DE2939572C2 - Verfahren zum Umschmelzhärten von mit einer Bohrung versehenen Werkstücken aus Gußeisen, sowie die Anwendung dieses Verfahrens auf Nockenwellen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren zur Herstellung von mit einer Bohrung versehenen Werkstücken aus Gußeisen mit mindestens im Bereich der Bohrung gehärteter Oberfläche, bei dem die Oberfläche vor dem Härten mit der Bohrung versehen wird und die Härtung im Bereich der Bohrung durch lokales kurzzeitiges Aufschmelzen der zu härtenden Oberfläche derart erfolgt, daß die Oberfläche bis in die aufgeschmolzene Tiefe mit ledeburitischem Gefüge hart erstarrt und die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung gußeiserner Nockenwellen.

Zur Herstellung von Nockenwellen aus Gußeisen ist es bekannt, die Wellen beim Gießen durch Kühleisen an den Nockenrampen partiell abzuschrecken und dadurch zu härten. Das Anbringen von Öllochbohrungen in den beim Abschrecken gehärteten Nocken bereitet Schwierigkeiten. Es sind elektrolytische Bearbeitungsverfahren erforderlich, die teuer sind. Man benutzt deshalb zur Herstellung derartiger Nockenwellen als Werkstoff im Regelfall Stahl und bohrt die öllöcher vor der martensitischen Härtung. Die Verschleißfestigkeit der ledeburitischen Schalenhartgußwelle wird nicht erreicht.

In neuerer Zeit hat es sich eingeführt, die Härtung von Nockenwellen aus Gußeisen durch lokales kurzzeitiges Aufschmelzen der zu härtenden Oberfläche im Lichtbogen derart vorzunehmen, daß die Oberfläche bis in die aufgeschmolzene Tiefe mit ledeburitischem Gefüge hart erstarrt. Die Nockenwelle wird dazu (vgl. z. B. DE-AS 27 03 469) in dem zu härtenden Bereich mittels eines Lichtbogenbrenners oberflächlich aufgeschmolzen. Die aufzuschmelzende Oberfläche wird dabei relativ gegen den Lichtbogenbrenner bewegt, so daß die aufzuschmelzenden Werkstückteile an der Wärmequelle vorbeigeführt werden. Hinter der Wärmequelle erstarren die aufgeschmolzenen Werkstückteile mit ledeburitischem Gefüge.

Bei diesem Vorgehen ist es bekannt (vgl. Zeitschrift »Elektrowärme International« 37 (1979) B3, Juni, Seite B140/B145), in der zu härtenden Oberfläche an Nockenwellen öllochbohrungen in die zu härtende Oberfläche einzubringen. Dabei zeigt sich doch, daß die öllochbohrungen beim Aufschmelzen der Oberfläche von dem Aufschmelzvorgang ausgenommen werden müssen, um ein Zufließen der Bohrungen zu verhindern. Im Regelfall wird der Lichtbogenbrenner dazu beim Vorbeigang am durchbohrten Oberflächenbereich abgeschaltet oder es wird der durchbohrte Oberflächenbereich beim Umschmelzen umfahren.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, das Verfahren zur Herstellung von mit mindestens im Bereich der Bohrung gehärteter Oberfläche, die vor der

ι ο Härtung mit der Bohrung versehen wird und bei dem die Härtung im Bereich der Bohrung durch lokales kurzzeitiges Aufschmelzen der zu härtenden Oberfläche derart erfolgt, daß die Oberfläche bis in die aufgeschmolzene Tiefe mit ledeburitischem Gefüge hart erstarrt, dahin zu verbessern, daß das Zufließen der Bohrung beim Härten verhindert wird und die Herstellung der gehlrteten Oberfläche vereinfacht wird.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren dieser Art vorgeschlagen, das sich dadurch kennzeichnet, daß die Bohrung vor dem Aufschmelzen der Oberfläche mit einer Anfasung versehen wird, deren äußerer Durchmesser mindestens dem l,5fachen Durchmesser </der in der Anfasung einmündenden Bohrung entspricht, und daß die zu härtende Oberfläche im Bereich der angefasten Bohrung erhitzt und aufgeschmolzen wird.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Herstellung von mit einer Bohrung versehenen Werkstücken aus Gußeisen in der erfindungsgemäßen Art und Weise, die zu härtende Oberfläche auch im Bereich der Bohrung — und nicht nur bis an den Bohrungsrand heran! — aufgeschmolzen werden kann, ohne daß die Bohrung zuläuft und damit die Herstellung der Nockenwelle zunichte macht.

In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, das Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung von Nockenwellen, die mit einer Ollochbohrung versehen sind, anzuwenden. Besonders in diesem Bereich kommt dem Verfahren nach der Erfindung eine besondere wirtschaftliche Bedeutung zu.

Die Zeichnung dient der Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung, seiner Anwendung zur Herstellung von gußeisernen Nockenwellen und zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Ausbildung von mit mindestens

einer Öllochbohrung.

In der Zeichnung bezeichnet 1 eine Schnittdarstellung durch eine Nocke einer Nockenwelle 2, die mit einer Bohrung 3 versehen ist, die in üblicher Weise mit einem schneidenden Werkzeug in die ungehärtete Oberfläche des Nockenkörpers 1 eingebracht wird. Sie ist in der Oberfläche 5 mit einer Anfasung 6 versehen, deren äußerer Durchmesser D mindestens dem l,5fachen der Abmessungen des Durchmessers dder in die Anfasung 6 einmündenden Bohrung 4 gewählt ist. Mit 7 ist noch eine bei solchen Bohrungen übliche Drosselstelle bezeichnet. Zur Härtung der Oberfläche 5 wird nach dem Anbringen der Anfasung 6 die Oberfläche in üblicher Weise durch Umschmelzen des Oberflächenmaterials mittels eines Lichtbogenbrenners 8 in der Lichtbogenflamme 9 gehärtet. Der Lichtbogen 9 wird über den zu härtenden Bereich der Oberfläche 5 geführt. Dieses geschieht durch Relativbewegung des Lichtbogens 9 in Richtung des Pfeils 10 gegen die Werkstückoberfläche, wobei der Bereich der Anfasung 6 und der Bohrung 4 »überfahren« werden. Der Lichtbogen wandert dabei über den Rand der Bohrung und schmilzt die Anfasung um, ohne daß dabei die Bohrung zuläuft. Nach dem Umschmelzen der Oberfläche 5 entlang der Um-

schmelzbahn 11 erstarrt das aufgeschmolzeneMetall bis in die aufgeschmolzene Tiefe mit ledeburitischem Gefüge, so daß eine harte weiße Gefügeschicht entsteht, die den Verschleiß der Nockenoberfläche herabsetzt

Das Verfahren nach der Erfindung findet bevorzugt bei der Herstellung von Nockenwellen für die Automobilindustrie Anwendung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von mit einer Bohrung versehenen Werkstücken aus Gußeisen mit mindestens im Bereich der Bohrung gehärteter Oberfläche, bei dem die Oberfläche vor dem Härten mit der Bohrung versehen wird und die Härtung im Bereich der Bohrung durch lokales kurzzeitiges Aufschmelzen der zu härtenden Oberfläche derart erfolgt, daß die Oberfläche bis in die aufgeschmolzene Tiefe mit ledeburitischem Gefüge hart erstarrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (4) vor dem Aufschmelzen der Oberfläche mit einer Anfasung (6) versehen wird, deren äußerer Durchmesser D mindestens dem l,5fachen Durchmesser d der in der Anfasung einmündenden Bohrung (4) entspricht, und daß die zu härtende Oberfläche im Bereich der angefasten Bohrung erhitzt und aufgeschmolzen wird.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf Nockenwellen für die Automobilindustrie.