DE2362977A1 - METHOD OF MANUFACTURING HARDENED GEARS - Google Patents

METHOD OF MANUFACTURING HARDENED GEARS

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DE2362977A1 DE19732362977 DE2362977A DE2362977A1 DE 2362977 A1 DE2362977 A1 DE 2362977A1 DE 19732362977 DE19732362977 DE 19732362977 DE 2362977 A DE2362977 A DE 2362977A DE 2362977 A1 DE2362977 A1 DE 2362977A1
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Description

Verfahren zur Herstellung gehärteter ZahnräderProcess for the production of hardened gears

Im Rahmen der Wärmebehandlung von Stählen ist e-s "bekannt, daß es "beim Härten zum Yerzug kommen kann, man dies jedoch durch das sogenannte Warmbadhärten weitgehend verhindern kann (Härten von Stahl im Salzbad bei Ms-Temperatur). Dabei wird der Stahlgegenstand auf Austenitisierungstemperatur erwärmt, welche mit der Art der Legierung variieren kann, jedoch für Stähle, wie man sie üblicherweise zur Herstellung von kraftübertragenden Zahnrädern in der Autotechnik anwendet, bei etwa 8400C (15500P) liegt.In the context of the heat treatment of steels, it is "known that" pulling can occur during hardening, but this can largely be prevented by so-called hot bath hardening (hardening of steel in a salt bath at Ms temperature). Here, the steel object is heated to austenitization temperature, which may vary with the type of alloy, but for steels such as those usually used for the production of power-transmission gears in the motor-vehicle, is about 840 0 C (1550 0 P).

Anschließend wird der Gegenstand auf eine mittlere Temperatur entweder in Öl oder in einem Salzbad abgeschreckt. Er verbleibt im Abschreckbad, bis ein Temperaturausgleich durch den ganzen Gegenstand erreicht ist. Wird in Öl abgeschreckt, so liegt diese Temperatur im allgemeinen nicht wesentlich über etwa 2300C ' (45O0I?), bei Abschrecken im Salzbad" im wesentlichen in der gleichen Größenordnung.The object is then quenched to a medium temperature either in oil or in a salt bath. It remains in the quenching bath until temperature equilibrium is achieved through the entire object. Is quenched in oil, this temperature is generally not substantially above about 230 0 C '(45O 0 I?), Wherein quenching in a salt bath "substantially in the same range.

409826/0840409826/0840

- 2 - 1A-43 43i- 2 - 1A-43 43i

Nach dem Abschrecken- können die Gegenstände lnngs-'ia ^uf Raumtemperatur Abkühlen. V.'enn dies l^.ngsom geschieht, Oo v/erden innere Spannungen im v/esentlichen vermieden und der Verzug auf ein Minimum reduziert.After quenching, the objects can be elongated to room temperature Cooling down. V. 'if this happens l ^ .ngsom, Oo v / ground internal tensions are largely avoided and the delay arises reduced to a minimum.

Die Erfindung bringt nun die Anwendung des Warmbadhärtens auf Zahnräder aus Stahl, welche auf ungefähr Endform roh abgearbeitet sind. Fach dem Aufwärmen der Zahnräder auf Äustenitisierungstemperatur werden sie auf eine mittlere Temperatur abgeschreckt; während sie auf dieser mittleren Temperatur, zum Beispiel 205 bis 23O0G (400 bis 45O0F) verbleiben, werden sie in üblicherweise über gekreuzte Achsen geschabt.The invention now brings the application of hot bath hardening to gear wheels made of steel, which are roughly processed to their final shape. After warming up the gears to the austenitizing temperature, they are quenched to a medium temperature; while they remain on the average temperature, for example 205 to 23O 0 G (400 to 45O 0 F), they are scraped into usually about crossed axes.

V/o ein plötzliches und örtliches Härten durch das Schaben des Zahnrades ein Problem ist, so kann man diesem Schaben mit einer Maschine durchführen, die auf genügend hoher Temperatur gehalten, v/ird, um ein derartiges Härten während des Schabens zu vermeiden. So kann man zum Beispiel im Werkzeug eine Temperaturaufrechterhalten, die zumindest dem halben Wert des Zahnrades in Fahrenheit entspricht.V / o sudden and local hardening caused by scraping the gear is a problem, this scraping can be remedied with a Carry out a machine maintained at a temperature high enough to avoid such hardening during scraping. For example, a temperature can be maintained in the tool that is at least half the value of the gearwheel in Fahrenheit.

Nach dem Schaben kann das Zahnrad auf Raumtemperatur abkühlen, wobei im allgemeinen kein nennenswerter Verzug-mehr eintritt. Wenn gewünscht, kann man das Zahnrad noch anlassen oder tempern.After scraping, the gear can cool down to room temperature, in general, there is no longer any noteworthy delay. If desired, the gear can still be tempered or tempered.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich beispielsweise bei Stählen der US-Spezification 8620 mit einer vorhergehenden Aufkohlung, aber auch mit vollständig durchhärtenden Stählen wie 6150 durchführen.The method according to the invention can be used, for example, with steels of US specification 8620 with previous carburization, but can also be carried out with fully hardening steels such as 6150.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Zahnrad während eines Warmbadhärtungscyclus geschabt, wobei das Zahnrad bei erhöhter Temperatur verbleibt und daher relativ v/eich ist. Nach dem Schaben kann das Zahnrad langsam auf Raumtemperatur abkühlen und wird dann, wenn erforderlich, getempert, wobei alle diese Stufen im wesentlichen ohne Verzug durchlaufen werden.In the method according to the invention, a gear wheel is scraped during a hot bath hardening cycle, the gear wheel at increased Temperature remains and is therefore relatively v / calibrated. After scraping, the gear can slowly cool down to room temperature and then, if necessary, annealed, all of these stages being passed through essentially without delay.

AO9826/08AOAO9826 / 08AO

- 3 - 1Λ-4 5 4Ö1- 3 - 1Λ-4 5 4Ö1

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen näher erläutert, wobei einmal ein aufgekohlter Stahl und das andere Mal ein durchgehärteter Stahl "behandelt wurde.The invention is explained in more detail using the following examples: one time a carburized steel and the other time a hardened steel "was treated.

Beispiel 1 · 'Example 1 · '

Ein Autovorgelege aus Stahl der Spezification 8620 wurde zum Beispiel durch Walzfräsen auf ungefähre Endabmaße gebracht, wobei jedoch ein geringes Übermaß stehen blieb. Das gewälzte Zahnrad wurde dann in aufkohlender Atmosphäre ausreichend lang bei einer Temperatur von etwa 9250G (17000F) aufgekohlt, woraufhin es langsam auf Raumtemperatur auskühlen konnte.For example, a steel car gear train of specification 8620 was milled to approximate final dimensions, but with a slight oversize. The rolled gear was then carburized in a carburizing atmosphere for a sufficient length of time at a temperature of about 925 0 G (1700 0 F), whereupon it was allowed to slowly cool to room temperature.

Arbeitet man kontinuierlich, so kann man nur bis etwa 840 C (155O0P) kühlen, also auf die eigentliche Austenisierungstemperatur. Beim unterbrochenen oder absatzweisen Arbeiten wird das aufgekohlte Zahnrad auf diese Austenisierungstemperatur wieder aufgewärmt.If you work continuously, you can only cool to about 840 ° C. (155O 0 P), i.e. to the actual austenization temperature. When working intermittently or intermittently, the carburized gear is reheated to this austenizing temperature.

Als nächstes folgt die 1. Stufe des Warmbadhärtens, wobei der Stahl auf eine mittlere Temperatur abgeschreckt und in dem Abschreckbad bis zur gleichmäßigen Temperatufverteilung innerhalb des ganzen Körpers verbleibt. Das Abschrecken kann in einem ,Öl- oder Salzbad erfolgen. Wird mit Öl abgeschreckt, so liegt die Abschrecktemperatur zwischen 205 und 23O°C (400 bis 450°^)·The next step is the 1st stage of hot bath hardening, where the steel is quenched to a medium temperature and in the quenching bath remains until the temperature is evenly distributed throughout the body. Quenching can be done in one , Oil or salt bath. When quenching with oil, the quenching temperature is between 205 and 230 ° C (400 to 450 ° ^)

Bei dieser Temperatur, abhängig von der speziellen Zusammensetzung des Werkstoffs, befindet sich der Stahl auf geeigneter Bedingung einschließlich seiner Härte für ein übliches Schaben des Zahnrades über gekreuzte Achsen.At this temperature, depending on the special composition of the material, the steel is in a suitable condition including its hardness for ordinary scraping of the gear over crossed axes.

Während nun der Stahl auf der mittleren Temperatur von etwa zwischen .205 und 230°c verbleibt, wird das Zahnrad auf exakte ; Form der Zähne spanend bearbeitet. Anschließend kann es auf Baumtemperatur abkühlen und wird - wenn erforderlich - noch getempert z. B. durch Anwärmen auf 149 bis 175°G (3OO bis 35O0P), und wird schließlich abgekühlt.While the steel now remains at the mean temperature of between .205 and 230 ° C, the gear is on exact ; Machined shape of the teeth. It can then cool down to tree temperature and - if necessary - is tempered e.g. B. by heating to 149 to 175 ° G (300 to 35O 0 P), and is finally cooled.

409826/0840 " 4 "409826/0840 " 4 "

- 4 - 1A-43 481- 4 - 1A-43 481

Beicniel 2 Example 2

Ein mittelgekohlter Stahl der US-Spezification 6150 v/urde für Körper angewandt, die durchgehärtet v/erden sollen. In diesen Fall ist die Vorgangsweise im allgemeinen so wie in Beispiel 1 mit Ausnahme, daß hier kein Aufkohlen stattfindet. Der Vollständigkeit halber wird jedoch nochmals das Verfahren im Detail "beschrieben.A medium carbon steel of US specification 6150 v / urde for Bodies applied, which should be hardened through. In this case the procedure is generally as in Example 1 with the exception that no carburizing takes place here. For the sake of completeness, however, the procedure is described again in detail "described.

Ein Zahnrad für ein Autovorgelege oder ein Ritzel wurde gewälzt oder in anderer Weise spanend auf etwa Endabmaße jedoch mit etwas Überstand abgearbeitet.A gear wheel for an automobile transmission or a pinion was rolled or otherwise machined to approximately final dimensions, however some overhang worked off.

Dieser Rohling wurde auf Austenitisierungstemperatur von etwa' 8400C erwärmt und dann auf mittlere Temperatur abgeschreckt, bei dieser Temperatur bis im wesentlichen die Temperaturverteilung durch den ganzen Gegenstand erreicht ist, gehalten und während dieser Zeit in üblicher Weise, über gekreuzte Achsen exakt auf Endform bearbeitet, woraufhin das Zahnrad auf Raumtemperatur abkühlen konnte und gegebenenfalls noch getempert wurde.This blank was heated to an austenitizing temperature of about 840 ° C. and then quenched to medium temperature, held at this temperature until essentially the temperature distribution through the entire object is reached and during this time machined in the usual way, over crossed axes, exactly to the final shape , whereupon the gear was allowed to cool to room temperature and, if necessary, was also tempered.

Nach beiden Beispielen erfolgte, wie erwähnt, das Schaben des Zahnrades in der bevorzugten Ausführungsweise nach dem üblichen Verfahren zum Schaben des-Zahnrades in einander kreuzenden oder überschneidenden Achsen. Dabei entspricht die Verzahnung eines zahnradähnlichen Schneid- oder Schabewerkzeuges aus Schnelldrehstahl der Verzahnung des angestrebten Zahnrads. Die Zähne sind versehen mit einer Vielzahl von Einschnitten an den Zahnflanken in Form scharfer Kanten, die im allgemeinen in Ebenen parallel zur Rotationsebene bzw. zu den Stirnflächen des Werkzeuges liegen.According to both examples, as mentioned, the scraping of the gear was carried out in the preferred embodiment according to the usual Process for scraping the gear in intersecting or intersecting axes. The toothing corresponds to one Gear-like cutting or scraping tool made of high-speed steel of the toothing of the desired gear. The teeth are provided with a large number of incisions on the tooth flanks in the form of sharp edges, which are generally in planes lie parallel to the plane of rotation or to the end faces of the tool.

Das Schabwerkzeug hat Zähne, die sich in ihrem Steigungswinkel von dem des zu bearbeitenden Zahnrades um ein gewisses Ausmaß unterscheiden, vorzugsweise 3 bis 30°. Demzufolge greifen Zahn-The scraping tool has teeth that differ in their helix angle from that of the gear to be machined by a certain amount differ, preferably 3 to 30 °. As a result, tooth

- 5 409826/0'8 40- 5 409826 / 0'8 40

rad und Werkzeug ineinander ein mit Achsen, die sich im Raum in einem Winkel schneiden, der gleich ist der Summe oder der Differenz ihrer Steigungswinkel. Als Folge dieser gegeneinander geneigten Achsen kommt es, wenn Zahnrad und Werkzeug in engem Eingriff mit beträchtlicher Geschwindigkeit laufen, zu einer relativen Gleitbewegung zwischen den Berührungsflächen an den Zahnflanken des Zahnrades und Werkzeuges, die sich im allgemeinen der Länge nach von einem bis zum anderen Ende des Zahns erstrecken. Diese Gleitbewegung ist im allgemeinen verbunden mit der üblichen Evolventenbewegung und führt zu einem Zahnradschaben, indem das Metall von der Oberfläche der Zähne in feinen Spänen abgehoben wird.wheel and tool into each other with axes that intersect in space at an angle that is equal to the sum or the Difference in their angle of inclination. As a result of these mutually inclined axes, it happens when the gear and tool are in close proximity Engagement run at considerable speed, to a relative sliding movement between the contact surfaces on the Tooth flanks of the gear and tool, generally extending lengthwise from one end to the other of the tooth extend. This sliding movement is generally associated with the usual involute movement and leads to gear scraping, by lifting the metal off the surface of the teeth in fine chips.

Es wurde festgestellt, daß das Schaben des heißen Zahnrades zu einem örtlichen Abkühlen und Härten des abzutragenden Metalls führt. Diese Bearbeitung kann man nun vornehmen, indem das Werkzeug auf ausreichend erhöhter Temperatur gehalten wird, um ein plötzliches Härten des zu schabenden Zahnrades zu vermeiden. Man beobachtet keine Nachteile am Werkzeug aufgrund des Schabens von heißen Zahnrädern, da solche Werkzeuge aus Schnellarbeitsstählen hergestellt sind und Schabtemperaturen bis hinauf zu etwa 54-O0C (100O0F) zulassen. - ·It has been found that the scraping of the hot gear leads to local cooling and hardening of the metal to be removed. This processing can now be carried out by keeping the tool at a sufficiently elevated temperature to avoid sudden hardening of the gear to be scraped. One observes no disadvantages on the tool due to the scraping of hot gears, since such tools are made of high-speed steels and allow Schabtemperaturen up to about 54 O-0 C (100O 0 F). - ·

Dieses Schaben kann an allen Zahnrädern vorgenommen werden, wenn nicht eine Begrenzung durch die Härte oder die Zusammensetzung des Werkstoffs gegeben ist. So können beispielsweise Zahnräder aus bestimmten Legierungen Einschlüsse enthalten, die ein wirksames Schaben verhindern, wenn auch die üblicherweise nach Rockwell C bestimmte Härte relativ gering ist. Andererseits können andere Legierungen mit Erfolg bei wesentlich höheren Rockwell-Härten geschabt v/erden, wenn solche das Schaben behindernde Einschlüsse fehlen.This scraping can be done on all gears, though there is no limitation due to the hardness or the composition of the material. For example, gears made of certain alloys contain inclusions that prevent effective scraping, although usually after Rockwell C certain hardness is relatively low. On the other hand, other alloys can be successful at much higher Rockwell hardnesses should be scraped if they impede scraping Inclusions are missing.

Soweit beim Warmbadhärten ein Abschrecken des Zahnrades von der Austenitxsierungstemperatur erforderlich ist, so wird die Temperatur, auf die es abgeschreckt wird, begrenzt durch das Abschreckmedium. Im allgemeinen lassen Abschrecköle TemperaturenAs far as quenching the gear from the hot bath hardening Austenitizing temperature is required, the temperature to which it is quenched is limited by the quenching medium. In general, quenching oils leave temperatures

409826/0840409826/0840

- 6 - 1Λ-43 4di- 6 - 1Λ-43 4di

bis 23O0C (45O0P)- zu. Wärmebeständigere Öle v/erden möglicherweise noch, -verfügbar. Man wird bevorzugt Öl sum Abschrecken anwenden, da dieses das Schaben der heißen Zahnräder nicht nachteilig beeinflußt. Das Zahnrad kann jedoch eine Temperatur wesentlich über etwa 23O°c haben, wenn es in einen Salzbad abgeschreckt wird, vorausgesetzt, daß das Schaben bei Temperaturen vorgenommen wird, bei denen das Salz flüssig bleibt. Abschrecksalze, die bei Temperaturen unter denen, wo das Schaben stattfindet, flüssig bleiben, sind verfügbar. Nach dem Schaben und Abkühlen des Zahnrades erstarrt das Salz, läßt sich jedoch leicht entfernen - im allgemeinen mit V/asser -, nachdem das . Zahrfrad Raumtemperatur erreicht hat.to 23O 0 C (45O 0 P) - to. More heat-resistant oils may still be available. It is preferred to use oil with quenching as this does not adversely affect the scraping of the hot gears. However, the gear can have a temperature well above about 230 ° C when quenched in a salt bath, provided that the scraping is done at temperatures at which the salt remains liquid. Quench salts that remain liquid at temperatures below where the scraping takes place are available. After the gear has been scraped and cooled, the salt solidifies, but it can be easily removed - usually with water - after the. The gear wheel has reached room temperature.

PatentansOrüchePatent claims

40982.6/08 40"40982.6 / 08 40 "

Claims (10)

Paten tansprüchePatent claims 1. Verfahren zur Herstellung gehärteter Zahnräder, dadurch gekennzeichnet , daß man ein Zahnrad aus härtbaren Stahl auf Austenitisierungstemperatur bringt, es in der Art der Warmb-idhärtung auf eine mittlere Temperatur abschreckt und bei dieser Temperatur schabt, woraufhin das Zahnrad langsam auf Raumtemperatur abkühlen kann.1. A process for the production of hardened gears, characterized in that there is a gear Brings hardenable steel to austenitizing temperature, bringing it to a medium temperature in the manner of hot-bonded hardening quenching and scraping at this temperature, after which the gear is allowed to slowly cool to room temperature. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man nach den Abkühlen "das Zahnrad bei einer Temperatur zwischen HS und 1750O tenroert.2. The method according to claim 1, characterized in that after cooling "the gear at a temperature between HS and 175 0 O tenroert. 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man in Öl auf maximal 23O0C, vorzugsweise zwischen 205 und 23O0C,abschreckt.3. Process according to Claim 1 or 2, characterized in that quenching is carried out in oil to a maximum of 23O 0 C, preferably between 205 and 23O 0 C. 4· Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet , daß man vor dem Aufwärmen auf Austenitisierungstemperatur noch aufkohlt.4 · The method according to claim 3> characterized in that before warming up to austenitizing temperature still carburized. 5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß man einen Stahl der Spezification 3620 aufkohlt. 5. The method according to claim 4, characterized in that a steel of specification 3620 is carburized. 6.6th Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß man die Temperatur des Zahnrades nach den Aufkohlen.zum Austenitisieren auf etwa 84O0C bringt.A method according to claim 5, characterized in that brings the temperature of the gear according to the Aufkohlen.zum austenitizing at about 84O 0 C. 7· . Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß man einen durchhärtenden Stahl für das Zahnrad verwendet.7 ·. Process according to Claims 1 to 4, characterized in that a through-hardening steel is used for the Gear used. — 2 —- 2 - 409826/0840409826/0840 1Λ-43 4-J11-43 4-J1 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß man das Schabwerkzeug bei ausreichend erhöhter Temperatur hält, um ein örtliches Härten des Zahnrades während des Schabens zu vermeiden.8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that the scraping tool is kept at a sufficiently elevated temperature to localize hardening of the gear during scraping. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schabwerkzeug auf einer Temperatur (nach Fahrenheit) hält, die zumindest der Hälfte der des Zahnrades entspricht.9. The method according to claim 8, characterized in that the scraping tool is at a temperature (Fahrenheit) that is at least half that of the gear. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß man das Werkzeug auf etwa der Temperatur des Zahnrades während des Schabens hält.10. The method according to claim 8, characterized in that the tool is at about the temperature of the gear while scraping. 409826/0840409826/0840
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CA996009A (en) 1976-08-31
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