WO2015132109A1 - Endkonturnahes warmwalzen von führungsschienen - Google Patents

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WO2015132109A1
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rolling
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guide rail
temperature
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PCT/EP2015/053960
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Walter Krauss
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Robert Bosch Gmbh
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    • B21B2201/00—Special rolling modes
    • B21B2201/02—Austenitic rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a guide rail according to the preamble of claim 1.
  • Cross-sectional shape receives, which the final cross-sectional shape of
  • this blank is made of a hardenable steel, so that the running surfaces of the finished guide rail have a sufficiently high hardness.
  • the blank is heat-treated after being hot-rolled so that it is not cured so that the further production steps can be carried out.
  • These manufacturing steps include a cold drawing process in which the cross-sectional shape of the blank is changed by plastic deformation at room temperature to approximate the final cross-sectional shape of the guide rail except for an economical grinding allowance.
  • the cold drawn blank is typically surface hardened by heating its edge zones to the austenitizing temperature by means of an inductive heating device, and then quenched to form a martensite texture.
  • the hardened blank is then ground to obtain the finished guide rail.
  • the advantage of the present invention is that the proposed manufacturing process is less expensive.
  • a method for producing guide rails for a linear roller bearing, wherein a steel strand material is provided, which has a constant initial cross-sectional shape, wherein it has a length of at least 10 m, wherein it is at least partially curable, wherein the strand material at a constant transport speed is successively passed through a heating device and a rolling device, wherein the strand material in the heating device to a
  • Austenitizing temperature is at the austenite in steel, wherein the strand material is plastically deformed in the rolling apparatus, wherein the temperature of the strand material to the end of the rolling device is so high that austenite is present, the strand material, immediately after it has passed through the rolling device , is cooled so that in its curable
  • Hardenable steels such as C45E or 56 NiCrMoV 7 are preferably used as steel. But it is also conceivable, satzstähle too
  • the steel grade is preferably chosen so that after the heat treatment phase-pure martensitic structure is present.
  • the said structure should preferably be fine needles and without coarse grain formation and further without crack networks.
  • a strand material with a length of at least 10 m is mentioned, this is to be understood in particular as a strand material, which is produced continuously in a preceding process step.
  • a strand material which is produced continuously in a preceding process step.
  • Process step is limited.
  • the proposed cooling can be done depending on the steel grade used by unregulated cooling of the ambient air or by a controlled cooling, in particular using a cooling device.
  • a controlled cooling in particular using a cooling device.
  • the temperature profile during cooling can be adjusted so that the least possible distortion of the strand material arises during the formation of martensite.
  • the provided strand material may have a circular starting cross-sectional shape with a diameter between 20 mm and 90 mm. It is preferable to use a hot-rolled wire as a strand material. Most preferably, the surface of the said wire chip is processed lifting, in particular by means of peeling and / or grinding. As a result, the areas of the provided strand material are removed, which after hot rolling
  • An uninterrupted strand material can be provided by continuously welding together finite pieces of strand material at the ends.
  • said finite pieces be provided wound on coils, being unwound from the spools and bent into a straight shape prior to welding.
  • the corresponding welds may be cut out of the strand material prior to grinding, not being used to make a guide rail.
  • the steel material preferably
  • Welds should be chosen so that they are slightly larger than an integral multiple of the length of the pieces of strand material, which are ground in one operation at the end of the proposed method.
  • Magnetic heating and / or induction heating and / or conductive heating of the strand material may take place in the heating device.
  • the induction heating preferably takes place frequency-controlled.
  • magnetic heating is combined with subsequent low frequency induction heating.
  • the heating is very fast. It should be noted that the time in which the strand material is transported from the beginning of the heating device to the end of the rolling device is inherently very short. The strand material therefore has the high austenitizing temperature only over a very short period of time.
  • the period during which the carbon in near-surface layers of the strand material can chemically react with the ambient air is very short. It comes therefore at most to very little cooling.
  • Rolling device can cause unwanted changes in the surface of the
  • Strand material can be reduced to a minimum.
  • the heating device may be the strand material over its entire
  • the rolling apparatus may have a plurality of rolling stands.
  • the total required plastic deformation is divided evenly among many rolling stands, so that in each rolling stand only a very small plastic deformation takes place, which in turn can be carried out very accurately.
  • the individual rolling stands have
  • the drive comprises an electric motor, in particular a
  • Synchronous motor In the speed control of the drives preferably the force is taken into account, preferably as a controlled variable, which acts on the strand material in the transport direction.
  • the strand material is placed under tension.
  • the said force is preferably taking into account the
  • the grinding allowance which is removed during the grinding of the strand material is preferably at most 0.5 mm.
  • the provided strand material may have a higher surface
  • the strand material is carburized. Ie it will preferably in a carbonaceous environment, in particular in carbon powder, enclosed and heat-treated there.
  • Fig. 1 is a rough schematic representation of an inventive
  • Fig. 2 is a cross-section of the rolled strand material
  • Fig. 3 is a continuous time-temperature conversion graph of the steel
  • Fig. 1 shows a rough schematic representation of an inventive
  • the process begins by providing a strand material 12, which preferably has a circular starting cross-sectional shape 13 with a diameter between 20 mm and 90 mm.
  • the strand material 12 is first passed through a heating device 15, which operates by way of example inductively.
  • the corresponding electrical coil surrounds the strand material 12 helically. It is fed with an alternating electrical current which induces eddy currents in the strand material 12.
  • connection with said eddy currents leads to rapid heating of the strand material.
  • the distribution of the eddy currents and thus the temperature distribution can be compared with the frequency of the injected alternating current and the shape of the
  • Induction coils are influenced. At high frequencies, the heating takes place predominantly on the surface of the strand material 12. Preferably, the Strand material 12 over its entire cross section on the
  • the strand material 12 is passed through a rolling device 16.
  • several rolling stands are actually present, which are arranged one behind the other in the transport direction 10, wherein they each cause a slight plastic deformation on the strand material 12.
  • the rolls of the individual rolling stands can process the strand material 12 from different sides.
  • a rolling stand processes only the side surfaces 21, with an immediately following rolling mill only the top and bottom surfaces 22; 23 edited.
  • last rolling mill can be thought that a total of at least four rollers act on the strand material 12 at the same time, wherein they at the associated four sides 21; 22; 23 each cause only a slight plastic deformation.
  • the strand material 12 has the number 14
  • the strand material 12 is passed through a cooling device
  • the cooling device 17 may, for example, a plurality of spray nozzles
  • the strand material 12 can be sprayed, for example with water or oil, to cool it. It can be thought that the
  • Strand material 12 at the end of the cooling device 17 has a temperature which is still significantly above room temperature, the final cooling takes place at room temperature in the period in which the cut
  • Guide rails 12 are stored before grinding.
  • the cooling device is followed by a separating device 19 which, for example, has a rapidly rotating cutting-off wheel whose axis of rotation 27 is parallel to the Strand material 12 or to the transport direction 10 is aligned.
  • these pieces are 6 meters long.
  • the pieces of strand material are ground on a plurality of different grinding machines or grinding devices.
  • Grinders is chosen so that the process can run continuously without accumulating 19 unprocessed pieces of strand material after the separator and without individual grinding machines remain unused.
  • the grinding machines are shown simplified by two profile grinding wheels 20.
  • Fig. 2 shows a cross section 14 of the rolled strand material 12.
  • Cross-sectional shape 14 is executed with respect to a symmetry plane 25 gel-symmetrical.
  • the top surface 22 is slightly curved convexly after rolling, being ground flat during grinding.
  • On the two side surfaces 21 are each two raceways 24 for rolling elements.
  • these raceways 24 are hardened, so that the corresponding linear roller bearing has a long service life.
  • concave curved tracks 24 for spherical rolling elements are shown.
  • the method according to the invention is also suitable for even raceways
  • raceways 24 can be produced with the method according to the invention.
  • the raceways 24 are machined with very high accuracy, so that the finished linear roller bearing a high
  • Fig. 3 shows a continuous time-temperature conversion graph of the steel 56 NiCRMoV 7, which is purely exemplary for carrying out the method according to the invention.
  • the cooling time t is plotted logarithmically in seconds.
  • the temperature T of the strand material is plotted in ° C.
  • the cooling curves 31; 32 are each formed by a cooling time t 8/5 in indicating the time in seconds in which the temperature of 800 ° C to 500 ° C falls.
  • the martensite line 30 is located, which in the present case is 245 ° C. This line 30 separates the area indicated by A, in which austenite structure exists, from the area marked M in which
  • Micro-tensions in the structure the formation of micro-cracks.
  • Cooling above the martensite line 30 is less critical
  • this wire may e.g. be brought back into coil form.
  • These coils with surface-processed wire rod can be easily heat-treated, i. a chemical modification of the near-surface layers are subjected.
  • Preferred by carburization the carbon content of the steel can be increased so that with appropriate cooling from the rolling heat surface hardened components are present, which can be used as a starting material for rails. Carbon content as well as case hardening depth are to be adjusted so that the conditions already mentioned are met on rolling-loaded components.
  • the procedural processing of such heat-treated coils (with chemical modification of the surface) is similar to the procedure already described.
  • Guide rail pre-material can be selected so that if necessary simple mechanical processes (milling, planing, scraping, grinding, ...) can be used to specifically set non-heat-treated areas of profile guide rails.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Führungsschienen (11) für ein Linearwälzlager, wobei ein Strangmaterial (12) aus Stahl bereitgestellt wird, welches eine konstante Ausgangsquerschnittsform (13) aufweist, wobei es eine Länge von wenigstens 10 m aufweist, wobei es zumindest bereichsweise härtbar ist, wobei das Strangmaterial (12) mit einer konstanten Transportgeschwindigkeit nacheinander durch eine Erwärmungsvorrichtung (15) und eine Walzvorrichtung (16) hindurchgeführt wird, wobei das Strangmaterial (12) in der Erwärmungsvorrichtung (15) auf eine Austenitisierungstemperatur erwärmt wird, bei der Austenitgefüge im Stahl vorliegt, wobei das Strangmaterial in der Walzvorrichtung plastisch verformt wird, wobei die Temperatur des Strangmaterials (12) bis zum Ende der Walzvorrichtung (16) so hoch ist, dass Austenitgefüge vorliegt. Erfindungsgemäß wird das Strangmaterial (12) unmittelbar nachdem es die Walzvorrichtung (16) durchlaufen hat, so abgekühlt, dass in dessen härtbaren Bereichen Martensitgefüge entsteht, wobei das Strangmaterial (12) anschließend geschliffen (20) wird, um die fertige Führungsschiene (12) zu erhalten, wobei zwischen der genannten plastischen Umformung (16) und dem genannten Schleifen (20) keine weitere formändernde Bearbeitung an den geschliffenen Oberflächen der Führungsschiene (12) stattfindet.

Description

Endkonturnahes Warmwalzen von Führungsschienen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Führungsschiene gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
In der DE 10 2008 008 632 AI wird als Stand der Technik ein Verfahren zur
Herstellung von Führungsschienen für ein Linearwälzlager beschrieben. Dabei wird ein Rohling zuerst warmgewalzt, so dass er durch plastische Verformung eine
Querschnittsform erhält, welche der endgültigen Querschnittsform der
Führungsschiene nahe kommt. Typischerweise besteht dieser Rohling aus einem härtbaren Stahl, so dass die Laufflächen der fertigen Führungsschiene eine genügend große Härte aufweisen. Der Rohling wird nach dem Warmwalzen so wärmebehandelt, dass er nicht ausgehärtet ist, damit die weiteren Herstellungsschritte durchgeführt werden können. Diese Herstellungsschritte umfassen einen Kaltziehprozess, bei dem die Querschnittsform des Rohlings durch plastische Verformung bei Raumtemperatur so verändert wird, dass sie der endgültigen Querschnittsform der Führungsschiene bis auf ein wirtschaftliches Schleifaufmaß nahe kommt. Der kaltgezogene Rohling wird typischerweise randschichtgehärtet, indem seine Randzonen mittels einer induktiven Erwärmungsvorrichtung auf die Austenitisierungstemperatur erwärmt werden, wobei sie anschließend abgeschreckt werden, so dass ein Martensitgefüge entsteht. Der gehärtete Rohling wird daraufhin geschliffen, um die fertige Führungsschiene zu erhalten.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das vorgeschlagene Herstellungsverfahren kostengünstiger ist.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Führungsschienen für ein Linearwälzlager vorgeschlagen, wobei ein Strangmaterial aus Stahl bereitgestellt wird, welches eine konstante Ausgangsquerschnittsform aufweist, wobei es eine Länge von wenigstens 10 m aufweist, wobei es zumindest bereichsweise härtbar ist, wobei das Strangmaterial mit einer konstanten Transportgeschwindigkeit nacheinander durch eine Erwärmungsvorrichtung und eine Walzvorrichtung hindurchgeführt wird, wobei das Strangmaterial in der Erwärmungsvorrichtung auf eine
Austenitisierungstemperatur erwärmt wird, bei der Austenitgefüge im Stahl vorliegt, wobei das Strangmaterial in der Walzvorrichtung plastisch verformt wird, wobei die Temperatur des Strangmaterials bis zum Ende der Walzvorrichtung so hoch ist, dass Austenitgefüge vorliegt, wobei das Strangmaterial, unmittelbar nachdem es die Walzvorrichtung durchlaufen hat, so abgekühlt wird, dass in dessen härtbaren
Bereichen Martensitgefüge entsteht, wobei das Strangmaterial anschließend geschliffen wird, um die fertige Führungsschiene zu erhalten, wobei zwischen der genannten plastischen Umformung und dem genannten Schleifen keine weitere formändernde Bearbeitung an den geschliffenen Oberflächen der Führungsschiene stattfindet. Im Unterschied zum Stand der Technik wird das Strangmaterial also bereits unmittelbar nach dem Warmwalzen gehärtet, wobei die zum Warmwalzen
erforderliche Wärme ausgenutzt wird. Der Prozessschritt des Kaltziehens entfällt vollständig.
Als Stahl kommen vorzugsweise härtbare Stähle wie beispielsweise C45E oder 56 NiCrMoV 7 zum Einsatz. Es ist aber auch denkbar, Einsatzsatzstähle zu
verwenden, welche ausschließlich im aufgekohlten Oberflächenbereich härtbar sind. Die Stahlsorte ist vorzugsweise so gewählt, dass nach der Wärmebehandlung phasenreines martensitisches Gefüge vorliegt. Das genannte Gefüge soll vorzugsweise feinnadelig und ohne Grobkornbildung und weiter ohne Rissnetzwerke sein.
Soweit von einem Strangmaterial mit einer Länge von wenigstens 10 m die Rede ist, soll hierunter insbesondere ein Strangmaterial verstanden werden, welches in einem vorausgehenden Verfahrensschritt ununterbrochen hergestellt wird. Man spricht auch von einem endlosen Strangmaterial, wobei klar ist, dass die Länge dieses
Strangmaterials durch die endliche Laufzeit des genannten vorausgehenden
Verfahrensschritts begrenzt ist. Die vorgeschlagene Abkühlung kann je nach verwendeter Stahlsorte durch ungeregelte Abkühlung an der Umgebungsluft oder durch eine geregelte Abkühlung, insbesondere unter Verwendung einer Kühlvorrichtung geschehen. Durch die bevorzugte geregelte Abkühlung kann dabei der Temperaturverlauf beim Abkühlen so eingestellt werden, dass bei der Martensitbildung ein möglichst geringer Verzug des Strangmaterials entsteht.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
Das bereitgestellte Strangmaterial kann eine kreisförmige Ausgangsquerschnittsform mit einem Durchmesser zwischen 20 mm und 90 mm aufweisen. Vorzugsweise ist daran gedacht, einen warmgewalzten Draht als Strangmaterial zu verwenden. Höchst vorzugsweise ist die Oberfläche des genannten Drahtes Span abhebend bearbeitet, insbesondere mittels Schälen und/oder Schleifen. Hierdurch werden die Bereiche des bereitgestellten Strangmaterials entfernt, welche nach dem Warmwalzen
Oberflächenfehler enthalten können oder deren Kohlenstoffgehalt in unerwünschter Weise verändert, insbesondere reduziert ist.
Es kann ein ununterbrochenes Strangmaterial bereitgestellt werden, indem fortlaufend endliche Stücke eines Strangmaterials an den Enden miteinander verschweißt werden. Vorzugsweise ist daran gedacht, dass die genannten endlichen Stücke auf Spulen bzw. Coils aufgewickelt bereitgestellt werden, wobei sie vor dem Verschweißen von den Spulen abgewickelt und in eine gerade Form gebogen werden. Die hierbei
entstehenden Materialspannungen werden durch die später erfolgende Erwärmung auf die Austenitisierungstemperatur und dem damit einhergehenden
Rekristallisierungsvorgang beseitigt.
Die entsprechenden Schweißstellen können vor dem Schleifen aus dem Strangmaterial herausgeschnitten werden, wobei sie nicht zur Herstellung einer Führungsschiene verwendet werden. Im Bereich der Schweißstellen muss mit einer verminderten Qualität der fertigen Führungsschiene gerechnet werden, weshalb diese Stücke von vorne herein verworfen werden, wobei das Stahlmaterial vorzugsweise
wiederverwertet wird. Vorzugsweise ist daran gedacht, die Abstände der
Schweißstellen so zu wählen, dass sie geringfügig größer als ein ganzzahliges Vielfaches der Länge der Stücke des Strangmaterials sind, die am Ende des vorgeschlagenen Verfahrens in einem Arbeitsgang geschliffen werden.
In der Erwärmungsvorrichtung können eine magnetische Erwärmung und/oder eine Induktionserwärmung und/oder eine konduktive Erwärmung des Strangmaterials stattfinden. Die Induktionserwärmung findet vorzugsweise frequenzgeregelt statt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine magnetische Erwärmung mit einer anschließenden niederfrequenten Induktionserwärmung kombiniert. Alle
vorgeschlagenen Erwärmungsarten haben gemeinsam, dass die Erwärmung sehr schnell vor sich geht. Hierbei ist anzumerken, dass die Zeit, in der das Strangmaterial vom Anfang der Erwärmungsvorrichtung bis zum Ende der Walzvorrichtung transportiert wird, prinzipbedingt sehr kurz ist. Das Strangmaterial weist also nur über einen sehr kurzen Zeitraum die hohe Austenitisierungstemperatur auf.
Dementsprechend ist der Zeitraum, in dem der Kohlstoff in oberflächennahen Schichten des Strangmaterials mit der Umgebungsluft chemisch reagieren kann, sehr kurz. Es kommt daher allenfalls zu sehr geringen Abkühlungen. Durch Verwendung einer Schutzgasatmosphäre im Bereich der Erwärmungs- und/oder der
Walzvorrichtung können unerwünschte Veränderungen der Oberfläche des
Strangmaterials auf ein Mindestmaß reduziert werden.
Die Erwärmungsvorrichtung kann das Strangmaterial über seinen gesamten
Querschnitt auf eine Temperatur erwärmen, welche mindestens gleich der genannten Austenitisierungstemperatur ist. Dementsprechend entstehen in der Walzvorrichtung geringe Materialspannungen im Strangmaterial. Ein Verzug des Strangmaterials ist nicht zu befürchten. Es ist anzumerken, dass das Strangmaterial beim induktiven Erwärmen im Rahmen des konventionellen Herstellungsverfahrens nur an der Oberfläche auf die Austenitisierungstemperatur erwärmt wird. Das Strangmaterial wird in der Erwärmungsvorrichtung vorzugsweise höchstens auf 2/3 seiner Schmelztemperatur erwärmt. Hierdurch kann in der Walzvorrichtung eine sehr genaue Querschnittsform des Strangmaterials hergestellt werden. Es ist anzumerken, dass die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens steigt, wenn im Rahmen des abschließenden Schleifens des Strangmaterials nur ein sehr geringer Materialabtrag erfolgt. Dementsprechend ist es bevorzugt, wenn in der Walzvorrichtung eine sehr genaue Querschnittsform der Führungsschiene hergestellt wird, welche sehr nahe an der gewünschten Endform der Führungsschiene liegt.
Die Walzvorrichtung kann mehrere Walzgerüste aufweisen. Vorzugsweise wird die gesamte erforderliche plastische Verformung gleichmäßig auf viele Walzgerüste aufgeteilt, damit in jedem Walzgerüst nur eine sehr kleine plastische Verformung erfolgt, welche im Gegenzug sehr genau ausgeführt werden kann. Vorzugsweise findet an dem in Transportrichtung letzten Walzgerüst eine plastische Verformung statt, welche kleiner ist, vorzugsweise deutlich kleiner ist, als die plastische Verformung am in Transportrichtung ersten Walzgerüst. Die einzelnen Walzgerüste haben
vorzugsweise jeweils einen gesonderten Antrieb der drehzahlgeregelt ist. Höchst vorzugsweise umfasst der Antrieb einen Elektromotor, insbesondere einen
Synchronmotor. Bei der Drehzahlregelung der Antriebe wird vorzugsweise die Kraft berücksichtigt, vorzugsweise als Regelgröße, welche auf das Strangmaterial in Transportrichtung wirkt. Vorzugsweise wird das Strangmaterial unter Zugspannung gesetzt. Die genannte Kraft wird vorzugsweise unter Berücksichtigung der
Antriebsdrehmomente der Antriebe und/oder der Antriebsströme der Elektromotoren berechnet.
Das Schleifaufmaß, welches beim Schleifen des Strangmaterials abgetragen wird, beträgt vorzugsweise höchstens 0,5 mm.
Das bereitgestellte Strangmaterial kann an der Oberfläche einen höheren
Kohlenstoffgehalt aufweisen als im Inneren. Dieser Materialzustand wird
vorzugsweise erreicht, indem das Strangmaterial aufgekohlt wird. D.h. es wird vorzugsweise in eine kohlenstoffhaltige Umgebung, insbesondere in Kohlenstoffpulver, eingeschlossen und dort wärmebehandelt.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
Fig. 1 eine grobschematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Verfahrensablaufs;
Fig. 2 einen Querschnitt des gewalzten Strangmaterials; und
Fig. 3 ein kontinuierliches Zeit-Temperatur-Umwandlungs-Schaubild des Stahls
56 NiCRMoV 7.
Fig. 1 zeigt eine grobschematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Verfahrensablaufs. Das Verfahren beginnt, indem ein Strangmaterial 12 bereitgestellt wird, welches vorzugsweise eine kreisrunde Ausgangsquerschnittsform 13 mit einem Durchmesser zwischen 20 mm und 90 mm aufweist. Das Strangmaterial 12 wird zuerst durch eine Erwärmungsvorrichtung 15 geführt, die beispielhaft induktiv arbeitet. Die entsprechende elektrische Spule umgibt das Strangmaterial 12 schraubenförmig. Sie wird mit einem elektrischen Wechselstrom gespeist, der in dem Strangmaterial 12 Wirbelströme induziert. Der Ohmsche Widerstand des Strangmaterials 12 in
Verbindung mit den genannten Wirbelströmen führt zu einer raschen Erwärmung des Strangmaterials. Die Verteilung der Wirbelströme und damit die Temperaturverteilung kann mit der Frequenz des eingespeisten Wechselstroms und der Form der
Induktionsspulen beeinflusst werden. Bei hohen Frequenzen findet die Erwärmung vorwiegend an der Oberfläche des Strangmaterials 12 statt. Vorzugsweise wird das Strangmaterial 12 über seinen gesamten Querschnitt auf die
Austenitisierungstemperatur erwärmt, so dass über den gesamt Querschnitt gut plastisch verformbares Austenitgefüge vorliegt.
Anschließend wird das Strangmaterial 12 durch eine Walzvorrichtung 16 geführt. Entgegen der Darstellung sind tatsächlich mehrere Walzgerüste vorhanden, die in Transportrichtung 10 hintereinander angeordnet sind, wobei sie jeweils eine geringe plastische Verformung an dem Strangmaterial 12 hervorrufen. Die Walzen der einzelnen Walzgerüste können das Strangmaterial 12 von unterschiedlichen Seiten her bearbeiten. Es kann beispielsweise daran gedacht sein, dass ein Walzgerüst nur die Seitenflächen 21 bearbeitet, wobei ein unmittelbar folgendes Walzgerüst nur die Kopf- und die Fußfläche 22; 23 bearbeitet. Insbesondere im bezüglich der Transportrichtung 10 letzten Walzgerüst kann daran gedacht sein, dass insgesamt mindestens vier Walzen gleichzeitig auf das Strangmaterial 12 einwirken, wobei sie an den zugeordneten vier Seiten 21; 22; 23 jeweils nur eine geringe plastische Verformung hervorrufen. Am Ende der Walzvorrichtung weist das Strangmaterial 12 die mit der Nr. 14
gekennzeichnete Querschnittsform auf, die bis auf ein geringes Schleifaufmaß von beispielsweise 0,3 mm mit der endgültigen Querschnittsform nach dem Schleifen 20 übereinstimmt.
Nach der Walzvorrichtung 16 wird das Strangmaterial 12 durch eine Kühlvorrichtung
17 geführt. Die Kühlvorrichtung 17 kann beispielsweise eine Vielzahl von Sprühdüsen
18 aufweisen, welche ringförmig verteilt um das Strangmaterial 12 angeordnet sind. Über die Sprühdüsen 18 kann das Strangmaterial 12 beispielsweise mit Wasser oder Öl besprüht werden, um es abzukühlen. Dabei kann daran gedacht sein, dass das
Strangmaterial 12 am Ende der Kühlvorrichtung 17 eine Temperatur aufweist, welche noch erheblich über der Raumtemperatur liegt, wobei das abschließende Abkühlen auf Raumtemperatur in dem Zeitraum stattfindet, in dem die abgeschnittenen
Führungsschienen 12 vor dem Schleifen zwischengelagert werden.
An die Kühlvorrichtung schließt sich eine Trennvorrichtung 19 an, die beispielsweise eine schnell drehende Trennschleifscheibe, deren Drehachse 27 parallel zum Strangmaterial 12 bzw. zur Transportrichtung 10 ausgerichtet ist. Mit der
Trennvorrichtung 19 werden endliche Stücke von dem Strangmaterial 12
abgeschnitten, die gut in einer Schleifmaschine bearbeitet werden können.
Typischerweise sind diese Stücke 6 m lang.
Nach dem Abschneiden werden die Strangmaterialstücke auf mehreren verschiedenen Schleifmaschinen bzw. Schleifvorrichtungen geschliffen. Die Anzahl der
Schleifmaschinen ist dabei so gewählt, dass das Verfahren kontinuierlich ablaufen kann, ohne dass sich nach der Trennvorrichtung 19 unbearbeitete Strangmaterialstücke ansammeln und ohne dass einzelne Schleifmaschinen ungenutzt bleiben. In Fig. 1 sind die genannten Schleifmaschinen durch zwei Profilschleifscheiben 20 vereinfacht dargestellt.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt 14 des gewalzten Strangmaterials 12. Die
Querschnitts form 14 ist bezüglich einer Symmetrieebene 25 spielgelsymmetrisch ausgeführt. Die Kopffläche 22 ist nach dem Walzen noch leicht konvex gekrümmt, wobei sie beim Schleifen eben geschliffen wird. An den beiden Seitenflächen 21 befinden sich je zwei Laufbahnen 24 für Wälzkörper. Bei der fertigen Führungsschiene kommt es vor allem darauf an, dass diese Laufbahnen 24 gehärtet sind, damit das entsprechende Linearwälzlager eine hohe Lebensdauer aufweist. Vorliegend sind konkave gekrümmte Laufbahnen 24 für kugelförmige Wälzkörper gezeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber ebenso für ebene Laufbahnen für
kreiszylindrische Wälzkörper anwendbar. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können prinzipiell beliebig viele Laufbahnen 24 hergestellt werden. Im Rahmen des abschließenden Schleifens werden insbesondere die Laufbahnen 24 mit sehr hoher Genauigkeit bearbeitet, damit das fertige Linearwälzlager eine hohe
Führungsgenauigkeit aufweist.
Hinzuweisen ist noch auf die Auflagebereiche 26 an der Fußfläche 23 der
Führungsschiene. Mit den Auflagebereichen 26 liegt die Führungsschiene im eingebauten Zustand an einer übergeordneten Baugruppe an. Wie ersichtlich sind die Auflageflächen 26 nach dem Walzen nicht vollkommen eben. Auch diese Unebenheit wird im Rahmen des abschließenden SchleifVorgangs beseitigt.
Fig. 3 zeigt ein kontinuierliches Zeit-Temperatur-Umwandlungs-Schaubild des Stahls 56 NiCRMoV 7, der rein beispielhaft für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In der Horizontalen ist die Abkühldauer t in Sekunden logarithmisch aufgetragen. In der Vertikalen ist die Temperatur T des Strangmaterials in °C aufgetragen. In das Diagramm sind zwei typische Abkühlungskurven 31 ; 32 eingetragen, welche sich ergeben, wenn man das Strangmaterial mit unterschiedlicher Intensität kühlt. Die Abkühlungskurven 31; 32 sind jeweils durch eine Abkühlungszeit t8/5 gekennzeichnet, welche die Zeitdauer in Sekunden angibt, in der die Temperatur von 800 °C auf 500 °C fällt. Weiter ist die Martensitlinie 30 eingezeichnet, die vorliegend bei 245 °C liegt. Diese Linie 30 trennt das mit A gekennzeichnet Gebiet, in dem Austenitgefüge vorliegt, von dem mit M gekennzeichneten Gebiet, in dem
Martensitgefüge vorliegt.
In der Prozessführung des Abkühlvorgangs ist vorzugsweise darauf zu achten, keine zu langsame Abkühlung unterhalb der Martensitlinie 30 erfolgt, damit sich möglichst keine Karbidausscheidungen ausbilden. Dieser Selbstanlass-Effekt würde eine
Härteabnahme bewirken und begünstigt in Wechselwirkung mit
Mikroeigenspannungen im Gefüge die Ausbildung von Mikrorissen.
Die Abkühlung oberhalb der Martensitlinie 30 ist von weniger entscheidender
Bedeutung, da wie am Beispiel 58 NiCrMoV 7 gezeigt, der Kohlenstoff im
unterkühlten Martensit gelöst bleibt.
Nach dem Austenitisieren bei 860° C, wird durch t8/5 = 7.5 Sek. Martensit mit einer Härte von 770HV erzielt (erste Abkühlungskurve 31). Nach einer Haltedauer von 400 Sek. kurz oberhalb der Martensitlinie 30 und weiterer Abkühlung wie gemäß der ersten Abkühlungskurve 31 stellt sich eine Härte wie in der ersten Abkühlungsline 31 ein. Der letztgenannte Abkühlungsvorgang ist mit der dritten Abkühlungslinie 33 dargestellt. Die optisch ungleich erscheinendeN erste und dritte Abkühlungskurven 31 ; 33 in Fig. 3 sind dem logarithmischen Maßstab geschuldet. Die Abkühlung mit t8/5 = 153 Sek. entsprechend der zweiten Abkühlungskurve 32 führt zu geringerer Härte. Wird nun die Abkühlung ab 280° C entsprechend DER dritten Abkühlungskurve 33 beschleunigt, liegt die Härte wieder höher.
Für den Stahl C45E, der ebenfalls zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignet ist, ergeben sich grundsätzlich ebenfalls die mit Bezug auf Fig. 3 dargestellten Verhältnisse.
Zur Vereinfachung der Temperaturführung aus der Walzhitze kann indes auch von einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ausgegangen werden. Nach der entsprechenden Konditionierung des Warmwalzdrahtes (Oberflächenfehler,
Durchmesser, Ab- und / oder Auskohlungen) kann dieser Draht z.B. wieder in Coilform gebracht werden. Diese Coils mit oberflächenbearbeitetem Walzdraht können auf einfache Weise wärmebehandelt, i.e. einer chemischen Modifikation der oberflächennahen Schichten unterzogen werden. Präferiert durch ein Aufkohlen kann der Kohlenstoffgehalt des Stahles so erhöht werden, dass bei entsprechender Abkühlung aus der Walzhitze randschichtgehärtete Bauteile vorliegen, die als Vormaterial für Profilschienen genutzt werden können. Kohlenstoffgehalt als auch Einsatzhärtetiefe sind so einzustellen, dass die bereits erwähnten Bedingungen an wälzbelastete Bauteile erfüllt werden. Die verfahrenstechnische Verarbeitung solcher wärmebehandelter Coils (mit chemischer Modifikation der Oberfläche) ist gleich dem bereits beschriebenen Ablauf.
In beiden Fällen kann das Aufmaß des warmgewalzten und gehärteten
Führungsschienen-Vormaterials so gewählt werden, dass bei Bedarf einfache mechanische Prozesse (Fräsen, Hobeln, Schaben, Schleifen, ...) genutzt werden können, um nicht wäremebehandelte Bereiche an Profilführungsschienen gezielt einzustellen. Bezugszeichenliste t Abkühldauer
T Temperatur
10 Transportrichtung
11 Führungsschiene
12 Strangmaterial
13 Ausgangsquerschnittsform
14 gewalzte Querschnittsform
15 Erwärmungsvorrichtung
16 Walzvorrichtung
17 Kühlvorrichtung
18 Sprühdüsen
19 Trennvorrichtung
20 Schleifvorrichtung
21 Seitenfläche der Führungsschiene
22 Kopffläche der Führungsschiene
23 Fußfläche der Führungsschiene
24 Laufbahn
25 Symmetrieebene
26 Auflagebereich
27 Drehachse
30 Martensitlinie
31 erste Abkühlungskurve
32 zweite Abkühlungskurve
33 dritte Abkühlungskurve

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Herstellung von Führungsschienen (11) für ein Linearwälzlager, wobei ein Strangmaterial (12) aus Stahl bereitgestellt wird, welches eine konstante Ausgangsquerschnittsform (13) aufweist, wobei es eine Länge von wenigstens 10 m aufweist, wobei es zumindest bereichsweise härtbar ist, wobei das Strangmaterial (12) mit einer konstanten Transportgeschwindigkeit nacheinander durch eine Erwärmungs Vorrichtung (15) und eine Walzvorrichtung (16) hindurchgeführt wird, wobei das Strangmaterial (12) in der
Erwärmungsvorrichtung (15) auf eine Austenitisierungstemperatur erwärmt wird, bei der Austenitgefüge im Stahl vorliegt, wobei das Strangmaterial in der Walzvorrichtung plastisch verformt wird, wobei die Temperatur des
Strangmaterials (12) bis zum Ende der Walzvorrichtung (16) so hoch ist, dass Austenitgefüge vorliegt, wobei das Strangmaterial (12) unmittelbar nachdem es die Walzvorrichtung (16) durchlaufen hat, so abgekühlt wird, dass in dessen härtbaren Bereichen Martensitgefüge entsteht, wobei das Strangmaterial (12) anschließend geschliffen (20) wird, um die fertige Führungsschiene (12) zu erhalten, wobei zwischen der genannten plastischen Umformung (16) und dem genannten Schleifen (20) keine weitere formändernde Bearbeitung an den geschliffenen Oberflächen der Führungsschiene (12) stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das bereitgestellte Strangmaterial eine kreisförmige Ausgangsquerschnittsform (13) mit einem Durchmesser zwischen 20 mm und 90 mm aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein ununterbrochenes Strangmaterial (12) bereitgestellt wird, indem fortlaufende endliche Stücke eines Strangmaterials an den Enden miteinander verschweißt werden. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechenden Schweißstellen vor dem Schleifen (20) aus dem Strangmaterial herausgeschnitten werden, wobei sie nicht zur Herstellung einer Führungsschiene (12) verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Erwärmungsvorrichtung (15) eine magnetische Erwärmung und/oder eine Induktionserwärmung und/oder eine konduktive Erwärmung des Strangmaterials (12) stattfindet.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungsvorrichtung (15) das Strangmaterial über seinen gesamten Querschnitt auf eine Temperatur erwärmt, welche mindestens gleich der genannten Austenitisierungstemperatur ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Strangmaterial (12) in der
Erwärmungsvorrichtung (15) höchstens auf 2/3 seiner Schmelztemperatur erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walzvorrichtung (16) mehrere
Walzgerüste aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifaufmaß, welches beim
abschließenden Schleifen (20) des Strangmaterials abgetragen wird, höchstens 0,5 mm beträgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das bereitgestellte Strangmaterial (12) an der Oberfläche einen höheren Kohlenstoffgehalt aufweist als im Inneren.
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