NL8001943A

NL8001943A - METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING SPRINGS FORMED IN WARM STATE

Info

Publication number: NL8001943A
Application number: NL8001943A
Authority: NL
Original assignee: Licencia Talalmanyokat
Priority date: 1979-04-02
Filing date: 1980-04-02
Publication date: 1980-10-06
Also published as: DE3012191C2; SE8002473L; HU178774B; SE448555B; DE3012191A1

Description

**' * N/29.573-St/vD. ”1_** '* N / 29573-St / vD. 1_

Werkwijze en inrichting voor het vervaardigen van in warme toestand gevormde veren.Method and device for manufacturing hot-formed springs.

De uitvinding betreft een werkwijze voor het vervaardigen van in warme toestand gevormde veren, waarbij de werkstukken tot een temperatuur boven de austenitiseringstemperatuur Ac2 worden verwarmd, vervolgens worden vervormd en dan 5 worden afgekoeld. De uitvinding betreft tevens een inrichting voor het toepassen van de werkwijze.The invention relates to a method for manufacturing hot-formed springs, in which the workpieces are heated to a temperature above the austenitizing temperature Ac2, then deformed and then cooled. The invention also relates to a device for applying the method.

Bij de vervaardiging van warm-gevormde veren wordt volgens de moderne technologie in het algemeen aldus te werk gegaan, dat eerst het uitgangsmateriaal tot op de vervor-10 mingstemperatuur wordt verwarmd, en dat na de vervorming met dezelfde warmte ook de warmtebehandeling van het werkstuk wordt uitgevoerd. Deze warmtebehandeling omvat meestal veredelen, dat uit harden en ontlaten bestaat. De werkstukken worden in een oven verwarmd, waarbij de mate van verwarming 15 door de ovendoorloopsnelheid kan worden geregeld. Het is gunstig om voor deze verwarming temperatuurzone-ovens toe te passen.In the production of thermoformed springs, according to modern technology, it is generally proceeded that first the starting material is heated to the deformation temperature, and that after the deformation with the same heat also the heat treatment of the workpiece is executed. This heat treatment usually includes finishing, which consists of hardening and tempering. The workpieces are heated in an oven, the degree of heating of which can be controlled by the oven throughput speed. It is advantageous to use temperature zone ovens for this heating.

In de ovens worden de werkstukken tot in het austeni-tiseringsgebiedj. dus boven de temperatuur Ac3>verwarmd 20 en na de vervorming afgekoeld. Tijdens de austenitisering dringt de warmte via het oppervlak van het te verwarmen werkstuk daarin naar binnen en verhoogt de temperatuur van het werkstuk overeenkomstig de eigenschappen van het werkstukmate-riaal en de wetmatigheden van de warmteoverdracht. Het is 25 bekend, dat de temperatuur van de binnenste delen van het werkstuk vergeleken bij die van de buitenste delen exponentieel afneemt. De mate van deze temperatuurafneming hangt van de materiaaleigenschappen en afmetingen van het werkstuk en van de gloeitijd af.In the ovens, the workpieces are inserted into the austenitization area. thus heated above the temperature Ac3> and cooled after the deformation. During austenitization, heat penetrates through the surface of the workpiece to be heated and increases the temperature of the workpiece in accordance with the properties of the workpiece material and the heat transfer laws. It is known that the temperature of the inner parts of the workpiece decreases exponentially compared to that of the outer parts. The extent of this temperature decrease depends on the material properties and dimensions of the workpiece and on the annealing time.

30 Uit het bovenstaande volgt, dat het oppervlak van het werkstuk veel eerder de austenitiseringstemperatuur bereikt, dan de inwendige delen daarvan. Aan het begin van de gloeibehandeling treedt in de buitenste oppervlaktedelen van het werkstuk reeds een vergroting van de austenietkorrels op, 35 terwijl de temperatuur van de inwendige delen van het werkstuk de temperatuur Acg pas benadert.From the above it follows that the surface of the workpiece reaches the austenitization temperature much earlier than the internal parts thereof. At the beginning of the annealing treatment, an increase in the austenite grains already occurs in the outer surface parts of the workpiece, while the temperature of the internal parts of the workpiece only approaches the temperature Acg.

Deze omstandigheid is bij de vervaardiging van veren -2- bijzonder ongunstig, omdat hierdoor behalve een korrelver-groting ook een oxydatie van de buitenste werkstukdelen optreedt en tevens de mogelijkheid van decarbonisatie bestaat.This condition is particularly unfavorable in the manufacture of springs -2-, because in addition to an increase in grain, this also results in an oxidation of the outer workpiece parts and also the possibility of decarbonisation.

Als gevolg van het feit, dat tijdens de werking van 5 de veren de buitenste vezels daarvan steeds sterker worden belast, dan de andere delen, leiden de genoemde nadelen principieel tot een verslechtering van de mechanische eigenschappen en tot een verkorting van de levensduur van de veren.Due to the fact that during the operation of the springs the outer fibers thereof are subjected to an increasing load than the other parts, the above-mentioned drawbacks lead in principle to a deterioration of the mechanical properties and to a shortening of the life of the springs. .

Een ander schadelijk resultaat van de korrelvergro-10 ting is, dat hierdoor de mogelijkheid van dislocatiebewegingen en de daarmee verbonden relaxaties vergroot.Another detrimental result of the grain enlargement is that it increases the possibility of dislocation movements and the associated relaxations.

Als gevolg van de bovengenoemde verschijnselen is g de praktische levensduur niet groter dan 10 bij veren van de hoogste kwaliteit.Due to the above mentioned phenomena, the practical life does not exceed 10 with springs of the highest quality.

15 De uitvinding beoogt een werkwijze van de in de aan hef genoemde soort en een inrichting voor het toepassen daarvan te verschaffen, waarmee de genoemde nadelen kunnen worden ondervangen en de tijdens de verwarming optredende korrelver-groting en de schadelijke gevolgen daarvan kunnen worden ver-20 meden, en waarbij het mogelijk is om gunstige warmtebehande-lingsmethoden toe te passen, zoals cyclische austenitisering, temperen en schoksgewijs ontlaten, zodanig, dat op economische wijze een produkt van hogere kwaliteit kan worden verkregen.The object of the invention is to provide a method of the kind mentioned in the hitch and an apparatus for applying it, with which the drawbacks mentioned can be obviated and the grain increase occurring during heating and the harmful consequences thereof can be increased. and where it is possible to employ favorable heat treatment methods such as cyclic austenitization, tempering and shock annealing, such that a higher quality product can be economically obtained.

25 Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt de anders tijdens de austenitisering optredende korrelvergro-ting verhinderd, doordat de werkstukken ten hoogste tot een temperatuur van A^ + 10°C worden verwarmd en de verwarming door rechtstreekse elektrische weerstandsverwarming geduren-30 de maximaal 150 s wordt uitgevoerd.In the method according to the invention, the grain enlargement which otherwise occurs during the austenitization is prevented, because the workpieces are heated to a maximum temperature of A + 10 ° C and the heating by direct electric resistance heating for a maximum of 150 seconds. is carried out.

De inrichting voor het toepassen van de boven beschreven werkwijze heeft een verwarmingseenheid, een ver-vormingseenheid en een koeleenheid, waarbij volgens de uitvinding de verwarmingseenheid is uitgevoerd met in een om-35 laag hellende aanvoerbaan voor de werkstukken ingebouwde elektrische stroomtoevoergeleiders, naast deze geleiders opgestelde aanslagen voor de te behandelen werkstukken, klem-organen voor het vastklemmen van de werkstukken tegen de stroomtoevoergeleiders, en naast deze klemorganen gestelde 40 snij inrichtingen.The device for applying the above-described method has a heating unit, a deformation unit and a cooling unit, wherein according to the invention the heating unit is designed with electric current supply conductors built into a downwardly inclined feed path for the workpieces, arranged next to these conductors stops for the workpieces to be treated, clamping members for clamping the workpieces against the current supply conductors, and 40 cutting devices disposed next to these clamping members.

8001943 i * -3-8001943 i * -3-

De uitvinding berust op het inzicht, dat een verbetering van de kwaliteit van de veren alleen kan worden verkregen als de korrels van het werkstukmateriaal de gewenste fijnheid en de regelmatige verdeling vertonen.The invention is based on the insight that an improvement in the quality of the springs can only be achieved if the granules of the workpiece material show the desired fineness and the regular distribution.

5 Dit wordt volgens de uitvinding enerzijds bereikt, doordat bij de rechtstreekse elektrische weerstandsverhitting materiaal over de gehele doorsnede daarvan gelijkmatig wordt verhit en daarbij de temperatuur van + 10°C niet wordt overschreden, waardoor op zichzelf reeds een vergroting van 10 de korrels wordt vermeden. Daarnaast verhoogt het tijdens de verwarming optredende elektromagnetische veld de kristallisa-tiesnelheid, waardoor de korrelfijnheid eveneens gunstig wordt beïnvloed. Bij de fabricage van de veren wordt derhalve de rechtstreekse weerstandsverwarming zo uitgevoerd, dat de tem-15 peratuur en de tijdsduur van de austenitisering kleiner zijn, dan bij de bekende fabricagemethoden. Al deze faktoren leiden samen tot optimale omstandigheden bij de austenitisering.According to the invention, this is achieved on the one hand by the fact that during direct electric resistance heating, material is heated uniformly over its entire cross-section and the temperature of + 10 ° C is thereby not exceeded, whereby an enlargement of the grains is in itself already avoided. In addition, the electromagnetic field occurring during heating increases the crystallization rate, which also has a favorable effect on the grain fineness. In the manufacture of the springs, the direct resistance heating is therefore carried out in such a way that the temperature and the duration of the austenitization are smaller than in the known manufacturing methods. All these factors together lead to optimal austenitization conditions.

De werkwijze volgens de uitvinding maakt het ook mogelijk om de op zichzelf bekende cyclische verwarming toe 20 te passen, die de mechanische eigenschappen van het produkt eveneens gunstig beïnvloedt. Deze cyclische austenitisering bestaat uit het herhaald verwarmen tot in het temperatuurgebied tussen Ac2 en A^ + 10°C en uit afkoelingscycli tussen de afzonderlijke verwarmingsstappen. Het aantal cycli moet 25 afhankelijk van de kwaliteit en de eigenschappen van het te verhitten materiaal zo worden gekozen, dat het materiaal een volkomen gelijkmatige austenitische structuur verkrijgt. Als gevolg van deze cyclische austenitisering wordt de korrelfijnheid en daardoor ook de sterkte van het materiaal verder 30 verbeterd.The method according to the invention also makes it possible to use the per se known cyclic heating, which also has a favorable effect on the mechanical properties of the product. This cyclic austenitisation consists of repeated heating to the temperature range between Ac2 and A + 10 ° C and cooling cycles between the individual heating steps. Depending on the quality and properties of the material to be heated, the number of cycles must be chosen so that the material obtains a completely uniform austenitic structure. As a result of this cyclic austenitization, the grain fineness and thereby also the strength of the material is further improved.

De uitvinding maakt voorts ook de toepassing van bepaalde gunstige behandelingsmethoden op het gebied van de verenfabricage mogelijk, zoals het temperen en het schoksgewijs ontlaten. Door het temperen kunnen de mechanische eigen-35 schappen van de veren verder worden verbeterd en door het schoksgewijs ontlaten kan de ontlaatbrosheid worden vermeden.The invention also permits the use of certain favorable treatment methods in the field of spring manufacture, such as tempering and shock-annealing. By tempering, the mechanical properties of the springs can be further improved, and the shock brittleness avoids the annealing brittleness.

Door de toepassing van het temperen bij de veer-fabricage kan een martensietstructuur worden vermeden. Daardoor treden de voor veren bijzonder ongunstige spanningsom-40 standigheden niet op, zodat betere parameters voor de sterkte, O Λ O 4 n t -4- de slagsterkte, de warmteuitzetting en contractie van de aldus behandelde materialen worden verkregen. Tevens worden ook de bij een zelfde materiaalkwaliteit temperbare werkstuk-afmetingen vergroot. Dit wordt bereikt, doordat aan het einde 5 van de verwarming het inwendige van het verwarmde materiaal een hogere temperatuur heeft, dat de buitenzijde daarvan.A martensite structure can be avoided by using the tempering in the spring fabrication. As a result, the particularly unfavorable tension conditions do not occur for springs, so that better parameters for the strength, the impact strength, the heat expansion and contraction of the materials thus treated are obtained. The workpiece dimensions that can be tempered with the same material quality are also increased. This is achieved in that, at the end of the heating, the interior of the heated material has a higher temperature than the outside thereof.

De werkwijze volgens de uitvinding kan bij de vervaardiging van veren van velerlei soort worden toegepast, bijv, voor schroefberen, bladveren en stabilisatoren.The method according to the invention can be used in the production of springs of many kinds, for example for coil bears, leaf springs and stabilizers.

10 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van een schematisch in.de tekening afgebeelde uitvoeringsvorm .......The invention is further elucidated on the basis of an embodiment shown diagrammatically in the drawing .......

van een inrichting voor het toepassen van de werkwijze.of an apparatus for applying the method.

Fig. 1 is een vooraanzicht van de verwarmingseen-heid van de inrichting; 15 Fig. 2 is een doorsnede volgens de lijn II-IIvan fig.Fig. 1 is a front view of the heating unit of the device; FIG. 2 is a sectional view taken on the line II-II of FIG.

1;1;

Fig. 3 is een doorsnede van een vat van de koeleenheid; enFig. 3 is a sectional view of a vessel of the cooling unit; and

Fig. 4 is een doorsnede volgens de lijn IV-IV van 20 het in fig. 3 getekende vat.Fig. 4 is a section on line IV-IV of the vessel shown in FIG. 3.

De in fig. 1 en 2 getekende verwarmingseenheid heeft een op zichzelf bekende werkstuktoevoerinrichting met een glijbaan 1, waarop met behulp van een kraan stangen 2 worden gelegd, waarvan de diameter gelijk is aan de gewenste 25 diameter van de te vervaardigen veren. De stangen 2 glijden langs de schuine baan 1 omlaag tegen laadschijven 3 en vallen in langs de omtrek van deze laadschijven 3 gevormde groeven naarmate de laadschijven periodiek worden verdraaid. Bij deze draaiing van de laadschijven 3 rollen de stangen 2 aan de 30 tegenoverliggende zijde uit de groeven en geraken op een tot de verwarmingseenheid behorende hellende baan 5. Aan de naar deze hellende baan 5 gekeerde zijde van de laadschijven 3 is een afdekkap 4 om deze schijven aangebracht om het voortijdig naar buiten rollen van de stangen 2 te verhinderen.The heating unit shown in Figs. 1 and 2 has a workpiece feeder known per se with a slide 1, on which rods 2 are laid by means of a crane, the diameter of which is equal to the desired diameter of the springs to be manufactured. The rods 2 slide down the inclined path 1 against loading discs 3 and fall into grooves formed along the circumference of these loading discs 3 as the loading discs are rotated periodically. During this rotation of the loading discs 3, the rods 2 on the opposite side roll out of the grooves and get onto an inclined track 5 belonging to the heating unit. On the side of the loading discs 3 facing this inclined track 5 there is a cover 4 for this purpose. discs arranged to prevent the rods 2 from rolling out prematurely.

35 De op de hellende baan 5 omlaag bewegende stangen 2 treden door een tegen veerkracht in verschuifbare klapdeur 10 in een de verwarmingseenheid omsluitend huis 9 naar binnen en stuiten dan tegen aanslagen 6. De weg van de stangen 2 langs de hellende baan 5 wordt bij voorkeur door geleidings-40 platen begrensd. Hierdoor komen de stangen 2 na het stuiten 8001943 f 1 -5- tegen de aanslagen 6 met hun einden nauwkeurig op stroom-toevoergeleiders 7 van de verwarmingseenheid te liggen. Deze stroomtoevoergeleiders 7 hebben gekoelde contactvlakken van koper.The rods 2 moving downward on the inclined track 5 enter through a hinged sliding door 10 into a housing 9 enclosing the heating unit and then bump into stops 6. The path of the rods 2 along the inclined track 5 is preferably bounded by guide 40 plates. As a result, after bounce 8001943 f 1 -5-, the rods 2 come to rest accurately with the ends 6 on current supply conductors 7 of the heating unit. These current supply conductors 7 have cooled copper contact surfaces.

5 De stangen 2 worden door een klemeenheid 8 tegen de stroomtoevoergeleiders 7 gedrukt. Deze klemeenheid 8 is bij voorkeur van een hydraulische aandrijving voorzien. Naast de klembekken van de klemeenheid 8 en naast de stroomtoevoergeleiders 7 zijn snijinrichtingen 12 opgesteld. De stangen 2 10 worden door deze snijinrichtingen 12 op de gewenste lengtemaat afgesneden. De aan de ene zijde van de verwarmingseen- --heid liggende stroomtoevoergeleider 7, klembek van de klemeenheid 8 en snijinrichting 12 zijn verstelbaar, zodat de stroomtoevoer, de vastklemming en het afsnijden bij wille-15 keurige afmetingen van de afzonderlijke werkstukken kunnen plaatsvinden.The rods 2 are pressed against the current supply conductors 7 by a clamping unit 8. This clamping unit 8 is preferably provided with a hydraulic drive. Cutting devices 12 are arranged next to the clamping jaws of the clamping unit 8 and next to the current supply conductors 7. The rods 2 are cut to the desired length by these cutting devices 12. The current supply conductor 7, clamping jaw of the clamping unit 8 and cutting device 12 lying on one side of the heating unit, are adjustable so that the current supply, the clamping and the cutting can take place at any size of the individual workpieces.

Het gesloten huis 9 is om de verwarmingseenheid aangebracht om te voorkomen, dat de temperatuur van de stangen 2 door temperatuursveranderingen van de omgeving kan 20 worden beïnvloed, en om een snelle verwarming van het materiaal, dus het gloeien daarvan, met de gewenste nauwkeurigheid van + 2°C te kunnen uitvoeren. Om deze nauwkeurigheid te kunnen aanhouden is de verwarmingseenheid van een op een besturingsinrichting aangesloten temperatuurtaster voorzien, 25 die overzichtelijkheidshalve in de tekening niet is aangegeven. Het huis 9 heeft behalve aan de voorzijde ook aan de achterzijde een klapdeur 10, welke deuren bij het naar binnen en haar buiten rollen van de stangen 2 worden geopend. Het sluiten van de klapdeuren 10 vindt automatisch door veren 30 plaats.The closed housing 9 is arranged around the heating unit in order to prevent the temperature of the rods 2 from being influenced by changes in the temperature of the environment, and to ensure rapid heating of the material, i.e. its annealing, with the desired accuracy of + 2 ° C. In order to be able to maintain this accuracy, the heating unit is provided with a temperature probe connected to a control device, which is not shown for clarity in the drawing. In addition to the front, the housing 9 also has a folding door 10 at the rear, which doors are opened when the rods 2 roll in and out. The folding doors 10 are closed automatically by springs 30.

De uit de verwarmingseenheid rollende en op de gewenste lengte afgesneden stangen 2 worden door transportrollen 11 opgevangen. Op de uit deze transportrollen 11 bestaande rollenbaan is bij voorkeur een aantal verwarmingseenheden 35 aangesloten. Deze verwarmingseenheden kunnen de rollenbaan vanaf twee zijden symmetrisch voeden. Hierdoor wordt de relatief lange cyclustijd van de verwarming van de afzonderlijke werkstukken onderverdeeld en komt de aanvoercyclus van de rollenbaan beter overeen met de cyclustijden van de andere 40 bewerkingsstappen. Als bijvoorbeeld de verwarmingstijd 100 sThe rods 2 rolling out of the heating unit and cut to the desired length are received by transport rollers 11. A number of heating units 35 are preferably connected to the roller conveyor consisting of these transport rollers 11. These heating units can feed the roller conveyor symmetrically from two sides. As a result, the relatively long cycle time of the heating of the individual workpieces is subdivided and the feed cycle of the roller conveyor corresponds better to the cycle times of the other 40 machining steps. For example, if the heating time is 100 s

QfiniQA.TQfiniQA.T

-6- en de transporttijd 20 s bedragen, is de totale cyclustijd van een verwarmingseenheid 120 s. Wanneer nu in het totale systeem aan beide zijden van de rollenbaan drie verwarmingseenheden zijn opgesteld, bedraagt de uitgangscyclustijd van het systeem 5 20 s.-6- and the transport time is 20 s, the total cycle time of a heating unit is 120 s. If now three heating units are arranged on both sides of the roller conveyor in the total system, the output cycle time of the system is 5 20 s.

Vanaf de rollenbaan komen de verwarmde stangen 2 in een wikkelinrichting 13, waarin op bekende wijze de stangen 2 tot schroefveren worden gevormd. De warm-vervormde en nog aus-tenitische werkstukken komen dan op een in fig. 3 en 4 afge-10 beelde hellende baan 14 terecht. Vanaf deze baan rollen zij-in troggen van een in een vat 15 naar binnen stekende hellende invoerinrichting. Deze hellende invoerinrichting is bij voorkeur uitgevoerd als een trogband 16, die de veren met een bepaalde snelheid in een in het vat 15 aangebracht koelmedium 15 transporteert. De werkstukken vallen pas uit de troggen van de trogband 15 als hun temperatuur reeds tot circa 400°C is gedaald. In het koelmedium zinken de werkstukken naar de hellende bodem van het vat 15 en rollen over deze bodem naar de troggen van een afvoerinrichting. Deze afvoerinrichting is 20 als een verticaal geplaatste trogband 17 uitgevoerd.From the roller conveyor, the heated rods 2 enter a winding device 13, in which the rods 2 are formed into coil springs in a known manner. The heat-deformed and still austitic workpieces then end up on a sloping path 14 shown in Figs. 3 and 4. From this path, side-in troughs of a sloping feeder projecting into a vessel 15 roll inward. This inclined input device is preferably designed as a trough belt 16, which transports the springs at a determined speed in a cooling medium 15 arranged in the vessel 15. The workpieces do not fall out of the troughs of the trough belt 15 until their temperature has already dropped to approximately 400 ° C. In the cooling medium, the workpieces sink to the inclined bottom of the vessel 15 and roll over this bottom to the troughs of a discharge device. This discharge device is designed as a vertically placed trough belt 17.

Door passende keuze van de hoogte van het vat 15 en de snelheid van de trogband 17 kan de tijdsduur van de koeling van de werkstukken nauwkeurig worden bepaald.By suitable selection of the height of the vessel 15 and the speed of the trough belt 17, the duration of the cooling of the workpieces can be accurately determined.

De koeleenheid bestaat bij voorkeur uit een aantal 25 van dergelijke vaten 15, van waaruit de gerede werkstukken in afzonderlijke verzamelsystemen of in een gemeenschappelijk verzamelsysteem terechtkomen.The cooling unit preferably consists of a number of such vessels 15, from which the finished workpieces end up in separate collection systems or in a common collection system.

Bij de inrichting volgens de uitvinding vindt de verwarming van de werkstukken door rechtstreekse elektrische 30 weerstandsverwarming plaats. Na het vastklemmen van de stangen 2 op de stroomtoevoergeleider 7 wordt door een driefase-transformator elektrische stroom van lage spanning in het werkstuk gevoerd. De temperatuur van het werkstuk neemt door de ontwikkelde Joulse warmte snel toe. Daar de snelheid, waarmee 35 de temperatuur toeneemt, exponentieel kleiner wordt, geschiedt de rechtstreekse benadering van de austenitiseringstemperatuur relatief langzaam. Hierdoor kan de besturingsinrichting met grote nauwkeurigheid de stroom bij het bereiken van deze austenitiseringstemperatuur afschakelen.In the device according to the invention the workpieces are heated by direct electric resistance heating. After clamping the rods 2 to the current supply conductor 7, a low voltage electric current is fed into the workpiece through a three-phase transformer. The temperature of the workpiece increases rapidly due to the developed Joulse heat. Since the rate at which the temperature increases decreases exponentially, the direct approximation of the austenitizing temperature occurs relatively slowly. This allows the control device to switch off the current with great accuracy upon reaching this austenitizing temperature.

40 Als de verwarming cyclisch moet worden uitgevoerd, 800 1 9 43 t t -7- moet de temperatuur van het werkstuk slechts in zeer geringe mate boven de temperatuur A^ uitstijgen. Bij het bereiken van deze temperatuur wordt de stroom door de temperatuurtaster afgeschakeld. Als hierna een bepaalde ingestelde laagste tempe-5 ratuurwaarde optreedt, wordt de stroom weer automatisch ingeschakeld voor een volgende verwarmings- en afkoelingscyclus.40 If the heating is to be carried out cyclically, 800 1 9 43 t t -7-, the temperature of the workpiece must rise only slightly above the temperature A ^. When this temperature is reached, the current is switched off by the temperature probe. If after this a certain set lowest temperature value occurs, the power is automatically switched on again for the next heating and cooling cycle.

De cycli worden zolang herhaald tot een volkomen austenitische toestand is bereikt.The cycles are repeated until a completely austenitic state is reached.

De verdere stappen van de warmtebehandeling kunnen 10 op verschillende wijzen worden uitgevoerd. Als het materiaal wordt veredeld, wordt na het afschrikken in een oliebad het werkstuk met loog ontvet, in een zoutbad ontlaten en tenslotte in koud water afgekoeld.The further steps of the heat treatment can be carried out in various ways. If the material is refined, the workpiece is degreased with lye after quenching in an oil bath, annealed in a salt bath and finally cooled in cold water.

Volgens de uitvinding kan het afschrikken ook vol-15 gens een met temperen corresponderende technologie worden uitgevoerd. In dat geval vindt het afschrikken in een zout- of metaalbad plaats. De temperatuur van het bad moet hoger zijn, dan de met lijn corresponderende temperatuur. Vervolgens worden de werkstukken in koud water afgekoeld.According to the invention, the quenching can also be carried out according to a technology corresponding to tempering. In that case quenching takes place in a salt or metal bath. The temperature of the bath must be higher than the temperature corresponding to the line. The workpieces are then cooled in cold water.

20 De toepasbaarheid van het temperen en de vergroting van de temperbare doorsnede bij gelijke materiaalkwaliteit van de werkstukken leiden eveneens tot een aanmerkelijke verbetering van de mechanische eigenschappen. De temperbare afmetingen van het werkstuk zijn bij de; werkwijze volgens de uitvinding 25 groter, doordat bij de rechtstreekse weerstandsverwarming aan het einde van de verwarmingsperiode het inwendige van het materiaal warmer is, dan de buitenzijde. De elektrische stroom verdeelt zich namelijk gelijkmatig over de doorsnede van het te verwarmen werkstuk, zodat dit ook gelijkmatig wordt ver-30 warmd, maar de warmteverliezen treden eerst aan het werkstuk-oppervlak op. Bij de normale netfrequentie is de werking van het skineffect van de stroom verwaarloosbaar.The applicability of tempering and the increase of the temperable cross-section with the same material quality of the workpieces also lead to a considerable improvement of the mechanical properties. The temperable dimensions of the workpiece are at the; The method according to the invention is greater, because in the direct resistance heating at the end of the heating period the inside of the material is warmer than the outside. Namely, the electric current spreads evenly over the cross-section of the workpiece to be heated, so that it is also heated uniformly, but the heat losses occur first on the workpiece surface. At the normal mains frequency, the effect of the skin effect of the current is negligible.

Bij schoksgewijs ontlaten is de verwarmingssnelheid van het werkstuk kleiner, dan de verwarmingssnelheid bij de 35 austenitisering. Na de verwarming moeten de werkstukken onmiddellijk in koud water worden afgekoeld.When shock-tempered, the heating rate of the workpiece is slower than the heating rate in austenitization. After heating, the workpieces must be immediately cooled in cold water.

Na de warmtebehandeling kunnen de eindbewerkingen op bekende wijze worden uitgevoerd.After the heat treatment, the final operations can be carried out in a known manner.

Bij de inrichting volgens de uitvinding kunnen de 40 het koelmiddel bevattende vaten eenvoudig worden verwisseld 8001943 -8- in afhankelijkheid van de toegepaste technologie. Er wordt tevens voor gezorgd, dat de in de vaten aanwezige koelmiddelen op de gewenste temperatuur kunnen worden ingesteld. Hiertoe zijn de vaten van verwarmings- en koeleenheden voorzien.In the device according to the invention, the vessels containing the coolant can easily be exchanged 8001943 -8- depending on the technology used. It is also ensured that the coolants present in the vessels can be adjusted to the desired temperature. The vessels are provided with heating and cooling units for this purpose.

5 Met de werkwijze volgens de uitvinding kan een ide ale austenitisering van het veermateriaal worden verkregen.With the method according to the invention, ideal austenitisation of the spring material can be obtained.

Als gevolg daarvan verschijnt de ultrafijne korrelstructuur ook in het tijdens de warmtebehandeling gevormde sferoxdiet en bainiet. De vloeigrens van het materiaal van de aldus behan-10 delde veren wordt hierdoor belangrijk hoger. De grote korrel-fijnheid beperkt tevens de dislocatiebewegingen, waardoor de translatorische en andere nawerkingen afnemen (elastische nawerking, relaxatie, elastische syntherese, Bauschinger-effect).As a result, the ultra-fine grain structure also appears in the spheroxdite and bainite formed during the heat treatment. The yield strength of the material of the springs thus treated increases considerably. The high grain fineness also limits the dislocation movements, thereby decreasing the translational and other after-effects (elastic after-effect, relaxation, elastic syntheresis, Bauschinger effect).

15 De uitvinding maakt het mogelijk om de verwarming door rechtstreekse elektrische weerstandsverwarming te combineren met verschillende gunstige warmtebehandelingsmethoden, bijv. met temperen. Bij de verwarming kan ook de cyclische verwarmingsmethode worden toegepast. Door deze faktoren heb-20 ben de met de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde veren betere mechanische eigenschappen, dan vergelijkbare conventionele veren. Als tijdens de warmtebehandeling geen oxydatie of decarbonisatie optreedt, worden de afmetingen van het gerede werkstuk nauwkeuriger, terwijl de voor de warmte-25 behandeling vereiste warmtehoeveelheid slechts 15% van de bij de bekende methoden toegepaste warmtehoeveelheden bedraagt en ook het werktuigverbruik afneemt.The invention makes it possible to combine the heating by direct electric resistance heating with various favorable heat treatment methods, eg with tempering. The cyclic heating method can also be used for heating. Due to these factors, the springs produced by the method according to the invention have better mechanical properties than comparable conventional springs. If no oxidation or decarbonisation occurs during the heat treatment, the dimensions of the finished workpiece become more accurate, while the heat quantity required for the heat treatment is only 15% of the heat quantities used in the known methods and also the tool consumption decreases.

Met de inrichting volgens de uitvinding kunnen veren van uiteenlopende soort en uiteenlopende afmetingen 30 worden vervaardigd. Daarbij kan met deze inrichting de fabricage volkomen worden geautomatiseerd.With the device according to the invention, springs of different types and different dimensions can be manufactured. In addition, the manufacture can be completely automated with this device.

Door de toepassing van de verwarmingseenheid volgens de uitvinding bij het ontlaten kan het optreden van ont-laatbrosheid worden vermeden. Sommige laaggelegeerde staal-35 soorten, in het bijzonder de Cr- resp. de Cr-Mn-stalen zijn namelijk in hun ontlaten toestand tamelijk bros. Deze brosheid treedt meestal bij het ontlaten tussen de gebruikelijke ontlaattemperatuurgrenzen van 300 tot 550°C op en in het bijzonder in die gevallen, waarin de tot ontlaatbrosheid ge-40 neigde staalsoorten langzaam worden verhit. Daarbij bestaat 8001943 ♦ f -9- namelijk een mogelijkheid aan de grens van de voormalige mar-tensietkristallen tot grove uitscheiding van de brosse fase.By using the heating unit according to the invention in tempering, the occurrence of temper embrittlement can be avoided. Some low-alloy steel-35 grades, in particular the Cr- resp. the Cr-Mn samples are quite brittle in their tempered condition. This brittleness usually occurs upon annealing between the usual annealing temperature limits of 300 to 550 ° C, and particularly in those cases where the annealed brittles tend to be heated slowly. 8001943 ♦ f -9- there is a possibility at the boundary of the former Mardensite crystals to coarse excretion of the brittle phase.

Als echter het ontlaten door de rechtstreekse weerstandsver-warming snel en schoksgewijs plaatsvindt, kan dit verschijnsel 5 worden vermeden, omdat het temperatuurinterval, waarin de ont-laatbrosheid ontstaat, zeer snel doorlopen en weer verlaten wordt. Daardoor is er geen tijd voor de vorming van de brosse fase aan de kristalgrenzen. De omzetting van het martensiet in een ontlaatstructuurelement vindt over de gehele doorsnede, 10 maar ook in de afzonderlijke kristallen gelijktijdig, om zo te zeggen explosieachtig plaats, hetgeen een uiterst gelijkmatige structuur tot gevolg heeft. Deze structuur kan de dynamische werkingen zeer goed weerstaan.However, if the annealing by the direct resistance heating takes place quickly and jerkily, this phenomenon can be avoided, because the temperature interval in which the annealing embrittlement arises is very quickly passed through and left again. Therefore, there is no time for the brittle phase to form at the crystal boundaries. The conversion of the martensite into a tempering structure element takes place simultaneously throughout the cross-section, but also in the individual crystals, so to speak, so to speak, explosion-like, which results in an extremely uniform structure. This structure can withstand the dynamic effects very well.

De volgens de uitvinding ingerichte fabricage-15 straat kan met relatief lage investeringskosten worden gebouwd, waarbij de vereiste plaatsruimte gering is en de ver-vaardigingskosten 30 - 40% lager zijn, dan bij toepassing van de bekende werkwijzen.The fabrication street arranged according to the invention can be built with relatively low investment costs, the space space required being small and the manufacturing costs being 30-40% lower than when using the known methods.

De metallografische structuur, de mechanische eigen-20 schappen en de levensduur van de met de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde veren zijn in vergelijking met de op de conventionele wijze vervaardigde veren aanmerkelijk beter.The metallographic structure, the mechanical properties and the service life of the springs produced by the method according to the invention are considerably better compared to the springs produced in the conventional manner.

In het onderstaande worden enkele concrete voorbeelden van de toepassing van de werkwijze volgens de uitvin-25 ding beschreven.Some concrete examples of the application of the method according to the invention are described below.

VOORBEELD IEXAMPLE I

Er werden schroefveren uit een staal van de kwaliteit 50 CrV4 vervaardigd. De veren werden in twee uitvoeringsvormen gefabriceerd. De ene uitvoeringsvorm had een diameter 30 van 10,1 mm en een gestrekte lengte van 1960 mm en de andere uitvoeringsvorm had een diameter van 11,25 mm en een gestrekte lengte van 2430 mm.Coil springs were made from a 50 CrV4 grade steel. The springs were fabricated in two embodiments. One embodiment had a diameter of 10.1 mm and a stretched length of 1960 mm and the other embodiment had a diameter of 11.25 mm and a stretched length of 2430 mm.

Tijdens de vervaardiging werden de werkstukken in 92-95 s tot een temperatuur van 810°C verwarmd. De verwarming 35 van de stangen met de diameter van 10,1 mm werd met een warmtehoeveelheid van 223,6 kcal en de verwarming van de andere uitvoeringsvorm met 369,8 kcal uitgevoerd. De elektrische spanning bedroeg 16,6 resp. 20,4 V.During manufacture, the workpieces were heated to a temperature of 810 ° C in 92-95 s. The heating of the bars with a diameter of 10.1 mm was carried out with a heat quantity of 223.6 kcal and the heating of the other embodiment with 369.8 kcal. The electrical voltage was 16.6 resp. 20.4 V.

Op de vervorming van de stangen volgde het tempe-40 ren van de werkstukken in een zoutbad met een temperatuur van 8001943 -10- 310°C. De tijdsduur van het temperen bedroeg 20 minuten. De afkoeling werd in water van ruimtetemperatuur uitgevoerd.The deformation of the rods was followed by the temperature of the workpieces in a salt bath with a temperature of 8001943 -10-310 ° C. The annealing time was 20 minutes. The cooling was carried out in water of room temperature.

De aldus vervaardigde veren kregen een bainiet-structuur. Het aandeel van het bainiet in de structuur be-5 droeg 99% en was gelijkmatig verdeeld. De waarde van de korrelfijnheid bedroeg 13.The springs thus produced were given a bainite structure. The proportion of bainite in the structure was 99% and was evenly distributed. The grain fineness value was 13.

De hardheid van het veermateriaal lag tussen 48 crF · v en 50 HRc. De verhouding. — bedroeg 0,93.The hardness of the spring material was between 48 crF · v and 50 HRc. The relationship. - was 0.93.

De waarde van de statische zettingsverliezen lag 10 bij 1,06 - 1,62%. Bij de beproeving van de levensduur konden g de veren 2 x 10 belastingen zonder breuk doorstaan. Tijdens deze levensduurproeven bedroeg de frequentie 0,2 Hz en werden de veren bovendien ook aan een dynamische belasting onderworpen.The value of the static settlement losses was 10 at 1.06 - 1.62%. During the service life test, the springs were able to withstand 2 x 10 loads without breakage. During these life tests the frequency was 0.2 Hz and the springs were also subjected to a dynamic load.

15 VOORBEELD IIEXAMPLE II

Een deel van de in voorbeeld I beschreven schroef-veren werd na de verwarming veredeld. Tijdens de veredeling werd als koelmedium hardingsolie met een temperatuur van 50°C toegepast. Na het harden werden de werkstukken in een loogbad 20 met een temperatuur van 60°C ontvet en vervolgens in water van ruimtetemperatuur afgespoeld. Daarna werden de werkstukken in een zoutbad met een temperatuur van 320-330°C ontlaten. De ontlaattijd bedroeg 20 minuten. Na het ontlaten werd in water van ruimtetemperatuur afgekoeld.Some of the coil springs described in Example I were refined after heating. Curing oil with a temperature of 50 ° C was used as the cooling medium during the processing. After curing, the workpieces were degreased in a lye bath 20 at a temperature of 60 ° C and then rinsed in room temperature water. The workpieces were then annealed in a salt bath at a temperature of 320-330 ° C. The annealing time was 20 minutes. After the annealing, room temperature was cooled in water.

25 De aldus verkregen werkstukken hadden een sferoï- dietstructuur gekregen. De verdeling van het sferoïdiet was volkomen gelijkmatig en de waarde van de korrelfijnheid bedroeg 12.The workpieces thus obtained had acquired a spheroidal structure. The spheroidite distribution was perfectly even and the grain fineness value was 12.

De hardheid van het materiaal was 49-51 HRc en de σΡ 30 verhouding bedroeg 0,9. De waarde van de statische zettings-The hardness of the material was 49-51 HRc and the σΡ 30 ratio was 0.9. The value of the static settlement

Co verliezen lag tussen 4,5 en 6%. De beproeving van de levens- g duur werd tot 1,6 x 10 belastingen uitgevoerd, waarbij de belastin gs frequentie 0,2-0,3 Hz bedroeg.Co losses were between 4.5 and 6%. The life test was performed up to 1.6 x 10 loads, the load frequency being 0.2-0.3 Hz.

VOORBEELD IIIEXAMPLE III

35 Er werden bladveren van de materiaalkwaliteit 5035 Leaf springs of material quality 50

CrV4 vervaardigd. De lengte van de bladveren bedroeg 900 mm. de breedte 80 mm en de dikte 6 mm. De verwarming van het materiaal tot een temperatuur van 802°C werd cyclisch uitgevoerd. Het aantal cycli bedroeg 8, waarbij de tijdsduur van de 40 eerste verwarming 90 s en die van de afkoeling 8,4 s was, en 8001943 -11- η· * de tijdsduur van de tweede verwarming 17 s en die van de afkoeling 8,4 s bedroeg. De overige cycli waren gelijk aan de tweede cyclus. De laagste temperatuur van de cycli was 600°C.CrV4 manufactured. The length of the leaf springs was 900 mm. the width 80 mm and the thickness 6 mm. The heating of the material to a temperature of 802 ° C was performed cyclically. The number of cycles was 8, with the duration of the 40 first heating 90 s and that of the cooling 8.4 s, and 8001943 -11-η · * the duration of the second heating 17 s and that of the cooling 8, 4 s. The other cycles were the same as the second cycle. The lowest temperature of the cycles was 600 ° C.

De onderste temperatuurwaarde van de cyclische 5 verwarming bedroeg 600°C. De totale voor de verwarming gebruikte warmtehoeveelheid was 1757 kcal.The lower temperature value of the cyclic heating was 600 ° C. The total amount of heat used for the heating was 1757 kcal.

Na de vervorming werd het materiaal in een zout-bad met een temperatuur van 308°C getemperd. De tijdsduur van het temperen bedroeg 20 min. en de afkoeling werd in water van 10 ruimtetemperatuur uitgevoerd.After the deformation, the material was tempered in a salt bath at a temperature of 308 ° C. The annealing time was 20 minutes and the cooling was carried out in water at room temperature.

De werkstukken kregen een bainietstructuur, waarbij het aandeel van het bainiet 99% bedroeg en de verdeling van het bainiet volkomen gelijkmatig was. De korrelfijnheid bedroeg 14.The workpieces were given a bainite structure, with the proportion of the bainite being 99% and the distribution of the bainite being completely even. The grain fineness was 14.

15 De hardheid van het materiaal was 48-49,5 HRc enThe hardness of the material was 48-49.5 HRc and

aFaF

de verhouding gg bedroeg 0,95.the ratio gg was 0.95.

VOORBEELD IVEXAMPLE IV

Een stabilisator met een diameter van 20 mm en een gestrekte lengte van 2400 mm werd uit een werkstofkwali-20 text 55 Cr3 vervaardigd.A stabilizer with a diameter of 20 mm and a stretched length of 2400 mm was made of a material quality text 55 Cr3.

Tijdens de vervaardiging bedroeg de austenitise-ringstemperatuur 834°C, waarbij de verwarming continu in ca.During manufacture, the austenitizing temperature was 834 ° C, the heating continuously in approx.

100 s werd uitgevoerd. De voor de verwarming nodige warmtehoeveelheid bedroeg 1037,3 kcal, de toegepaste elektrische 25 spanning '13,8 V. Het afschrikken werd in hardingsolie met een temperatuur van 50°C uitgevoerd.100 s was run. The amount of heat required for the heating was 1037.3 kcal, the electrical voltage applied was 13.8 V. The quenching was carried out in hardening oil at a temperature of 50 ° C.

De werkstukken werden door schoksgewijs ontlaten behandeld. De ontlaattemperatuur bedroeg 410°C, de ontlaat-tijd 100 s. Het ontlaten werd bij een spanning van 10,6 V uit-30 gevoerd. De koeling geschiedde in water van ruimtetemperatuur.The workpieces were treated by annealing. The annealing temperature was 410 ° C, the annealing time 100 s. The annealing was conducted at a voltage of 10.6 V -30. The cooling was done in water of room temperature.

De metallografische structuur van de werkstukken was ook ditmaal bainietisch. Het aandeel van het bainiet bedroeg 98-99% en de verdeling daarvan was volkomen gelijkmatig.The metallographic structure of the workpieces was again bainite. Bainite's share was 98-99% and its distribution was completely even.

De korrelfijnheid bedroeg 12.The grain fineness was 12.

35 De hardheid van het materiaal lag tussen 50,5 enThe hardness of the material was between 50.5 and

OFOR

52,5 HRc en de verhouding bedroeg 0,91.52.5 HRc and the ratio was 0.91.

De statische zettingsverliezen lagen tussen 1,4 en g 2,5%. De levensduurproeven werden tot 2 x 10 belastingen uitgevoerd bij een frequentie van 0,2-0,3 Hz.The static settlement losses were between 1.4 and g 2.5%. The lifetime tests were performed up to 2 x 10 loads at a frequency of 0.2-0.3 Hz.

40 VOORBEELD V40 EXAMPLE V

8001943 -12-8001943 -12-

Er werden schroefveren van de in de voorbeelden I en II genoemde soort volgens een conventionele werkwijze vervaardigd. Tijdens de vervaardiging werden de stangen in de oven tot 830 - 860°C verwarmd en vervolgens vervormd.Coil springs of the type mentioned in Examples I and II were produced by a conventional method. During manufacture, the rods were heated in the oven to 830-860 ° C and then deformed.

5 Na de vervorming werden de werkstukken in een olie- bad met een temperatuur van 50°C veredeld en tenslotte bij een temperatuur van 330 - 480°C ontlaten.After the deformation, the workpieces were processed in an oil bath at a temperature of 50 ° C and finally annealed at a temperature of 330 - 480 ° C.

De aldus vervaardigde veren hadden een sferoïdiet-structuur gekregen, maar de korrelverdeling was tamelijk onge-10 lijkmatig en de carbiden verschenen plaatselijk in gecoagu-leerde vorm. De korrelfijnheid bedroeg meestal 8-9. 'The springs thus produced had acquired a spheroidite structure, but the grain distribution was rather uneven and the carbides appeared locally in coagulated form. The grain fineness was usually 8-9. '

Bij de hardheidswaarden van de veren werd een spreiding van +4-5 HRc vastgesteld, in tegenstelling tot de veren van de voorbeelden I - IV, waarbij de waarde van de 15 spreiding +1-1,2 HRc bedroeg. In het materiaal van de op conventionele wijze vervaardigde werkstukken bedroeg de waardeAt the hardness values of the springs, a spread of + 4-5 HRc was observed, in contrast to the springs of Examples I - IV, where the value of the spread was + 1-1.2 HRc. In the material of the conventionally manufactured workpieces, the value was

aFaF

van de verhouding meestel 0,9. Bij de beproeving van de levensduur waren alle schroefveren reeds onder de waarde van g 0,5 x 10 gebroken.of the ratio mostly 0.9. In the life test, all coil springs were already broken below the value of g 0.5 x 10.

20 Uit het voorgaande volgt, dat met de werkwijze volgens de uitvinding een produkt kan worden verkregen, waarvan de structuur aanmerkelijk gunstiger is, dan dat van de met de bekende werkwijzen gefabriceerde produkten. Op grond hiervan heeft het nieuwe produkt aanmerkelijk betere mecha-25 nische eigenschappen en een grotere levensduur. Tevens is de vervaardiging van de veren met de werkwijze volgens de uitvinding aanmerkelijk eenvoudiger, goedkoper en sneller, dan met de bekende methoden.From the foregoing it follows that with the method according to the invention a product can be obtained, the structure of which is considerably more favorable than that of the products manufactured by the known methods. On the basis of this, the new product has considerably better mechanical properties and a longer service life. The manufacture of the springs with the method according to the invention is also considerably simpler, cheaper and faster than with the known methods.

80019438001943

Claims

A method of manufacturing hot-formed springs, wherein the workpieces are heated to a temperature above the austenitizing temperature, then deformed and then cooled, characterized in that the grain enlargement otherwise occurring during the austitisation is prevented because the workpieces are heated up to a temperature of A ^ + 10 ° C and the heating is carried out by direct electric resistance heating for a maximum of 150 s 10.

Method according to claim 1, characterized in that the heating is carried out cyclically.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling is carried out according to the temperature technology.

4. A method according to claim 1 or 2, characterized in that a shock-tempered annealing is carried out after cooling, also by the use of direct electric resistance heating.

5. Device for producing springs formed in a hot state by the method according to any one of the preceding claims, comprising a heating unit, a deformation unit and a cooling unit, characterized in that the heating unit is designed with a feed path (5) sloping downwards electric current supply conductors (7) built in for the workpieces, stops (6) arranged next to these conductors for the workpieces to be treated (2), clamping members (8) for clamping the workpieces against the current supply conductors, and next to these clamping members arranged cutting devices (12).

Device according to claim 5, characterized in that the heating unit is provided with a periodically operating feed device.

Device according to claim 5 or 6, characterized in that the heating unit is housed in a closed housing (9) fitted with spring-loaded swinging doors (10). 8001943 -14-

Device according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the heating unit is provided with a temperature probe connected to a control device.

Device according to any one of claims 5-8, characterized in that the cooling unit connected to the deformation unit comprises at least one vessel (15) filled with cooling medium and designed with an inclined bottom, and a discharge device connected to the bottom part of the vessel for 10 has the workpieces and an inclined feeder (16) for the workpieces connected to the vessel opposite this discharge device.

10. Device according to claim 9, characterized in that the feed and discharge device for the workpieces are designed as trough belts (16, 17).

11. Device as claimed in claim 9 or 10, characterized in that the or each vessel (15) is provided with a cooling and a heating unit. 800 1 9 43