An der Oberfläche gehärteter Wellenzapfen. Wellenzapfen, insbesondere von Kurbel wellen, sind meist hochbeanspruchte Ma schinenteile, bei denen nicht nur Bruchsicher heit gegenüber statischen und dynamischen Beanspruchungen, sondern auch hoher Ab nutzungswiderstand gegenüber gleitender Reibung Bedingung ist.
Es ist also erforderlich, dass derartige Werkstücke einerseits eine gewisse Festig keit und Zähigkeit aufweisen, Eigenschaf ten, die sich durch das bekannte Vergüten, das heisst Härten mit nachfolgendem An lassen unter entsprechender Regelung der Anlasstemperatur in gewünschten Grenzen erzielen lassen. Anderseits muss das ganze Stück oder mindestens seine Oberflächen schicht grosse Härte besitzen, um hohen Wi derstand gegen Verschleiss zu bieten. Beide Eigenschaften, nämlich hohe Festigkeit bei guter Dehnung und hohe Oberflächenhärte lassen sich jedoch nach den bisher bekann ten Verfahren gleichzeitig nicht erreichen, da die Steigerung der einen Eigenschaft eine Verminderung der andern zur Folge hat.
In den meisten Fällen verzichtet man daher, die Erfordernisse der Bruchsicherheit voranstellend, auf die Herstellung einer be sonders harten Oberflächenschicht und ver wendet für hochbeanspruchte Kurbelwellen Stähle in vergütetem Zustand, deren Kohlen stoffgehalt im allgemeinen zwischen 0,2 und 0,45,% liegt. Da der Vergütungsprozess vor der mechanischen Bearbeitung des Stückes vorgenommen wird und das erzielte Ergeb nis durch Festigkeitsprüfungen (zum Bei spiel Kugeldruckversuche) an jedem Stück kontrolliert werden kann, bietet er einen wichtigen Vorteil gegenüber den andern, weiter unten beschriebenen Wärmebehand lungen.
Hierzu kommt noch der Umstand, dass bei fliessender Fertigung die Weiterver- arbeitung keine Unterbrechung durch zeit raubende Wärmebehandlung erfährt. In neuerer Zeit ist jedoch die Forderung nach hoher Verschleissfestigkeit als Folge der Entwicklung des Motorbaues zu hohen Um drehungszahlen und hohen Kompressions drücken (Dieselmotore) immer mehr in den Vordergrund getreten, und man ist in grö sserem Umfange zur Verwendung von Ein satzstählen übergegangen. Diese haben aber infolge ihres niedrigen Kohlenstoffgehaltes (weniger als 0,2%) geringere Festigkeiten, so dass mann einen Ausgleich durch grössere Dimensionierung schaffen muss.
Erhöhter Materialverbrauch und grösseres Gewicht, was besonders für Automobil- und Flugzeug kurbelwellen unzweckmässig ist, sind die nachteiligen Folgen.
Ähnlich liegen die Verhältnisse, wenn man die Oberflächenhärtung durch Ver- stickung erreicht.
Diesen Verfahren haftet nun aber ein besonderer Nachteil an, weil sie eine chemi sche Veränderung .der Oberflächenschicht be dingen: Die Zusammensetzung der Ober flächenschicht hat nicht mehr den Charak ter eines sogenannten Konstruktionsstahls, sondern den eines spröden Werkzeugstahls mit verändertem Ausdehnungskoeffizienten, wodurch grosser Ausschuss durch Spannungs risse verursacht wird.
Bei diesen Verfahren ist es weiterhin innerhalb wirtschaftlich tragbarer Zeitspan nen unmöglich, die Anreicherung des Koh lenstoffes in einer mehrere Millimeter dicken Schicht, oder des Stickstoffes in auch nur Millimeter Stärke durchzuführen, ohne dass hierbei stellenweise ein Überschreiten der zulässigen Konzentration (freier Zementit oder Braunit) sich ergäben. Es lassen sich also nur dünne Oberflächenschichten her stellen. Bei dem auf das Härteverfahren folgenden Fertigschleifen der Zapfen ist es jedoch häufig nicht nur erforderlich, den Zapfen als solchen zylindrisch masshaltig zu gestalten, sondern auch, insbesondere bei mehrfach gekröpften Kurbelwellen, eine etwa durch Verzug entstandene Exzentrizi tät oder Disparallelität auszugleichen.
Ist dann die gehärtete Oberflächenschicht an sich schon verhältnismässig dünn, so tritt sehr leicht der Fall ein, dass beim Schleifen die gehärtete Schicht stellenweise unzulässig ge schwächt oder gar entfernt wird, wodurch das ganze Werkstück unbrauchbar würde. Um derartigen Ausschuss zu vermeiden, müs sen daher bei Anwendung dieser Verfahren nach dem Härten und vor dem Schleifen die Wellen sorgsam ausgerichtet werden - ein Vorgang, der nicht nur umständlich ist und besondere Gewandtheit erfordert, sondern auch unvermeidliche Spannungen in Werk stücken zurücklässt.
- Solche Spannungen wirken sich besonders nachteilig dadurch aus, dass sie sich zu den durch die verschie dene Zusammensetzung von Mantel und Kern bedingten Spannungen addieren und hier durch die bei im Einsatz behandelten Stük- ken bekannte Abblätterung begünstigen. Die Spannungen lassen sich auch nicht etwa durch nachträgliches Glühen oder Anlassen entfernen, ohne dass gleichzeitig die Härte der Einsatzschicht vermindert würde. Die ungenügende Dicke der Einsatzschicht hat weiterhin die nachteilige Folge, dass bei hohen Flächenpressungen ein stellenweises Eindrucken in den Kern eintreten kann, wo durch das Werkstück selbst oder unter Um ständen die ganze Maschine zerstört werden könnte.
Ein anderer Nachteil dieser Verfahren ist schliesslich auch noch darin begründet, dass die damit verbundene, langwierige Wärmebehandlung sich nicht in die Serien fertigung einpassen lässt, sondern eine Unter brechung des Herstellungsganges des. Einzel werkstückes und eine Ansammlung einer grö sseren Anzahl Stücke erforderlich macht. Hierdurch wird die Gesamtmenge der gleich zeitig im Herstellungsgang befindlichen Werkstücke erheblich vermehrt.
Ein anderes Verfahren, das ebenfalls dazu führt, an der Oberfläche des Zapfens eine grössere Härte als im Kern zu erzielen, be steht in der Verwendung eines lufthärtenden Stahls für die Wellen. Hierbei werden. ledig lich die Wellenzapfen, beispielsweise mittelst Gebläsebrennens, auf Härtetemperatur ge bracht, um sodann mehr oder weniger schnell abzukühlen, und zwar an der Oberfläche schneller als im Kern, so dass die Härte nach der Achse hin abnimmt.
Mit diesem Verfahren, das die Verwendung eines teu reren Werkstoffes mit geringerer Dämp fungsfähigkeit gegenüber Schwingungsbean spruchung bedingt, lassen sich aber die er strebenswerten Eigenschaften an der Ober fläche und im Kern nur unvollkommen er reichen, die Oberfläche wird doch nicht so hart und der Kern doch nicht so zähe, wie es erwünscht wäre. Zudem lässt sich die er reichte Kernfestigkeit nicht nachprüfen.
Man hat zwar vorgeschlagen, im Einsatz aufgekohlte Werkstücke aus Stahl von hö herer Festigkeit in einem Härtebad nur ober flächlich zu erhitzen und dann das Werk stück abzuschrecken, bevor die Erwärmung bis in den Kern fortgeschritten wäre. Dieses Verfahren ist jedoch umständlich, auf Kur belwellen nicht anwendbar, sofern man die Kurbelwangen nicht mithärten will, und für Fliessfertigung ebensowenig geeignet wie das übliche Einsatzhärten.
Zur Härtung der Kränze von Eisenbahn rädern hat man ein Verfahren vorgeschlagen, das darauf beruht, den zu härtenden Ober flächenstreifen durch einmaliges Überfahren mit einem Schweissbrenner auf Härtetempera tur zu erhitzen und sofort wieder abzu löschen, bevor die Erhitzung in tiefere Zonen des Werkstückes fortschreitet. In ähnlicher Weise ist in Vorschlag gebracht worden, die Köpfe von Eisenbahnschienen zu härten, wo bei Schlitzbrenner Verwendung finden kön nen.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis., dass zum Beispiel dieses Verfah ren bei geeigneter Bemessung der Temperatur des Schweissbrenners und des Zeitraumes, während dessen die zu häitende Oberfläche mit dem Brenner überfahren wird, die Mög lichkeit bietet, eine Oberflächenschicht von beliebiger Stärke, beispielsweise 3 bis 8 mm, zu härten, ohne dass einerseits das Material verbrannt oder anderseits die Festigkeits- eigenschaften der tiefer liegenden Zonen, also des Kernes, ungünstig beeinflusst wür den.
Dementsprechend wird erfindungsgemäss durch Erhitzung, zum Beispiel nach Art obigen Verfahrens, ein an der Oberfläche ge härteter Wellenzapfen, insbesondere Kurbel wellenzapfen, geschaffen, der im Kern und an der Oberfläche aus einem Werkstoff glei cher chemischer Zusammensetzung besteht und an der Oberfläche einen Mantel gleich mässig hoher Härte, sowie durch die Härte behandlung der Oberfläche unbeeinflusst ge bliebenen Kern besitzt.
Weiterhin gründet sich die Erfindung auf der Erkenntnis, dass gerade diejenigen Vergütungsstähle, die sich als die bestgeeig neten für Kurbelwellen bewährt haben, in schroff abgeschrecktem Zustand die für die Oberfläche erwünschte Härte, nämlich gleiche Härte aufweisen, die sich beispielsweise für gehärtete Wälzlagerringe als zweckmässigste herausgestellt hat, ohne dass die für diese ge bräuchlichen höheren Gehalte an Kohlenstoff und Chrom erforderlich sind, die man bei Wälzlagerringen benötigt, weil man diese der Rissgefahr wegen nicht so schroff abschrek- ken kann.
Bei der Härtung der Wellenzapfen gemäss der vorliegenden Erfindung kommt es also darauf an, die Bedingungen dafür zu schaf fen, dass zwar die Oberfläche des Zapfens so heiss wird, dass durch die nachfolgende Kühlung Härtung herbeigeführt wird, aber der Kern unbeeinflusst, das heisst kalt bleibt.
Zu diesem Zweck bedient man sich bei spielsweise auf eine ähnliche Art wie bei der Härtung von Schienenköpfen eines Schweiss brenners mit Schlitzdüse. Mit diesem wird der Wellenzapfen, dem durch Wärmebehand lung die gewünschten Kernfestigkeitseigen- schaften, verliehen wurden, nur an der Ober fläche während einer einmaligen Umdrehung auf die Härtetemperatur erhitzt und im un mittelbaren Anschluss an den Erhitzungsvor- gang durch Abschrecken gehärtet. Das<B>Ab-</B> schrecken erfolgt, bevor die Erwärmung in tiefere Zonen fortgeschritten ist.
Selbstver- ständlich wäre es genau so gut möglich, den Brenner gegen den Zapfen zu drehen oder die Erhitzung auf andere Weise, etwa elek trisch, vorzunehmen. Die Kühlung erfolgt entweder durch die umgebende Luft allein, oder durch Strahlen gegebenenfalls künstlich gekühlter Luft, die alsbald hinter dem Bren ner gegen den Zapfen geblasen wird, oder durch Flüssigkeitsstrahlen, oder durch ein flüssiges Bad usw.
Diese Herstellungsweise und das entste hende Erzeugnis bieten die folgenden Vor teile, die sich durch kein bisher bekannt ge wordenes Verfahren gleichzeitig erreichen lassen: 1. Die Möglichkeit, die Auswahl der zur Verwendung kommenden Stähle nur mit Rücksicht auf die zu erwartenden Beanspru chungen zu treffen, das heisst sowohl hoch legierte als auch unlegierte oder nur niedrig legierte Vergütungsstähle zu verwenden; 2. Den Kern so zu vergüten, wie es sich für derartige Werkstücke am besten bewährt, hat; 3. Die Möglichkeit, durch Festigkeitsprü fungen nach der Vergütungsbehandlung die Kernfestigkeit des Fertigerzeugnisses zu kontrollieren; 4. Einen gehärteten Aussenmantel von derjenigen Festigkeit und Härte herzustellen, wie sie sich für verschleissfeste Lager be währt haben; 5.
Die Möglichkeit, die Dicke des gehär teten Mantels den auftretenden Beanspru chungen anzupassen; 6. Die Möglichkeit, infolge des dickeren Härtemantels durch Fertigschleifen ohne vor heriges Richten die gewünschten Endabmes- sungen zu erreichen; 7. Die Möglichkeit, den Härteprozess am einzelnen Stück und in einer Zeit durchzu führen, die dem Rhythmus der Fliessferti gung angepasst ist; B. Wesentliche Verringerung der zwi schen gehärtetem Mantel und nicht gehär tetem Kern vorhandenen Spannungen gegen über Bekanntem infolge der gleichen chemi- sehen Zusammensetzung von Kern und Mantel; 9.
Grössere Zähigkeit und Dämpfungs fähigkeit, das heisst verminderte Rissgefahr der gehärteten Schicht gegenüber solchen, deren Härte auf Änderung der chemischen Zusammensetzung beruht; 10. Geringer Verzug des ganzen Stückes, da während der Härtebehandlung nur jeweils ein verschwindend kleiner Teil erwärmt zu werden braucht.
Eine beispielsweise Anordnung für das Herstellungsverfahren gibt Fig. 1 schema tisch wieder. Hierin bedeutet: D den zu härtenden, sich langsam dre henden Zapfen, E den zur Erhitzung dienenden Brenner, und F eine Düse, durch die das Kühlmittel auf den Zapfen zur Wirkung gebracht wird. Fig. 2 veranschaulicht als Beispiel den Verlauf der Härte über den Querschnitt eines Zapfens nach Kurve A, Kurve B den jenigen eines nach dem bekannten Einsatz härteverfahren hergestellten, und Kurve C den eines aus lufthärtendem Chrom-Nickel- Stahl hergestellten Zapfens. Als Abszisse ist der Abstand von der Zapfenoberfläche, als Ordinate die Rockwellhärte bezw. die Zugfestigkeit in kg/mm2 angegeben.
Kurve A zeigt, dass in dem Aussenmantel des Zapfens in Stärke von etwa 7 mm die Härte 60 Rockwellgraden entspricht, das heisst, dass dieser die gleiche Festigkeit auf weist, die für Wälzlagerringe üblich ist, wäh rend der Kern gleichmässig eine Härte von etwa 27 Rockwellgraden bezw. 95 kg/mm2 Zugfestigkeit besitzt, entsprechend der Fe stigkeit eines richtig vergüteten Kurbel wellenstahls für hohe Beanspruchungen.
Dem gegenüber zeigt die Kurve B einen zwar sehr harten Mantel, der jedoch bedeu tend dünner ist, nur etwa 1,5 mm, während die Festigkeit des Kernes infolge des nie drigen Kohlenstoffgehaltes wesentlich unter derjenigen der Kurve A liegt. Ähnlich der Kurve B ist der Härteverlauf eines. durch Verstickung oberflächengehärteten Zapfens, wobei die Aussenschicht zwar eine noch höhere Härte, jedoch eine noch geringere Dicke als die beim Einsatzhärten erreichbare besitzt.
Die Kurve C zeigt, dass ein Zapfen aus lufthärtendem Chrom-Nickel-Stahl nur verhältnismässig geringe Unterschiede in der Härte von Mantel und Kern aufweist. Er hat an der Oberfläche gegenüber A und B erheblich geringere Verschleissfestigkeit, im Kern aber grössere Sprödigkeit.
Die in den Kurven als Beispiel angege benen Festigkeitszahlen lassen sich natürlich in allen drei Fällen durch die Zusammen setzung des verwendeten Stahls beeinflussen. Der Typus der Härteverteilung bleibt jedoch der gleiche.
Fig. 3 veranschaulicht den Querschnitt eines Zapfens.
a bedeutet den gehärteten Mantel, b den vergüteten Kern.
Die Erfindung ist nicht ausschliesslich beschränkt auf die Herstellung von Kurbel wellenzapfen, sondern kann sinngemäss auch für Wellenzapfen ähnlicher Beanspruchung benutzt werden, wobei die Wahl des Werk stoffes davon abhängig ist, wie gross die Ver schleissfestigkeit des Mantels und der Wi derstand gegen statische und dynamische Beanspruchung des Kernes sein muss.
Versuche mit Führungszapfen auch aus nicht vergütetem geschmiedeten Stahl und aus Stahlguss haben gezeigt, dass die Schwierig keiten der gleichzeitigen Erreichung guter Festigkeitseigenschaften und hohen Ver schleisswiderstandes in überraschend guter Weise durch das oben beschriebene Verfah ren beseitigt werden können.
Shaft journal hardened on the surface. Shaft journals, especially of crankshafts, are mostly highly stressed machine parts, in which not only break resistance against static and dynamic loads, but also high wear resistance against sliding friction is a condition.
It is therefore necessary that such workpieces have a certain strength and toughness on the one hand, properties that can be achieved within the desired limits through the known quenching and tempering, that is, hardening with subsequent annealing with appropriate control of the tempering temperature. On the other hand, the whole piece or at least its surface layer must have great hardness in order to offer high resistance to wear. However, both properties, namely high strength with good elongation and high surface hardness, cannot be achieved at the same time using the previously known methods, since the increase in one property results in a decrease in the other.
In most cases, therefore, precedent by the requirements of break resistance, the production of a particularly hard surface layer is dispensed with and hardened and tempered steels are used for highly stressed crankshafts whose carbon content is generally between 0.2 and 0.45%. Since the tempering process is carried out before the mechanical processing of the piece and the result achieved can be checked by strength tests (for example ball pressure tests) on each piece, it offers an important advantage over the other heat treatments described below.
In addition, there is the fact that, with continuous production, further processing is not interrupted by time-consuming heat treatment. In recent times, however, the demand for high wear resistance as a result of the development of engine construction to high speeds and high compression pressures (diesel engines) has come more and more to the fore, and there has been a greater extent to the use of case steels. However, due to their low carbon content (less than 0.2%), these have lower strengths, so that a balance has to be created through larger dimensions.
Increased material consumption and greater weight, which is particularly inexpedient for automobile and aircraft crankshafts, are the disadvantageous consequences.
The situation is similar when surface hardening is achieved through embroidery.
However, this process has a particular disadvantage because it causes a chemical change in the surface layer: The composition of the surface layer no longer has the character of a so-called construction steel, but that of a brittle tool steel with a modified expansion coefficient, which results in large rejects Stress cracks.
With these processes, it is still impossible within an economically viable time span to carry out the enrichment of the carbon in a layer several millimeters thick, or of the nitrogen in even millimeters, without the permissible concentration being exceeded in places (free cementite or braunite). would arise. So only thin surface layers can be produced. In the finish grinding of the pin following the hardening process, however, it is often not only necessary to make the pin as such cylindrical, but also to compensate for any eccentricity or disparallelism caused by distortion, especially in the case of crankshafts with multiple cranks.
If the hardened surface layer is already relatively thin in itself, it is very easy for the hardened layer to be weakened or even removed in places during grinding, which would render the entire workpiece unusable. In order to avoid such rejects, the shafts must therefore be carefully aligned after hardening and before grinding - a process that is not only cumbersome and requires particular skill, but also leaves unavoidable tension in workpieces.
Such tensions have a particularly disadvantageous effect in that they add to the tensions caused by the different compositions of the sheath and core and here are favored by the flaking known in pieces treated in use. The stresses cannot be removed by subsequent annealing or tempering without reducing the hardness of the insert layer at the same time. The inadequate thickness of the insert layer also has the disadvantageous consequence that at high surface pressures, indentations can occur in places in the core, where the workpiece itself or under certain circumstances could destroy the entire machine.
Another disadvantage of this process is that the lengthy heat treatment associated with it cannot be fitted into series production, but requires an interruption in the production process of the individual workpiece and an accumulation of a larger number of pieces. This significantly increases the total amount of workpieces that are simultaneously in the production process.
Another method, which also leads to a greater hardness on the surface of the pin than in the core, is to use an air-hardening steel for the shafts. Here will be. only the shaft journals, for example by means of fan burning, are brought to hardening temperature in order to then cool down more or less quickly, more quickly on the surface than in the core, so that the hardness decreases towards the axis.
With this process, which requires the use of a more expensive material with a lower damping ability against vibration stress, the desirable properties on the surface and in the core can only be achieved imperfectly, the surface is not so hard and the core is not as tough as would be desired. In addition, the core strength achieved cannot be verified.
It has been proposed to heat carburized steel workpieces of higher strength in a hardening bath only superficially and then quench the work piece before the heating would have progressed to the core. However, this method is cumbersome, belwellen not applicable to cure, unless you want to harden the crank webs, and just as unsuitable for flow production as the usual case hardening.
To harden the wreaths of railroad wheels, a method has been proposed that is based on the surface strips to be hardened to be heated to hardening tempera ture by running over it once with a welding torch and immediately deleted before the heating progresses into deeper zones of the workpiece. Similarly, a proposal has been made to harden the heads of railroad tracks where slot burners can be used.
The present invention is based on the knowledge that, for example, this method, with a suitable dimensioning of the temperature of the welding torch and the period of time during which the torch is passed over the surface to be heated, offers the possibility of a surface layer of any thickness, for example 3 to 8 mm, without the material being burnt on the one hand or the strength properties of the deeper lying zones, i.e. the core, being adversely affected on the other hand.
Accordingly, according to the invention, a surface hardened shaft journal, in particular crankshaft journal, is created by heating, for example according to the above method, which consists in the core and on the surface of a material of the same chemical composition and a jacket uniformly on the surface high hardness, as well as the core that has remained unaffected by the hardness treatment of the surface.
Furthermore, the invention is based on the knowledge that precisely those quenched and tempered steels that have proven themselves to be the best suited for crankshafts have the hardness desired for the surface in the abruptly quenched state, namely the same hardness, which has proven to be the most useful for hardened roller bearing rings, for example without the higher levels of carbon and chromium required for these, which are required for rolling bearing rings, because they cannot be deterred so abruptly because of the risk of cracking.
When hardening the journal according to the present invention, it is therefore important to create the conditions for the fact that the surface of the journal becomes so hot that hardening is brought about by the subsequent cooling, but the core remains unaffected, i.e. remains cold .
For this purpose one uses a similar way as in the hardening of the rail heads of a welding torch with a slot nozzle. With this, the shaft journal, which has been given the desired core strength properties through heat treatment, is only heated to the hardening temperature on the surface during a single rotation and hardened by quenching immediately after the heating process. The <B> quenching </B> takes place before the heating has progressed into deeper zones.
Of course, it would be just as possible to turn the burner against the pin or to heat it up in another way, for example electrically. The cooling takes place either by the surrounding air alone, or by jets of possibly artificially cooled air, which is immediately blown against the pin behind the burner, or by liquid jets, or by a liquid bath, etc.
This production method and the resulting product offer the following advantages, which cannot be achieved simultaneously by any previously known method: 1. The possibility of selecting the steels to be used only with regard to the expected stresses, This means using both high-alloyed and unalloyed or only low-alloyed heat-treatable steels; 2. To remunerate the core as it has proven best for such workpieces; 3. The possibility of checking the core strength of the finished product by means of strength tests after the tempering treatment; 4. To produce a hardened outer jacket of the same strength and hardness as have been proven for wear-resistant bearings; 5.
The ability to adjust the thickness of the hardened shell to the stresses occurring; 6. The possibility of achieving the desired final dimensions without prior straightening due to the thicker hardness shell; 7. The possibility of performing the hardening process on a single piece and in a time that is adapted to the rhythm of the flow production; B. Significant reduction in the tensions between the hardened sheath and not hardened core compared to known tensions due to the same chemical composition of core and sheath; 9.
Greater toughness and damping ability, that is, reduced risk of cracking of the hardened layer compared to those whose hardness is based on a change in the chemical composition; 10. Little distortion of the whole piece, since only a tiny part needs to be heated during the hardening treatment.
An example arrangement for the manufacturing process is shown in FIG. 1 schematically. Here: D means the slowly rotating pin to be hardened, E the burner used for heating, and F a nozzle through which the coolant is brought into effect on the pin. Fig. 2 illustrates as an example the course of the hardness over the cross section of a pin according to curve A, curve B the one of a hardening method produced according to the known use, and curve C that of a pin made of air-hardening chromium-nickel steel. The abscissa is the distance from the pin surface and the ordinate is the Rockwell hardness respectively. the tensile strength given in kg / mm2.
Curve A shows that in the outer jacket of the pin with a thickness of about 7 mm, the hardness corresponds to 60 Rockwell degrees, i.e. it has the same strength that is usual for roller bearing rings, while the core has a uniform hardness of about 27 Rockwell degrees respectively 95 kg / mm2 tensile strength, corresponding to the strength of a properly tempered crankshaft steel for high loads.
On the other hand, curve B shows a very hard shell, which is however significantly thinner, only about 1.5 mm, while the strength of the core is significantly below that of curve A due to the never-drigen carbon content. The hardness curve is similar to curve B. by embroidering surface-hardened pegs, the outer layer having an even higher hardness, but an even smaller thickness than that which can be achieved with case hardening.
Curve C shows that a pin made of air-hardening chromium-nickel steel has only relatively small differences in the hardness of the jacket and core. Compared to A and B, its surface is considerably less wear-resistant, but its core is more brittle.
The strength figures given as an example in the curves can of course be influenced in all three cases by the composition of the steel used. The type of hardness distribution, however, remains the same.
Fig. 3 illustrates the cross section of a pin.
a means the hardened shell, b the tempered core.
The invention is not exclusively limited to the production of crankshaft journals, but can also be used by analogy for shaft journals with similar loads, the choice of the material being dependent on how great the wear resistance of the jacket and the resistance to static and dynamic stress of the core must be.
Tests with guide pins made of non-tempered forged steel and cast steel have shown that the difficulties of simultaneously achieving good strength properties and high wear resistance can be eliminated in a surprisingly good manner by the above-described method.