfestigkeit und verfahren zu dessen herstellung | |
EP3601629B1 (de) | Kolbenring mit kugelgestrahlter einlaufschicht und verfahren zur herstellung | |
DE102008001052A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Maschinenteilen und danach hergestellter Walzenmantel | |
DE102008040910A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Maschinenteilen und danach hergestellter Walzenmantel | |
DE102009018407A1 (de) | Verfahren zum Herstellen einer gebauten Nockenwelle | |
EP2573260B1 (de) | Walze und Walzenbeschichtungsverfahren | |
DE102013222808B4 (de) | Verfahren zur Steigerung der Zahnfußtragfähigkeit eines Getriebeelementes sowie die Verwendung eines Getriebeelementes für ein Achsgetriebe eines Kraftfahrzeuges | |
DE102020205499A1 (de) | Elektrische Maschine und Verfahren zu deren Herstellung | |
EP1760193B1 (de) | Beheizbare Walze | |
DE102017003200A1 (de) | Verfahren zur Herstellung plattierter Rundstäbe | |
DE102019212117A1 (de) | Gasabfuhrsystem | |
DE102014000461B4 (de) | Innenwerkzeug für die Herstellung nahtloser Stahlrohre |
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 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: AL BA RS |
|
PUAL | Search report despatched |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: AL BA RS |
|
RIC1 | Information provided on ipc code assigned before grant |
Ipc: C21D 9/08 20060101ALI20121121BHEP Ipc: C21D 7/12 20060101ALI20121121BHEP Ipc: C21D 1/38 20060101ALI20121121BHEP Ipc: D21F 3/10 20060101AFI20121121BHEP |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20130626 |
|
RBV | Designated contracting states (corrected) |
Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR |
|
AKX | Designation fees paid |
Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20130627 |