Czopy walów, zwlaszcza walów korbo¬ wych, sa to czesci, narazone na duze obcia¬ zenia; czopy te nietylko musza byc odporne na pekanie, jezeli chodzi o obciazenia sta¬ tyczne lub dynamiczne, lecz równiez musza wykazywac duza odpornosc na zuzywanie sie, jezeli chodzi o tarcie.Jest wiec rzecza konieczna, aby przed¬ mioty tego rodzaju wykazywaly z jednej strony pewna wytrzymalosc i ciagliwosc, t. j. wlasciwosci, które mozna osiagnac w pozadanych granicach przez znane uszla¬ chetnianie, to znaczy hartowanie z nastepu- jacem odpuszczaniem przy odpowiedniej regulacji temperatury odpuszczania, Z dru¬ giej strony caly przedmiot lub przynajmniej jego warstwa zewnetrzna musi byc bardzo twarda, azeby mogla stawiac duzy opór jej scieraniu. Obydwóch wlasciwosci, mianowi¬ cie duzej wytrzymalosci przy nalezytem wydluzaniu sie oraz duzej twardosci po¬ wierzchni, nie mozna jednak jednoczesnie osiagnac zapomoca dotychczas znanych spo¬ sobów, poniewaz powiekszenie jednej wla¬ sciwosci pociaga za soba zmniejszenie dru¬ giej.Wskutek tego tez w wiekszosci przypad¬ ków, stawiajac wzmiankowane wyzej wy¬ magania co do wytrzymalosci na zlamanie, rezygnuje sie z wytwarzania specjalnie twardej warstwy zewnetrznej i do wyrobu silnie obciazonych walów korbowych uzywa sie stali uszlachetnionej, w której zawartosc wegla wynosi naogól od 0,2 do 0,45%. Po-niewaz zabieg uszlachetniania odbywa sie przed mechaniczna obróbka przedmiotu, a osiagniety rezultat moze byc w kazdym przedmiocie kontrolowany zapomoca prób na wytrzymalosc, to posiada on wazna za¬ lete w porównaniu z innemi ponizej opisa- nemi obróbkami cieplnemi. Do tego docho¬ dzi ponadto ta okolicznosc, ze przy ciaglym wyrobie dalsza przeróbka nie doznaje przerw wskutek wymagajacej duzo czasu obróbki cieplnej.W ostatnich jednak czasach, wskutek rozwiniecia sie budowy silników o duzych szybkosciach obrotowych i wysokich cisnie¬ niach sprezania (silniki Diesela), coraz bar¬ dziej wystepuje na pierwszy plan wymaga¬ nie wytrzymalosci na scieranie, co wywo¬ lalo zastosowanie w wiekszym zakresie sta¬ li cementowanej. Stale te jednak, wskutek malej zawartosci wegla (mniej niz 0,2%), posiadaja mala wytrzymalosc, tak ze trzeba to wyrównywac nadawaniem wyrabianym przedmiotom wiekszych rozmiarów. Ujem¬ nym rezultatem tego sa: zwiekszone zapo¬ trzebowanie materjalu oraz wieksza waga, co zwlaszcza nie jest korzystne w odniesieniu do walów korbowych samochodów i samo¬ lotów.Podobne wyniki uzyskuje sie przy u- twardzaniu powierzchniowem przez azoto¬ wanie.Sposób ten posiada jednak te szczegól¬ na wade, ze pociaga za soba chemiczna zmiane warstwy zewnetrznej. Sklad tej war¬ stwy nie ma juz charakteru tak zwanej sta¬ li konstrukcyjnej, lecz kruchej stali narze¬ dziowej o zmiennym wspólczynniku rozsze¬ rzalnosci, wskutek czego otrzymuje sie du¬ zo braków.Poza tern przy zastosowaniu tego sposo¬ bu niemozliwe jest przeprowadzenie w eko¬ nomicznie dopuszczalnych okresach czasu zabiegu wzbogacenia wegla w warstwie o grubosci kilku milimetrów lub azotu w war¬ stwie o grubosci chocby tylko M nim, bez przekroczenia przytern w niektórych miej¬ scach dopuszczalnej koncentracji (wolny cementyt lub braunit). Mozna wiec wytwa¬ rzac jedynie cienkie warstwy zewnetrzne.Podczas szlifowania czopa, które odbywa sie po zahartowaniu go, czesto jednak trze¬ ba nietylko doprowadzic czop do ksztaltu walca odpowiednich rozmiarów, lecz rów¬ niez, zwlaszcza w wielokrotnie wykorbio¬ nych walach wyrównac powstajace wskutek wykrzywiania sie mimosrodowosci i nierów- noleglosci, Jezeli wiec wtedy zahartowana warstwa zewnetrzna jest juz sama przez sie cienka, to czesto sie zdarza, ze przy szlifo¬ waniu zahartowana warstwa miejscami zo¬ staje niedopuszczalnie oslabiona lub zupel¬ nie zeszlifowana, wskutek czego caly obra¬ biany przedmiot jest nie do uzycia. W celu unikniecia tego rodzaju braków przy sto¬ sowaniu powyzszego sposobu, waly, po ich zahartowaniu, winny byc przed szlifowa¬ niem starannie wyprostowane. Prostowanie to jest klopotliwe, wymaga specjalnej zrecz¬ nosci i powoduje powstawanie zbednych na¬ prezen w przedmiocie obrabianym. Napre¬ zenia te sa zwlaszcza szkodliwe przez to, ze sumuja sie z naprezeniami, uwarunkowa- nemi róznym skladem plaszcza i rdzenia, i wskutek tego ulatwiaja luszczenie sie przed¬ miotów powierzchniowo cementowanych.Naprezen tych nie mozna takze usunac przez dodatkowe wyzarzanie lub odpu¬ szczanie, nie zmieniajac jednoczesnie twar¬ dosci warstwy cementowanej. Poza tern u- jemnym rezultatem nadania niedostatecz¬ nej grubosci warstwie cementowanej jest to, ze przy duzych cisnieniach powierzch¬ niowych moze nastapic miejscami wgnie- cienie warstwy twardej w rdzen.Inna wada tego sposobu jest takze zwia¬ zana z nim dlugotrwala obróbka cieplna, wymagajaca przerw w przebiegu wytwarza¬ nia poszczególnych przedmiotów, przez co obróbka ta nie da sie dostosowac do wyrobu seryjnego.Inny sposób, który równiez prowadzi do osiagniecia wiekszej twardosci na powierzen-ni czopa niz w rdzeniu, polega na stosowa¬ niu do wyrobu walów stali, hartowanej na powietrzu. Przytern jedynie czopy walów sa doprowadzane do temperatury hartowania, np. zapomoca palników dmuchawkowych, poczem zostaja mniej lub bardziej szyb¬ ko ochlodzone, a mianowicie szybciej na powierzchni niz w rdzeniu, wskutek cze¬ go twardosc zmniejsza sie w kierunku ku osi czopa. Zapomoca tego sposobu, który wy¬ maga stosowania drogiego materjalu o nie¬ znacznej zdolnosci tlumienia drgan, nie moz¬ na calkowicie osiagnac pozadanych wlasci¬ wosci na powierzchni i w rdzeniu, gdyz po¬ wierzchnia jednak nie jest tak twarda, a rdzen nie jest tak ciagliwy, jak to jest poza¬ dane. Poza tern nie mozna zbadac osiagnie¬ tej wytrzymalosci rdzenia.Proponowano wprawdzie, aby naweglo- ne zapomoca cementacji przedmioty stalowe o duzej wytrzymalosci nagrzewac tylko po¬ wierzchownie w kapieli hartujacej, a na¬ stepnie ochladzac je, zanim nagrzewanie dojdzie do rdzenia. Sposób ten jest jednak klopotliwy, nie mozna go stosowac do walów korbowych, o ile nie chce sie hartowac rów¬ niez szczek korbowych, oraz nie nadaje sie do ciaglej produkcji tak samo, jak i zwykle cementowanie.Do hartowania wienców kól wagono¬ wych proponowano sposób, który polega na tern, ze pas powierzchni, który ma byc za¬ hartowany, zostaje nagrzany do temperatu¬ ry hartowania przez jednorazowe przesunie¬ cie po nim plomienia palnika do spawania, poczem jest natychmiast znów chlodzony, zanim nagrzanie to rozprzestrzeni sie na glebsze warstwy przedmiotu. W podobny sposób proponowano hartowac glowice szyn kolejowych, przyczem moga byc stosowane palniki szczelinowe.Juz poprzednio brano pod uwage roz¬ grzewanie zapomoca zwyklego palnika do spawania do temperatury hartowania i nie¬ zwloczne ochladzanie tych ograniczonych miejsc czopa korbowego, które byly wysta¬ wione na specjalnie wysokie naprezenia, wy¬ ginania i ciagnienia. Jednak nie mialo to na celu wytworzenie plaszcza z hartowanego materjalu, obejmujacego czop na calej jego dlugosci, i nie mozna bylo wytworzyc takie¬ go plaszcza zapomoca zwyklego palnika do spawania, poniewaz przy rozgrzewaniu po¬ wierzchni pasmami ta czesc materjalu, na która ostatnio dzialal plomien, znów by sie rozgrzewala i wyzarzala przy obróbce sa¬ siedniego pasma.Niniejszy wynalazek polega na stwier^ dzeniu, ze czop korbowy, który z jednej stro¬ ny jest wystawiony na wysokie mechaniczne naprezenia, a z drugiej strony ma byc od¬ porny na zuzycie, powinien wykazywac róz¬ ne mechaniczne wlasciwosci na powierzchni i w rdzeniu, a mianowicie na powierzchni powinien byc specjalnie twardy, a rdzen po¬ winien byc specjalnie wytrzymaly na cia¬ gnienie.Odpowiednio do powyzszego wedlug wy¬ nalazku hartowany czesciowo czop walu, zwlaszcza czop walu korbowego, wykonany z materjalu o jednakowym skladzie che¬ micznym, jest znamienny tern, ze hartowana czesc czopa walu korbowego tworzy plaszcz o jednakowej grubosci i jednakowej twardo¬ sci, utworzony na calej dlugosci czopa, na¬ tomiast objety tym plaszczem rdzen jest wykonany z materjalu uszlachetnionego.Do wytworzenia czopa tego rodzaju we¬ dlug wynalazku zostaje wyzyskana mozli¬ wosc hartowania warstwy powierzchniowej dowolnej grubosci, np. 3 do 8 mm, zapomo¬ ca palnika, dostosowanego do dlugosci czo¬ pa, przy odpowiedniem regulowaniu tempe¬ ratury tego palnika i czasu, przez który dzia¬ la plomien na powierzchnie, podlegajaca hartowaniu. Odpowiednio do powyzszego przedmiotem wynalazku jest sposób wytwa¬ rzania czopa walu, wedlug którego czop ten zostaje powierzchniowo rozgrzany do tempe¬ ratury hartowania zapomoca palnika do spa¬ wania i bezposrednio potem zahartowany przez ochlodzenie, przyczem czop zostaje u- — 3 —szlachetnióny przedewszystkiem zapomoca znanej obróbki cieplnej, a nastepnie rozgrza¬ ny podczas jednorazowego obrotu na calej swojej powierzchni zapomoca palnika, odpo¬ wiadajacego jego dlugosci.Zwlaszcza korzystiia jest ta okolicznosc, ze wlasnie te rodzaje stali, które stosuje sie jako najbardziej odpowiednie na waly kor¬ bowe, sa szczególnie odporne na zuzycie w ochlodzonym stanie, gdyz posiadaja twar¬ dosc, korzystna w hartowanych walach obro¬ towych, bez potrzeby stosowania wyzszej zawartosci wegla i chromu.Przy hartowaniu czopa walu wedlug wy¬ nalazku powierzchnia czopa musi byc na¬ grzana tak, aby przy nastepnem ochladzaniu nastapilo hartowanie, a rdzen pozostal zim¬ ny. Oczywiscie mozna to osiagnac zarówno przez obracanie palnika wzgledem czopa, jak i przez ogrzanie w inny sposób, np. na drodze elektrycznej.Sposób wytwarzania czopa oraz wytwo¬ rzony czop daja nastepujace korzysci, któ¬ rych nie mozna bylo jednoczesnie osiagnac zapomoca znanych dotychczas sposobów. 1. Moznosc wyboru tej stali z posród u- zywanych, która odpowiada oczekiwanym naprezeniom, to znaczy moznosc stosowania stali uszlachetnionych zarówno o duzych do¬ mieszkach, jak i bez domieszek lub o ma¬ lych domieszkach; 2. rdzen zostaje uszlachetniony tak, jak to uznano za najlepsze w odniesieniu do da¬ nego rodzaju przedmiotów; 3. moznosc skontrolowania wytrzymalo¬ sci rdzenia gotowego wyrobu zapomoca prób wytrzymalosci po dokonaniu uszlachetnienia; 4. moznosc wytworzenia zahartowanego plaszcza zewnetrznego o takiej wytrzymalo¬ sci i twardosci, jaka przyjeto dla lozysk od¬ pornych na scieranie; 5. moznosc dostosowania grubosci zahar¬ towanego plaszcza do wystepujacych napre¬ zen; 6. moznosc osiagania pozadanych wy- mfarów ostatecznych przez ostateczne szli¬ fowanie bez uprzedniego wyprostowywania wskutek tego, ze zahartowany plaszcz jest grubszy; 7. moznosc dokonywania hartowania po¬ szczególnych czesci, przyczem w takim prze¬ ciagu czasu, który jest dostosowany do wy¬ twarzania seryjnego; 8. znaczne zmniejszenie naprezen pomie¬ dzy zahartowanym plaszczem a niehartowa- nym rdzeniem, wskutek jednakowego che¬ micznego skladu rdzenia i plaszcza; 9. zwiekszona ciagliwosc i zmniejszone niebezpieczenstwo pekania zahartowanej warstwy w porównaniu z warstwar której twardosc zostala spowodowana przez zmia¬ ne chemicznego skladu; 10. nieznaczne tylko znieksztalcenie ca¬ lego przedmiotu, poniewaz podczas harto¬ wania nagrzewana jest kazdorazowo tylko zupelnie mala jej czesc.Na rysunku fig. 1 wyjasnia przebieg spo¬ sobu hartowania wedlug wynalazku, przy¬ czem A oznacza wolno obracajacy sie czop, który ma byc hartowany, B — palnik, slu¬ zacy do nagrzewania, a C — dysze, z któ¬ rej wyplywa srodek chlodzacy, dzialajacy na czop, i fig. 2 — przyklad wykresu zmian twardosci w przekroju czopa wedlug wyna¬ lazku; krzywa B przedstawia te zmiany w czopie, wytworzonym przez cementowanie, a krzywa C — zmiany twardosci w czopie, wykonanym z hartowanej na powietrzu stali chromoniklowej. Na osi odcietych sa odlozo¬ ne odleglosci od powierzchni czopa, na osi rzednych zas — twardosci c wedlug Rock- wella wzglednie wytrzymalosc na rozciaga¬ nie w kg/mm2.Krzywa A (fig. 2) wskazuje, ze w ze¬ wnetrznym plaszczu czopa na grubosci oko¬ lo 7 mm twardosc odpowiada 60 stopniom Rockwella, to znaczy, ze plaszcz ten wyka¬ zuje taka sama wytrzymalosc, jaka przyjeta jest dla tocznych pierscieni lozyskowych, podczas gdy rdzen posiada równomierna twardosc okolo 27 stopni Rockwella, co jest równe 95 kg/mm2 wytrzymalosci na ciagnie- — 4 —nie i odpowiada wytrzymalosci nalezycie u- szlachetnionej stali, uzywanej na waly kor¬ bowe.W przeciwienstwie do tego krzywa B wskazuje wprawdzie bardzo twardy plaszcz, który jednak jest znacznie cienszy, posiada on mniej wiecej tylko 1,5 mm grubosci, pod¬ czas gdy wytrzymalosc rdzenia, wskutek ma¬ lej zawartosci wegla, jest znacznie mniejsza od wytrzymalosci wedlug krzywej A. Po¬ dobne do krzywej B sa równiez zmiany twar¬ dosci czopa, powierzchownie zahartowanego przez azotowanie, przyczem zewnetrzna warstwa posiada jeszcze wieksza twardosc, jednak mniejsza grubosc, niz warstwa, o- trzymywana przy stosowaniu cementacji.Krzywa C uwidocznia, ze czop z harto¬ wanej na powietrzu stali chromoniklowej wykazuje stosunkowo nieznaczne róznice w twardosci plaszcza i rdzenia. Taki czop, w porównaniu z czopem, odpowiadajacym krzywej A wzglednie B, jest znacznie mniej odporny na scieranie, a jego rdzen jest bar¬ dzo kruchy.Podane przy krzywych tytulem przykla¬ du wartosci wytrzymalosci moga sie oczywi¬ scie zmieniac we wszystkich trzech przypad¬ kach, zaleznie od skladu stosowanej stali.Sposób jednak rozkladania sie twardosci po¬ zostaje jednakowy.Fig. 3 przedstawia przekrój czopa we¬ dlug wynalazku, przyczem, a jest to zaharto¬ wany plaszcz, b — uszlachetniony rdzen.Wynalazek nie ogranicza sie wylacznie do wyrobu czopów walów korbowych, lecz moze byc stosowany przy wyrobie czesci ma¬ szynowych, w rodzaju czopów, podobnie na¬ prezanych, przyczem wybór materjalu za¬ lezy od tego, jak duza winna byc odpornosc plaszcza na scieranie i jaka wytrzymalosc powinien miec rdzen na naprezenia statycz¬ ne i dynamiczne.Doswiadczenia z czopami prowadnicze- mi, krazkami i podobnemi czesciami, wyko- nanemi z nieuszlachetnionej stali kutej lub odlanemi ze stali, wykazaly, ze trudnosci o- siagniecia jednoczesnie dobrych wlasciwosci wytrzymalosciowych oraz duzej odpornosci na scieranie moga byc usuniete zapomoca powyzej opisanego sposobu. PL