DE102014004311A1

DE102014004311A1 - Kette für ein Arbeitsgerät, Verfahren zur Herstellung eines Bolzens für eine Kette und Verfahren zur Herstellung eines Treibglieds für eine Kette

Info

Publication number: DE102014004311A1
Application number: DE102014004311.8A
Authority: DE
Inventors: Jochen Buchholtz; Matthias Schulz; Oliver Gerstenberger; Thomas Lux; Norbert Apfel; Nina Regnet
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-10-01
Also published as: US20150273729A1; US9573294B2; GB2526654A; CN104942888B; GB2526654B; GB201504041D0; CN104942888A

Abstract

Eine Kette für ein Arbeitsgerät besitzt seitliche Verbindungsglieder die über Bolzen (13) mit mittigen Treibgliedern verbunden sind. Der Bolzen (13) besitzt zwei in Längsrichtung des Bolzens (13) voneinander beabstandete seitliche Abschnitte (19). Am Bund (18) ist ein Treibglied schwenkbar gelagert. Der Bolzen (13) besitzt am Bund (18) eine Randschicht (25), die eine größere Härte als das Grundmaterial (24) des Bolzens (13) aufweist. Um eine hohe Standzeit der Kette zu erreichen, ist vorgesehen, dass der Bolzen (13) zumindest am Bund (18) eine Diffusionsschicht (26) aufweist, und dass die Randschicht (25) zwischen dem Grundmaterial (24) des Bolzens (13) und der Diffusionsschicht (26) angeordnet ist und eine Tragschicht für die Diffusionsschicht (26) bildet. Zur Herstellung des Bolzens (13) ist vorgesehen, dass der Bolzen (13) zumindest am Bund (18) mit einer Diffusionsschicht (26) versehen wird und dass ein Randbereich des Bunds (18) des Bolzens (13) in einem nachfolgenden Schritt mit einem ersten Härteverfahren gehärtet wird, so dass zwischen der Diffusionsschicht (26) und dem Grundmaterial (24) des Bolzens (13) eine Randschicht (25) entsteht. Für ein Verfahren zur Herstellung eines Treibglieds ist vorgesehen, dass das Treibglied zumindest an einer Umfangsfläche eines Lochs mit einer Diffusionsschicht versehen und dass das Treibglied gehärtet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kette für ein Arbeitsgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Bolzens für eine Kette sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Treibglieds für eine Kette.
Ketten für Arbeitsgeräte sind Ketten, die zum Abtragen oder Zerspanen eines Werkstücks dienen. Eine solche Kette kann beispielsweise eine Sägekette sein und Schneidzähne zum Zerspanen von Werkstücken aus Holz oder dergleichen besitzen. Eine solche Kette kann auch eine Gesteinschneiderkette sein, die Schleifelemente zum Schleifen von mineralischen und metallischen Werkstoffen, wie beispielsweise Beton mit Stahlarmierungen besitzt. Im Betrieb entstehen durch den Abtrag des Werkstücks Partikel, die in die Gelenkstellen der Kette gelangen können und hier zu erhöhtem Verschleiß führen können.
Aus der DE 42 28 509 A1 und der DE 199 52 979 A1 sind Ketten für Arbeitsgeräte bekannt, bei denen die Gelenke abgedichtet werden, um das Eindringen von abrasiven Partikeln zu den Gelenkstellen zu vermeiden. Diese Abdichtung ist vergleichsweise aufwendig. Die Ketten besitzen einen Bolzen, der einen Bund mit vergrößertem Außendurchmesser besitzt, an dem das Treibglied schwenkbar gelagert ist. Ein solcher Bundbolzen wird an seinen Endbereichen so verformt, dass die Verbindungsglieder an seitlichen Abschnitten des Bolzens fest, also sowohl drehfest als auch in Richtung der Längsmittelachse des Bolzens fest mit dem Bolzen verbunden sind. Dadurch findet zwischen dem Bolzen und den seitlichen Verbindungsliedern im Betrieb keine Relativbewegung statt. Die Gelenkigkeit der Kette ergibt sich allein aufgrund der gelenkigen Lagerung der Treibglieder an dem Bund der Bolzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kette für ein Arbeitsgerät zu schaffen, die einen einfachen Aufbau und eine hohe Standzeit besitzt. Weitere Aufgaben der Erfindung liegen darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Bolzens für eine Kette sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Treibglieds für eine Kette anzugeben.
Diese Aufgabe wird bezüglich der Kette durch eine Kette mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung eines Bolzens für eine Kette wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung eines Treibglieds wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
Es ist bekannt, am Bund des Bolzens eine Randschicht vorzusehen, die eine größere Härte als das Grundmaterial des Bolzens aufweist. Es hat sich allerdings gezeigt, dass die Randschicht beim Betrieb der Kette mit Werkstücken, die sehr abrasive Partikel erzeugen, einen übermäßigen Verschleiß nicht ausreichend gut verhindern kann. Es hat sich nun gezeigt, dass die Standzeit der Kette erheblich verlängert werden kann, wenn der Bolzen zumindest am Bund eine Diffusionsschicht aufweist. Eine Diffusionsschicht ist dabei eine Schicht, in der der Gehalt eines oder mehrerer Elemente gegenüber der ursprünglichen Zusammensetzung des Werkstücks geändert wurde. Die Diffusionsschicht ist dabei eine Schicht, die durch Eindiffundieren chemischer Stoffe in das Grundmaterial entsteht. Die Diffusionsschicht ist dabei eine Oberflächenschicht des Bolzens. Die Randschicht, die eine größere Härte als das Grundmaterial des Bolzens aufweist, ist zwischen dem Grundmaterial des Bolzens und der Diffusionsschicht angeordnet und bildet eine Tragschicht für die Diffusionsschicht. Dadurch wird ein Abplatzen der Diffusionsschicht verhindert. Die Härte der Diffusionsschicht ist dabei insbesondere größer als die Härte der Randschicht.
Vorzugsweise weist auch die Umfangsfläche des Lochs des Treibglieds eine Diffusionsschicht auf. Dadurch, dass beide Reibpartner, also sowohl die Umfangsfläche des Lochs des Treibglieds, an der der Bund des Bolzens anliegt, als auch der Bund des Bolzens eine Diffusionsschicht aufweisen, lässt sich eine deutlich verlängerte Standzeit der Kette auch beim Betrieb mit sehr abrasiven Materialien erreichen. Die Dicke der Diffusionsschicht des Treibglieds entspricht dabei vorzugsweise mindestens der Dicke der Diffusionsschicht des Bunds. Vorzugsweise ist die Dicke der Diffusionsschicht des Treibglieds größer als die Dicke der Diffusionsschicht des Bunds. Es hat sich gezeigt, dass im Betrieb an der Diffusionsschicht des Treibglieds höherer Verschleiß auftritt als an der Diffusionsschicht des Bunds. Dadurch, dass die Dicke der Diffusionsschicht des Treibglieds mindestens der Dicke der Diffusionsschicht des Bunds entspricht und vorzugsweise größer ist als die Diffusionsschicht des Bunds, wird einem vorzeitigen Verschleiß der Diffusionsschicht des Treibglieds entgegengewirkt.
Vorzugsweise ist die Härte des Grundmaterials des Treibglieds größer als die Härte des Grundmaterials des Bolzens. Bei der Montage der Kette wird der Bolzen an seinen Endabschnitten umgeformt. Um diese Umformung zu ermöglichen, darf die Härte des Grundmaterials des Bolzens nicht zu groß sein. Das Treibglied wird bei der Montage jedoch nicht umgeformt, so dass das Treibglied von vornherein eine größere Härte aufweisen kann, als das Grundmaterial des Bolzens. Das Grundmaterial des Treibglieds bildet dadurch selbst eine Tragschicht für die Diffusionsschicht, die ein Abplatzen der Diffusionsschicht vermeidet.
Die Härte des Grundmaterials des Bolzens beträgt vorzugsweise etwa 250 HV bis etwa 500 HV. Besonders vorteilhaft beträgt die Härte des Grundmaterials des Bolzens etwa 300 HV bis etwa 450 HV, insbesondere etwa 320 HV bis etwa 400 HV. Der Bolzen besteht dabei aus Stahl, beispielsweise aus einem niedriglegierten Werkzeug- oder Vergütungsstahl wie beispielsweise 66Mn4 oder 42CrMo4 oder einem unlegierten Vergütungs- oder Werkzeugstahl wie beispielsweise C60D2 oder C75. Vergütungsstähle sind dabei Stähle, für die die Wärmebehandlungsverfahren Härten, Vergüten, Zwischenstufenvergüten und Randschichthärten vorgesehen sind. Vergütungsstähle weisen einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,3% bis etwa 0,6% auf.
Die Härte des Grundmaterials des Treibglieds beträgt insbesondere von etwa 350 HV bis etwa 700 HV, vorzugsweise von etwa 400 HV bis etwa 650 HV, besonders vorteilhaft von etwa 430 HV bis etwa 640 HV. Das Treibglied besteht dabei aus Stahl, beispielsweise aus niedriglegiertem Werkzeugstahl wie beispielsweise 68NiCrMo3-2, unlegiertem Werkzeugstahl wie beispielsweise C100, niedriglegiertem Vergütungsstahl wie beispielsweise 50CrMo4 oder unlegiertem Vergütungsstahl wie beispielsweise C45.
Die Härte der Randschicht des Bunds beträgt vorteilhaft etwa 600 HV bis etwa 940 HV, insbesondere etwa 700 HV bis etwa 930 HV, vorzugsweise etwa 750 HV bis 920 HV. Die Härte der Randschicht des Bunds beträgt damit etwa das 1,2fache bis etwa das 3,6fache der Härte des Grundmaterials des Bolzens. Die Härte der Diffusionsschicht des Bunds beträgt vorteilhaft etwa 1200 HV bis etwa 2500 HV, insbesondere etwa 1200 HV bis 2250 HV, vorzugsweise etwa 1250 HV bis etwa 2000 HV. Die Härte der Diffusionsschicht des Bunds beträgt damit vorteilhaft etwa das 1,2fache bis etwa das 4,2fache der Härte der Randschicht des Bunds. Besonders vorteilhaft beträgt die Härte der Diffusionsschicht des Bunds etwa das 1,4fache bis etwa das 3fache der Härte der Randschicht des Bunds.
Die Härte der Diffusionsschicht des Treibglieds beträgt vorzugsweise ebenfalls etwa 1200 HV bis etwa 2500 HV, insbesondere etwa 1200 HV bis 2250 HV, vorzugsweise etwa 1250 HV bis etwa 2000 HV. Die Härte der Diffusionsschicht des Treibglieds beträgt damit etwa das 1,7fache bis etwa das 7,1fache der Härte des Grundmaterials des Treibglieds.
Die Dicke der Randschicht des Bunds beträgt vorteilhaft von etwa 0,1 mm bis etwa 1,0 mm. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Dicke der Randschicht von etwa 0,2 mm bis etwa 0,6 mm erwiesen. Die Dicke der Diffusionsschicht des Bunds beträgt vorzugsweise etwa 5 μm bis etwa 100 μm. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Dicke der Randschicht von etwa 5 μm bis etwa 70 μm erwiesen. Die Dicke der Diffusionsschicht ist vorzugsweise geringer, insbesondere deutlich geringer als die Dicke der Randschicht des Bunds. Die Dicke der Randschicht des Bunds beträgt vorzugsweise ein Vielfaches der Dicke der Diffusionsschicht des Bunds. Die Dicke der Diffusionsschicht des Treibglieds beträgt vorzugsweise etwa 5 μm bis etwa 150 μm, insbesondere etwa 5 μm bis etwa 100 μm.
Der Bolzen besitzt insbesondere außerhalb der seitlichen Abschnitte Endabschnitte, an denen der Bolzen zur Fixierung der Verbindungsglieder umgeformt ist. Vorteilhaft ist die Härte des Grundmaterials des Bolzens vergleichsweise gering, so dass der Bolzen an seinen Endabschnitten gut umformbar ist. Die Diffusionsschicht des Bunds des Bolzens und die Diffusionsschicht des Treibglieds sind vorzugsweise eine Schicht mit eindiffundiertem Bor, eindiffundiertem Chrom oder eindiffundiertem Vanadium. In die Diffusionsschicht kann dabei eine dieser Komponenten oder eine Kombination aus zwei oder drei dieser Komponenten eindiffundiert sein.
Besonders vorteilhaft ist die vorgeschlagene Kette zum Schneiden von mineralischen und metallischen Werkstücken geeignet und trägt Schleifelemente zum Abtragen des Werkstücks. Insbesondere beim Abtragen von mineralischen und metallischen Werkstoffen entsteht feiner Staub, der durch das zum Kühlen üblicherweise verwendete Wasser einfach zu den Gelenkstellen der Kette gelangen kann. Der vorgeschlagene Aufbau des Bunds eines Bolzens ist deshalb insbesondere für die Bolzen einer Gesteinschneiderkette vorteilhaft.
Zur Herstellung eines Bolzens für eine Kette, wobei der Bolzen einen Bund mit vergrößertem Durchmesser aufweist, ist vorgesehen, dass der Bolzen zumindest am Bund mit einer Diffusionsschicht versehen wird. In einem nachfolgenden Schritt ist vorgesehen, dass ein Randbereich des Bunds des Bolzens mit einem ersten Härteverfahren gehärtet wird, so dass zwischen der Diffusionsschicht und dem Grundmaterial des Bolzens eine Randschicht entsteht. Das erste Härteverfahren kann beispielsweise ein Flammhärteverfahren, ein Laser- oder Elektronenstrahlhärteverfahren oder ein induktives Härteverfahren sein. Vorzugsweise wird mit dem ersten Härteverfahren ausschließlich der Randbereich des Bunds des Bolzens gehärtet. Das erste Härteverfahren ist demnach ein Härteverfahren, mit dem der Bolzen nur partiell gehärtet wird.
Vorzugsweise wird die gesamte Oberfläche des Bolzens mit der Diffusionsschicht versehen. Dadurch kann die Diffusionsschicht einfach aufgebracht werden. Die Bolzen können als Schüttgut verarbeitet werden. Dadurch ergibt sich eine einfache Herstellung. In den Bereichen, in denen der Bolzen keine Randschicht aufweist, platzt die Diffusionsschicht bei der Umformung ab, so dass die Umformung trotz der sehr harten Diffusionsschicht mit vergleichsweise geringer Kraft erfolgen kann. Vorzugsweise wird der Bolzen in einem Verfahrensschritt, der nach dem Einbringen der Diffusionsschicht und vor dem Härten des Randbereichs des Bunds mit dem ersten Härteverfahren erfolgt, mit einem zweiten Härteverfahren vollständig gehärtet. Das zweite Härteverfahren ist insbesondere ein Vergütungsverfahren, bei dem der Bolzen vollständig gehärtet und anschließend angelassen wird. Die Begriffe ”erstes Härteverfahren” und ”zweites Härteverfahren” unterscheiden zwei Härteverfahren begrifflich, legen aber keine Reihenfolge der Härteverfahren fest. Vorzugsweise wird der als ”zweites Härteverfahren” bezeichnete Verfahrensschritt vor dem als ”erstes Härteverfahren” bezeichneten Verfahrensschritt durchgeführt.
Für ein Verfahren zur Herstellung eines Treibglieds für eine Kette, wobei das Treibglied mindestens ein Loch zur gelenkigen Verbindung mit einem Bolzen der Kette aufweist, ist vorgesehen, dass das Treibglied zumindest an der Umfangsfläche des Lochs mit einer Diffusionsschicht versehen und dass das Treibglied gehärtet wird. Das Härten des Treibglieds kann dabei in dem Verfahrensschritt erfolgen, in dem das Treibglied mit der Diffusionsschicht versehen wird. Das Härten des Treibglieds kann jedoch auch in einem nachfolgenden Verfahrensschritt erfolgen. Das Treibglied wird dabei insbesondere vergütet, also gehärtet und angelassen. Die Umfangsfläche des Lochs des Treibglieds ist dabei die Innenfläche, also die Fläche, die die Lochöffnung begrenzt und die dem Außenumfang des Bunds gegenüberliegt und einen Reibpartner für den Bund des Bolzens bildet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Gesteinschneiders,
2 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der Kette des Gesteinschneiders aus 1,
3 eine perspektivische Schnittdarstellung durch die Kette aus 2,
4 eine schematische Schnittdarstellung der Kette,
5 eine perspektivische Darstellung eines Bolzens der Kette,
6 eine Seitenansicht des Bolzens aus 5,
7 eine schematische Darstellung des Bolzens vor der Umformung,
8 den Bereich des Bunds des Bolzens in schematischer Schnittdarstellung,
9 eine perspektivische Darstellung eines Treibglieds der Kette,
10 eine schematische Schnittdarstellung des Bereichs der Umfangswand des Lochs des Treibglieds,
11 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung des Bolzens der Kette,
12 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung des Treibglieds für die Kette,
13 eine schematische Seitenansicht einer Motorsäge,
14 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der Sägekette der Motorsäge aus 13,
15 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Bolzen der Sägekette.
1 zeigt als Ausführungsbeispiel für ein handgeführtes Arbeitsgerät mit einer Kette einen Gesteinschneider 1. Der Gesteinschneider 1 besitzt ein Gehäuse 2, an dem ein hinterer Handgriff 3 und ein Griffrohr 4 zum Führen des Gesteinschneiders 1 im Betrieb festgelegt sind. Am hinteren Handgriff 3 ist ein Gashebel 6 zur Bedienung eines im Gehäuse 2 angeordneten Antriebsmotors 7 vorgesehen. Der Antriebsmotor 7 ist vorzugsweise ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein Zweitaktmotor. Der Antriebsmotor 7 kann jedoch auch ein Elektromotor sein, der über ein Kabel oder von einem Akku mit Energie versorgt wird. Am Gehäuse 2 des Gesteinschneiders 1 ist eine Führungsschiene 8 angeordnet, an der eine Kette 9 umlaufend angeordnet ist. Die Kette 9 wird vom Antriebsmotor 7 im Betrieb umlaufend um die Kette 8 angetrieben. An der der Führungsschiene 8 zugewandten Seite des Griffrohrs 4 ist ein Handschutz 5 am Gehäuse 2 festgelegt.
2 zeigt den Aufbau der Kette 9 des Gesteinschneiders 1 im Einzelnen. Die Kette 9 besitzt in Längsrichtung der Kette 9 seitlich angeordnete Verbindungsglieder 10, die über mittige, zwischen den Verbindungsgliedern 10 angeordnete Treibglieder 11 mittels Bolzen 13 gelenkig miteinander verbunden sind. Dabei sind die seitlichen Verbindungsglieder 10 fest auf den Bolzen 13 gehalten, und die Treibglieder 11 sind gelenkig an den Bolzen 13 gelagert.
Bei der im Ausführungsbeispiel gezeigten Kette 9 besitzt in Längsrichtung der Kette 9 jedes zweite Treibglied 11 einen Treibansatz 12, der zum Eingriff in ein Antriebsglied des Gesteinschneiders 1 dient. Es kann auch vorgesehen sein, dass jedes Treibglied 11 einen Treibansatz 12 besitzt. Auch unterschiedlich geformte Treibansätze der Treibglieder 11 können vorteilhaft sein. Im Ausführungsbeispiel besitzen die Treibglieder 11 Abstützhöcker 15. Jeweils zwei seitliche Verbindungsglieder 10 tragen gemeinsam ein Schleifelement 14. Die Schleifelemente 14 können beispielsweise Diamantpartikel enthalten und dienen zum Abtragen des Werkstücks. Ein mit der Kette 9 zu schneidendes Werkstück besteht aus mineralischem und/oder metallischem Material. Wie 2 zeigt, sind die Abstützhöcker 15 zwischen in Längsrichtung der Kette 9 hintereinander liegenden Schleifelementen 14 angeordnet und bewirken eine zusätzliche Abstützung der Kette 9 am Werkstück. Dadurch werden Schläge auf die Schleifelemente 14 aufgrund zu großem Vorschub vermieden. Zwei der seitlichen Verbindungsglieder 11 sind als Verschlussglieder ausgebildet und besitzen anstatt eines die Verbindungsglieder 10 verbindenden Schleifelements 14 zwei zueinander beabstandete Abstützabschnitte 22. An dieser Stelle kann die Kette 9 zur Reparatur geöffnet werden. Wie 2 auch zeigt, besitzen die Treibglieder 11 Löcher 17. Jedes Treibglied 11 besitzt zwei Löcher 17, durch die jeweils ein Bolzen 13 ragt. Die Löcher 17 besitzen eine Umfangsfläche 21, die das Loch 17 begrenzt.
Wie die 3 und 4 zeigen, besitzen die Bolzen 13 einen mittigen Bund 18. Der Bund 18 besitzt gegenüber den seitlich vom Bund 18 angeordneten seitlichen Abschnitten 19 einen vergrößerten Außendurchmesser. Am Bund 18 ist das Treibglied 11 mit seinem Loch 17 gelenkig gelagert. An den seitlichen Abschnitten 19 sind zwei benachbarte Verbindungsglieder 10 fixiert. Die Verbindungsglieder 10 sind an den seitlichen Abschnitten 19 des Bolzens 13 dabei drehfest und in Richtung einer Längsmittelachse 23 des Bolzens 13 fest fixiert. Der Bolzen 13 besitzt Endabschnitte 20, an denen der Bolzen 13 plastisch verformt ist. Die Endabschnitte 20 liegen an den Außenseiten der seitlichen Verbindungsglieder 10 an und bewirken dadurch die Fixierung der Verbindungsglieder 10 in Richtung der Längsmittelachse 23. Der Bolzen 13 ragt dabei mit seinen seitlichen Abschnitten 19 durch Löcher 16 der Verbindungsglieder 10. Bei der plastischen Verformung der Endabschnitte 20 weitet sich das Material des Bolzens auch im Bereich der Löcher 16 der Verbindungsglieder 10 auf und fixiert diese dadurch drehfest auf dem Bolzen 13. Jeder Bolzen 13 ragt durch ein Loch 17 des Treibglieds 11 und durch jeweils ein Loch 16 der beidseitig des Bunds 18 angeordneten Verbindungsglieder 10.
Die 5 und 6 zeigen den Aufbau des Bolzens 13 im Einzelnen. Der Bolzen 13 ist als sogenannter Bundbolzen ausgebildet und besitzt den Bund 18, der einen Außendurchmesser a aufweist. Beidseitig des Bunds 18 weist der Bolzen 13 seitliche Abschnitte 19 auf, in denen der Bolzen einen Außendurchmesser b besitzt. Der Außendurchmesser b ist kleiner als der Außendurchmesser a des Bunds 18. Der Außendurchmesser b kann beispielsweise etwa 60% bis etwa 80% des Außendurchmessers a betragen. An die seitlichen Abschnitte 19 schließen jeweils an der dem Bund 18 abgewandten Seite die Endabschnitte 20 an. Die Endabschnitte 20 ragen teilweise in 4 gezeigte Fasen 34 an den Löchern 16. In diesem Bereich vergrößert sich der Außendurchmesser des Bolzens 13. An der Außenseite der Verbindungsglieder 10 besitzen die Endabschnitte 20 ihren maximalen Außendurchmesser c. Der maximale Außendurchmesser c kann näherungsweise so groß wie der Außendurchmesser a des Bunds 18 sein. Auch ein größerer oder kleinerer Außendurchmesser c kann jedoch vorteilhaft sein. Der Außendurchmesser c ist größer als der Außendurchmesser b in den seitlichen Abschnitten 19 und fixiert dadurch die Verbindungsglieder 10 auf dem Bolzen 13.
7 zeigt den Bolzen 9 vor der Montage der Verbindungsglieder 10 und vor der Umformung der Endabschnitte 20. Die seitlichen Abschnitte 19 und die Endabschnitte 20 besitzen den gleichen Außendurchmesser b. Bei der Umformung werden die Endabschnitte 20 gestaucht, und der Außendurchmesser vergrößert sich. Dadurch werden die seitlichen Verbindungsglieder 10 am Bolzen 9 fixiert.
Im Betrieb entsteht Reibung zwischen der Umfangsfläche 21 des Lochs 17 und der in 8 gezeigten Außenfläche 35 des Bunds 18. Diese Reibung wird durch in den Spalt zwischen Treibglied 11 und Bund 18 gelangende abrasive Partikel erheblich erhöht, so dass Verschleiß entsteht. Um diesen Verschleiß zu verringern, ist vorgesehen, dass der Bund 18 des Bolzens 13 eine Diffusionsschicht 26 an seiner Außenfläche 35 trägt. Die Diffusionsschicht kann beispielsweise eine Schicht aus eindiffundiertem Bor, also eine borierte Schicht, eine Schicht aus eindiffundiertem Chrom, also eine inchromierte Schicht oder eine Schicht aus eindiffundiertem Vanadium, also eine vanadierte Schicht sein. Die Diffusionsschicht 26 besitzt eine Dicke e, die vorteilhaft etwa 5 μm bis etwa 100 μm, insbesondere etwa 5 μm bis etwa 70 μm beträgt. Unter der Diffusionsschicht 26 ist eine Randschicht 25 vorgesehen, deren Härte größer als die Härte des Grundmaterials 24 des Bolzens 13 ist.
Der Bolzen 13 besteht aus Stahl, beispielsweise aus einem niedriglegierten Werkzeug- oder Vergütungsstahl wie beispielsweise 66Mn4 oder 42CrMo4 oder einem unlegierten Vergütungs- oder Werkzeugstahl wie beispielsweise C60D2 oder C75. Das Grundmaterial 24 des Bolzens 13 besitzt eine Härte von etwa 250 HV bis etwa 500 HV. Besonders vorteilhaft beträgt die Härte des Grundmaterials des Bolzens etwa 300 HV bis etwa 450 HV, insbesondere etwa 320 HV bis etwa 400 HV. Die Randschicht des Bunds besitzt eine Dicke d, die etwa 0,1 mm bis etwa 1,0 mm beträgt. Die Härte der Randschicht 25 liegt zwischen der Härte des Grundmaterials 24 und der Härte der Diffusionsschicht 26. Die Härte der Randschicht 25 beträgt vorteilhaft etwa 600 HV bis etwa 940 HV, insbesondere etwa 700 HV bis etwa 930 HV, vorzugsweise etwa 750 HV bis 920 HV. Die Härte der Diffusionsschicht des Bunds ist deutlich größer und beträgt vorzugsweise etwa 1200 HV bis etwa 2500 HV, insbesondere etwa 1200 HV bis 2250 HV, vorzugsweise etwa 1250 HV bis etwa 2000 HV. Die Härte der Diffusionsschicht des Bunds beträgt vorteilhaft etwa das 1,2fache bis etwa das 4,2fache der Härte der Randschicht des Bunds. Besonders vorteilhaft beträgt die Härte der Diffusionsschicht des Bunds etwa das 1,4fache bis etwa das 3fache der Härte der Randschicht des Bunds. Die Randschicht 25 bildet eine Tragschicht für die Diffusionsschicht 26. Aufgrund der Randschicht 25 kann der Bolzen 13 im Bereich des Bunds 18 nur geringfügig verformt werden, beispielsweise beim Auftreten von Stößen oder durch Partikel an der Außenfläche 35. Dadurch wird ein Abplatzen der Diffusionsschicht 26 verhindert.
9 zeigt den Aufbau eines Treibglieds 11. Das Treibglied 11 besitzt einen Treibansatz 12 sowie einen Abstützhöcker 15. Das Treibglied 11 besitzt zwei Löcher 17, die einen kreisförmigen Querschnitt besitzen und von der Umfangsfläche 21 begrenzt sind. 10 zeigt schematisch den Aufbau des Treibglieds 11 am Loch 17. Das Treibglied 11 besitzt ein Grundmaterial 28. Das Treibglied 11 besteht aus Stahl, beispielsweise aus niedriglegiertem Werkzeugstahl wie beispielsweise 68NiCrMo3-2, unlegiertem Werkzeugstahl wie beispielsweise C100, niedriglegiertem Vergütungsstahl wie beispielsweise 50CrMo4 oder unlegiertem Vergütungsstahl wie beispielsweise C45. Das Grundmaterial 28 besitzt eine Härte von etwa 350 HV bis etwa 700 HV, vorzugsweise von etwa 400 HV bis etwa 650 HV, besonders vorteilhaft von etwa 430 HV bis etwa 640 HV. Zur Erreichung dieser Härte kann das Treibglied 11 gehärtet sein. An der Umfangsfläche 21 weist das Treibglied 11 eine Diffusionsschicht 27 auf. Die Diffusionsschicht 27 ist dabei vorteilhaft eine Schicht, in die Bor eindiffundiert wurde, also eine borierte Schicht, eine Schicht, in die Chrom eindiffundiert wurde, also eine inchromierte Schicht oder eine Schicht, in die Vanadium eindiffundiert wurde, also eine vanadierte Schicht. In die Diffusionsschicht 27 kann dabei nur eine dieser Komponenten eindiffundiert sein. Es kann aber auch eine Kombination aus zwei oder drei dieser Komponenten eindiffundiert sein. Die Diffusionsschicht 27 besitzt eine Dicke f, die vorteilhaft etwa 5 μm bis etwa 150 μm, insbesondere etwa 5 μm bis etwa 100 μm beträgt. Die Dicke f der Diffusionsschicht 27 entspricht dabei vorteilhaft mindestens der Dicke e der Diffusionsschicht 26 am Bund des Bolzens 13. Die Härte der Diffusionsschicht 27 an der Umfangsfläche 21 des Lochs 17 betragt etwa 1200 HV bis etwa 2500 HV, insbesondere etwa 1200 HV bis 2250 HV, vorzugsweise etwa 1250 HV bis etwa 2000 HV. Vorteilhaft weist die Diffusionsschicht 27 an der Umfangsfläche 21 etwa die gleiche Härte auf wie die Diffusionsschicht 26 am Bund 18.
In 11 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines Bolzens 13 gezeigt. In einem ersten Verfahrensschritt 29 wird der Bolzen 13 in dem in 7 gezeigten, nicht umgeformten Zustand zumindest am Bund 18 mit einer Diffusionsschicht 26 versehen. Vorzugsweise wird der gesamte Bolzen 13 mit der Diffusionsschicht 26 versehen. Beim Herstellen der Diffusionsschicht 26 wird Bor oder Chrom oder Vanadium oder eine Kombination aus zwei oder drei dieser Komponenten in den Randbereich des Bolzens 13 eindiffundiert. Dadurch entsteht eine Diffusionsschicht 26 mit einer Dicke e von etwa 5 μm bis etwa 100 μm.
In einem zweiten Verfahrensschritt 30 wird der Bolzen 13 vollständig mit einem Härteverfahren gehärtet. Dieses Härteverfahren kann beispielsweise ein Vergütungsverfahren sein, bei dem der Bolzen 13 gehärtet und angelassen wird.
In einem darauffolgenden dritten Verfahrensschritt 31 wird ein Randbereich des Bunds 18 des Bolzens 13 mit einem weiteren Härteverfahren gehärtet. Dabei entsteht zwischen dem Grundmaterial 24 und der Diffusionsschicht 26 eine Randschicht 25. Das weitere Härteverfahren ist ein partielles Härteverfahren. Der Bolzen wird vorteilhaft ausschließlich am Bund 18, nicht jedoch in den seitlichen Abschnitten 19 und in den Endabschnitten 20 gehärtet. Vorzugsweise wird der Bund 18 nur in dem Randbereich gehärtet. Der Innendurchmesser der Randschicht 25 ist dabei vorteilhaft größer als der Außendurchmesser des Bolzens 13 in den seitlichen Abschnitten 19. Das weitere Härteverfahren kann beispielsweise ein Flammhärteverfahren, ein Laser- oder Elektronenstrahlhärteverfahren oder ein induktives Härteverfahren sein.
Bei der Montage der Kette 9 wird am Bund 18 ein Treibglied 11 montiert, und an den seitlichen Abschnitten 19 werden seitliche Verbindungsglieder 10 montiert. Anschließend werden die Endabschnitte 20 des Bolzens umgeformt. Bei der Umformung platzt die Diffusionsschicht 26 im Bereich der seitlichen Abschnitte 19 und der Endabschnitte 20 weitgehend ab. Dadurch ist die zum Umformen der Endabschnitte 20 benötigte Kraft durch die Diffusionsschicht 26 nicht übermäßig erhöht. Die Diffusionsschicht 26 kann in diesen Bereichen leicht abplatzen, da an den seitlichen Abschnitten 19 und den Endabschnitten 20 keine Randschicht 25 als Tragschicht für die Diffusionsschicht 26 vorhanden ist.
12 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Treibglieds 11. Das Treibglied 11 wird nach dem Fertigen des Grundkörpers aus Vergütungs- oder Werkzeugstahl in einem ersten Verfahrensschritt 32 an der Umfangsfläche 21 des Lochs 17 mit einer Diffusionsschicht 27 versehen. Hierzu wird beispielsweise Bor oder Chrom oder Vanadium oder eine Kombination aus zwei oder drei dieser Komponenten in die Oberfläche des Treibglieds 11 eindiffundiert. In einem nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt 33 wird das Treibglied 11 gehärtet. Beim Härten wird das Treibglied 11 vorzugsweise vergütet, also gehärtet und angelassen. Dabei wird vorteilhaft das gesamte Treibglied 11 gehärtet, insbesondere als Schüttgut. Der erste Verfahrensschritt 32 und der zweite Verfahrensschritt 33 können auch in einem gemeinsamen Verfahrensschritt erfolgen, bei dem das Treibglied 11 beim Abkühlen nach dem Einbringen der Diffusionsschicht 27 unmittelbar gehärtet wird.
Die 13 bis 15 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Arbeitsgeräts mit einer Kette, nämlich eine Motorsäge 51 mit einer Kette 59, die als Sägekette ausgebildet ist. Die Motorsäge 51 besitzt ein Gehäuse 52, in dem ein hinterer Handgriff 53 und ein Griffrohr 54 zum Führen der Motorsäge 51 im Betrieb festgelegt sind. Im Gehäuse 52 ist ein Antriebsmotor 57 angeordnet, der vorzugsweise ein Verbrennungsmotor ist. Der Antriebsmotor 57 kann jedoch auch ein Elektromotor sein, der über ein Stromkabel oder über einen Akku mit Energie versorgt wird. Zur Bedienung des Antriebsmotors 57 ist am hinteren Handgriff 53 ein Gashebel 56 schwenkbar gelagert. Am Gehäuse 52 der Motorsäge 51 ist eine Führungsschiene 58 angeordnet, an der die Kette 59 umlaufend angeordnet ist. Die kette 59 ist vom Antriebsmotor 57 angetrieben. An der der Führungsschiene 58 zugewandten Seite des Griffrohrs 54 ist ein Handschutz 55 vorgesehen. Der Handschutz 55 ist vorzugsweise schwenkbar gelagert und dient zum Auslösen einer nicht gezeigten Kettenbremse für die Kette 59.
Der Aufbau der Kette 59 ist in 14 im Einzelnen gezeigt. Die Kette 59 besitzt seitliche Verbindungsglieder 60, die über Bolzen 13 mit mittigen Treibgliedern 61 gelenkig verbunden sind. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei in allen Figuren einander entsprechende Elemente. Im Ausführungsbeispiel besitzt jedes Treibglied 61 einen Treibansatz 62 zum Eingriff in ein Antriebsglied. Die seitlichen Verbindungsglieder 60 sind teilweise als Schneidglieder ausgebildet, die einen Schneidzahn 64 tragen. Der Schneidzahn 64 dient zum spanenden Abtrag eines Werkstücks, beispielsweise eines Werkstücks aus Holz. Vorlaufend zu jedem Schneidzahn 64 sind Tiefenbegrenzer 63 und 65 vorgesehen. Ein Tiefenbegrenzer 63 ist an dem Verbindungsglied 60 angeordnet, das auch den Schneidzahn 64 trägt. Ein weiterer Tiefenbegrenzer 65 ist am vorlaufenden Treibglied 61 angeordnet. Auch ein anderer Aufbau einer Kette 59 kann vorgesehen sein.
Wie 14 zeigt, besitzen die Treibglieder 61 Löcher 17, die eine Umfangsfläche 21 aufweisen. Der Aufbau der Bolzen 13 und die Gestaltung der Umfangsfläche 21 der Löcher 17 entspricht dem der Kette 9 des Gesteinschneiders 1. Wie 15 schematisch zeigt, besitzt der Bolzen 13 ein Grundmaterial 24. Am Bund 18 weist der Bolzen 13 eine Diffusionsschicht 26 auf. Zwischen der Diffusionsschicht 26 und dem Grundmaterial 24 ist eine Randschicht 25 vorgesehen, deren Härte größer als die Härte des Grundmaterials 24 des Bolzens 13 ist. Die Randschicht 25 bildet eine Tragschicht für die Diffusionsschicht 26. Das Treibglied 61 besitzt ein Grundmaterial 28, das am Loch 17 eine Diffusionsschicht 27 aufweist. Die Gestaltung und die Eigenschaften der Schichten entsprechen denen der Kette 9, so dass bezüglich der Dicke und Härte der Schichten, bezüglich der Materialien sowie bezüglich der Herstellung der Schichten auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4228509 A1 [0003]
DE 19952979 A1 [0003]

Claims

Kette für ein Arbeitsgerät, wobei die Kette (9, 59) seitliche Verbindungsglieder (10, 60) besitzt, die über Bolzen (13) gelenkig mit mittigen Treibgliedern (11, 61) verbunden sind, wobei die Bolzen (13) und die Treibglieder (11, 61) aus Stahl bestehen, wobei mindestens ein Bolzen (13) zwei in Längsrichtung des Bolzens (13) voneinander beabstandete seitliche Abschnitte (19) besitzt, zwischen denen ein Bund (18) mit vergrößertem Außendurchmesser (a) angeordnet ist, wobei mindestens zwei der Verbindungsglieder (10, 60) mindestens ein Loch (16) besitzen, durch das der Bolzen (13) ragt, wobei die Verbindungsglieder (10, 60) an den seitlichen Abschnitten (19) des Bolzens (13) angeordnet und drehfest und in Richtung der Längsmittelachse (23) des Bolzens (13) fest mit dem Bolzen (13) verbunden sind, wobei an dem Bund (18) ein Treibglied (11, 61) schwenkbar gelagert ist, und wobei der Bolzen (13) am Bund (18) eine Randschicht (25) aufweist, die eine größere Härte als das Grundmaterial (24) des Bolzens (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (13) zumindest am Bund (18) eine Diffusionsschicht (26) aufweist, und dass die Randschicht (25) zwischen dem Grundmaterial (24) des Bolzens (13) und der Diffusionsschicht (26) angeordnet ist und eine Tragschicht für die Diffusionsschicht (26) bildet.
Kette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche (21) des Lochs (17) des Treibglieds (11, 61) eine Diffusionsschicht (27) besitzt.
Kette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (f) der Diffusionsschicht (27) des Treibglieds (11, 61) mindestens der Dicke (e) der Diffusionsschicht (26) des Bunds (18) entspricht.
Kette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte des Grundmaterials (28) des Treibglieds (11, 61) größer als die Härte des Grundmaterials (24) des Bolzens (13) ist.
Kette nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte des Grundmaterials (24) des Bolzens (13) etwa 250 HV bis etwa 500 HV beträgt.
Kette nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte des Grundmaterials (28) des Treibglieds (11, 61) etwa 350 HV bis etwa 700 HV beträgt.
Kette nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der Randschicht (25) des Bunds (18) etwa 600 HV bis etwa 940 HV beträgt.
Kette nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der Diffusionsschicht (26) des Bunds (18) etwa 1200 HV bis etwa 2500 HV beträgt.
Kette nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) der Randschicht (25) des Bunds (18) etwa 0,1 mm bis etwa 1,0 mm beträgt.
Kette nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (e) der Diffusionsschicht (26) des Bunds (18) etwa 5 μm bis etwa 100 μm beträgt.
Kette nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (13) außerhalb der seitlichen Abschnitte (19) Endabschnitte (20) besitzt, an denen der Bolzen (13) zur Fixierung der Verbindungsglieder (10, 60) umgeformt ist.
Kette nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsschicht (26, 27) eine Schicht mit eindiffundiertem Bor, eindiffundiertem Chrom oder eindiffundiertem Vanadium ist.
Kette nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette (9) eine Kette (9) zum Schneiden von mineralischen und metallischen Werkstücken ist, die Schleifelemente (14) zum Abtragen des Werkstücks trägt.
Verfahren zur Herstellung eines Bolzens für eine Kette, wobei der Bolzen (13) einen Bund (18) mit vergrößertem Durchmesser (a) aufweist, wobei der Bolzen (13) zumindest am Bund (18) mit einer Diffusionsschicht (26) versehen wird, und wobei ein Randbereich des Bunds (18) des Bolzens (13) in einem nachfolgenden Schritt mit einem ersten Härteverfahren gehärtet wird, so dass zwischen der Diffusionsschicht (26) und dem Grundmaterial (24) des Bolzens (13) eine Randschicht (25) entsteht.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Oberfläche des Bolzens (13) mit der Diffusionsschicht (26) versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (13) in einem Verfahrensschritt, der nach dem Einbringen der Diffusionsschicht (26) und vor dem Härten des Randbereichs (25) des Bunds (13) mit dem ersten Härteverfahren erfolgt, mit einem zweiten Härteverfahren vollständig gehärtet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Treibglieds für eine Kette, wobei das Treibglied (11, 61) mindestens ein Loch (17) zur gelenkigen Verbindung mit einem Bolzen (13) der Kette (9, 59) aufweist, wobei das Treibglied (11, 61) zumindest an der Umfangsfläche (21) des Lochs (17) mit einer Diffusionsschicht (27) versehen und wobei das Treibglied (11, 61) gehärtet wird.