EP2387621A1 - Method and device for the heat treatment of components by plasma fire - Google Patents

Method and device for the heat treatment of components by plasma fire

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Publication number
EP2387621A1
EP2387621A1 EP10701214A EP10701214A EP2387621A1 EP 2387621 A1 EP2387621 A1 EP 2387621A1 EP 10701214 A EP10701214 A EP 10701214A EP 10701214 A EP10701214 A EP 10701214A EP 2387621 A1 EP2387621 A1 EP 2387621A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
voltage
tool
cavity
electrolyte
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10701214A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Harry Kroetz
Inga Rudolph
Juergen Hackenberg
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
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Abstract

The invention relates to a method for the heat treatment of components (5; 8), wherein a voltage source (15) is electrically connected to a tool (17; 30) as one pole and to the component (5; 8) or a secondary electrode (25) as the other pole, and the tool (17; 30) and the component (5; 8) or the secondary electrode (25) are interconnected via an electrolyte (12) in an electroconductive manner. In a first process step, the voltage source (15) is used to ignite a plasma (19) in the area of at least one cavity (1; 2) of the component (5; 8) which cavity has one or several sides, especially a bore, by applying a voltage (U) to the voltage source (15), and at least part of the surface of the cavity (1; 2) is heated. In a second process step, the voltage (U) is reduced and the plasma (19) is extinguished so that the electrolyte (12) reaches the surface of the cavity (1; 2). The method according to the invention allows bores (1; 2) to be hardened with relatively little input of power.

Description

Beschreibung description
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR WÄRMEBEHANDLUNG VON BAUTEILEN MITTELS PLASMA BEHEIZUNGMETHOD AND DEVICE FOR HEAT TREATMENT OF COMPONENTS BY PLASMA HEATING
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betritt ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Bauteilen gemäß dem Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 5.The invention relates to a method for heat treatment of components according to claim 1 and an apparatus according to claim 5.
Insbesondere beim Härten von Bohrungen in Bauteilen, die einen relativ kleinen Durchmesser aufweisen, ist es sehr schwierig, die Oberfläche der Bohrung gezielt !oka! zu erwärnen. Daher wird in der Praxis oftmals das gesamte Bautei! wärmebehandelt, was einen relativ hohen Energieaufwand darstellt und verfahrenstechnisch den Prozess verlängert.In particular, when hardening holes in components that have a relatively small diameter, it is very difficult to target the surface of the hole! Oka! to announce. Therefore, in practice often the entire component! heat treated, which represents a relatively high energy consumption and procedurally extends the process.
Es ist schon ein Ve fahren bekannt, bei dem ein Plasma an der Oberfläche einesThere is already a known Ve driving, in which a plasma on the surface of a
Bauteils zum Zwecke des Erwärmens der Bauteiloberfläche gezündet wird, wobei sich das Bauteil dabei in einem Elektrolyt befindet. Ferner ist es bekannt, zum Beispiel mittels so genanntem Induktionshärten oder aber mittels Laserstrahlhär- teπ Randschichten eines Bauteils zu härten. Diese Verfahren sind jedoch beim Härten von Bohrungen, welche beispielsweise einen Durchmesser von weniger als 2 mm haben, nur in sehr begrenztem Maße einsetzbar. Dies hängt damit zusammen, dass es zum Beispiei sehr schwierig ist, bei kleinen Bohrungen eine Laser- oder Elektronenstrahiung gezielt umzulenken bzw. es sind so kleine Induktoren fertigungstechnisch bisher nicht herstellbar.Component is ignited for the purpose of heating the component surface, wherein the component is in an electrolyte. Furthermore, it is known, for example by means of so-called induction hardening or by means of Laserstrahlhär- teπ edge layers of a component to harden. However, these methods are only used to a very limited extent when hardening bores, which for example have a diameter of less than 2 mm. This is due to the fact that, for example, it is very difficult to redirect a laser or Elektronenstrahiung targeted at small holes or so small inducers manufacturing technology previously not be produced.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das eine Wärmebehandlung von Bohrungen in Bauteilen ermöglicht, die eine ge- ringe Energiezufuhr und eine relativ geringe Prozesszeit benötigt. Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens und deren vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben, in den Rahmen der Erfin- düng fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmaien. Zur Vermeidung von Wiederholungen soüen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offer barte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.The invention is therefore based on the object to provide a method that allows a heat treatment of holes in components that requires a low energy input and a relatively low process time. This object is achieved in terms of the method with the features of claim 1. Advantageous developments of the method and an apparatus for performing the method and its advantageous developments are specified in the subclaims, in the context of the invention düng fall all combinations of at least two of the description, the claims and / or figures disclosed Merkmaien. To avoid repetition, features disclosed apparatus according soüen as claimable proceed according o f fenbart shall apply. Likewise, according to the method offer bare features are considered to be disclosed according to the device and claimable.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass ein Piasrna im Bereich einer Bohrung gezündet wird, wobei die Bohrung anschließend, nach Erlöschen des Plasmas, vom Elektrolyt abgeschreckt und somit gehärtet wird. Durch das erfin- dungsgemäße Verfahren ist es daher lediglich erforderlich, den relativ kleinenThe invention is based on the idea that a piasrna is ignited in the region of a bore, wherein the bore is then quenched by the electrolyte after curing of the plasma and thus hardened. By the method according to the invention it is therefore only necessary to use the relatively small size
Bereich der Bohrung selbst zu erhitzen. Aufgrund der relativ geringen erforderlichen Energie hierfü * erfolgt dies relativ schnell, so dass nur eine kurze Prozess- zeit benötigt wird.To heat area of the hole itself. Due to the relatively low energy required hierfü * this is done relatively quickly, leaving only a short process time is required.
Vorteilhaft ist es, dass das Verfahren sowohl unter Verwendung einer Gleichspannung, als auch einer gepulsten Gleichspannung oder einer Wechselspannung durchführbar ist, wodurch es optimal an bereits bestehende Vorrichtungen angepasst werden kann und somit ggf. nur geringe zusätzliche Investitionskosten erfordert.It is advantageous that the method can be carried out both using a DC voltage, as well as a pulsed DC voltage or an AC voltage, whereby it can be optimally adapted to existing devices and thus possibly requires only small additional investment costs.
Besonders vorteilhEift ist es weiterhin, dass das Verfahren mit anderen thermo- chernischen, thermischen oder elektrochemischen Behandlungen der Bohrung des Bauteils kombiniert werden kann. Dadurch lassen sich die Materialeigen- schaften bzw. die topographischen Eigenschaften mit relativ geringem Zusatz- aufwand in relativ geringer Zeit in gewünschter Weise beeinflussen.It is also particularly advantageous that the method can be combined with other thermochemical, thermal or electrochemical treatments of the bore of the component. As a result, the material properties or the topographic properties can be influenced in a desired manner with relatively little additional effort in a relatively short time.
Eine Vorrichtung zι m Durchführen des Verfahrens weist in vorteilhafter Weise eine stiftförmige Fo rm auf. Damit lässt sich die Bohrung über deren gesamte Tiefe schnei! und gleicimäßig erhitzen und es ist denkbar, durch eine entsprechen- de Wahl des Durchmessers des Werkzeugs die Energiezufuhr in die Oberfläche der Bohrung in einfacher Art und Weise zu beeinflussen. Zur besseren und gleichmäßigen Versorgung der Bohrung mit dem Elektrolyt, oder einem der Äussildυng des Plasmas dienendem Medium, wird in einer vorteilhaften Ausführurgsform vorgeschlagen, das Werkzeug mit wenigstens einer Versorgungsleitung, beispielsweise einer Bohrung, auszustatten, die an den dafür erforderlichen Stelien der Bohrung des Bauteiis mündet.A device zι m performing the method advantageously has a pin-shaped Fo r m on. This allows the hole over the entire depth schnei! and it is conceivable to influence the energy input into the surface of the bore in a simple manner by a suitable choice of the diameter of the tool. For better and uniform supply of the bore with the electrolyte, or one of the Äussildυng the plasma serving medium is proposed in an advantageous Ausführurgsform to equip the tool with at least one supply line, such as a bore, which at the required Stelien the bore of the Bauteiis empties.
Zur Reduzierung der erforderlichen Energiemenge ist es weiterhin vorteilhaft, ein Hilfswerkzeug mit e nem Reservoir für den Elektrolyten vorzusehen. Dadurch wird über das Plasma lediglich Energie in eine relativ kleine Menge an Elektrolyt abgegeben.To reduce the amount of energy required, it is also advantageous to provide an auxiliary tool with a reservoir for the electrolyte. As a result, only energy is released into a relatively small amount of electrolyte via the plasma.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings.
Diese zeigen in:These show in:
Fig. 1 bis Hg. 4 jeweils eine vereinfachte Prinzipdarstellung von verschiedenenFig. 1 to Hg. 4 each have a simplified schematic representation of different
Votrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Wärmebehandlung einer Bohrung eines Bauteils.Votrichtungen for carrying out the method according to the invention for the heat treatment of a bore of a component.
in den Figuren sine gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezuqszeichen gekennzeichnet.in the figures sine the same components and components with the same function with the same Bezuqszeichen.
In Fig. 1 ist eine Verrichtung 10 zur Wärmebehandlung, insbesondere zum Härten einer Bohrung ! in einem Bauteil 5 dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Behälter 11 , der mit einem Elektrolyt 12 (oder einer Elektroiytiösung) befüllt ist, wobei sich die Bohrung 1 vollständig in Kontakt mit dem Elektrolyt 12 befindet. Der Minuspol einer Spannungsqueäle 15, im dargestellten Ausführungsbεi- spiel einer GieichsDannungsqueüe, ist elektrisch über eine erste Leitung 16 mit einem stiftförmiger Werkzeug 17 verbunden, das somit eine Kathode ausbildet. Das Werkzeug 17 durchdringt die Bohrung 1 vollständig. Weiterhin ist der Plus- pol der Spannungsqueile 15 über eine zweite Leitung 18 elektrisch mit dem Bauteil 5 verbunden, das somit eine Anode ausbildet. Nach dem Anlegen einer Spannung U an der Spannungsquelle 15 fließt ein elektrischer Strom ! durch den Elektrolyt 12. Aufgrund der Elektrolyse von Wasser kommt es an der Oberfläche des Werkzeugs 17 zur Bildung von Wasserstoff, an der Oberfläche der Bohrung 1 zur Bildung von Sauerstoff. Daraufhin nimmt der elektrische Widerstand aufgrund der Bildung des Gaspoϊsters zwischen der Bohrung 1 und dem /Verkzeug 17 zu. Wenn die Spannung U an der Spannungsquelle 15 hoch genug ist (z.B. größer 80V je nach Art des verwendeten Elektrolyts und der Bauteile geornetrieπ), kommt es zu einer Ionisierung des Gases und zu einem Durchschlag in Form eines Funkens, durch den ein Plasma 19 entsteht, welches das Werkzeug 17 im Elektrolyt 12 umschließt und bis zur Oberfläche der Bohrung 1 reicht. Dieses Plasma 19 erwärmt somit die Oberfläche der Bohrung 1 innerhalb des Bauteils 5. Sobald die Oberfläche der Bohrung 1 bis zu der erwünschten Tiefe in dem erforderlichen Maß erhitzt ist, kann die Spannung U an der Spannungs quelle 15 wieder reduziert bzw. abgeschaltet werden, so dass das Plasma 19 erlischt. Daraufhin gelangt der (relativ kalte) Elektrolyt 12 in Kontakt mit der Obe fläche der Bohrung 1 , wodurch die Oberfläche der Bohrung 1 abgeschreckt und somit in gewünschter Weise gehärtet wird.In Fig. 1 is a device 10 for heat treatment, in particular for hardening a hole! represented in a component 5. The device 10 comprises a container 11 which is filled with an electrolyte 12 (or an electrolyte solution), the bore 1 being completely in contact with the electrolyte 12. The negative terminal of a voltage channel 15, in the illustrated embodiment of a ballast terminal, is electrically connected via a first line 16 to a pin-shaped tool 17, which thus forms a cathode. The tool 17 penetrates the bore 1 completely. Furthermore, the positive pole of the voltage source 15 is electrically connected via a second line 18 to the component 5, which thus forms an anode. After applying a voltage U to the voltage source 15, an electric current flows! Due to the electrolysis of water, hydrogen is formed on the surface of the tool 17 at the surface of the bore 1 to form oxygen. Thereupon, the electric wide r is due to the formation of Gaspoϊsters between the bore 1 and the / Verkzeug 17. If the voltage U at the voltage source 15 is high enough (eg greater than 80V depending on the type of electrolyte used and the components geornetrieπ), there is an ionization of the gas and a breakdown in the form of a spark, through which a plasma 19 is formed, which surrounds the tool 17 in the electrolyte 12 and extends to the surface of the bore 1. This plasma 19 thus heats the surface of the bore 1 within the component 5. Once the surface of the bore 1 is heated to the desired depth to the required extent, the voltage U at the voltage source 15 can be reduced or turned off again, so that the plasma 19 goes out. Thereupon, the (relatively cold) electrolyte 12 comes into contact with the upper surface of the bore 1, whereby the surface of the bore 1 quenched and thus cured in the desired manner.
Ergänzend wird erwähnt, dass die Polarität der angelegten Spannung U auch umgekehrt werden kann. In diesem FaI! bildet sich dann Sauerstoff an dem Werkzeug 17 und Wasserstoff an dem Bauteil 5 bzw. der Bohrung 1. Der grundsätzliche Härtungsprozess verläuft ansonsten jedoch identisch.In addition, it is mentioned that the polarity of the applied voltage U can also be reversed. In this case! oxygen then forms on the tool 17 and hydrogen on the component 5 or the bore 1. The basic hardening process, however, otherwise proceeds identically.
Weiterhin kann anstaue einer Gleichspannung bzw. einer Gteichspannungsquelie auch eine Wechselspannung bzw. eine Wechselspannungsquelle verwendet werden. Bei Verwendung einer Gleichspannungsquelle ist es auch möglich, eine gepulste Gleichspannung zu verwenden. Wesentlich ist nur die zumindest zeitweise Bildung eines Plasmas 19 zur Erwärmung der Bohrung 1.Furthermore, it is also possible to use an AC voltage or an AC voltage source in the event of a dc voltage or a Gteich voltage source. When using a DC voltage source, it is also possible to use a pulsed DC voltage. Essential is only the at least temporary formation of a plasma 19 for heating the bore. 1
Beim ersten Ausfüh -ungsbeispsei gernäß Fig. 1 wird nach Erreichen der gewünschten Temperatur in der Oberfläche der Bohrung 1 die Energiezufuhr durch Abschalten bzw. Reduzierung der Spannung U gestoppt. Bei den zuletzt genannten Möglichkeiten kann die Energieübertragung in das Bauteii 5 bei einer gepuis- ten Gleichspannung beispielsweise über das Puls/Pause-Verhältnis gesteuert werden. Weitere Möglichkeiten der Regulierung der Energiezufuhr bestehen durch eine einstellbare Strombegrenzung, einer Limitierung der Höhe der Span- nungsampiitude der Art bzw. der Zusammensetzung des ELektrolyts 12 oder einer Beeinflussung des Abstandes zwischen dem Werkzeug 17 und der Oberfläche der Bohrung 1. In letzterem Fall kann dies in einfacher weise durch eine entsprechende Wahl des Durchmessers des Werkzeugs 17 erfolgen. Die Energiezufuhr kann weiterhin durch eine selektive Wärmebehandlung zumindest von Bereichen des Bauteils 5, insbesondere durch eine lokal unterschiedliche Energiezufuhr zum Beispiel durch Btendeiektroden oder eine Abstandsregulierung erfolgen.In the first Ausfüh -ungsbeispsei gernäß Fig. 1, the energy supply is stopped by switching off or reducing the voltage U after reaching the desired temperature in the surface of the bore 1. In the case of the last-mentioned possibilities, the energy transmission into the component 5 can be controlled, for example, via the pulse / pause ratio in the case of a pulsed DC voltage. Other ways of regulating the energy supply exist by an adjustable current limit, a limitation of the magnitude of the voltage amplitude of the type or the composition of the electrolyte 12 or an influence on the distance between the tool 17 and the surface of the bore 1. In the latter case, this can be done in a simple manner by an appropriate choice the diameter of the tool 17 done. The energy supply can also be effected by selective heat treatment of at least areas of the component 5, in particular by a locally different energy supply, for example by bending electrodes or a distance regulation.
Bei dem in Fig. 2 da -gestellten zweiten Ausführungsbeispie! der Erfindung ist bei ansonsten identischem Aufbau im Vergleich zum ersten AusführungsbeispieS das Bauteil 5 von der Spannungsquelle 15 galvanisch getrennt. Während das Werkzeug 17 wiederum mit dem Minuspol der Spannungsquelfe 15 verbunden ist, ist der Pluspol über eins Leitung 22 elektrisch mit einer röhrenförmigen Rsnggitter- elektrode 25 verbun Jen, die als Hiifselektrode wirkt. Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispie! bildet sich das Plasma 19 wiederum an der Oberfläche des Werkzeugs 17 und erhitzt durch seinen geringen Abstand zur Bohrung 1 die Oberfläche der Bohrung 1, es fließt hierbei jedoch kein Strom durch das Bauteil 5.In the second embodiment shown in FIG. In the case of an otherwise identical structure, the component 5 is galvanically isolated from the voltage source 15 in comparison with the first exemplary embodiment. While the tool 17 is in turn connected to the negative pole of the voltage source 15, the plus pole via a line 22 is electrically connected to a tubular grid electrode 25, which acts as a positive electrode. Also in the second Ausführungsbeispie! the plasma 19 again forms on the surface of the tool 17 and, due to its small distance from the bore 1, heats the surface of the bore 1, but in this case no current flows through the component 5.
Ergänzend wird erwähnt, dass sich die Hüfselektrode nicht unbedingt in der Bohrung 1 befinden musss, sondern sie sich auch außerhalb der Bohrung 1 an irgend einer Stelle im Elektrolyt 12 befinden kann. Dadurch kommt es trotzdem zur Gasbildung in der Bohrung 1 und anschließend zur Aubildung eines Plasmas 19.In addition, it is mentioned that the hip electrode does not necessarily have to be in the bore 1, but it can also be located outside the bore 1 at any point in the electrolyte 12. This leads to gas formation in the bore 1 and subsequently to the formation of a plasma 19th
Bei dem dritten Aus:ührungsbeispie! gemäß Fig. 3 entspricht die elektrische Schaltung zwischen άer Spannungsqueile 15 und dem Werkzeug 17 sowie dem Bauteil 5 der Vorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Im Unterschied hierzu ist jedoch ein Hiffswerkzeug 27 vorgesehen, das in Kontakt mit der Unterseite 6 des Bauteils 5 steht. Das Hilfswerkzeug 27 weist im Ausführungsbeispiei eine haibkugelförrnige Ausnehmung 28 auf, die in Verlängerung bzw. fluchtend mit der Bohrung 1 des Bauteils 5 angeordnet ist. Die Ausnehmung 28 dient als Reservoir für den Elektrolyt 12. Damit sich ein Plasma 19 bilden kann ist es hierbei lediglich erforderlich, dass sich genügend Elektrolyt 12 im Bereich der Ausnehmung 28 sowie der Bohrung 1 befindet. Bei diesem Aus- führungsbeispiei wird somit durch die geringe Menge an erhitztem Elektrolyt 12 weniger Wärme an die Umgebung abgegeben, so dass relativ wenig Energie zur Wärmebehandlung des Bauteils 5 erforderiich ist.At the third exit : 3, the electrical circuit between Spannungser Spannungsqueile 15 and the tool 17 and the component 5 of the device 10 according to the first embodiment of Fig. 1. In contrast, however, a Hiffswerkzeug 27 is provided, which is in contact with the bottom 6 of the Component 5 is. In the exemplary embodiment, the auxiliary tool 27 has a hemispherical recess 28, which is arranged in extension or in alignment with the bore 1 of the component 5. The recess 28 serves as a reservoir for the electrolyte 12. In order for a plasma 19 to form, it is merely necessary here for there to be sufficient electrolyte 12 in the region of the recess 28 and the bore 1. With this As a result of the small amount of heated electrolyte 12, therefore, less heat is dissipated to the environment, so that relatively little energy is required for heat treatment of the component 5.
5 Bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 wird an einem Bauteil 8 eineIn the fourth embodiment according to FIG. 4, a component 8 is a
Sackiochbohrung 2 gehärtet. Die elektrische Schaltung des Bauteils 8 und des Werkzeugs 30 entspricht hierbei prinzipiell dem ersten Ausführungsbeispief gemäß Fig. 1. Um die Elektrolyt∑ufuhr in der Sacklochbohrung 2 zu gewährleisten weist hierbei das Werkzeug 30 in seiner Längsachse eine DurchgaπgsbohrungSackiochbohrung 2 hardened. In this case, the electrical circuit of the component 8 and of the tool 30 corresponds in principle to the first embodiment of FIG. 1. In order to ensure electrolyte supply in the blind bore 2, the tool 30 has a passage hole in its longitudinal axis
10 31 auf, die an der Unterseite des Werkzeugs 30 mündet, und die mit einer nicht dargestellten, unter Druck stehenden ElektroiytquelSe verbunden ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu können von der Durchgangsbohrung 31 auch radial angeordnete Spritzbohru igen 33 vorgesehen sein, wobei exemplarisch nur zwei Spritzbohrungen 33 in Fig. 4 dargestellt sind. Ober eine entsprechende Anord-10 31, which opens at the bottom of the tool 30, and which is connected to a, not shown, pressurized ElektroiytquelSe. Additionally or alternatively, from the through hole 31 and radially arranged Spritzbohru igen 33 may be provided, wherein only two spray holes 33 are shown in Fig. 4 by way of example. A corresponding order
15 nung derartiger Spriϊzbohrungen 33 können somit auch relativ schwer zugängliche Stellen in der Sacklochbohrung 2 (oder gegebenenfalls anderen wärmezu- behandeSnden Stellen von Bauteiien) mit Elektrolyt 12 versorgt werden. Anstelle des Elektrolyts 12 kann auch ein geeignetes Gas oder Gasgemisch zugeführt werden, das die Ausbildung des Plasmas 19 steuert. z u15 tion of such Spriϊzbohrungen 33 thus relatively hard to reach places in the blind hole 2 (or possibly other wärmezu- treatedSnden points of components) with electrolyte 12 can be supplied. Instead of the electrolyte 12, it is also possible to supply a suitable gas or gas mixture which controls the formation of the plasma 19. z
Ergänzend wird erwähnt, dass neben dem anhand der vier Ausführungsbeϊspiete beschriebenen martensitischen Härten άer Bohrung 1 , 2 das beschriebene Verfahren auch bei anderen Bearbeitungsverfahren, die zumindest einen Wärmebehandlungsschritt au'weisen, verwendet werden kann. Hierzu zählen insbesonde-In addition, it is mentioned that in addition to the described with reference to the four Ausführungsbeϊspiete martensitic hardening Bohrunger bore 1, 2, the described method can also be used in other processing methods au'weisen at least one heat treatment step. These include in particular
25 re und somit nicht a aschließend therrno-chernische Wärmebehandlungsverfahren wie zum Beispie l Nitrieren, Nitrocarbonieren, Borieren, Chromieren oder Aufkohlen. Bei diesen Verfahren werden dem Elektrolyt 12 die entsprechenden Stoffe zugesetzt. So kann im Falle des Aufkohlens der Kohlenstoff dem Elektrolyt 12 in Form von Graphilpulver zugeführt werden. Auch ist die Verwendung einer25 re and thus not aa thermo-chemical heat treatment processes such as nitriding, nitrocarbonating, boriding, chromating or carburizing. In these methods, the corresponding substances are added to the electrolyte 12. Thus, in the case of carburizing, the carbon may be supplied to the electrolyte 12 in the form of graphite powder. Also, the use of a
30 Emulsion aus Elektrolyt und Öl denkbar. Das Öl zersetzt sich hierbei bei den durch das Plasma 19 hervorgerufenen hohen Temperaturen und liefert so den benötigten Kohlensioff. Alternativ ist es auch denkbar, eine Graphitelektrode (ais Werkzeug 17) zu verwenden, die sich im Plasma 19 abbaut und so den benötig¬ ten Kohlenstoff liefert.30 Emulsion of electrolyte and oil conceivable. The oil decomposes in this case caused by the plasma 19 high temperatures and thus provides the required Kohlensioff. Alternatively, it is also conceivable to use a graphite electrode (ais tool 17) that degrades in plasma 19 and thus provides the benötig ¬ th carbon.
35 Ais weitere Variante von Wärmebehandlungen der Bohrung 1 , 2 sei das so genannte Aniassen erwähnt, bei der die Bohrung 1 , 2 über einen definierten Zeitraum auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird. Weiterhin kann das beschriebene Verfahren auch als ein Teil von mehreren Bearbeitungsschritten verwendet werden, bei dem die Oberfiächentopologse während oder anschließend an das35 A further variant of heat treatments of the bore 1, 2 is the so-called Aniassen mentioned, in which the bore 1, 2 is heated to a certain temperature over a defined period of time. Furthermore, the method described can also be used as part of several processing steps, in which the Oberfiächentopologse during or subsequent to the
Härten durch Pfasmaätzen oder eine sonstige elektrochemische Bearbeitung mit ggf. zeitlich angepassten Wärmebehandlungen des Bauteiis 5, 8 bzw. der gehärteten Bohrung 1 , 2 ir derselben Aufspannung weiter beeinfiusst werden kann.Hardening by Pfasmaätzen or other electrochemical machining with possibly temporally adjusted heat treatments of the Bauteiis 5, 8 or the hardened bore 1, 2 ir the same setting can be further influenced.
Die Erfindung wurde exemplarisch anhand eine Bauteils 5, 8 beschrieben, das eine Bohrung 1 bzw. eine Sackfochbohrung 2 aulweist. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur auf derartige Bohrungen beschränkt. Vielmehr ist es auch auf alle ein- oder mehrseitig ausgebildete Hohlräume in Bauteilen 5, 8 anwendbar. Ms Beispiele für derartige Hohlräume seinen exemplarisch rotationssymmetrische Bauteiiführungen, profilierte Bauteilführungen (zum Beispiel konisch verlaufende Führungen), Kammern, Taschen o.a. genannt. Auch kann das Verfahren an Bereichen zwischen Hochdruck und Miederdruck führenden Bereichen, zum Beispiel bei Einspritzdüsen angewendet werden. The invention has been described by way of example with reference to a component 5, 8, which has a bore 1 or a blind bore 2 aulweist. Of course, the inventive method is not limited only to such holes. Rather, it is applicable to all single or multi-sided cavities in components 5, 8. Ms examples of such cavities his exemplary rotationally symmetrical Bauteiiführungen profiled component guides (for example, conically extending guides), chambers, bags o.a. called. Also, the method can be applied to areas between high pressure and low pressure areas, for example, injectors.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Bauteilen (5; 8), bei der eine Span- nungsqueüe (15) mit einem Werkzeug (17; 30) als einem Po! und dem Bauteil (5; 8) oder einer Hüfselektrode (25) als anderem Po! elektrisch verbunden werden und das Werkzeug (17; 30) und das Bauteil (5; 8) bzw. die Hüfselektrode (25) über ein Elektrolyt (12) elektrisch miteinander leitend verbunden werden, wobei mittels der Spannungsquelle (15) in einem ersten Verfahrensschritt durch Anlegen einer Spannung (U) an der Spannungsquefte (15) ein Plasma (19) im Bereich mindestens eines einseitig oder mehrseitig aus- gebildeten Hohlraums (1; 2) des Bauteils (5; 8), insbesondere einer Bohrung, gezündet wird, wobei zumindest ein Teil der Oberfläche des Hohlraums (1; 2) erhitzt wird, und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Spannung (U) reduziert wird, woraufhin das Plasma (19) erlischt, so dass Elektrolyt (12) an die Oberfläche des Hohlraums (1; 2) gelangt.1. A process for the heat treatment of components (5, 8), in which a stress creep (15) with a tool (17, 30) as a butt! and the component (5, 8) or a hip electrode (25) as a different Po! are electrically connected and the tool (17; 30) and the component (5; 8) or the hip electrode (25) via an electrolyte (12) are electrically conductively connected to each other, wherein by means of the voltage source (15) in a first method step Applying a voltage (U) to the Spannungsquefte (15) a plasma (19) in the region of at least one one-sided or mehrseitig formed cavity (1; 2) of the component (5; 8), in particular a bore, is ignited, wherein at least a portion of the surface of the cavity (1; 2) is heated, and wherein in a second process step, the voltage (U) is reduced, whereupon the plasma (19) goes out, so that electrolyte (12) to the surface of the cavity (1; 2).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Spannung (U) eine Gleichspannung, eine Wechselspannung oder eine gepulste G eichspannung verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that as voltage (U) a DC voltage, an AC voltage or a pulsed G eichspannung is used.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezufuhr in die Oberfläche des Hohlraumes (1; 2) durch eine Regelung der Höhe der Spannung (U), das Puls/Pause-Verhäitnis der Span- nung (U), eine Strombegrenzung, eine Limitierung der Höhe der Spannungsamplitude, die At des Elektrolyts (12) oder eine Regelung des Abstandes zwischen dem Werkzeug (17; 30) und dem Hohlraum (1 ; 2) gesteuert wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the energy supply into the surface of the cavity (1; 2) by regulating the height of the voltage (U), the pulse / break ratio of the voltage (U), a current limit , a limitation of the magnitude of the voltage amplitude, the At of the electrolyte (12) or a regulation of the distance between the tool (17; 30) and the cavity (1; 2) is controlled.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (1 ; 2} während oder nach nach den beiden ersten Verfahrensschritten anschließend durch wenigstens einen weiteren Verfahrεns- schritt einer thermochemischen, einer thermischen oder einer elektrochemischen Behandlung unterzogen wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized that the cavity (1, 2) is subsequently subjected to a thermochemical, a thermal or an electrochemical treatment during or after the first two process steps by at least one further process step.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Zusätze im Elektrolyt (12) vorgesehen sind, die während des ersten und des zweiten Verfahrensschrits Diffusionsvorgänge in die Oberfläche des Bauteils (5; 8), insbesondere ein Bornseren, Chromieren, Nitrieren oder Aufkohlen errnögli- chen.5. The method according to claim 4, characterized in that additives in the electrolyte (12) are provided, which during the first and the second Verfahrensschrits diffusion processes in the surface of the component (5; 8), in particular Bornseren, chromating, nitriding or carburizing errnglgli - chen.
6. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Spannungsqueile (15), deren einer Po! mit einem Werkzeug (17; 30} und deran anderer Pol mit einem Bauteil (5; 8) oder einer Hilfeelekt- rode (25) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (17; 30) stiftförmig ausgebildet ist.6. Apparatus for carrying out a method according to one of claims 1 to 5, with a Spannungsqueile (15), whose one Po! with a tool (17, 30) and at the other pole is connected to a component (5, 8) or a help electrode (25), characterized in that the tool (17, 30) is pin-shaped.
7. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (30) wenigstens eine mit einer Elektroiytqueüe verbundene Versorgungsleitung (31 , 33) aufweist, die bei einer Anordnung des Werkzeugs (30) in dem Hohlraum (2) im Bereich des Hohlraums (2) des Bauteils (5; 8) mündet und diese mit Elektrolyt (12) versorgt.7. The device according to claim 8, characterized in that the tool (30) has at least one supply line (31, 33) connected to an electrode, which in an arrangement of the tool (30) in the cavity (2) in the region of the cavity ( 2) of the component (5, 8) opens and supplies them with electrolyte (12).
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein einen Speicher für das Elektrolyt (12) aufweisendes Element vorgesehen ist, das m t dem Bauteil (5) verbindbar ist, wobei der Hohlraum (1) des Bauteils (5) in Verbindung mit dem Speicher angeordnet ist.8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that a memory for the electrolyte (12) exhibiting element is provided, which mt the component (5) is connectable, wherein the cavity (1) of the component (5) in conjunction is arranged with the memory.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (17) zumindest teilweise aus Graphit besteht. 9. Apparatus according to claim 6, characterized in that the tool (17) consists at least partially of graphite.
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