DD298824A5 - Vorrichtung zur umfangshaertung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umfangshaertung flacher, beispielsweise scheibenfoermiger Teile wie Zahnraeder, Werkzeuge zum Entgraten bzw. zur spanenden Bearbeitung. Zur Erzielung einer gleichmaeszigen, hohen Haerte und Vermeidung von Verzug der Teile ist der Behaelter * in dem sich das Abschreckmedium befindet, drehbar gelagert und angetrieben. Die Aufnahmeeinrichtung fuer die Teile ist in der Drehachse des Behaelters (1) relativ zum Behaelter (1) angeordnet. Durch Rotation des in dem Behaelter (1) befindlichen fluessigen bzw. flieszfaehigen Abschreckmediums nimmt dessen Oberflaeche die Form eines Rotationsparaboloiden mit senkrecht stehender Achse an. Fig. 2{Umfangshaertung; Aufnahmeeinrichtung, relativ bewegbar; Behaelter, drehbar; Abschreckmedium; Werkzeug; Teile, scheibenfoermig}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umfangshärtung flacher, beispielsweise scheibenförmiger Teile wie Zahnräder, Werkzeuge zum Entgraten bzw. zur spanenden Bearbeitung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Teile, die aufgrund ihrer Geometrie und speziellen Beanspruchung nur am Umfang zu härten sind, werden nach ihrer vollständigen Erwärmung partiell, beispielsweise durch Ringduschen, abgeschreckt. Dabei muß die Ringdusche dem Durchmesser der Teile angepaßt sein. Eine andere Technologie besteht in einer partiellen Erwärmung der Teile, z. B. durch Induktionshärteeinrichtungen mit Ringspulen, und einem anschließendem partiellen Abschrecken der erwärmten Bereiche bzw. einem vollständigen Eintauchen der Teile in das Abschreckmittel. Sowohl durch das selektive Erwärmen als auch durch das einseitige Besprühen der Teile mittels der Ringdupchen, jedoch insbesondere durch das ungleichmäßige Eintauchen der Teile in das Abschreckmedium kommt es zu einer ungleichmäßigen Abkühlung und damit zu Spannungen, die die Ursache von Verwerfungen und Rissen sind. Außerdem ist der Aufwand des partiellen Erwärmens bzw. Abschreckens größer als eine Behandlung des gesamten Teils. Der Ringinduktor der Induktionshärteeinrichtung muß sehr genau gearbeitet sein. Jeder neue Teiledurchmesser erfordert einen exakt angepaßten Ring. Beim Härten von gegossenen Teilen können bereits durch die zulässigen Toleranzen Verluste bei der Erwärmung auftreten.

Insbesondere ist bei sehr dünnen Teilen wie z.B. Sägeblättern oder gegossenen Brechscheiben zum Entgraten die Gefahr des Verwerfens sehr groß. Deshalb ist bei Teilen aus Werkstoffen mit ausreichend hoher Dehnung ein abschließendes Richten und oder Schleifen vorgesehen. Aus Gußwerkstoffen hergestellte Teile lassen sich aufgrund ihrer geringen Dehnung nicht richten. Ein Nachschleifen ist auch nur dann möglich, wenn weitestgehend ebene Flächen vorliegen, was bei öußteilen meist nicht der Fall ist. Der Vorteil des Gießens besteht gerade in der Fertigung komplizierter Konturen. Beispielsweise werden bei Bearbeitungswerkzeugen die in Eingriff gelangenden Elemente gleich mit angegossen. Das sind Formelemente, die über die Hauptebene des Werkzeugs hinausragen und deshalb ein Nachschleifen von Verwerfungen nicht zulassen. Bekannt ist auch eine Vorrichtung zum verzugsarmen Härten von Stahlteilen gemäß DD-PS 240393, bei der die Abkühlung zwischen zwei gekühlten Platten, die einen Druck auf dasTeil ausüben, erfolgt. Allerdings ist auf diese Weise keine Randhärtung möglich. Auch hier müssen die Teile zur Erreichung des für eine hohe Abkühlgeschwindigkeit erforderlichen Kontaktes zwischen Platten und Werkstück ebene Kontaktflächen besitzen. Gegossene Teile sind aufgrund ihrer Oberflächenrauhigkeit auf diese Weise nicht härtbar. Außerdem erfordern tiefere Einhärtungen eine bestimmte Mindestabkühlgeschwindigkeit, die nur mit Wasser, Öl oder Metallpulver erreichbar ist. ,

Ziol der Erfindung »

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Umfangshärtung, die mit einem geringen technologischen Aufwand eine hohe Härte ermöglicht und einen erweiterten Anwendungsbereich besitzt,

Darlegung de* Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der eine gleichmäßige und hohe Abkühlgeschwindigkeit am Umfang erreicht und ein Verzug der Teile vermieden wird.

Die Vorrichtung zur Umfangshärtung besteht aus einem an sich bekannten Behälter für das Abschreckmedium und einer Aufnahmeeinrichtung für die Teile, die in dieser in waagerechter Lage gehaltert werden.

Erfindungsgemäß ist der Behälter drehbar gelagert und angetrieben. Die Au.'nahmeeinrichtung ist in der Drehachse des Behälters angeordnet und in axialer Richtung relativ zum Behälter bewegbar.

Durch Rotation des in dem Behälter befindlichen flüssigen bzw. fließfähigen Abschreckmediums nimmt dessen Oberfläche die Form eines Rotationsparaboloiden mit senkrecht stehender Achse an. Die Form des Rotationsparaboloiden hängt von dem Durchmesser des Behälters sowie seiner Drehzahl ab.

Das auf Härtetemperatur erwärmte Teil wird in der Aufnahmeeinrichtung so fixiert, daß seine Umfangsbereiche frei sind. Beim Eintauchen in den Behälter kommen diese Umfangsbereiche zuerst mit dem Abschreckmedium in Berührung. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die zu härtenden Umfangsbereiche, d.h. Unterseite, Oberseite und Rand des Teils

nahezu gleichzeitig von dem Abschreckmedium umspült sind, so daß von diesen Bereichen eine gleichmäßige Wärmeabführung gewährleistet ist. Dadurch werden Spannungen und Verformungen gering gehalten. Entscheidend für das verzugsarmeHärten ist auch, daß die wirksame Abführung der Wärme von außen nach innen erfolgt, was durch die Vorrichtung gewährleistet ist. Der Verzug der Teile kann zusätzlicl ι noch durch an sich bekannte Maßnahmen be' der Einspannung der Teile in die Aufnahmeeinrichtung minimiert werden. Um das beim Abschrecken auftretende Schrumpfen der eingespannten Teile nicht zu behindern, sind sie zwischen gleitfähiges Material zu spannen. Mit der Vorrichtung zur Umfangshärtung können auf einem Kreisbogen liegende Umfangsflächen beliebiger flacher Teile gehärtet werden, unabhängig von ihrer konstruktiven Gestalt außerhalb ihrer Hauptebene und unabhängig von ihrer Oberflächenbeschaffenheit. Besonders vorteilhaft wirkt sich die Erfindung bei gegessenen Teilen aus, die mit dem Gießvorgang im wesentlichen ihre endgültige Gestalt erhalten haben. Da der Verzug durch die Vorrichtung auf ein vertretbares Maß reduziert werden kann, ist ein Nachschleifen zur Gewährleistung der Ebenheit nicht mehr erforderlich.

Durch Veränderung der Drehzahl des Behälters können unterschiedliche Durchmesser des Rotationsparaboloio jii realisiert werden und auf diese einfache Weise ein großer Durchmesserbereich von scheibenförmigen Teilen in ein und derselben Vorrichtung gehärtet werden. Bei extrem unterschiedlichen Teiledurchmessern muß lediglich der Behälter der Vorrichtung ausgetauscht werden.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: die erfindungsgemäße Vorrichtung im Ruhezustand,

Fig. 2: die Vorrichtung im Arbeitszustand,

Fig. 3: eine schematische Darstellung einer Aufnahmeeinrichtung und

Fig. 4: eine weitere Variante der Aufnahmeeinrichtung.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen zur Umfangshärtung bestehen aus einem Behälter 1, in dem sich im vorliegenden Beispiel ein flüssiges Abschreckmittel 2 befindet. Der Behälter 1 ist mittels eines Zapfen 3 in einem Ständer 4 drehbar gelagert und über diesen Zapfen 3 angetrieben. An einer in der Drehachse des Behälters 1 angeordneten Welle 5 ist eine Aufnahmeeinrichtung 6 befestigt, die ein Werkstück 7 in waagerechter Lage aufnimmt. Aus der in Fig. 2 dargestellten Arretierung des Werkstücks 7 ist zu erkennen, daß sein Rand über die Aufnahmeeinrichtung 6 hinausragt und in das Abschreckmedium 2, das sich durch die Rotation an der Innenwandung des Behälters 1 nach oben bewegt hat, eintaucht.

In Fig. 3 und 4 sind die Spannflächen der Aufnahmeeinrichtung 6 mit flexiblen Elementen 8 belegt, über die die Spannkraft auf das Werkstück 7 übertragen wird. Durch diese flexiblen Elemente 8, die aus einem wärmebeständigen Material bestehen, wird bei Gewährleistung der notwendigen Arretierung der Werkstücke deren horizontale Bewegi.ohkeit ermöglicht, um den mit der raschen Abkühlung verbundenen Schrumpfungsprozeß nicht zu behindern. Um den von außen nach innen ablaufenden Abkühiungsprozeß zu begünstigen, können die flexiblen Elemente 8 aus einem porösen Material bestehen, durch dessen Poren das Abkühlmedium nach Abkühlung der Randbereiche auch zu den zentral gelegenen Bereichen des Werkstückes 7 gelangt. Wenn die Aufnahmeeinrichtung 6 entgegen der Drehrichtung des Behälters 1 rotiert, erhöht sich die Abkühlgeschwindigkeit. Als Abschreckmedium können Wasser, Öl, Metalipulver bzw. Gemische aus diesen verwendet werden.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Umfangshärtung flacher Teile, bestehend aus einer die Teile in waagerechter Lage haiternden Aufnahmeeinrichtung und einem Behälter mit Abschreckmedium, gekennzeichnet dadurch, daß der Behälter (1) drehbar gelagert und angetrieben ist und die Aufnahmeeinrichtung (6) in der Drehachse des Behälters (1) relativ zum Behälter (1) bewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehzahl des Behälters (1) variierbar ist.