DE2165105A1 - Method of manufacturing ball head studs - Google Patents
Method of manufacturing ball head studsInfo
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Description
TOKAI TRW & Co., LTD. No. 1203, Aza Shlmotambonaka, Ushlyama-cho, Kasugal-shl, Alchl-ken / JapanTOKAI TRW & Co., LTD. No. 1203, Aza Shlmotambonaka, Ushlyama-cho, Kasugal-shl, Alchl-ken / Japan
Verfahren zur Herstellung von KugelkopfbolzenMethod of manufacturing ball head studs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelkopfbolzene, der für die Lenk- oder Aufhängevorrichtung eines Kraftfahrzeuges verwendbar Ist; Insbesondere betrifft sie ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem ein kohlenstoffarmer Stahl oder ein niedrig legierter Stahl als Ausgangsmaterlal zur Herstellung eines Hohlkugelkopfbolzene verwendet wird, der bei einer Beanspruchung durch verschiedenartige und verschieden große Stoßbelastungen, Erschütterungen und verschiedene andere schwere BelastungenThe invention relates to a method for producing a ball head bolt, which can be used for the steering or suspension device of a motor vehicle Is; In particular, it relates to a heat treatment method in which a low-carbon steel or a low-alloy steel as the starting material is used to manufacture a hollow ball head bolt, which is used in a stress due to different types of shock loads of different sizes, Tremors and various other heavy loads
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eine lange Lebensdauer aufweist. Die Verfahren der Wärmebehandlung und der üblicherweise zur Herstellung des Kugelkopfbolzens verwendeten Materallen werden folgendermaßen eingeteilt bzw. unterschieden:has a long service life. The method of heat treatment and the materials commonly used to manufacture the ball head bolt are classified or differentiated as follows:
1. Erstes Verfahren:1. First procedure:
Ein niedrig legierter Stahl mit mehr als 0,40% C wird als Ausgangsmaterial für den Kugelkopfbolzen verwendet. Dieser Kugelkopfbolzen aus kohlenstoffarmem Stahl wird im allgemeinen abgeschreckt bzw. gehärtet und sodann vergütet. Schließlich wird lediglich der kugelige Teil des Kugelkopfbolzens noch einmal bei einer relativ tieferen Temperatur durch Hochfrequenzinduktionswärmebehandlung einsatzgehärtet und vergütet.A low-alloy steel with more than 0.40% C is used as the starting material used for the ball head bolt. This low carbon steel ball head stud is generally quenched or quenched. hardened and then tempered. Finally, only the spherical part of the ball head bolt is again at a relatively lower temperature Case-hardened and tempered by high-frequency induction heat treatment.
2. Zweites Verfahren:2. Second procedure:
Ein elhsatzgehärteter bzw. ein Einsatzstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,15 bis 0,23% wird als Ausgangsmaterial verwendet und allen Teilen außer dem kugeligen Teil des Kugelkopfbolzens wird mittels einer Kupferplattlerung oder anderer geeigneter Mittel eine Karburierungsschutzbehandlung erteilt; danach werden die Einsatzhärtung und die LaiigzeltvergUtungsbehandlung bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt. Schließlich werden die durch die Karburlerungsschutzbehandlung gebildeten Schichten entfernt.A case-hardened or case-hardened steel with a carbon content from 0.15 to 0.23% is used as the starting material and all parts apart from the spherical part of the ball head bolt, a Copper plating or other suitable means, anti-carburization treatment granted; after that the case hardening and the lay tent hardening treatment performed at a low temperature. Finally, those formed by the anti-carburization treatment are Layers removed.
3. Drittes Verfahren:3. Third procedure:
Ein Einsatzstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,15 bis 0,23% wird als Ausgangsmate rial für den Kugelkopfbolzen verwendet. Dessen gesamte Oberfläche wird bei einer niedrigen Temperatur einer Einsatzhärtungebehandlung und einer Langzeltvergütungsbehandlung unterworfen, wonach der mit einem Gewinde versehene Teil des Kugelkopfbolzens durch das Hochfrequenzinduktlonswärmebehandlungsverfahren vergütet und danach langsam abgekühlt wird.A case-hardening steel with a carbon content of 0.15 to 0.23% is used used as the starting material for the ball head bolt. Whole of it Surface undergoes a case hardening treatment at a low temperature and subjected to a long-term tempering treatment, after which the threaded part of the ball head bolt remunerated by the high-frequency induction heat treatment process and then slowly cooled down.
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Die oben beschriebenen drei bekannten Verfahren haben sowohl verschie dene Vorteile als auch verschiedene, unten beschriebene Nachtelle, d. h. gemäß dem ersten Verfahren wird ein niedrig legierter Stahl mit mehr als 0,40% C verwendet, um eine ziemlich große Härte beizubehalten und dies sogar nach der mittels der Hochfrequenzinduktionserhitzung bzw. -erwärmung erfolgenden Wärmebehandlung des kugeligen Teils. Dies hat eine merkliche Widerstandszunahme gegenüber einer Verformung bei dem komplizierten Kaltverformungsverfahren zur Folge und verkürzt die Lebensdauer der Verformungswerkzeuge. Falls darüber hinaus beim Ausgangsmaterial eine Dekarburterungsschicht, d. h. eine Schicht mit weniger C, vorliegt, ergibt sich nach der Hochfrequenzlnduktionseinsatzhärtung nicht die gewünschte Oberflächenhärte im Ausgangsmaterial, weil diese Dekarburierungsschicht weniger bzw. keinen G enthält. Das hat zur Folge, daß der Verschleißwiderstand des kugeligen Teils des Kugelkopfbolzens im allgemeinen beträchlich verringert ist. Es ist demzufolge erforderlich, die gesamte Oberflächenschicht des Kugelkopfbolzens oder der Kugeloberfläche zu entfernen, um dem oben erwähnten Übelstand abzuhelfen. The three known methods described above have both different advantages and different disadvantages described below, ie according to the first method a low alloy steel with more than 0.40% C is used in order to maintain a fairly high hardness and this even after the heat treatment of the spherical part by means of high-frequency induction heating or heating. This results in a noticeable increase in resistance to deformation in the complicated cold-working process and shortens the life of the deformation tools. If the starting material also has a decarburization layer, ie a layer with less C, the desired surface hardness does not result in the starting material after high-frequency induction case hardening, because this decarburization layer contains less or no G. As a result, the wear resistance of the spherical part of the ball head bolt is generally considerably reduced. It is therefore necessary to remove the entire surface layer of the ball head bolt or the ball surface in order to remedy the above-mentioned inconvenience.
Gemäß dem zweiten Verfahren muß dem Kugelkopfbolzen mit Ausnahme der Kugeloberfläche eine Karburierungsschutzbehandlung erteilt werden, beispielsweise mittels eines Kupferüberzuges oder einem anderen entsprechenden Mittel und nach der Einsatzhärtung müssen diese Oberflächenschicht ten, die der Karburierungsschutzbehandlung unterworfen worden waren, vollständig entfernt werden. Diese Arbeitsgänge erhöhen die Herstellungskosten für den Kugelkopfbolzen, Zusätzlich muß besondere Sorgfalt darauf gerichtet werden, daß der Kugelkopfbolzen aufgrund des in ihn eindringenden Wasserstoffgases, das von der zur Entfernung der Karburierungsschutesehichten erforderlichen Säurebeizung herrührt, nicht spröde wird.According to the second method, the ball head stud must be given anti-carburization treatment with the exception of the ball surface, for example by means of a copper coating or some other appropriate means and after the case hardening, this surface layer must ten that have been subjected to the anti-carburization treatment, be completely removed. These operations increase the manufacturing costs for the ball head bolt, in addition, special care must be taken be directed that the ball head bolt due to the penetrating into it hydrogen gas, which is used to remove the carburization layers required acid pickling, does not become brittle.
Beim dritten bekannten Verfahren können clia Kaltverformung, das Etasa-s=In the third known method, cold working, the Etasa-s =
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härten usw. ziemlich leicht durchgeführt werden; wenn jedoch der mit einem Gewinde versehene Teil des Kugelkopfbolzens durch die Hochfrequenzerhitzung vergütet wird, wird die Spitze bzw. der Kopf des Schraubbolzens schneller erhitzt als der Rest des Bolzens, so daß sich der gesamte Schraubbolzen nicht gleichmäßig vergüten läßt. Um diesem Übelstand abzuhelfen, wird der Zwischenraumabstand zwischen der Hochfrequenzinduktionsspule und dem Schraubbolzen im allgemeinen über den üblichen Abstand hinaus vergrößert, weswegen die einen solch ungewöhnlich großen Abstand aufweisende Hochfrequenzinduktionsspule ein Mehrfaches an elektrischer Energie als diejenige Spule benötigt, die einen normalen Spulenabstand aufweist. Darüber hinaus wird der Schaftteil des Kugelkopfbolzens durch die Einsatzhärtung gehärtet und weist eine so hohe Oberflächenhärte auf, daß die Formbarkeit bzw. Duktilität oder Zähigkeit merklich verringert ist.hardening, etc., can be done fairly easily; but if the one with a The threaded part of the ball head bolt is remunerated by the high-frequency heating, the tip or the head of the screw bolt becomes faster heated than the rest of the bolt, so that the entire screw bolt cannot be evenly tempered. To remedy this evil, the Space distance between the high frequency induction coil and the Screw bolts generally enlarged beyond the usual distance, hence the high frequency induction coil having such an unusually large spacing requires a multiple of electrical energy than the coil that has a normal coil spacing. Furthermore the shank part of the ball head bolt is hardened by the case hardening and has such a high surface hardness that the formability or Ductility or toughness is markedly reduced.
Nach Lage der Dinge sollte der Kugelkopfbolzen vorteilhafterweise die folgenden Eigenschaften aufweisen:As matters stand, the ball head stud should advantageously have the following Have properties:
1. Da die Kugeloberfläche des Kugelkopfbolzens kontinuierlich unregelmäßigen Dreh- und Gleit- bzw. Schiebebewegungen unterworfen ist, während er unter vibrierender Belastung steht, sollte die Oberflächenhärte eine Härtezahl aufweisen, die höher als 60 auf der Rockwell-Skala ist, und einen ausreichenden Verschleißwiderstand zeigen. Darüber hinaus sollte der Kugelkopfbolzen durch eine Diffusionsbehandlung des Oberflächenkohlenstoffs des Kugelkopfbolzens ausreichend verformbar gemacht werden.1. Since the spherical surface of the ball head bolt is continuously irregular Is subject to rotating, sliding or sliding movements while it is under vibrating load, the surface hardness should have a hardness number higher than 60 on the Rockwell Scale and a show sufficient wear resistance. In addition, the ball head stud should be subjected to a diffusion treatment of the surface carbon of the ball head bolt can be made sufficiently deformable.
2. Es sollte auf jeden Fall vermieden werden, daß der Schraubbolzen und sein Inneres ungleichmäßig hart sind, was bei einer Dekarburierung oder Karburierung der Fall Ist. Darüber hinaus sollte der Schraubbolzentell eine ausreichende elastische Dehnungsfähigkeit, eine ausreichend hohe Fließgrenze und Zugfestigkeit aufweisen. Andererseits sollte der Schaftteil des Kugelkopfbolzens auch eine ausgezeichnete Zugfestigkeit und2. It should be avoided in any case that the bolt and its inside are unevenly hard, which is what happens in the case of decarburization or Carburization is the case. In addition, the screw bolt should sufficient elastic extensibility, sufficiently high Have yield point and tensile strength. On the other hand, the shaft part should The ball head stud also has excellent tensile strength and
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einen entsprechenden Streckwiderstand haben. Insbesondere sollte dem Schaftteil des Kugelkopfbolzens ein hoher Widerstand gegen Blebebeanspruchung und eine hohe Ermüdungs- bzw. Wechselfestlgkelt erteilt werden.have a corresponding stretch resistance. In particular, the Shank part of the ball head bolt has a high resistance to adhesive stress and a high level of fatigue and fatigue strength is granted will.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachtelle des bekannten Kugelkopfbolzens zu beseitigen und ein Verfahren zu entwickeln, durch das dem Kugelkopfbolzen, obwohl er verschiedenen Belastungsbedingungen, beispielsweise komplizierten Stoßbelastungen aus mehreren Richtungen, Erschütterungen usw., unterworfen Ist, ein hoher Ermüdungswiderstand erteilt wird.The invention is therefore based on the object of the above mentioned disadvantages to eliminate the known ball head bolt and to develop a method due to the ball head bolt, although it has different loading conditions, for example complicated shock loads from several Directions, vibrations, etc., Is subject to a high resistance to fatigue is granted.
Gegenstand der Erfindung Ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelkopfbolzens, bei dem als Ausgangsmaterial ein kohlenstoffarmer Stahl oder eine kohlenstoffarme Legierung mit ausgezeichneten Kaltverformungselgenschaften verwendet wird; außerdem wird bei diesem Ausgangsmaterlal eine Im Vergleich zurbekannten Karburlerungswärmebehandlung leichtere Karburlerungswärmebehandlung angewendet, wodurch man einen Kugelkopfbolzen erhält, der gegenüber dem bekannten Kugelkopfbolzen gleiche oder sogar bessere charakteristische Eigenschaften aufweist.The subject of the invention is a method for producing a ball head bolt, where the starting material is a low-carbon steel or a Low carbon alloy with excellent cold working properties is used; In addition, a comparison is made with this starting material carburizing heat treatment, lighter than the known carburizing heat treatment applied, whereby a ball head bolt is obtained which is the same or even better than the known ball head bolt has characteristic properties.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kugelkopfbolzens Ist hinsichtlich des Wärmebehandlungsprozesses leichter und einfacher als die bekannten Verfahren, und es läßt sich Im Vergleich zu den bekannten Verfahren mit einer kürzeren Verfahrenszelt ein Kugelkopfbolzen mit gleichen oder besseren Eigenschaften herstellen.The inventive method for producing a ball head bolt is lighter and simpler than that in terms of the heat treatment process known method, and it can be compared to the known Process with a shorter process tent a ball head bolt with the same or produce better properties.
Erfindungsgemäß wird zur Herstellung eines Hohlkugelkopfbolzens als Ausgangematerlal ein kohlenstoff armer oder ein niedrig kohlenstoffleglerter Stahl verwendet, der einen Kohlenstoffgehalt von 0,12 bis 0,23% (beispielsweise JIS S-15C, S-20C, SNCM-21 ~ 26, SCM-21 ~ 23) aufweist und beiAccording to the invention for the production of a hollow ball head bolt as a starting material a low carbon or a low carbon regulator Steel is used that has a carbon content of 0.12 to 0.23% (for example JIS S-15C, S-20C, SNCM-21-26, SCM-21-23) and at
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Raumtemperatur ausgezeichnet verarbeitbar Ist; dieses Ausgangsmatertal wird sodann gemäß den folgenden Verfahrensschritten geformt und wärmebehandelt: Can be processed excellently at room temperature; this starting material valley is then molded and heat treated according to the following process steps:
Das Ausgangsmate rial wird als Kugelkopfbolzen geformt und der gesamten Oberfläche dieses Kugelkopfbolzens eine bestimmte Einsatzhärtungsbehandlung erteilt; sodann wird auf übliche Welse die Vergütungswärmebehandlung durchgeführt und schließlich lediglich der kugelige Teil des Kugelkopfbolzens mittels Hochfrequenzlnduktlonswärmebehandlung abgeschreckt bzw. etnsatzgehärtet. The starting material is shaped as a ball head bolt and the entire The surface of this ball head stud has a specific case hardening treatment granted; then the heat treatment is carried out in the usual way carried out and finally only the spherical part of the ball head bolt Quenched or case-hardened by means of high-frequency induction heat treatment.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung und anhand der Zeichnung. Diese zeigt In:Further features, details and advantages of the invention result from the claims as well as from the following description and with reference to the drawing. This shows In:
Fig. 1 ein Temperaturzeltdiagramm des Wärmebehandlungsverfahrens für einen Kugelkopfbolzen gemäß der Erfindung;Fig. 1 is a temperature curve diagram of the heat treatment process for a ball head bolt according to the invention;
Flg. 2 ein Temperaturzettdiagramm gemäß dem ersten bekannten Verfahren; FIg. 3 ein Temperaturzeltdiagramm gemäß dem zweiten bekannten Verfahren; Flg. 4 ein Temperaturzettdiagramm gemäß dem dritten bekannten Verfahren;Flg. 2 is a temperature chart according to the first known method; FIg. 3 is a temperature range diagram according to the second known method; Flg. 4 is a temperature chart according to the third known method;
Flg. 5a schematisch einen Hohlkugelkopfbolzen und eine Prüfvorrichtung dafür;Flg. 5a schematically shows a hollow ball head bolt and a test device Therefore;
Flg. 5b In einem Diagramm aufgetragene Versuchsergebnisse von mittels der Prüfvorrichtung gemäß Flg. 5a durchgeführten Belastungsversuchen, wobei die auf den mittigen Teil der Kugel ausgeübte Btegebeanspruchung über den Im Kugelmittelpunkt erfolgten BIegungsausschlag aufgetragen Ist;Flg. 5b Test results of means plotted in a diagram the test device according to Flg. 5a performed load tests, being the one exerted on the central part of the sphere Btegestressung over the deflection in the center of the sphere is applied;
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Flg. 5c ein Diagramm gemäß Flg. 5b, bei dem jedoch die Ordinate der Absorbtlonsenergle entspricht;Flg. 5c shows a diagram according to FIG. 5b, in which, however, the ordinate corresponds to the absorbtion energy;
Flg. 6 die Härtevertellung In der gehärteten Schicht des kugeligenFlg. 6 the hardness distribution in the hardened layer of the spherical
Teils des Kugelkopfbolzens;Part of the ball head bolt;
Flg. 7 die Verformungsarbelt bzw. den Verformungswiderstand, aufgetragen über dem Verformungsverhältnis, wobei K. bzw. ω den Verformungswiderstand bzw. die Verformungsarbelt des Kugelkopfbolzensmaterlal (JIS· SCM-21) gemäß der Erfindung bedeuten, während dem gegenüber zum Vergleich K' bzw. ω1 den Verformungswiderstand bzw. die Verformungsarbelt des Kugelkopfbolzenmaterials (JIS · SCM-4) gemäß dem Stand der Technik angeben;Flg. 7 the deformation area or the deformation resistance, plotted against the deformation ratio, where K. and ω denote the deformation resistance or the deformation area of the ball head bolt material (JIS · SCM-21) according to the invention, while in comparison, for comparison, K 'and ω 1 indicate the deformation resistance or the deformation range of the ball head bolt material (JIS · SCM-4) according to the prior art;
Flg. 8 eine fotografische Aufnahme des Felngefüges der Kugelober-Flg. 8 a photographic image of the rock structure of the spherical upper
flächenschlcht des Kugelkopfbolzens nach dem erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsverfahren; martensltlsch;hundertfache Vergrößerung;Flächenschlcht the ball head bolt according to the heat treatment method according to the invention; martensltlsch; hundredfold Enlargement;
Flg. 9 das Felngefüge des Kugellnnentells des Kugelkopfbolzens nachFlg. 9 shows the structure of the inner ball of the ball head bolt
dem Wärmebehandlungsverfahren; Sorbit + Troostlt + Ferrit; vierhundertfache Vergrößerung;the heat treatment process; Sorbitol + troostlt + ferrite; four hundred times magnification;
Flg. 10 das Felngefüge der Kugeloberflächensehlcht des Kugelkopfbolzens nach dem bekannten ersten Wärmebehandlung@v©rfahrea; Martensltlc; einhundertfache Vergrößerung;Flg. 10 the rock structure of the spherical surface layer of the spherical head bolt after the known first heat treatment @ v © rfahrea; Martensltlc; one hundred times magnification;
Flg. 11 das Felngefüge des kugeligen Innentells, des B©Ia®Bsehaekt= telles und der Oberflächenschicht sowie des laaaatalls desFlg. 11 the rock structure of the spherical inner part, the B © Ia®Bsehaekt = telles and the surface layer as well as the laaaatall des
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Bolzenschaftells und der Oberflächenschicht sowie des Innenteils des Schraubbolzens des Kugelkopfbolzens nach dem bekannten ersten Wärmebehandlungsverfahren gemäß Flg. 10; Sorbit; vlerhunderfache Vergrößerung;Bolt shank and the surface layer and the inner part of the screw bolt of the ball head bolt according to the known first heat treatment process according to Flg. 10; Sorbitol; magnification of hundreds of times;
Flg. 12 das FelngefÜge der Kugeloberflächenschlcht des Kugelkopfbölzens nach der Anwendung des bekannten zweiten und dritten Wärmebehandlungsverfahrens; Martenstt + restliches Austenlt; einhundertfache Vergrößerung;Flg. 12 the fabric structure of the spherical surface layer of the spherical head stud after applying the known second and third heat treatment process; Martenstt + remaining Austenlt; one hundred times magnification;
Flg. 13 das fotografisch aufgenommene gemeinsame FelngefÜge des Kugelinnenteils des Kugelkopfbolzene nach der Anwendung des bekannten zweiten oder dritten Wärmebehandlungsverfahrens sowie der Oberflächenschicht und des Innenteils des Schaftes oder des Schraubbolzens des Kugelkopfbolzens nach der Anwendung des bekannten zweiten Wärmebehandlungsverfahrens jFerrlt + Troostlt + eine kleine Menge Martenslt; vierhundertfache Vergrößerung;Flg. 13 the photographically recorded common Feln structure of the ball inner part of the ball head bolt after the application of the known second or third heat treatment process and the surface layer and the inner part of the shaft or the Screw bolt of the ball head bolt after the application of the known second heat treatment process jFerrlt + Troostlt + a small amount of martenslt; four hundred times magnification;
Flg. 14 das fotografisch aufgenommene gemeinsame FelngefÜge der Oberflächenschicht des Schaftes und des Schraubbolzentells des Kugelkopfbolzens gemäß der Erfindung sowie der Oberflächenschicht des Schraubbolzens nach der Anwendung des bekannten dritten Wärmebehandlungsverfahrens; Sorbit; vlerhunderfache Vergrößerung; Flg. 14 the photographically recorded common rock structure of the surface layer of the shank and the screw bolt part of the ball head bolt according to the invention and of the surface layer the bolt after applying the known third heat treatment process; Sorbitol; magnification of hundreds of times;
Flg. 15 das FelngefÜge des Innentells des Schaftee und des Schraubbolzentells des Kugelkopfbolzens nach der Anwendung des erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsverfahrene; Sorbit + Troostlt + eine geringe Menge Ferrit; vierhundertfache Vergrößerung;Flg. 15 the structure of the inner part of the shaft and the screw bolt part of the ball head bolt after the application of the heat treatment method according to the invention; Sorbitol + troostlt + a small amount of ferrite; four hundred times magnification;
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Flg. 16 das Felngefüge des Schaftteile des Kugelkopfbolzeas nach der Anwendung des Wärmebehandlungsverfahreas gemäß der Erfindung: Ferrit + Troostlt + Martenslt; vierhundertfache Vergrößerung undFlg. 16 the rock structure of the shaft part of the ball head bolt as according to the Application of the heat treatment process according to the invention: Ferrite + Troostlt + Martenslt; four hundred times magnification and
Flg. 17 das Felngefüge des Innenteils des Schaftes und des Schraubbolzens des Kugelkopfbolzens nach der Anwendung des bekannten dritten Wärmebehandlungsverfahrens; Ferrit + Troostlt + eine geringe Menge Martenslt; vierhundertfache Vergrößerung.Flg. 17 the structure of the rock of the inner part of the shaft and of the screw bolt the ball head stud after applying the known third heat treatment process; Ferrite + Troostlt + one small amount of martenslt; four hundred times magnification.
Als Ausgangsmaterial zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kugelkopfbolzens wird ein Einsätzstahl, beispielsweise JIS* SCM-21 mit einem Gehalt von 0,13 bis 0,18% C, 0,15 bis 0,35% Sl, 0,6ObIs 0,85% Mn, 0,9 bis 1,2% Cr, weniger als 0,30% Cr, weniger als 0s30% Nl und 0,15 bis 0,30% Mo, verwendet. Dieses Ausgangsmaterlal wird wärmebehandelt, um kugelförmiges Karbid zu erzeugen und Im Zustand einer querschnlttllch runden Stange oder einer gewundenen bzw. gewendelteti runden Stange angeliefert. Die gewendelte Bundstange wird zuerst bei Baumtemperatur In einen Im folgenden als Rohling* bezeichneten Hohlkugel» kopfbolzen umgeformt, wobei das In der japanischen Patentschrift 15 548/1969 beschriebene Herstellungsverfahren sur Anwendung gelangt. Danach wird der Hohlkugelkopfbolzen In einem Karburleruagsofen, der mitThe starting material for the production of the ball head bolt according to the invention is an insert steel, for example JIS * SCM-21 with a content of 0.13 to 0.18% C, 0.15 to 0.35% Sl, 0.6ObIs, 0.85% Mn, 0.9 to 1.2% Cr, less than 0.30% Cr, less than 0 sec 30% Nl and 0.15 to 0.30% Mo are used. This starting material is heat-treated in order to produce spherical carbide and is delivered in the state of a cross-sectional round rod or a coiled or coiled round rod. The coiled collar rod is first formed at tree temperature into a hollow ball head bolt, hereinafter referred to as a blank *, using the manufacturing process described in Japanese patent specification 15 548/1969. Then the hollow ball head bolt is placed in a carburetor furnace, which is equipped with
einem Karburlerungsatmosphärangas mit einein Taupunkt von +10 C gefüllt Ist, auf eine geeignete. Temperatur zwischen 890 G und SiO0Q erhitzt, die entsprechend dem Kohlsnetoffgehalt des Kugelko]pffe®lz©as gewählt wird. Bei einer InFIg. 1 mit dem Funkt A b©aeleiia@t®fe Temperatur von 850 C wird In den Erhitzungecfen PECvjsangas als AmsQlQkQswgBgae geleitet, um den Kohlenstoffgehalt der OfeSEflEefessiEöhieht; ete BdMEr^s se vergrößern, wobei des Afcnoepfaarong&s bsi ©Hasi? Taup^steapämte issa carburizing atmosphere gas with a dew point of +10 C is filled to a suitable one. Temperature between 890 G and SiO 0 Q heated, which is selected according to the carbon content of the Kugelko] pffe®lz © as. With an InFIg. 1 with the funct A b © aeleiia @ t®fe temperature of 850 C, PECvjsangas is passed into the heating centers as AmsQlQkQswgBgae in order to increase the carbon content of the OfeSEflEefessiE; ete BdMEr ^ s se enlarge, whereby the Afcnoepfaarong & s bsi © Hasi? Taup ^ steapämte iss
Bereich zwischen +50C und -3 C R-ahßlteß τήτά, Bai? EqHeümssl0 ta Ssm. Range between +5 0 C and -3 C R-ahßlteß τήτά, Bai? EqHeümssl 0 ta Ssm.
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der Rohling Im Temperatarbereich zwischen 890 C und 920 C gehalten wird, richtet sich nach der gewünschten Karburierungstiefe des Bohlinge, beispielsweise eine Stunde für eine Tiefe von etwa 0,5 mm. Die Zufuhr des AnreIchungsgases wird Im Zeltpunkt D, der zu Beginn des letzten Drittels der Aufbewahrungszelt liegt, unterbrochen, worauf der Rohling Im Zeltraum C bis D, wie aus Flg. 1 ersichtlich, bei der oben genannten Temperatur der DiffusLonskarburLerungsbehandlung unterworfen wird. Nach Beendigung des Dlffuslonsbehandlungsprozesses (D) wird der Rohling Im ölbad von beispielsweise 50 C schlagartig abgeschreckt. Das Innere Felngefüge des Rohlings besteht nach den oben erwähnten Wärmebehandlungen aus einer größeren Menge Martenstt und einer kleinen Menge Troostlt und Ferrit. Dieses Felngefüge genügt vollständig den Anforderungen, die an das abgeschreckte Gefüge des erfindungsgemäß als Ausgangsmaterlal verwendeten Stahle JIS · SCM-21 gestellt werden. Da darüber hinaus der kugelige Teil später durch die Hochfrequenzlnduktlonewärmebehandlung gehärtet werden soll, kann der Oberflächenkohl ens toffgehalt des kugeligen Teils des Kugelkopfbolzens leicht durch Beeinflussung des Atmosphärengas-Taupunktes Im Karburierungsprozeß reguliert werden. Falls daher der Oberflächenkohlenstoffgehalt des kugeligen Teils zu etwa 0,60% gewählt wird, wird die Oberflächenschicht des kugeligen Teils durch die Hochfrequenzlnduktlonswärmebehandlung zufriedenstellend abgeschreckt, und es zeigt sich In der Oberflächenschicht des kugeligen Teils eine vollständig abgeschreckte martensltlsche Struktur. D.h. das Innere Felngefüge des Kugelkopfbolzens, das durch die Anwendung des Wärmebehandlungsverfahrene gemäß der Erfindung erhalten wurde, steht In deutlichem Gegensatz zu demjenigen des Kugelkopfbolzens gemäß den bekannten Wärmebe-the blank kept in the temperature range between 890 C and 920 C. depends on the desired carburization depth of the Bohlinge, for example one hour for a depth of about 0.5 mm. The feed of the enrichment gas is in tent point D, which is at the beginning of the last Third of the storage tent lies, interrupted, whereupon the blank In tent room C to D, as from Flg. 1 can be seen in the case of the above Temperature of the DiffusLonscarburization treatment is subjected. To Completion of the Dlffuslon treatment process (D) the blank Im oil bath of, for example, 50 C suddenly quenched. The inner rock structure After the heat treatments mentioned above, the blank consists of a large amount of Martenstt and a small amount of Troostlt and ferrite. This rock structure fully meets the requirements that to the quenched structure of the starting material according to the invention JIS · SCM-21 steels used. In addition, since the spherical part later hardened by the high frequency induction heat treatment the surface carbon content of the spherical Part of the ball head bolt slightly by influencing the atmospheric gas dew point Be regulated in the carburization process. Therefore, if the Surface carbon content of the spherical part is selected to be about 0.60% becomes, the surface layer of the spherical part becomes through the high frequency induction heat treatment Quenched satisfactorily, and a fully quenched martensitic structure is shown in the surface layer of the spherical part. I.e. the inner rock structure of the ball head stud obtained by applying the heat treatment process according to the invention is in marked contrast to that of the ball head bolt according to the known heat
durch
handlungsverfahren, bei denen^e Anwendung einer Karburlerungsgasatmoephäre
mit einem Taupunkt von etwa -10 C ein Oberflächenkohlenstoffgehalt
In einem Bereich von 0,7 bis 0,9% gewählt wird, die Diffusionswärmebehandlung zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit des Schaffells
by
treatment methods in which ^ e use of a carburization gas atmosphere with a dew point of about -10 C a surface carbon content in a range of 0.7 to 0.9% is selected, the diffusion heat treatment to improve the machinability of the sheepskin
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bei einer Temperatur von etwa 800°C durchgeführt wird, die niedriger liegt als die Üblicherwelse angewendete Karburierungstemperatur von etwa 9000C, und bei denen daraufhin abgeschreckt wird und das erhaltene Innere Felngefüge aus einer kleineren Menge Martenslt sowie einer größeren Menge Troostlt und Ferrit besteht.is carried out at a temperature of about 800 ° C, which is lower than the usual carburizing temperature of about 900 0 C used, and at which is then quenched and the internal structure obtained consists of a smaller amount of Martenslt and a larger amount of Troostlt and ferrite.
Gemäß dem Wärmebehandlungsverfahren nach der Erfindung wird der Rohling unmittelbar nach dem Karburlerungs- und Abschreckverfahren In einem Temperaturbereich zwischen 420 C und 430°C vergütet. Das sich danach ergebende Felngefüge Ist aus Sorbit, das in der karburlerten Oberflächenschicht vorliegt, zusammengesetzt, während das Felngefüge des Inneren Teils aus Sorbit und einer geringeren Menge Troostlt und Ferrit zusammengesetzt Ist. Aus diesem Grund weist der Kugelkopfbolzen gemäß der Erfindung ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und eine verbesserte Zähigkeit auf.According to the heat treatment method according to the invention, the blank is immediately after the carburizing and quenching process In tempered in a temperature range between 420 C and 430 ° C. That I The resulting rock structure is composed of sorbitol, which is present in the carburized surface layer, while the structure of the rock is composed of Inner part made of sorbitol and a smaller amount of troostlt and ferrite is composed. For this reason, the ball head pin according to FIG of the invention has excellent mechanical properties and improved toughness.
Nachdem der Rohling vollständig vergütet Ist, wird die gesamte Oberfläche des kugeligen Teils weiterhin einer Hochfreqzenzlnduktlonsabschreckung bzw. -härtung unterworfen. Bei dieser Absehreck- bzw. Härtungsbehandlung liegt die Härtetiefe Im Bereich von etwa 0,6 bis 0,8 iae After the blank has been completely tempered, the entire surface of the spherical part continues to be subjected to high-frequency induction quenching or hardening. In this quenching or hardening treatment, the hardening depth is in the range from approximately 0.6 to 0.8 ia e Falls es erforderlich Ist, wird eine Vergütungsbehandlung bei einem relativ tieferen T durchgeführt.If necessary, remuneration treatment is given at a relatively lower T carried out.
tlv tieferen Temperaturbereich, beispielsweise zwischen 150 G bis 200 Ctlv lower temperature range, for example between 150 G to 200 C
Der nach dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kugelkopfbolzen Ist In seiner Leistungsfähigkeit und seinen Eigenschaften merklich verbessert; außerdem sind die Herstellungskosten gegenüber denen des nach den bekannten Verfahren hergestellten Kugelkopfbolzene wesentlich geringer.The one produced by the described method according to the invention Ball Head Bolt Is Both In Its Efficiency And Its Features noticeably improved; In addition, the production costs are significantly lower than those of the ball head bolt produced by the known method.
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Flg. 1 bis 4 zeigen Temperaturzeltdiagramme, aus denen die Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens Im Vergleich mit denen der bekannten Verfahren ersichtlich sind: hierbei zeigt Flg. 1 Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens In Abhängigkeit der Zelt, Flg. 2 den bekannten ersten Prozeß, Flg. 3 den bekannten zweiten Prozeß und Flg. 4 den bekannten dritten Prozeß. In den Figuren bedeutet die X-Achse die Wärmebehandlungstemperatur und die Y-Achse die Wärmebehandlungszelt. Es bedeuten weiterhin:Flg. 1 to 4 show temperature graphs from which the results of the method according to the invention in comparison with those of the known Process can be seen: Flg. 1 details of the invention Procedure Depending on the tent, Flg. 2 the known first process, Flg. 3 the known second process and Flg. 4 the well-known third trial. In the figures, the X-axis means the heat treatment temperature and the Y-axis is the heat treatment tent. It mean Farther:
C: Beginn der Karburierung (Zugabe des Anreicherungsgases) C0: Maximale ErhitzungstemperaturC: Start of carburization (addition of the enrichment gas) C 0 : Maximum heating temperature
C : VergütungstemperaturC: tempering temperature
C ': Diffusionstemperatur und Abschreck- bzw. HärtungstemperaturC ': diffusion temperature and quenching or hardening temperature
C.: Vergütungstemperatur auf einem relativ tieferen NiveauC .: tempering temperature at a relatively lower level
O-E auf der Y-Achse: Abschreck- bzw. HärtungszeltO-E on the Y-axis: quenching or hardening tent
E-H: VergütungszeltE-H: Compensation tent
H-J: Hochf requenzinduktlonsabschreckzeltH-J: High frequency induction quenching tent
J-M: Vergütungszelt bei einem relativ tieferen NiveauJ-M: Remuneration tent at a relatively lower level
Ca: KarburierungszeitCa: carburization time
d: Diffuslonsbehandlungszelt.d: Diffusion treatment tent.
Unter besonderer Bezugnahme auf Flg. 3 und 4 bedeuten C-C* die AbkUhlzelt, O-O' die Karburierungsschutzzeit, H-M die zur Entfernung des Karburierungsschutzes erforderliche Zelt und J-Y die Abkühlzelt an der Luft.With particular reference to Flg. 3 and 4 mean C-C * the cooling tent, O-O 'the carburization protection time, H-M the time to remove the Carburization protection required tent and J-Y the cool down tent at the Air.
Wie sich aus den Fig. 1 bis 4 ergibt, Ist die Wärmebehandlungedauer O-M zur Herstellung des Kugelkopfbolzens gemäß der Erfindung, verglichen mit der Behandlungsdauer bei den bekannten Verfahren gemäß Flg. 2 bis 4 am kürzesten. Die Vergütungstemperatur C liegt beim Verfahren gemäß der Erfindung, wie aus Fig. 1 ersichtlich, etwa bei 420°C,As is apparent from Figs. 1 to 4, the heat treatment time is O-M for the production of the ball head bolt according to the invention, compared with the treatment time in the known methods according to FIG Flg. 2 to 4 the shortest. The tempering temperature C is in the process according to the invention, as can be seen from Fig. 1, approximately at 420 ° C,
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wogegen die Vergütungstemperatur C beim bekannten ersten Verfahrenwhereas the tempering temperature C in the known first process
zwischen 550°C und 600°C liegt, weswegen die Vergütungszelt E-H beim erfindungsgemäßen Verfahren verkürzt werden kann. Darüber hinaus Ist die Vergütungszeit E-H sowohl beim bekannten zweiten als auch beim bekannten dritten Verfahren gemäß Fig. 3 bzw. 4 jeweils länger als beim Verfahren gemäß der Erfindung, da die Vergütutigsbehandlung nach dem Abschrecken bei einer relativ tieferen Temperatur durchgeführt wird.between 550 ° C and 600 ° C, which is why the compensation tent E-H at method according to the invention can be shortened. In addition, is the payment period E-H for both the known second and the known third method according to Fig. 3 or 4 each longer than in the method according to the invention, since the compensation treatment after Quenching is carried out at a relatively lower temperature.
Die mechanischen Eigenschaften und andere Merkmale des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kugelkopfbolzens sind in Tabelle zusammengestellt, wobei zum Vergleich die Eigenschaften der bekannten Kugelkopfbolzen angegeben sind, die fast die gleiche Größe wie der erfindungsgemäße Kugelkopfbolzen aufweisen, mittels der bekannten Verfahren hergestellt worden sind und augenblicklich in Japan und USA für Kraftfahrzeuge u.dgl. verwendet werden. Bei diesem Versuch wurde ein Kugelkopfbolzen In der Form Gemäß Fig. 5a verwendet. Seine Abmessungen sind folgende:The mechanical properties and other characteristics of the according to the invention Method produced ball head bolts are summarized in table, with the properties of the known for comparison Ball head bolts are indicated that are almost the same size as the one according to the invention Ball head bolts have been manufactured by known methods and are currently used in Japan and USA for Motor vehicles and the like can be used. In this attempt a Ball head bolt used in the form according to FIG. 5a. Its dimensions are the following:
D = 26 mm φ D = 26 mm φ
d = 14,46 mm φ d = 14.46 mm φ
1 = 22,4 mm1 = 22.4 mm
L = 54 mm.L = 54 mm.
Der Kugelmittelpunkt des Kugelkopfbolzens 1 wird In Pfeilrichtung P gemäß Flg. 5a belastet. Zur Durchführung der Belastungsversuche 6, 7 und δ in Tabelle 1 Ist der Kugelkopfbolzen 1 beim Versuch mltfals eines Schraubmutter 2 an einer Einspannvorrichtung 3 befestigt, P gibt ül& Richtung der Biegungsbelastung, der Fallbslastung ma ά@ΐ BIo-The ball center of the ball head bolt 1 is in the direction of arrow P according to Flg. 5a charged. To perform the load tests 6, 7 and δ in Table 1 is secured to a clamping device 3 when trying mltfals a nut 2 of the studs 1, P is & ül direction of the bending stress to which Fallbslastung ά ma @ ΐ bio-
gungsermüdungsbelastung an. Di® la Tab@!ls 1 aufgezeigt®» Verauelissr=- gebnlsse beruhen aaf Versuchen, die übar drei Jahre ©Efolgfcets. mn im den Jahren 1987 bis 1968 durchgeführt wurden. DIt la Tafeall© 1fatigue loading. Di® la Tab @! Ls 1 shown® »Verauelissr = - results are based on attempts, the usual three years © successfcets. mn from 1987 to 1968. DIt la Tafeall © 1
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ten Strukturen und Zustandsgrößen beruhen auf den Wärmebehandlungsbedingungen des Kugelkopfbolzens und den aus Fig. 8 bis 17 ersichtlichen Feinstrukturen.th structures and state variables are based on the heat treatment conditions of the ball head bolt and those shown in FIGS. 8 to 17 Fine structures.
Die Ergebnisse der Belastungsversuche sind aus Fig. 5b und 5c ersichtlich. Flg. 5b zeigt die auf den Mittelteil der Kugel ausgeübte Biegebeanspruchung über dem Blegungsausschlag, während Fig. 5c die Absorbtlonsenergle Über dem Blegungsausschlag am Mittelteil der Kugel zeigt. Gemäß diesen Ergebnissen weist der aufgrund des erfindungsgemäßen Wär-Jk The results of the loading tests can be seen from FIGS. 5b and 5c. Flg. FIG. 5b shows the bending stress exerted on the central part of the ball over the deflection, while FIG. 5c shows the absorption energy over the deflection on the central part of the ball. According to these results, due to the inventive heat Jk mebehandlungsverfahrens hergestellte Kugelkopfbolzen im Vergleich zuball head studs manufactured using the treatment process compared to
den aufgrund der vorbekannten Wärmebehandlungsverfahren hergestellten Kugelkopfbolzen eine ausgezeichnete Stoßbelastungswiderstandsfähigkeit, Festigkeit und Dehnbarkelt auf. Vor allen Dingen zeigt der Kugelkopfbolzen gemäß der Erfindung, wie aus Fig. 5b ersichtlich, beim Biegeversuch keinerlei Bruchstelle.those produced on the basis of the previously known heat treatment process Ball head bolts excellent shock resistance, Strength and elasticity. Above all, the ball head bolt shows According to the invention, as can be seen from FIG. 5b, there was no breakage during the bending test.
Flg. 6 zeigt die Härteverteilung der Kugel des fertigen Kugelkopfbolzens, wobei die Härteänderungen der Kugeloberfläche über dem Abstand von der Oberfläche des kugeligen Teils aufgetragen sind. Hierbei zeigt die Kurve A die Härte verteilung des kugeligen Teils, das durch das erfindungsgemäße P Hochf requenzlndukttonserhitzungsverfahren abgeschreckt bzw. gehärtetFlg. 6 shows the hardness distribution of the ball of the finished ball head bolt, where the hardness changes of the spherical surface over the distance from the Surface of the spherical part are applied. Here, curve A shows the hardness distribution of the spherical part by the invention P High frequency inductive heating process quenched or hardened
worden Ist, während die Kurven B, C und D jeweils den Härte Verteilungen der gemäß den bekannten ersten, zweiten und dritten Verfahren hergestellten Kugelkopfbolzen entsprechen. Aus diesen Härteverteilungekurven wird deutlich, daß sich aufgrund des erfindungsgemäßen zusätzlichen Hochfrequenzlnduktlonshärtens In der Oberflächenschicht des kugeligen Teils eine überlegene Härteverteilung ergibt, obwohl die Karburierungskonzentration und deren Tiefe geringer 1st. Die Kurve A* zeigt zum Vergleich die Härteverteilung des erfindungsgemäßen Kugelkopfbolzens vor der Hochfrequenzinduktionserhitzung.has been, while curves B, C and D respectively show the hardness distributions corresponding to the ball head studs produced according to the known first, second and third methods. These hardness distribution curves become It is clear that due to the additional high-frequency induction hardening according to the invention in the surface layer of the spherical part gives a superior hardness distribution, although the carburization concentration and its depth is lower. The curve A * shows for comparison the hardness distribution of the ball head bolt according to the invention before High frequency induction heating.
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In Fig. 6 gibt die Ordinate den Härtewert gemäß der Roekwell-C-Skala und die Abszisse die jeweilige Tiefe der Oberflächenschicht in mm an. Die Abnahme zwischen der gehärteten Oberflächenschicht und dem Inneren Teil ist gering, woraus die beachtenswerten Vorteile der Karburierungs- und Hochfrequenzerwärmungsbehandlung gemäß der Erfindung deutlich werden.In Fig. 6, the ordinate gives the hardness value according to the Roekwell C scale and the abscissa indicates the respective depth of the surface layer in mm. The decrease between the hardened surface layer and the inside Part is small, from which the notable advantages of the carburization and high frequency heating treatment according to the invention will become apparent.
Da beim Verfahren gemäß der Erfindung, wie oben beschrieben, als Ausgangsmaterlal ein kohlenstoff armer Stahl oder ein kohlenstoffarmer Legierungsstahl, der einen Gehalt von 0,12%bls 0,2&C aufweist und bei Baumtemperatur ausgezeichnet bearbeitbar ist, verwendet wird, kann die Lebensdauer des Stempels, der aus Schnelldrehstahl hergestellt 1st, und £"H Aushöhlen des Hohlkugelkopfbolzens verwendet wird, bemerkenswert verlängert werden.Since in the method according to the invention, as described above, as a starting material a low carbon steel or a low carbon alloy steel, which has a content of 0.12% to 0.2 & C and at tree temperature Excellent workable, used, can service life of the punch, which is made of high-speed steel, and the hollowing out of the hollow ball-headed bolt is used, remarkable be extended.
Aus Fig. 7 ist das Verformungsverhältnis gegenüber dem Verformungswiderstand bzw. der geleisteten Verformungs&ifoslt ersichtlich, wobeiFrom Fig. 7 is the deformation ratio versus the deformation resistance or the performed deformation & ifoslt can be seen, whereby
Kf, K * dem Verformungswiderstand (kg/mm ) der Stähle JIS ■ SCM-21K f , K * the deformation resistance (kg / mm) of the steels JIS ■ SCM-21
bzw. JIS · SCM-4 entsprechen, während ω, ω9 der geleisteten Verfor-or JIS · SCM-4, while ω, ω 9 correspond to the defor-
3
mungsarbelt (mm - kg/mm ) der Stähle JIS· SCM-21 bzw. JIS · SCM-43
Grinding (mm - kg / mm) of the steels JIS · SCM-21 and JIS · SCM-4
2 entsprechen. Demgemäß gelten für die Ordinate die Werte kg/mm und mm - kg/mm , während die Abszisse das Verformungsverhältnis der verwendeten Stähle in % angibt. Aus Fig. 7 ist leicht ersichtlich, daß sowohl der Verformungswiderstand als auch die geleistete Verformungsarbeit beim erfindungsgemäß verwendeten Kohlenstoffstahl JIS* SCM-21 15 bis 20% niedriger sind als beim Stahl JIS* SCM-4, der beispielsweise beim bekannten ersten Herstellungsverfahren angewendet wird. Dies ist von entscheidendem Vorteil hinsichtlich der Verlängerung der Lebensdauer der verwendeten Werkzeuge. So kann beispielsweise ein Stempelwerkzeug, das aus Schnelldrehstahl hergestellt Ist und zum Aushöhlen eines Hohlkugelkopfbolzens verwendet wird, bei einem Verfor-2 correspond. Accordingly, the values kg / mm and mm - kg / mm apply to the ordinate, while the abscissa indicates the deformation ratio of the steels used in%. It is easily understood from Fig. 7 that both the deformation resistance and the deformation work performed in the JIS * SCM-21 carbon steel used in the present invention are 15 to 20% lower than those used in the JIS * SCM-4 steel used, for example, in the known first manufacturing method. This is a decisive advantage in terms of extending the service life of the tools used. For example, a punch tool that is made of high-speed steel and is used to hollow out a hollow ball head bolt can be used in a defor-
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mungsverhältnls von 60% etwa 10. ooo bis 20. ooo Stück beim JIS · SCM-21-Stahl bearbeiten, jedoch nur etwa 2. ooo bis 5. ooo Stück beim JIS · SCM-4-Stahl. Es ist übrigens sehr wohl bekannt, daß ein geringerer Unterschied beim Verformungswiderstand oder Fließwiderstand des zu bearbeitenden Stahls oder der zu bearbeitenden Legierung, Insbesondere beim Arbeiten mit einem hohen Verformungsverhältnis, eine beträchtliche Wirkung auf die Lebensdauer des Werkzeuges und den Wirkungsgrad des Herstellungsverfahrens ausübt, wie schon oben erwähnt.mation ratio of 60% about 10, ooo to 20, ooo pieces in the case of JIS · SCM-21 steel machine, but only about 2,000 to 5,000 pieces for JIS · SCM-4 steel. Incidentally, it is well known that a smaller difference in resistance to deformation or flow resistance of the machined Steel or the alloy to be processed, especially when working with a high deformation ratio, has a considerable effect the life of the tool and the efficiency of the manufacturing process, as mentioned above.
Die wesentlichsten Merkmale der Erfindung sind zusammenfassend folgende;In summary, the most essential features of the invention are as follows;
Vor allen Dingen wird gemäß der Srfiaducg als Ausgangsmaterial ein kohlenstoffarmer Stahl oder ein kohlenstoffarmer Legierungsstahl verweE-det, der bei Raumtemperatur ausgezeichnet bearbeitbar ist, so daß der Formprozeß bei Raumtemperatur leichter und wirkungsvoller durchgeführt werden kann. Weiterhin 1st ein relativ niedriger Karburlerungskohlenstoffgehalt der Oberflächenkarburierungsschicht, beispielsweise etwa 0,6%, mit einer relativ geringen Karburierungsdicke der Oberfläche von etwa 0.3 bis 0,5 mm vorgesehen; die gewählte Diffuslonsbehandlungstemperatur 1st genau so hoch wie die Karburlerungsabschreck- bzw. -härtungstemperatur, so daß sich aufgrund des verbesserten ausgezeichneten Härtungseffektes eine für einen kohlenstoffarmen Stahl ausreichend gute Härtestruktur ergibt; die Vergütungsbehandlung wird bei der für einen üblichen Kohlenstoffstahl angewendeten Vergütungstemperatur durchgeführt, so daß die mechanischen Eigenschaften, beispielsweise Zähigkeit oder Dehnbarkeit, Ermüdungsgrenze, Zug- bzw. Bruchfestigkeit, Stoßbelastungswiderstand, Belastbarkelt und dergleichen, bemerkenswert verbessert werden können. Schließlich wird das Hochfrequenzlnduktlonshärteverfahren lediglich bei dem kugeligen Teil des Kugelkopfbolzens angewendet, wodurch steh ein Kugelkopfbolzen herstellen läßt, der trotz seiner geringen Karburlerungsttefe und seines niedrigen Kohlenstoffgehaltes ausgezeichnete Elgenschaf-Above all, according to the Srfiaducg, a starting material is used low carbon steel or a low carbon alloy steel is used, which is excellent in workability at room temperature, so that the molding process can be carried out more easily and efficiently at room temperature can be. Furthermore, there is a relatively low carburizing carbon content of the surface carburizing layer, for example about 0.6%, with a relatively small carburizing thickness of the surface of about 0.3 to 0.5 mm provided; the selected diffusion treatment temperature Is exactly as high as the carburization quenching or hardening temperature, so that due to the improved excellent hardening effect a sufficiently good hardness structure for a low-carbon steel results; the tempering treatment is that for a common carbon steel applied tempering temperature, so that the mechanical properties, for example toughness or ductility, Fatigue limit, tensile or breaking strength, shock load resistance, Load capacity and the like can be remarkably improved. Finally, the high frequency induction hardening process is only used at applied to the spherical part of the ball head bolt, whereby stand a Ball head bolt can be produced, which despite its low Karburlerungsttefe and its low carbon content excellent sheep
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ten hinsichtlich der Verschleißfähigkeit und der Dehnbarkelt aufweist. Darüber hinaus werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Her· stellung des Kugelkopfbolzens die für das Herstellungsverfahren erforderliche Zelt verkürzt und die Herstellungskosten erheblich verringert. Das erfindungsgemäße Wärmebehandlungsverfahren kann auch zur Herstellung eines Artikels oder eines Teils verwendet werden, bei dem für einen begrenzten Teil dieses Artikels eine charakteristische Verschleißfestigkeit und gleichzeitig für den verbleibenden Teil dieses Artikels eine spezielle Zähigkeit und Festigkeit, der gefordert wird, wie dies beispielsweise bei Ventllstößeln, Ventllelnstellschrauben und dergleichen der Fall Ist, die bei Verbrennungskraftmaschinen zur Anwendung gelangen.ten in terms of wear resistance and elasticity. In addition, the process according to the invention for producing the ball head bolt shortens the length of time required for the production process and considerably reduces the production costs. The heat treatment method according to the invention can also be used to manufacture an article or part in which a characteristic wear resistance for a limited part of this article and, at the same time, this for the remainder Article has a special toughness and strength that is required As is the case, for example, with valve tappets, valve adjusting screws and the same is the case, which is used in internal combustion engines reach.
5467 209829/0718 5467 209829/0718
Cbaiakteiistische Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Kugelkopfbolzen im Vergleich zu den nach den bekannten Verfahren hergestelltenCbaacteiistic properties of the ball head bolts produced according to the invention in comparison with those produced according to the known processes
CharakteristiseheX Behandlungs- j Eigenschaften \verfahrenCharacteristic treatment methods
Wärmebehandlungsverfahren gemäß der ErfindungHeat treatment method according to the invention
O CO COO CO CO
Werkstoffqualität (Hauptkomponenter)Material quality (main component)
Behandlungsverfahren nach dem KaltverformenTreatment process after cold working
JIS · SCM-21 C: 0,15 Cr: 0,9 Mo: 0,20JIS · SCM-21 C: 0.15 Cr: 0.9 Mo: 0.20
KarburierungshärtungCarburization hardening
(9000Q > Vergüten(900 0 Q > tempering
(420 Q >■ Hochfrequenz-(420 Q > ■ high frequency
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
1. Verfahren1. Procedure
(in Japan ausgeübt)(exercised in Japan)
2. Verfahren2. Procedure
(in Japan ausgeübt)(exercised in Japan)
JIS ' SCM-21
C: 0,4
Cr: 0,9
Mo: 0,2JIS 'SCM-21
C: 0.4
Cr: 0.9
Mo: 0.2
induktionshärten -induction hardening -
Zugfestigkeit des Schraubbolzenteils (δ _: kg/mm ) Tensile strength of the screw bolt part (δ _: kg / mm)
Streckgrenze des ( δ : kg/ mm ) Yield strength of the (δ: kg / mm)
SchraubbolzensBolt
guten bei niedriger Temperatur (2000Qgood at low temperature (200 0 Q
120 ~120 ~
110 ~ Bearbeitung der Kugeloberfläche > Härten110 ~ Machining the surface of the sphere> Hardening
(850°Q y Vergüten(850 ° Q y tempering
(580°Q ? Hochfrequenz- Induktionshärten
^ Vergüten bei niedriger Temperatur (200 Q(580 ° Q? High frequency induction hardening
^ Quenching and tempering at low temperature (200 Q
120120
110110
JIS · SCM-21
C: 0,16
Cr: 0,9
Mo: 0,2JIS · SCM-21
C: 0.16
Cr: 0.9
Mo: 0.2
Karburierungsschutz * Carburization protection *
Karburierung (900 Q
——* Diffusionshärten (350°Q >Carburization (900 Q
—— * Diffusion hardening (350 ° Q>
Vergüten bei niedriger
Temperatur (200 QCompensation at lower
Temperature (200 Q
ϊ Entfernung des ϊ Removal of the
KarburierungsschutzesCarburization protection
3. Verfahren3. Procedure
(in USA ausgeübt)(exercised in USA)
entsprechend JIS · SCM-21according to JIS · SCM-21
0,20.2
0,5 , 0.50.5, 0.5
0,20.2
C:
Cr:C:
Cr:
Ni:,
Mo:Ni :,
Mon:
~ 100~ 100
~ 75~ 75
KarburierungCarburization
DiffusionshärtenDiffusion hardening
(850°Q * (850 ° Q *
Vergüten bei niedriger TemperaturQuenching and tempering at low temperature
(200°Q »(200 ° Q »
Hochfrequenz-Indukti onsvergütenHigh-frequency induction tempering
des Gewindes i of the thread i
LuftkühlungAir cooling
90 ~10090 ~ 100
65 ~ 7565 ~ 75
cncn
coco
CXJCXJ
coco
( δ : kg/mm )
B
Streckgrenze
(6g: kg/mm )
Längung (δ : % 'Tensile strength of the shaft part
(δ: kg / mm)
B.
Stretch limit
(6 g : kg / mm)
Elongation (δ: % '
Kohlenstoff
konzentration ("jo) Surfaces-
carbon
concentration ("jo)
gemäß der ErfindungHeat treatment process
according to the invention
(in Japan ausgeübt)1. Procedure
(exercised in Japan)
(in USA ausgeübt)3. Procedure
(exercised in USA)
(mm)Carburization depth
(mm)
Inneres TeilV.
Inner part
80 90
18 ' 19110 120
80 90
18 '19
90 HO
16 19110 120
90 HO
16 19
(in Japan ausgeübt)2. Procedure
(exercised in Japan)
60 65
18 1990 95
60 65
18 19
Eigenschaften N^verfahren
\unaraKterisuscnex tjenanaiungs-
Properties N ^ process
\
gefiige
und
andere
ZuständeMetal-
compliant
and
other
conditions
60 65
18 1990 95
60 65
18 19
und
Schraub shaft
and
Screw
(Fig. 8)Martensite
(Fig. 8)
(Fig. 8)Martensite
(Fig. 8)
Austenit (Fig. 12)Martensite + rest
Austenite (Fig. 12)
+ Ferrit (Fig. 9)Sorbitol + troostite
+ Ferrite (Fig. 9)
Austenit (Fig. 12)Martensite + rest
Austenite (Fig. 12)
+ eine kleinere
Menge Martensit
(Fig. 13)Ferrite + troostite
+ a smaller one
Amount of martensite
(Fig. 13)
+ eine kleinere
Menge Martensit
(Fig. 13)Ferrite + Stroosut
+ a smaller one
Amount of martensite
(Fig. 13)
(Fig. 14), Schaftteil:
Ferrit + Troostit +
Martensit (Fig. 16)Threaded part: sorbitol
(Fig. 14), shaft part:
Ferrite + troostite +
Martensite (Fig. 16)
+ eine kleinere Menge
Ferrit (Fig. 15)Sorbitol + troostite
+ a smaller amount
Ferrite (Fig. 15)
!Sorbitol (Fig. 11)
!
+ eine kleinere Menge
Martensit (Fig. 13)Ferrite + troostite
+ a smaller amount
Martensite (Fig. 13)
+eine Meinere Menge
Martensit (Fig. 17)Ferrite + troostite
+ a lot of mine
Martensite (Fig. 17)
+ eine kleinere Menge
Martensit (Fig. 13)Ferrite + troostite
+ a smaller amount
Martensite (Fig. 13)
CD cn CD cn
O Cn O Cn
cncn
OSOS
O CO CDO CO CD
COCO
0000
EigenschaftCharacteris
characteristic
en \ verfahrenical \ treatment
en \ proceed
Teils (HRc)Hardness of the inside
Partly (HRc)
eines auf den kuge
ligen Teil auftref
fenden 30 kg-Gewich
tes vor Erzeugung
eines BruchesHeight of fall (mm)
one on the face
league part occurs
30 kg weight
tes before generation
a break
gemäß der ErfindungHeat treatment process
according to the invention
(in Japan ausgeübt)1 ..Procedure
(exercised in Japan)
Teil des Schaftes, belastet an
der Kugel (Brucherzeugung:
Fig. 5b)Flexural strength of the conical
Part of the shaft, loaded on
of the sphere (fracture generation:
Fig. 5b)
eines auf den kuge
ligen Teil auftref
fenden 30 kg-Gewich-
tes vor Erzeugung eines
starken BruchesHeight of fall (mm)
one on the face
league part occurs
ends 30 kg weight
tes before generating a
strong break
(in Japan ausgeübt) ^ in USA ausgeübt)2. Procedure 3. Procedure
(exercised in Japan) ^ exercised in USA)
(P max vor Brucherzeugung:
1.000 kg Zyklus, P min: 100 kg)Fatigue strength (bending)
(P max before fracture generation:
1,000 kg cycle, P min: 100 kg)
gegenüber
Stoß und
Schlagstrength
opposite to
Push and
Blow
toto
CDCD cncn
Claims (5)
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|---|---|---|---|
| JP45119330A JPS5021153B1 (en) | 1970-12-28 | 1970-12-28 |
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|---|---|
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Family
ID=14758791
Family Applications (1)
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| DE2165105C3 (en) | 1975-04-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |