DE4421238C2 - Verfahren zur Herstellung beanspruchungsgerecht verschleißfester, rotierend bewegter Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen, insbesondere Oberflächen von Drahtziehtrommeln aus Drahtziehmaschinen oder ähnlichen Transportrollen oder Trommeln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Oberflächenbehandlung von Maschinenbau­ teilen, insbesondere Drahtziehtrommeln aus Drahtziehmaschinen oder ähnlichen Trans­ portrollen oder Trommeln. Sie kann bei der Randschichtveredelung, beispielsweise Rand­ schichtwärmebehandlung in festem und flüssigem Zustand angewandt werden, wie beispielsweise beim Umwandlungshärten, Umschmelzen, Legieren, Beschichten usw. Die 3-dimensionalen Funktionsoberflächen können dabei rotationssymmetrisch oder rotationsexentrisch sein. So wird ein besonderes Anwendungsgebiet der Erfindung in der Drahtzieh- und Seilmaschinenindustrie gesehen.

Unter Drahtziehtrommeln im Sinne der Erfindung sind Transportrollen oder Trommeln zu verstehen, die zum Transport oder Stützen von Drähten, Seilen und/oder Drahtseilen dienen und von diesen teilweise oder mehrfach umschlungen werden, wobei diese Drähte, Seile und /oder Drahtseile auf diesen Transportrollen oder Trommeln eine axiale und/oder tangentiale Relativbewegung ausführen, die den Verschleiß ursächlich beeinflußt. So werden unter Drahtziehtrommeln im Sinne der Erfindung insbesondere Ziehtrommeln, Trommeln, Fertigtrommeln, Ansammler, Schollränder, Seilräder, Seilbahnräder, Stützräder, Seilführungsräder, Spannräder und dergleichen verstanden.

Ohne spezielle Schutzmaßnahmen unterliegen Drahtziehtrommeln an stark beanspruchten Stellen einem z. T. erheblichen Verschleiß. Der Gesamtverschleiß resultiert aus dem

• - Verschleiß beim Anlaufen des Seiles oder Drahtes auf das Bauteil (in der Regel der Hauptverschleißbeitrag)
• - Verschleiß durch radialen Schlupf zwischen Seil- und Bauteiloberfläche (Prinzip Seilbremse) und
• - Verschleiß durch gleitende Bewegung des Seiles auf der Bauteiloberfläche in axialer Richtung.

Zusätzlich wirkt durch die Seile oder Drähte eine Druckbeanspruchung auf die Bauteile.

Der Verschleiß ist in den meisten Fällen nur auf Teile der Bauteiloberfläche beschränkt (Verschleißzone).

Die Verschleißbeständigkeit stark beanspruchter Bauteile entscheidet sowohl über die Einhaltung der Qualitätsparameter des hergestellten Produktes als auch über die Prozeß­ sicherheit der gesamten Anlage. Speziell bei den Drahtziehtrommeln, einem sehr kosten­ intensiven Maschinenbauteil, bestimmt die Oberflächenqualität der Trommel die Einhal­ tung der geforderten Qualitätsparameter gezogener Drähte und die Standzeit der Trommel bei technologisch und ökonomisch notwendigen Erhöhungen der Drahtziehgeschwindig­ keiten sowie die Anlagenverfügbarkeit.

Es ist daher der Verschleiß der gefährdeten Oberflächenbereiche trotz steigender Bean­ spruchungen bei Einsatz möglichst dünnwandiger rotierend bewegter Draht-, Seil­ und/oder Drahtseillaufflächen wirksam zu reduzieren.

Zur Verschleißminderung der gefährdeten Oberflächenbereiche von Drahtziehtrommeln kommen bisher das Panzern und das Randschichthärten zur Anwendung. Wegen der Druckbeanspruchung sind entsprechend dicke Verschleißschutzschichten erforderlich. Als Panzerung werden Verschleißschutzschichten durch Auftragsschweißen, Plasmaspritzen oder Beschichtungen mittels Laser aufgebracht (z. B. [1]). Zum Randschichthärten oder -umschmelzen werden hauptsächlich solche Verfahren wie Flammhärten und Induktions­ härten (Erwärmung größerer Randschichtbereiche über die Umwandlungs- bzw. Schmelz­ temperatur mit anschließender schneller Abkühlung mittels Abschreckmittel) eingesetzt, in Einzelfällen auch Verfahren mit Energie hoher Dichte, wie z. B. Elektronenstrahl (Kurzzeit­ aufheizung lokaler Randschichten über die Umwandlungs- bzw. Schmelztemperatur und Selbstabschreckung).

Kennzeichnung für die verschiedenen Verfahren zur Randschichtveredelung größerer zylinderförmiger Bauteile ist, daß die Behandlung auf einem Teil des Umfangs begonnen wird und tangential fortschreitend bis zur Veredelung des erforderlichen Oberflächen­ bereiches der verschiedenen Bauteile fortgesetzt wird (z. B. [2] bis [6]). Infolge der unsymmetrischen Erwärmung und Abkühlung des Bauteils kommt es insbesondere bei den Flamm- und Induktionshärteverfahren zu Verzug und Rißbildung (z. B. [7]), so daß Nachbearbeitungen erforderlich sind. Bei Veredelungsverfahren mittels Energie hoher Dichte ist die Erwärmung stark lokalisiert, so daß die Veredelung im allgemeinen nahezu verzugsfrei erfolgt (z. B. [7]). Die wegen der Belastung der Draht-, Seil- und/oder Drahtseil­ laufflächen verwendeten größeren Dicken bzw. Tiefen der verschleißschutzschichten erfordern jedoch so viel Energie, daß aufgrund der thermischen Belastung nur kompakte Bauteile verzugsfrei veredelt werden können (z. B. [6] und [8]). Bei dünnwandigen Bau­ teilen, die bevorzugt für größere Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen verwendet werden, tritt bei der unsymmetrischen thermischen Belastung verstärkter Verzug (z. B. [9]) und die Gefahr der Induzierung von Rissen auf. Die eingebrachten thermischen Verformungen bedingen zusätzliche Nachbearbeitungen. Die thermischen Verformungen sind besonders groß, wenn die Verschleißzone durchgängig veredelt wird, um eine einheitliche Randschicht- oder Randzonentiefe zu erzielen, wie z. B. durch Elektronenstrahlhärten (z. B. [10]), so daß die erzeugten Verschleißschutzschichten bei der Nachbearbeitung an einigen Stellen des Umfangs teilweise oder sogar vollständig wieder entfernt werden. Durch unterbrochene Veredelungsmuster ist schon versucht worden, die Ausbildung thermischer Spannungen und Verformungen zu verringern (z. B. [2]), die unsymmetrische Wärmeeinwirkung auf einen Teilbereich des Umfangs bleibt jedoch.

Die lokale Einwirkung von Energie hoher Dichte führt zu erhitzten Zonen begrenzter Breite. Durch Strahlformung (z. B. [11]) oder Relativbewegung zwischen Energiequelle und Werkstück quer zur Vorschubrichtung (z. B. [4; 6; 12 und 13]) werden größere Spurbreiten erzielt. Bei Verschleißzonen größerer Breite werden mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Spurbreiten aneinander gelegt. Dabei werden bereits erzeugte Spuren durch die jeweils nachfolgende Spur angelassen (z. B. [9]). Anlaßzonen sind Oberflächenbereiche mit häufig auch verringerter Verschleißbeständigkeit. Bei den Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen liegen die Anlaßzonen in der Hauptverschleißbeanspruchungsrichtung (Zugrichtung der Seile), so daß in Umfangsrichtung verlaufende Riefen in der Verschleißzone entstehen. Bei zylinderförmigen Bauteilen, bei denen die Verschleißzone in Oberflächenbereichen mit veränderlichem Durchmesser liegt wie z. B. Drahtziehtrommeln Fig. 2a bis c, ist die Veredelung der zueinander geneigten Oberflächen nicht in einem Durchgang möglich, so daß entweder eine Anlaßzone in einem stark beanspruchten Oberflächenbereich in Kauf genommen wird oder auf die Veredelung eines Teils der Verschleißzone verzichtet wird.

Bei geringen Losgrößen wird aufgrund des hohen technischen Aufwandes häufig auf die Anpassung der Brenner, Induktoren oder Beschichtungsköpfe usw. an die vielfältigen Geometrien der verschleißgefährdeten Bauteilbereiche verzichtet und somit die verfügbare Energie nicht optimal ausgenutzt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung beanspruchungs­ gerecht verschleißfester Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen, insbesondere Oberflächen von Drahtziehtrommeln oder ähnlichen Transportrollen oder Trommeln, vorzuschlagen, bei dem mittels Energie hoher Dichte die thermisch bedingte Verformung (Verzug) so weit reduziert wird, daß verzugsbedingte Nacharbeiten entfallen sowie die Gefahr des Induzierens von Rissen wesentlich minimiert wird, wobei ein optimaler Verschleißschutz der gesamten Verschleißzone bei verschiedenen Abmessungen und Formen der Verschleißzone sowie Größen, Formen und Massen der Bauteile gewährleistet wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nach einem Verfahren gelöst, wie es in den Ansprüchen 1 bis 7 dargestellt ist.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren erfolgt die Herstellung der beanspruchungsgerecht verschleißfesten, rotierend bewegten Draht-, Seil-und /oder Drahtseillaufflächen, insbe­ sondere Oberflächen von Drahtziehtrommeln aus Drahtziehmaschinen oder ähnlichen Transportrollen oder Trommeln mittels Energie hoher Dichte durch Randschicht­ umwandlungshärten, -umschmelzen, -legieren oder Beschichten in der Weise, daß eine möglichst symmetrische Wärmeeinwirkung auf den Umfang entsteht. Dazu werden die verschleißfesten Spuren nicht in Umfangsrichtung verlaufend (Winkel (4) zur Rotations­ achse der Bauteile von 90°) erzeugt, sondern mit einem Neigungswinkel (4) von < 90°, vorzugsweise zwischen 10° und 80° (z. B. zwischen 30° und 60°). Die Verschleißzone (1) wird mit einer entsprechenden Anzahl paralleler Spuren belegt, wobei Spurbreiten (3) und Spurversatz (2) entsprechend der eingesetzten Energiequelle und dem Veredelungsver­ fahren auf die Verschleißbeanspruchung, die Einsatztemperatur und den Werkstoff des Bauteils abgestimmt sind. Erfindungsgemäß erfolgt die Veredelung der Verschleißzone (1) nicht in einem Umlauf, sondern in mehreren Umläufen, in denen die einzelnen Verede­ lungsspuren um einen Winkel α zwischen 30° und 180° versetzt erzeugt werden und die Energie hoher Dichte spurweise portioniert eingebracht wird. Nach jedem vollen Umlauf von 360° werden die Spuren zusätzlich zum Winkel α um den vorausbestimmten Spurversatz (2) versetzt. Dies wird fortgesetzt, bis eine gleichmäßige Spurverteilung über die gesamte Verschleißzone (1) erreicht ist. Die einzelnen Spuren (5) werden mit einem für das Bauteil vorausbestimmten Spurversatz (2) so angelegt, daß das Temperaturfeld der entstehenden Härtespur genau an der Grenze der benachbarten Härtespur die Anlaßtemperatur des Bauteilwerkstoffes erreicht. Die jeweils lokal eingebrachte Wärme führt insbesondere bei dünnwandigen Ziehtrommeln zu einer weitgehend gleichmäßigen Erwärmung des Bauteils, wodurch die thermische Verformung (Verzug) so weit reduziert wird, daß keine Nachbearbeitung mehr notwendig ist. Darüberhinaus ist dadurch die Gefahr von Rißbildung minimiert.

Durch den Spurwinkel (4) < 90° zur Rotationsachse der Bauteile verläuft jede einzelne Spur über die gesamte Breite der Verschleißzone (1) und damit konform zu der dreidimensio­ nalen Gestalt der Verschleißzone (1), auch wenn dabei im Bauteil wechselnde Durch­ messer vorhanden sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können erstmalig beliebige Verschleißzonenbreiten auf der Drahtseillauffläche geschützt werden, ohne durch technisch bedingte Verfahrensgrenzen begrenzt zu sein.

Die verschleißfesten Spuren können einzeln nacheinander oder gleichzeitig mehrfach, aber immer zueinander um den Winkel α versetzt, erzeugt werden.

Durch die Wahl des Spurwinkels (4) < 90° wird ermöglicht, daß die Drähte, Seile und/oder Drahtseile spitzwinklig zu den verschleißfesten Spuren (5) auflaufen. Damit wird erreicht, daß Zonen hohen Verschleißes bzw. geringerer Härte (wie z. B. Anlaßzonen oder unge­ härtete Bereiche) nur in jeweils sehr kleinen Abschnitten sowohl in der Belastungsrichtung der auflaufenden Drähte, Seile und/oder Drahtseile als auch in dem in Achsrichtung erfolgendem Vorschub liegen. Die Belastung durch die auflaufenden Drähte, Seile und/oder Drahtseile und die Verschleißbeanspruchung werden von den erzeugten Spuren getragen, wodurch die Gebrauchseigenschaften der Transportrollen oder Trommeln auch bei einem Verschleißabtrag in den weniger resistenten Zwischenbereichen nicht beein­ trächtigt werden, denn die erzeugten Spuren formen sich nicht auf dem Draht ab.

Deshalb werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich die stark bean­ spruchten Bereiche vor Verschleiß besser geschützt, indem beispielsweise bei Drahtzieh­ trommeln Teilbereiche der Krempe, des Kehlbereiches mit seinen verschiedenen Über­ gangsradien (R) und Teilbereichen der Zylindergeometrie in einer Breite von ca. 50 mm bis 60 mm durchgängig /fortlaufend gehärtet werden können. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Verschleißzone (1) von dem zylindrischen Teil der Drahtziehtrommel aus, mit den daran anschließenden verschiedenen Übergangsradien (R) bis auf den Krempenbereich unter Berücksichtigung des jeweiligen Winkels (4), der dreidimensionalen Geometrie des Bauteils angepaßt, geführt werden. Die Randschichtwärmebehandlung dieser Bereiche erfolgt in einer spurweisen Bearbeitung, wobei die Intensitätsverteilung in der Spur dabei so geführt wird, daß die pro Fläche und Zeit eingetragene Energie gezielt entweder nicht zum Aufschmelzen oder zum Aufschmelzen der Oberfläche oder von Oberflächenbereichen führt.

Der Verschleiß von gehärteten Spuren durch die auf die Draht-, Seil- und/oder Drahtseil­ laufflächen einwirkenden Beanspruchungen ist bei hoher Härte und Druckeigen­ spannungen in diesen Spuren besonders gering. Bei der Erzeugung einer einzelnen verschleißfesten Spur, z. B. Härtespur (5) bilden sich zwar gewünschte Druckeigen­ spannungen in der Verschleißzone, z. B. Härtezone (1) aus, in deren Umgebung entstehen jedoch Zugeigenspannungen. Bei mehreren dicht aneinandergelegten Spuren erhält man nicht nur Anlaßzonen geringerer Härte, sondern durch Spannungsüberlagerung Spurbereiche mit Zug- oder sehr geringen Druckeigenspannungen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Abstand der verschleißfesten Spuren bzw. der Härtespuren (5) so eingestellt, daß sich die Zugeigenspannungen in ungehärteten Zwischenzonen ausbilden und verschleißfeste Spuren (5) mit optimalen Druckeigenspannungen erzeugt werden. Die verschleißgefährdete Zone der Draht, Seil­ und/oder Drahtseillauffläche wird somit nur partiell veredelt bzw. gehärtet.

Wird die Verschleißfestigkeit z. B. durch Umwandlungshärten erzielt, wird gleichzeitig erreicht, daß 1. ein Anlassen bereits gehärteter Zonen weitgehend vermieden wird, wodurch anlaßempfindliche Werkstoffe optimal härtbar sind, 2. weniger Wärme in das Bauteil eingebracht wird, wodurch die Gefahr des Verzugs und notwendige Nacharbeiten ganz wesentlich reduziert werden, 3. die Härtung auch mit geringeren Leistungen, z. B. bei Laser mit Leistungen von ca. 5 kW noch wirtschaftlich möglich ist und da die Eigenspan­ nungsverläufe immer in einem Winkel ungleich 90° zur Drehachse sich ausbilden, eine größere Bauteilstabilität, geeignet auch für höhere Trommeldrehzahlen (Dynamik) erreicht wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine optimierte Spurlegung realisiert, die gleichzeitig sichert, daß die mit dem Energieeintrag erzielbaren inneren Spannungen in einer besonders günstigen Lage zur Belastung (Verschleißbelastung) gelegt bzw. ange­ ordnet werden und somit zusätzlich verschleißmindernd wirken, wobei die Energiebeauf­ schlagung hinsichtlich verschiedener Einflußgrößen, insbesondere den Werkstoff und seinen vorliegenden Wärmebehandlungszustand (thermische Vorgeschichte) und der Bauteilgeometrie und dabei insbesondere wieder die Wanddicken im Verschleißzonen­ bereich und die Verschleißzonenbreite selbst, optimiert wird.

Im Unterschied zum bekannten Stand der Technik, mit dem immer versucht und ange­ strebt wurde, die Verschleißzone möglichst geschlossen zu schützen, z. B. durch eine einheitliche Randschichthärtung der Verschleißzone und unter Berücksichtigung der Nachteile des Standes der Technik wird mit der erfindungsgemäßen Lösung eine Mehrspurlegung mit ca. 20 mm breiten Spuren bei Drahtziehtrommeln vorgeschlagen. Die Härtespuren sind dabei durchgehend von dem Zylinderteil über den Kehlbereich bis auf die Krempe angeordnet. Der Spurversatz (2) berücksichtigt den vom Werkstoff abhängigen notwendigen Abstand zwischen den einzelnen gehärteten Spuren. Der Auflaufwinkel des Drahtes auf die Drahtziehtrommel soll dabei spitzwinkelig zu den Spuren erfolgen. Werden diese optimierten Bedingungen eingehalten, wird auf der Drahtoberfläche keine Abformung von harten und weichen Struktur-Bereichen der Drahtziehtrimmel beobachtet (Schuppung), was letztlich einen Qualitätsmangel des Drahtes bedeuten würde.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können große Verschleißzonen, die das Mehrfache der Spurbreite betragen, infolge der Spurlegung rißfrei hergestellt (gehärtet) werden, während bei konventionellen Härteverfahren (z. B. Induktionshärten) Risse auftreten.

Sämtliche Nachteile des Standes der Technik konnten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beseitigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Dabei werden in

Fig. 1 die Lage der Härtespuren 5 in der Verschleißzone 1

Fig. 2a-2c beispielhaft die Gestalt und die Abmessungen von Drahtziehtrommeln und in

Fig. 3a-3c die Teilbereiche von Krempe, Kehle mit Übergangsradien R und Zylindergeometrien, wobei Fig. 3a zu Fig. 2a, Fig. 3b zu Fig. 2b und Fig. 3c zu Fig. 2c gehören dargestellt.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielhaft für das Laserhärten der Verschleißzone von Seiltrommeln für Drahtziehmaschinen (Drahtziehtrommeln) näher erläutert.

Drahtziehtrommeln bestehen aus einem zylindrischen Körper (Wandstärken ab 10 mm) mit einer oder mehreren Krempen unterschiedlicher Breite (vgl. Fig. 2a-2c) und der Kehle mit unterschiedlichen Übergangsradien R zwischen Krempe und zylindrischem Teil (vgl. Fig. 3a-3c). Die Durchmesser der Drahtziehtrommeln liegen zwischen 300 und 1.500 mm. Höhe und Gewicht variieren in weiten Grenzen. Verwendete Werkstoffe sind Vergütungsstähle (z. B. 58CrV4), Stahlguß (z. B. GS 45) und Gußeisen (z. B. GGG 60).

Der Verschleiß entsteht

• - beim Anlaufen des Seiles auf die Drahtziehtrommeln im Bereich der Krempe und des Überganges von der Krempe zum zylindrischen Teil,
• - durch radialen Schlupf zwischen Seil- und Drahtziehtrommeloberfläche im gleichen Oberflächenbereich und
• - durch gleitende axiale Bewegung des Seiles von dem Krempenbereich auf der zylindrischen Mantelfläche entlang.

Die daraus resultierende Verschleißzone 1 ist in Fig. 2a-2c und Fig. 3a-3c skizziert. Die Verschleißzone umfaßt die Kehle, einen Teil der Krempe (von der Kehle an gerechnet maximal 50 mm breit) und einen Teil der zylindrischen Oberfläche über der Krempe (etwa 60 mm über der Kehle).

Die erfindungsgemäße Härtung der Verschleißzone mittels Laserstrahlung ist in Fig. 1 dargestellt. Im skizzierten Beispiel wurden für den Spurwinkel (4) (Winkel zwischen Härtespur (5) und Längsachse der Drahtziehtrommel) 45° gewählt. Somit überdeckt jede einzelne Härtespur (5) mit ihrer Länge die gesamte Breite der Verschleißzone (1).

Es ist erforderlich, die einzelne Härtespur durchgängig ohne Unterbrechung der Bestrahlung zu erzeugen.

Für die 3-D-Bearbeitung der Drahtziehtrommeln mit Krempe wurde ein Portal mit 6 Bewegungsachsen (3 karthesische Achsen, 2 Rotationsachsen des Bearbeitungskopfes und eine Rotationsachse für die Drahtziehtrommel) eingesetzt. Damit kann bei durchgängiger Härtung des Überganges von der zylindrischen Oberfläche auf die Krempe sowohl der Einfallswinkel des Laserstrahles von 90° als auch die Relativgeschwindigkeit zwischen Laserspot und Oberfläche der Drahtziehtrommel konstant gehalten werden.

Die erforderliche Einhärtetiefe beträgt ca. 1 mm, in der Regel 1,0-1,2 mm. Bei der erfindungsgemäßen Spurlegung sind Laserleistungen von 5 kW ausreichend. Die Draht­ ziehtrommeln wurden mit dem Laser RS 6000 gehärtet, wobei eine Einhärtetiefe von 1,2 mm erreicht wurde.

Die für den Trommelwerkstoff erforderlichen Bestrahlungsparameter werden mit dem PC- Programm GEOPT bestimmt. Die Parameter können unter Berücksichtigung der gegebenen Randbedingungen sowohl bezüglich der Spurbreite (3) als auch bezüglich des Übergangs­ radius (R) optimiert werden.

Der Spurversatz (2) der Härtespur wird so groß gewählt bzw. eingestellt, daß

• - ein Anlassen des Spurrandes der bereits gehärteten Spur beim Erzeugen der nachfolgenden Härtespur ausgeschlossen wird (Berechnung nach GEOPT)
• - sich die Beträge der Zugeigenspannungen benachbarter Härtespuren an den Spurrändern nicht erhöhen (Berechnung oder Messung am Objekt bzw. an Referenzproben)
• - sich eine ganzzahlige Spuranzahl, bezogen auf den Trommelumfang ergibt und daß auch bei der jeweils letzten Spurlegung die Abstände und Ränder rechts und links zur Spur gemäß Punkt ein und zwei, sich ausbilden.

Eingestellt wird der festgelegte Spurversatz im CNC-Verfahrprogramm der Bearbeitungs­ station.

Die Anpassung des Härteregimes an die jeweilige Geometrie der Ziehtrommel betrifft nicht nur Durchmesser und Höhe des Bauteiles oder die Breite des verschleißgefährdeten Bereiches der Trommel sondern Form und Größe des Laserspots lassen sich auch an den Radius des Kehlbereiches zwischen Zylinderteil und Krempe der Ziehtrommel anpassen, soweit dies die geforderten Härtetiefen, Spurbreiten oder auch die Behandlungsdauer vertretbar machen.

Die Laserbehandlung erfolgt gemäß Fig. 1, wobei die resultierende Bewegung zwischen Drehachse und Bearbeitungskopf-Achsen so eingestellt wird, daß die Spuren im Winkel (4) von 45° zur Längsachse der Drahtziehtrommel angeordnet werden. Start- und Endpunkt der Bearbeitungslängen (Spuren) werden so gewählt, daß die Verschleißzone (1) mit 60 mm Breite auf dem zylindrischen Teilstück und 50 mm Breite auf der Krempe der Drahtziehtrommel bestrahlt wird. Der Winkel (4) der Spur (5) im Beispiel mit 45°, ist immer spitzwinkelig zur Auflaufrichtung des Seiles auf die Drahtziehtrommel anzuordnen (günstigeres Verschleißverhalten). Dies wird unter Berücksichtigung der späteren Einbaulage der Drahtziehtrommel durch die Drehrichtung der Rotationsachse eingestellt. Werden diese optimierten Bedingungen eingehalten, wird auf der Drahtoberfläche keine Abformung von harten und weichen Struktur-Bereichen der Drahtziehtrommel beobachtet (Schuppung), was letztlich einen Qualitätsmangel bedeuten würde.

Während des Bearbeitungsprozesses sorgt eine der Geometrie der Drahtziehtrommel (Zylinder, Kehle mit Radius (R) und Krempe) angepaßte und vom Bearbeitungskopf mitgeführte Schutzgasdüse für eine stabile Stickstoff-Spülung der Bearbeitungszone.

Unter Berücksichtigung der zu realisierenden Härteparameter und des Durchmessers der Drahtziehtrommeln werden die Härtespuren (5) mit dem Spurversatz (2) gleichmäßig auf den Umfang der Drahtziehtrommel verteilt. Mit der Einstellung von Spurwinkel (4), Spurbreite (3) und Spurversatz (2) wird gesichert, daß sich die Zugeigenspannungen, die sich am Rand der Härtespur ausbilden, in den ungehärteten Zwischenzonen liegen und in den Härtespuren (5) für den Verschleißschutz günstigere Druckeigenspannungen erhalten bleiben und kein Härteabfall durch Anlassen erfolgt.

Als wesentliche Maßnahme zur Minimierung des Verzuges beim Laserhärten werden die Härtespuren (5) nicht im Abstand des Spurversatzes (2) nacheinander erzeugt, sondern die jeweils nachfolgende Härtespur (5) wird zusätzlich um den Winkel α 45° (im konkreten Beispiel α = 45°) versetzt, wobei die Größe des Winkels (α) sich nach der Wanddicke des zu härtenden Bauteiles richtet. Dabei gilt, daß die Größe des Winkels (α) mit geringer werdender Wanddicke steigt und gegen 180° geht. Durch die damit portionsweise und verteilt eingebrachte Wärme erfolgt eine gleichmäßige symmetrische Erwärmung der Drahtziehtrommel. Zur weiteren Minimierung des Bauteil-Verzuges hat es sich bewährt, den Startpunkt auf den Zylinderteil der Härtezone 1 zu setzen, da der Krempenbereich mehr Prozeßwärme aufnehmen kann.

Durch die gleichmäßige symmetrische Verteilung der Wärmeeinwirkung wird erreicht, daß kein meßbarer Verzug auftritt, so daß die Nacharbeit auf eine Finish-Bearbeitung beschränkt bleibt.

Bezugszeichenliste

α Spurversatz für eine symmetrische Wärmeeinwirkung bei der Spurerzeugung
1 Verschleißzone
2 Mindestspurabstand
3 Spurbreite
4 Spurwinkel
5 verschleißfeste Spur
R Übergangsradius

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung beanspruchungsgerecht verschleißfester, rotierend bewegter Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen, insbesondere Oberflächen von Drahtzieh­ trommeln aus Drahtziehmaschinen oder ähnlichen Transportrollen oder Trommeln, durch Randschichtumwandlungshärten, -umschmelzen, -legieren oder Beschichten mit bauteil- und anwendungsgerecht dimensionierten verschleißfesten Spuren, bei dem die Energie mittels Strahlverfahren, wie zum Beispiel Laser- oder Elektronenstrahl portio­ niert Spur für Spur eingebracht wird und trotz der dafür erforderlichen hohen Energie­ mengen thermisch bedingtes Verformen oder gar Reißen der Bauteile gänzlich verhindert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfesten Spuren (5) nicht unmittelbar aufeinander folgend mit dem für das jeweilige Bauteil im voraus bestimmten Mindestspurabstand (2) erzeugt werden, sondern auf dem Umfang der rotierend bewegten Draht-, Seil- und/oder Drahtseillauf­ flächen um einen Winkel α zwischen 30° und 180° versetzt gelegt werden für eine möglichst symmetrisch gesteuerte Wärmeeinwirkung auf dem Umfang, daß die verschleißfesten Spuren (5) jeweils nach einem vollen Umlauf von 360° zusätzlich zum Winkel α um den Mindestspurabstand (2) versetzt gelegt werden, bis eine gleich­ mäßige Verteilung der einzelnen parallel verlaufenden Spuren (5) mit dem Mindest­ spurabstand (2) über die gesamte Verschleißzone (1) erreicht ist, wobei die verschleiß­ festen Spuren (5) zur Rotationsachse der Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen in einem Winkel (4) < 90° geneigt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α, um den die verschleißfesten Spuren (5) versetzt erzeugt werden, 45°, 90°, 120° oder 180° beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α 90° beträgt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß verschleißfeste Spuren (5) um den Winkel α versetzt nacheinander erzeugt werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfesten Spuren (5) zur Rotationsachse der verschleißbeanspruchten Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen um einen Winkel (4) zwischen 10° und 80° geneigt sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfesten Spuren (5) zur Rotationsachse der verschleißbeanspruchten Draht-, Seil- und/oder Drahtseillaufflächen um einen Winkel (4) zwischen 30° und 60° geneigt sind.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne verschleißfeste Spur (5) unabhängig von Form, Größe und räumlicher Geometrie der Verschleißzone ohne Unterbrechung eingebracht wird.