DE1248080B - Process for the production of low-wear parts from steel - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von verschleißarmen Teilen aus Stahl Die Herstellung von verschleißarmen Teilen aus Stahl, deren Funktionsflächen eine hohe Oberflächengüte, d. h. geringe Rauhtiefe, eine gewisse Härte und eine exakte geometrische Form (Ebene, Zylinder usw.) aufweisen müssen, ist selbst bei automatisierten Fertigungsprozessen relativ teuer, da je nach Stückzahl der herzustellenden Teile ein beachtlicher Aufwand an Fertigungseinrichtungen erforderlich ist. Bei der Herstellung der Teile in der allgemein üblichen und bekannten Weise ist nämlich eine spangebende Vorbearbeitung erforderlich, der sich ein Härtungs- oder Vergütungsprozeß anschließt. Die Teile müssen dann geschliffen und einem Nitriervorgang im Gasstrom ausgesetzt und schließlich geläppt werden. Bei dem Nitriervorgang, der bei Temperaturen von einigen hundert Grad Celsius vorgenommen wird, erhalten die Stahlteile eine Oberflächenschicht aus Eisennitrit und Eisenkarbid, die wegen ihrer Härte gut als Gleitfläche geeignet ist. Bei dem Nitrieren können aber infolge der hohen Temperaturen Verformungen der zu bearbeitenden Teile auftreten, die nachträglich beseitigt werden müssen. Es muß deshalb das teuere und langwierigere Gasnitrierverfahren angewendet werden, das im Gegensatz zu dem wesentlich billigeren und kürzeren Nitrieren im Flüssigkeitsbad stärkere Oberflächenschichten liefert, die dem nachfolgenden Läppvorgang besser standhalten.Process for the production of low-wear parts from steel Die Manufacture of low-wear parts made of steel with a high functional surface Surface finish, d. H. low surface roughness, a certain hardness and an exact geometric Shape (plane, cylinder, etc.) is even with automated manufacturing processes relatively expensive, since a considerable amount of effort, depending on the number of parts to be produced is required on manufacturing facilities. When making the parts in the In fact, a generally customary and known way is a machining pre-machining required, which is followed by a hardening or tempering process. The parts must then be ground and subjected to a nitriding process in the gas flow and finally be lapped. In the nitriding process, which takes place at temperatures of a few hundred Degrees Celsius, the steel parts are given a surface layer Iron nitrite and iron carbide, which because of their hardness are well suited as sliding surfaces is. During nitriding, however, the high temperatures can cause deformations of the There are parts to be machined that must be subsequently removed. It must therefore the more expensive and lengthy gas nitriding process can be used in contrast to the much cheaper and shorter nitriding in the liquid bath Provides thicker surface layers that make the subsequent lapping process better withstand.

Die Erfindung bezweckt, das bekannte Verfahren zur Herstellung von verschleißarmen Teilen aus Stahl unter Beibehaltung des erreichten Genauigkeitsgrades so weit zu vereinfachen, daß es bei Anwendung in der Großserien- bzw. Massenfertigung nur einen Bruchteil der bisherigen Kosten für Investition, Material und Fertigung verursacht. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß als Ausgangsprodukt kaltnachgeformte Materialien, z. B. Feinbleche und Präzisionsrohre mit engen Toleranzen und hoher Oberflächengüte, aus denen Rohteile in an sich bekannter Weise durch Stanzen, Drehen u. dgl. geformt werden, dienen, daß die Rohteile anschließend nach dem Teniferverfahren im Salzbad nitriert werden und schließlich durch Kaltverformung in die endgültige Form und auf das vorgegebene Maß gebracht bzw. geglättet werden. Bei ebenen Teilen erfolgt die Kaltverformung durch Prägeplanierung, während bei kreisförmigen Teilen ein Walzvorgang mit Hilfe von an sich bekannten Feinpaßrolldornen angewendet wird, wobei die Teile über ihre Fließgrenze beansprucht werden. Da die Oberflächenschichten, die je nach Behandlungsdauer mehr oder weniger stark ausgebildet sind, nicht glashart und auch nicht absolut geschlossen sind, werden sie bei Verformung des betreffenden Teiles mitverformt, ohne daß ein Abblättern eintritt.The invention aims the known process for the preparation of Low-wear parts made of steel while maintaining the level of accuracy achieved to simplify so far that it is used in large series or mass production only a fraction of the previous investment, material and manufacturing costs caused. According to the invention this is achieved in that as a starting product cold-formed materials, e.g. B. Sheet metal and precision tubes with tight tolerances and high surface quality, from which raw parts in a known manner by punching, Turning and the like are formed, so that the raw parts are then made according to the Tenifer process are nitrated in a salt bath and finally by cold working into the final Shape and brought to the specified size or smoothed. With flat parts cold forming is done by planarizing, while circular parts a rolling process is used with the help of fine-pass rolling mandrels known per se, whereby the parts are stressed beyond their yield point. Since the surface layers, which are more or less developed depending on the duration of treatment, not as hard as glass and also are not absolutely closed, they are concerned with deformation of the Part also deformed without flaking occurring.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens seien an Hand eines Ausführungsbeispieles, in dem die Verfahrensschritte zur Herstellung einer kreisrunden, mit Löchern versehenen Scheibe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, denen des bekannten Verfahrens gegenübergestellt werden. Die Scheibe soll in beiden Fällen gleich gute Oberflächenbeschaffenheiten besitzen und eine exakte ebene Form aufweisen.The advantages of the method according to the invention are based on one Embodiment in which the process steps for producing a circular, disc provided with holes according to the method according to the invention, those of the known Procedure. The disc should be equally good in both cases Have surface textures and have an exact flat shape.

Es werden als Ausgangsprodukte verwendet: a) bei dem bekannten Verfahren eine Vergütungsstahlplatte von 5,5 mm Stärke, b) bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Feinblech aus Baustahl von 3,0 mm Stärke.The starting materials used are: a) in the known process a quenched and tempered steel plate with a thickness of 5.5 mm, b) in the method according to the invention a thin sheet of mild steel, 3.0 mm thick.

An Arbeitsgängen sind erforderlich für a): 1. Scheibe ausstanzen, 2. Löcher bohren, 3. beiderseits vorschleifen (grob), 4. Schleifgrat entfernen, 5. Vergüten, 6. beiderseits fertigschleifen, 7. Nitrieren im Gasstrom, etwa 0,1 mm tief, B. beiderseits läppen, und für b): 1. Scheibe komplett lochen und ausstanzen, 2. 60 Minuten im Teniferbad nitrieren (Verbindungszone 18 bis 20 u, Diffusionszone 1 bis 1,2 mm), 3. Prägeplanieren.The following operations are required for a): 1. Punch out the pane, 2. Drill holes, 3. Pre-grind both sides (coarse), 4. Remove the grinding burr, 5. Quenching and tempering, 6. Finish grinding on both sides, 7. Nitriding in a gas stream, approx. 0.1 mm deep, B. lap on both sides, and for b): 1. Completely perforate and punch out the disc, 2. Nitrate for 60 minutes in the Tenifer bath (connection zone 18 to 20 u, diffusion zone 1 to 1.2 mm), 3.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also fünf Arbeitsgänge eingespart. Im vorliegenden Fall, in dem aus Gründen der Stabilität eine 3 mm dicke Scheibe völlig ausreichend sein soll, mußte beim bekannten Verfahren eine 5,5 mm dicke Scheibe verwendet werden, um zu verhindern, daß die Magnetspannplatte der Schleifmaschine unebene Teile beim Schleifvorgang verzieht. Ferner ist bei Anwendung des bekannten Verfahrens ein Vergütungsstahl notwendig, damit eine höhere Grundfestigkeit, für die glasharte Nitrierungsschicht, die bei zu geringer Festigkeit und Druckbeanspruchung brechen würde, erzielt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also wesentlich vorteilhafter als das bekannte, denn abgesehen von der geringeren Anzahl der Verfahrensschritte lassen sich die einzelnen Prozesse auch in verhältnismäßig kurzer Zeit ohne größeren Kostenaufwand durchführen.With the method according to the invention there are therefore five operations saved. In the present case, in which, for reasons of stability, a 3 mm thick Disc should be completely sufficient, had to in the known method A 5.5mm thick washer can be used to prevent the chuck the grinding machine warps uneven parts during the grinding process. Furthermore, when applying of the known process, a quenched and tempered steel is necessary so that a higher basic strength, for the glass-hard nitriding layer, which occurs when the strength and compressive stress are too low would break, is achieved. The method according to the invention is therefore essential more advantageous than the known, because apart from the lower number of process steps the individual processes can also be carried out in a relatively short time without major ones Carry out cost expenditure.

Ähnlich günstig lassen sich auch andere Teile, beispielsweise ringförmige Elemente, herstellen, bei denen als Ausgangsmaterial ein sogenanntes Hydraulik-Pneumatikrohr mit sehr guter Oberfläche und engen Toleranzen des Innendurchmessers verwendet wird. Nach dem Abstechen werden die Ringe ebenfalls im Teniferbad nitriert und zur Verbesserung der Kreisform und Oberflächengüte im Innern glattgewalzt bzw. prägepoliert. Hierfür sind als Werkzeuge sogenannte Feinpaßrolldorne bekannt.Other parts, for example ring-shaped parts, can also be used in a similarly favorable manner Manufacture elements in which a so-called hydraulic-pneumatic tube is used as the starting material with a very good surface and close tolerances of the inner diameter is used. After parting, the rings are also nitrided in the Tenifer bath for improvement the circular shape and surface quality inside, rolled smooth or burnished. Therefor So-called fine-pass rolling mandrels are known as tools.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders gut zur Herstellung von Teilen für Kraftstoff-Luftgemisch-Kompressoren, deren Gehäuse aus Stahl besteht und deren Funktionsflächen die mit dem Verfahren erzielbare Eigenschaft aufweisen müssen. Ferner ist es geeignet zur Herstellung von Lagerbüchsen sowie zur Herstellung von Zylinderlaufbüchsen für Verbrennungsmotoren und zur Herstellung von Kolben für Verbrennungsmotoren, da in der Automobilindustrie große Stückzahlen benötigt werden und die Fertigung so rationell wie möglich eingerichtet sein muß.The method according to the invention is particularly suitable for production of parts for fuel-air mixture compressors, the housing of which is made of steel and their functional surfaces have the property that can be achieved with the method have to. It is also suitable for the production of bearing bushes and for production of cylinder liners for internal combustion engines and for the manufacture of pistons for Internal combustion engines, as large numbers are required in the automotive industry and production must be set up as efficiently as possible.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von verschleißarmen Teilen aus Stahl, wobei als Ausgangsprodukt kaltnachgeformte Materialien wie Feinbleche oder Präzisionsrohre mit engen Toleranzen und hoher Oberflächengüte, aus denen die Rohteile durch Stanzen, Drehen od. dgl. geformt werden, dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohteile nach dem Teniferverfahren im Salzbad nitriert und anschließend durch Kaltverformung in die endgültige Form und auf das vorgegebene Maß gebracht sowie geglättet werden. Claims: 1. Process for the production of low-wear Parts made of steel, the starting product being cold-formed materials such as sheet metal or precision tubes with tight tolerances and high surface quality that make up the Raw parts are formed by punching, turning or the like, are used, characterized in that that the raw parts are nitrated in a salt bath using the Tenifer process and then brought into the final shape and to the specified dimensions by cold forming as well as being smoothed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltverformung bei ebenen Teilen durch Prägeplanierung, bei kreisförmigen durch einen Walzvorgang mit Hilfe von Feinpaßrolldornen erfolgt und die Teile dabei über ihre Fließgrenze beansprucht werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 573 l18.2. The method according to claim 1, characterized in that cold deformation for flat parts by means of embossing planing, for circular parts by a rolling process takes place with the help of Feinpaßrolldornnen and the parts over their yield point are stressed. Publications Considered: British Patent No. 573,118.