DE3438742C2 - - Google Patents
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- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steigerung der Dauerfestigkeit von Großkurbelwellen und
ähnlichen, dynamisch beanspruchten großen Bauteilen durch
örtlich begrenztes Hämmern in am höchsten beanspruchten Be
reichen, wie Hohlkehlen, Bohrungsmündungen und Querschnitts
übergängen.
Die Steigerung der Dauerfestigkeit dynamisch beanspruchter
Bauteile durch Kaltverformen, wie Hämmern, ist ein bekann
tes Verfahren, das unterschiedlich angewendet wird aber
hauptsächlich so, daß mittels handelsüblicher Schlagwerk
zeuge, wie Drucklufthammer oder hydraulischer Druckimpuls
maschine, in das Bauteil Verformungen eingebracht werden.
Der Einsatz eines Drucklufthammers, wie beispielsweise be
schrieben in DE-AS 10 49 197, erfolgt vorwiegend im Hand
betrieb und zwar derart, daß in unregelmäßigen Abständen
Schläge ausgelöst werden können, die das Bauteil in un
gleichen Abständen und Schlagrichtungen treffen. Dabei ist
ohne weiteres erkennbar, daß mit einem derartigen Verfahren
die höchste theoretisch und erfahrungsgemäß erreichbare
Dauerfestigkeit, wegen dessen Ungenauigkeit in Bezug auf
Höhe und Abstand der Krafteinwirkung und die damit verbun
dene, zur Vermeidung einer Nacharbeit erforderliche, Ober
flächengüte nicht erreicht verden kann.
Die Verwendung einer hydraulischen Druckimpulsmaschine wird
beschrieben in den Fachzeitschriften "Vestnik Masinostroe
nÿa", Jg. 49 (1969), H. 8, S. 58-59 und "Traktory i sel′
chozmasiny", Jg. 1969, H. 10, S. 41-42. Die Bearbeitung der
Kurbelwellen wird bei kontinuierlichem Vorschub durch Drehen
derselben ausgeführt, wodurch den, die Dauerfestigkeit
steigernden radialen Druckspannungen schädigende tangentiale
Spannungen überlagert werden.
Durch die Kinematik beim Druckrollen sind die tangentialen
Spannungen von so großem Einfluß, daß in oberflächennahen
Bereichen, insbesondere nach mehreren Überrollungen, der
Werkstoff zerquetscht wird und dadurch das Verfahren hin
sichtlich der erreichbaren Dauerfestigkeitssteigerung vor
zeitig begrenzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
die größtmögliche
Steigerung der Dauerfestigkeit zu erreichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum
Zeitpunkt der Druckimpulswirkung zwischen dem den Impuls
ausübenden Körper und der Werkstückoberfläche quer zur
Impulsrichtung keine Relativbewegung stattfindet und der
Vorschub schrittweise geregelt erfolgt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind:
- 1) Größtmögliche Steigerung der Dauerfestigkeit durch Ab stimmung von Schlagkraft und Schlagabstand auf das Bau teil.
- 2) Anwendung auch bei großen Bauteilen, da der schrittweise Vorschub vom Werkstück oder vom Werkzeug ausgeführt wer den kann.
- 3) Das Hämmern kann örtlich begrenzt erfolgen auf die am höchsten beanspruchten Bereiche, wie Hohlkehlen, Bohrungsmündungen und Querschnittsübergängen.
- 4) Wegen der Gleichmäßigkeit des schrittweisen Vorschubs kann die Nacharbeit der bearbeiteten Bereiche zur Be seitigung von Kerbwirkungseinflüssen entfallen.
Im folgenden wird das Verfahren und der Aufbau einer dies
bezüglichen Vorrichtung beschrieben in Anwendung an einer
Großkurbelwelle.
Es zeigen:
Fig. 1 Gesamtansicht der Maschine (Seitenansicht),
Fig. 2 Druckimpulsmaschine (Einzelheit "A" aus Fig. 1),
Fig. 3 Druckimpulsmaschine (Schnitt I-I aus Fig. 2).
Wie Fig. 1 zeigt, besteht eine Maschine zur Durchführung
des Verfahrens nach Anspruch 1 aus einem Unterteil 2, einem
Getriebekasten 3, einer Abstützung 4 und mehreren Druck
impulsmaschinen 9. Die Abstützung 4 und die Druckimpulsma
schinen 9 sind längsverschiebbar, um eine Anpassung an das
jeweilige Werkstück 1 zu ermöglichen. Die Einzelheiten die
ser Eigenschaft können als bekannt angesehen werden und sind
deshalb nicht weiter beschrieben. Der Getriebekasten 3 be
inhaltet Einrichtungen, die von einem Antrieb 6 ein regel
bares schrittweises Weiterdrehen der Spannscheibe 7 be
wirken und nach Beendigung des Weiterdrehens mittels einer
Einrichtung 8 einen in seiner Stärke regelbaren Druckimpuls
auslösen. Diese Einrichtungen sind in anderer Verwendung
ebenfalls bekannt und teils im Handel erhältlich, so daß
eine genauere Beschreibung entfallen kann. Die im folgenden
geschilderte Druckimpulsmaschine 9 besteht aus einem Grund
körper 10, der entsprechend dem Radius des zu bearbeitenden
Werkstücks mit einer prismatischen Anlage 11 versehen ist
und in sich Führungen 12 aufweist, die zwei Döpper 13 in
deren Abstützebene führen, und ihnen im Abstützwinkel um
den Bolzen 15 Freiheit geben, die zur Anpassung an die
maßlichen Verhältnisse des Werkstücks 1 als erforderlich
angesehen wird. Das Zwischenteil 16 stellt die Verbindung
her zwischen dem Schlagkolben 17 und dem Bolzen 15, der
die Schlagenergie weitergibt an die Döpper 13. Zur Stei
gerung der Wirksamkeit des Schlages ist auf der Gegenseite
des Grundkörpers 10 ein Spannprisma 18 über Federn 19 mit
einstellbaren Spannbolzen 20, 21 befestigt. Die Druck
impulsmaschine 9 ist zur Bestimmung ihrer Lage zum Werk
stück 1 in einer Spanneinrichtung 22 justierbar gehalten.
Durch Anordnung mehrerer Druckimpulsmaschinen 9 ist es mög
lich, alle zentrisch laufenden Bereiche gleichzeitig zu
bearbeiten. Wie die Praxis zeigte, ist es nicht erforderlich
zur Durchführung des Vorschubs des Werkstücks 1 die Klem
mung der prismatischen Aufnahme der Teile 10 und 18 zu
lösen. Eine einmalige Schmierung mit den handelsüblichen
Fetten gestattet die erforderliche Beweglichkeit. Die Be
schreibung stellt eine Anwendung des im Anspruch 1 genann
ten Verfahrens dar, und zwar die Bearbeitung von zwei Be
reichen gleichzeitig, was für den Anwendungsfall als beson
ders wirtschaftlich anzusehen ist.
Als vorstellbar und für den Fachmann mit ähnlichen Mitteln
vollziehbar kann die Bearbeitung mit nur einem Döpper 13
angesehen werden, wozu eine Schrägstellung der Druckimpuls
maschine 9 in Schlagrichtung erforderlich wäre. Die An
bringung eines Anlageringes für den zweiten Döpper 13 zum
Auffangen der sonst nicht ausgeglichenen Gegenkräfte ist
ebenfalls denkbar.
In ähnlicher Weise sind Abwandlungen der Maschine denkbar,
die eine geradlinige Bearbeitung an Werkstücken nach dem
angegebenen Verfahren ermöglichen.
Claims (2)
1. Verfahren zur Steigerung der Dauerfestigkeit von Groß
kurbelwellen und ähnlichen, dynamisch beanspruchten
großen Bauteilen durch örtlich begrenztes Hämmern in
am höchsten beanspruchten Bereichen, wie Hohlkehlen,
Bohrungsmündungen und Querschnittsübergängen, mittels
regelbarer Druckimpulsmaschinen oder Schlagvorrichtungen,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Zeitpunkt der Druckimpulswirkung zwischen dem
den lmpuls ausübenden Körper und der Werkstückoberflä
che quer zur Impulsrichtung keine Relativbewegung statt
findet.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (8), die in
Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Werkstück
oberfläche (1) und Druckimpulsmaschine (9) die Auslösung
des Einzelimpulses bewirkt, und einen Antrieb (6), der
einen regelbaren schrittweisen Vorschub zwischen Werk
stück (1) und Druckimpulsmaschine (9) ermöglicht.
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