DE2362977C2 - Method of manufacturing hardened gears - Google Patents
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Description
hergestellt wird.will be produced.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad nach dem Aufkohlen auf etwa 8400C gebracht wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the gear is brought to about 840 0 C after the carburization.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schabwerkzeug bei ausreichend erhöhter Temperatur gehalten wird, um ein örtliches Härten des Zahnrades während des Schabens zu vermeiden.7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that the scraping tool at sufficient elevated temperature is maintained to local hardening of the gear during the Avoid scraping.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schabwerkzeug während des Schabens auf etwa der Temperatur des Zahnrades gehalten wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the scraping tool during the Scraping is kept at about the temperature of the gear.
Im Rahmen der Wärmebehandlung von Stählen ist es bekannt, daß es beim Härten zum Verzug kommen kann, man dies jedoch durch das sogenannte Warmbadhärten weitgehend verhindern kann (Härten von Stahl im Salzbad bei Ms-Temperatur). Dabei wird der Stahlgegenstand auf Austenitisierungstemperatur erwärmt, welche mit der Art der Legierung variieren kann, jedoch für Stähle, wie man sie üblicherweise zur Herstellung von kraftübertragenden Zahnrädern in der Autotechnik anwendet, bei etwa 840° C liegtIn the context of the heat treatment of steels, it is known that hardening leads to distortion can, but this can largely be prevented by so-called hot bath hardening (hardening of steel in a salt bath at Ms temperature). The steel object is heated to the austenitizing temperature, which can vary with the type of alloy, but for steels as they are commonly used for Manufacture of power-transmitting gears used in automotive engineering, is around 840 ° C
Anschließend wird der Gegenstand auf eine mittlere Temperatur entweder in öl oder in einem Salzbad abgeschreckt Er verbleibt im Abschreckbad, bis ein Temperaturausgleich durch den ganzen Gegenstand erreicht ist Wird in Öl abgeschreckt, so liegt diese Temperatur im allgemeinen nicht wesentlich über etwa 2300C, bei Abschrecken im Salzbad im wesentlichen in der gleichen Größenordnung.Subsequently, the subject to a medium temperature is quenched either in oil or in a salt bath He remains in the quench bath, until a temperature compensation achieved by the whole article is quenched in oil, this temperature is generally not substantially above about 230 0 C, Salt bath quenching of essentially the same order of magnitude.
Nach dem Abschrecken können die Gegenstände langsam auf Raumtemperatur abkühlen. Wenn dies langsam geschieht, so werden innere Spannungen im wesentlichen vermieden und der Verzug auf ein Minimum reduziertAfter quenching, the items are allowed to slowly cool to room temperature. If this happens slowly, so internal tensions are essentially avoided and the warpage on a Minimum reduced
Die Erfindung bringt nun die Anwendung des Warmbadhärtens auf Zahnräder aus Stahl, welche auf ungefähr Endform roh abgearbeitet sind. Nach dem Aufwärmen der Zahnräder auf Austenitisierungstemperatur werden sie auf eine mittlere Temperatur abgeschreckt; während sie auf dieser mittleren Temperatur, zum Beispiel 205 bis 230° C verbleiben, werden sie in üblicherweise über gekreuzte Achsen geschabt.The invention now brings the application of hot bath hardening to gears made of steel, which on are roughly finished in their final shape. After the gears have been warmed up to austenitizing temperature they are quenched to a medium temperature; while at this middle temperature, For example, 205 to 230 ° C remain, they are usually scraped in crossed axes.
Wo ein plötzliches und örtliches Härten durch das Schaben des Zahnrades ein Problem ist, so kann man dieses Schaben mit einer Maschine durchführen, die auf genügend hoher Temperatur gehalten wird, um ein derartiges Härten während des Schabens zu vermeiden. So kann man zum Beispiel im Werkzeug eine Temperatur aufrechterhalten, die zumindest dem halben Wert des Zahnrades in Fahrenheit entsprichtWhere sudden and local hardening from scraping the gear is a problem, one can perform this scraping with a machine maintained at a temperature high enough to produce a to avoid such hardening during scraping. For example, you can have a Maintain a temperature that is at least half the Fahrenheit value of the gear
Nach dem Schaben kann das Zahnrad auf Raumtemperatur abkühlen, wobei im allgemeinen kein nennenswerter
Verzug mehr eintritt Wenn gewünscht, kann man das Zahnrad noch anlassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich beispielsweise bei Stählen nach AISI 8620 mit einer vorhergehenden
Aufkohlung, aber auch mit vollständig durchhärtenden Stählen wie Stählen nach AISI6150 durchführen.After scraping, the gear can cool down to room temperature, with generally no more significant distortion occurring. If desired, the gear can still be left on.
The method according to the invention can be carried out, for example, with steels according to AISI 8620 with previous carburization, but also with completely hardening steels such as steels according to AISI6150.
AISI 862UAISI 862U
AlSI 6150AlSI 6150
0,18-0,23%
0,20-0,35%
0,70-0,90%
bis 0,035%
bis 0,040%
0,40-0,60%
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Rest Eisen0.18-0.23%
0.20-0.35%
0.70-0.90%
up to 0.035%
up to 0.040%
0.40-0.60%
0.15-0.25%
0.40-0.70%
Remainder iron
Kohlenstoffcarbon
Siliziumsilicon
Manganmanganese
Phosphorphosphorus
Schwefelsulfur
Chromchrome
Molybdänmolybdenum
Nickelnickel
0,48-0,53% Kohlenstoff
0,20-0,35% Silizium
0,70-0,90% Mangan
bis 0,035% Phosphor
bis 0,040% Schwefel
0,80-1,10% Chrom
mindestens 0,15% Vanadium
Rest Eisen0.48-0.53% carbon
0.20-0.35% silicon
0.70-0.90% manganese
up to 0.035% phosphorus
up to 0.040% sulfur
0.80-1.10% chromium
at least 0.15% vanadium
Remainder iron
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Zahnrad während eines Warmbadhärtungscyclus geschabt, wobei das Zahnrad bei erhöhter Temperatur verbleibt und daher relativ weich ist. Nach dem Schaben kann das Zahnrad langsam auf Raumtemperatur abkühlen und wird dann, wenn erforderlich, angelassen, wobei alle diese Stufen im wesentlichen ohne Verzug durchlaufen werden.In the method according to the invention, a gear wheel is scraped during a hot bath hardening cycle, whereby the gear wheel remains at an elevated temperature and is therefore relatively soft. After scraping the gearwheel can slowly cool down to room temperature and is then tempered if necessary, all of these stages being passed through essentially without delay.
Die Erfindung wird an folgenden Beispielen näher erläutert, wobei einmal ein aufgekohlter Stahl und das andere Mal ein durchgehärteter Stahl behandelt wurde.The invention is illustrated by the following examples, one being a carburized steel and the other other times a through hardened steel was treated.
Ein Autovorgelege aus Stahl nach AISI 8620 wurde zum Beispiel durch Walzfräsen auf ungefähre Endabmaße gebracht, wobei jedoch ein geringes Obermaß stehenblieb. Das gewälzte Zahnrad wurde dann in aufkohlender Atmosphäre ausreichend lang bei einer Temperatur \on etwa 925°C aufgekohlt, woraufhin es langsam auf Raumtemperatur auskühlen konnte.A car gear train made of steel according to AISI 8620, for example, was milled to approximate final dimensions brought, but a slight oversize remained. The rolled gear was then in carburizing atmosphere long enough for a Temperature \ on about 925 ° C, whereupon it was allowed to slowly cool to room temperature.
Arbeitet man konituierlich, so kann man nur bis etwa 8400C kühlen, also auf die eigentliche Austenisierungstemperatur. Beim unterbrochenen oder absatzweisen Arbeiten wird das aufgekohlte Zahnrad auf diese Austenisierungstemperatur wieder aufgewärmt.One works konituierlich, so you can cool only to about 840 0 C, so the actual austenitizing. When working intermittently or intermittently, the carburized gear is reheated to this austenizing temperature.
Als nächstes folgt die 1. Stufe des Warmbadhärtens= wobei der Stahl auf eine mittlere Temperatur abgeschreckt und in dem Abschreckbad bis zur gleichmäßigen Temperaturverteilung innerhalb des ganzen Körpers verbleibt Das Abschrecken kann in einem Öl- oder Salzbad erfolgen. Wird mit öl abgeschreckt, so liegt die Abschrecktemperatur zwischen 205 und 2300C.The next step is the 1st stage of hot bath hardening = the steel is quenched to a medium temperature and remains in the quenching bath until the temperature is evenly distributed throughout the body. Quenching can take place in an oil or salt bath. When quenching with oil, the quenching temperature is between 205 and 230 ° C.
Bei dieser Temperatur, abhängig von der speziellen Zusammensetzung des Werkstoffs, besitzt der Stahl einschließlich seiner Härte die geeigneten Bedingungen für ein übliches Schaben des Zahnrades über gekreuzte Achsen.At this temperature, depending on the special composition of the material, the steel has including its hardness the suitable conditions for a usual scraping of the gear over crossed Axles.
Während nun der Stahl auf der mittleren Temperatur von 205 bis 2300C verbleibt, wird das Zahnrad auf exakte Form der Zähne spanend bearbeitet. Anschließend kann es auf Raumtempratur abkühlen und wird — wenn erforderlich — noch angelassen z. B. durch Anwärmen auf 149 bis 175° C, und wird schließlich abgekühltWhile the steel now remains at the mean temperature of 205 to 230 0 C, the gear is machined to the exact shape of the teeth. Then it can cool down to room temperature and - if necessary - still left on z. B. by heating to 149 to 175 ° C, and is finally cooled
Ein mittelgekohlter Stahl nach AISI 6150 wurde für Körper angewandt, die durchgehärtet werden sollen. In diesem Fall ist die Vorgangsweise im allgemeinen so wie in Beispiel 1 mit Ausnahme, daß hier kein Aufkohlen stattfindet Der Vollständigkeit halber wird jedoch nochmals das Verfahren im Detail beschrieben.A medium-carbon steel according to AISI 6150 was used for bodies that are to be hardened through. In in this case the procedure is generally the same as in Example 1 with the exception that there is no carburization takes place For the sake of completeness, however, the procedure is described again in detail.
Ein Zahnrad für ein Autovorgelege oder ein Ritzel wurde gewälzt oder in anderer Weise spanend auf etwa Endabmaße jedoch mit etwas Überstand abgearbeitet.A gear wheel for an automobile transmission or a pinion was rolled or otherwise machined to about Final dimensions, however, worked off with a little overhang.
Dieser Rohling wurde auf Austenitisierungstemperatur von etwa 840° C erwärmt und dann auf mittlere Temperatur abgeschreckt, bei dieser Temperatur bis im wesentiichen die Temperaiurverteilung durch den ganzen Gegenstand erreicht ist, gehalten und während dieser Zeit in üblicher Weise über gekreuzte Achsen exakt auf Endform bearbeitet, woraufhin das Zahnrad auf Raumtemperatur abkühlen konnte und gegebenenfalls noch angelassen wurde.This blank was at the austenitizing temperature heated to about 840 ° C and then quenched to medium temperature, at this temperature to im essential the temperature distribution is achieved through the whole object, held and during this time machined in the usual way over crossed axes exactly to the final shape, whereupon the gear Was allowed to cool to room temperature and was optionally left on.
Nach beiden Beispielen erfolgte, wie erwähnt, das Schaben des Zahnrades in der bevorzugten Ausführungsweise nach dem üblichen Verfahren zum Schaben des Zahnrades in einander kreuzenden oder überschneidenden Achsen. Dabei entspricht die Verzahnung eines zahnradähnlichen Schneid- oder Schabewerkzeuges aus Schnelldrehstahl der Verzahnung dss angestrebten Zahnrads. Die Zähne sind versehen mit einer Vielzahl von Einschnitten an den Zahnflanken in Form scharfer Kanten, die im allgemeinen in Ebenen parallel zur Rotationsebene bzw. zu den Stirnflächen des Werkzeuges liegen.After both examples, as mentioned, the scraping of the gear took place in the preferred embodiment according to the usual method of scraping the gear in intersecting or intersecting Axles. The toothing corresponds to a gear-like cutting or scraping tool High-speed steel of the toothing of the targeted gear. The teeth are provided with a multitude of incisions on the tooth flanks in the form of sharp edges, which are generally in planes parallel to the Plane of rotation or to the end faces of the tool.
Das Schabwerkzeug hat Zähne, die sich in ihrem Steigungswinkel von dem des zu bearbeitenden Zahnrades um ein gewisses Ausmaß unterscheiden, vorzugsweise 3 bis 300C. Demzufolge greifen Zahnrad und Werkzeug ineinander ein mit Achsen, die sich im Raum in einem Winkel schneiden, der gleich ist der Summe oder der Differenz ihrer Steigungswinkel. Als Folge dieser gegeneinander geneigten Achsen kommt es, wenn Zahnrad und Wei kzeug in engem Eingriff mit beträchtlicher Geschwindigkeit laufen, zu einer relativen Gleitbewegung zwischen den Berührungsflächen an den Zahnßanken des Zahnrades und Werkzeuges, die sich im allgemeinen der Länge nach von einem bis zum anderen Ende des Zahns erstrecken. Diese Gleitbewegung ist im allgemeinen verbunden mit der üblichen Evolventenbewegung und führt zu einem Zahnradschaben, indem das Metall von der Oberfläche der Zähne in feinen Spänen abgehoben wird.The scraping tool has teeth that differ in their helix angle from that of the gear to be machined to a certain extent, preferably 3 to 30 ° C. Accordingly, gear and tool mesh with axes that intersect in space at an angle that is the same is the sum or the difference of their angles of inclination. As a result of these mutually inclined axes, when the gear and Wei tool run in close engagement at considerable speed, there is a relative sliding movement between the contact surfaces on the tooth banks of the gear and tool, which generally extend lengthwise from one end to the other of the tooth. This sliding movement is generally associated with the usual involute movement and results in gear scraping, in that the metal is lifted off the surface of the teeth in fine chips.
Es wurde festgestellt, daß das Schaben des heißen Zahnrades zu einem örtlichen Abkühlen und Härten des abzutragenden Metalls führt Diese Bearbeitung kann man nun vornehmen, indem das Werkzeug auf ausreichend erhöhter Temperatur gehalten wird, um ein plötzliches Härten des zu schabenden Zahnrades zu vermeiden. Man beobachtet keine Nachteile am Werkzeug aufgrund des Schabens von heißen Zahnrädern, da solche Werkzeuge aus Schnellarbeitsstählen hergestellt sind und Schabtemperaturen bis hinauf zu etwa 5400C zulassen.It has been found that the scraping of the hot gear leads to local cooling and hardening of the metal to be removed. This machining can now be carried out by keeping the tool at a sufficiently elevated temperature to avoid sudden hardening of the gear to be scraped. Observed no disadvantages to the tool due to the scraping of hot gears because such tools are made of high-speed steels and allow Schabtemperaturen up to about 540 0 C.
Dieses Schaben kann an allen Zahnrädern vorgenommen werder., wenn nicht eine Begrenzung durch die Härte oder die Zusammensetzung des Werkstoffs gegeben ist. So können beispielsweise Zahnräder aus bestimmten Legierungen Einschlüsse enthalten, die ein wirksames Schaben verhindern, wenn auch die üblicherweise nach Rockwell C bestimmte Härte relativ gering ist. Andererseits können andere Legierungen mit Erfolg bei wesentlich höheren Rockwell-Härten geschabt werden, wenn solche das Schaben behindernde Einschlüsse fehlen.This scraping can be done on all gears, if not limited by the Hardness or the composition of the material is given. For example, gears can be made from certain alloys contain inclusions that prevent effective scraping, although these are common Hardness determined according to Rockwell C is relatively low. On the other hand, other alloys can work with success are scraped at significantly higher Rockwell hardnesses, if such inclusions that hinder scraping miss.
Soweit beim Warmbadhärten ein Abschrecken des Zahnrades von der Austenitisierungstemperatur erforderlich ist, so wird die Temperatur, auf die es abgeschreckt wird, begrenzt durch das Abschreckmedium. Im allgemeinen lassen Abschrecköle Temperaturen bis 2300C zu. Wärmebeständigere öle werden möglicherweise noch verfügbar. Man wird bevorzugt öl zum abschrecken anwenden, da dieses das Schaben der heißen Zahnräder nicht nachteilig beeinflußt Das Zahnrad kann jedoch eine Temperatur wesentlich über etwa 23O0C haben, wenn es in einem Salzbad abgeschreckt wird, vorausgesetzt, daß das Schaben bei Temperaturen vorgenommen wird, bei denen das Salz flüssig bleibt. Abschrecksalze, die bei Temperaturen unter denen, wo das Schaben stattfindet, flüssig bleiben, sind verfügbar. Nach dem Schaben und Abkühlen des Zahnrades erstarrt das Salz, läßt sich jedoch leicht entfernen — im allgemeinen mit Wasser —, nachdem das Zahnrad Raumtemperatur erreicht hat.If the gearwheel has to be quenched from the austenitizing temperature during hot bath hardening, the temperature to which it is quenched is limited by the quenching medium. In general, quenching let temperatures up to 230 0 C. More heat resistant oils may become available. It will apply preferred oil to deter, as this does not affect the scraping of the hot gears adversely However, the gear may have a temperature have substantially above about 23O 0 C when it is quenched in a salt bath, provided that the scraping is carried out at temperatures in which the salt remains liquid. Quench salts that remain liquid at temperatures below where the scraping takes place are available. After the gear has been scraped and cooled, the salt solidifies, but can be easily removed - generally with water - after the gear has reached room temperature.
Claims (5)
0,20-0,35 %
0,70 -0,90 %
bis 0,035 %
bis 0,040 %
0,40-0,60 %
0,15-0,25 0/0
0.40-0,70 %
Rest5. The method according to claim 4, characterized in that the gear made of a steel according to AISI 8620 with the composition 0.18-03%
0.20-0.35%
0.70 -0.90%
up to 0.035%
up to 0.040%
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rest
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| DE19738487A1 (en) * | 1997-09-04 | 1999-03-11 | Asea Brown Boveri | Method of manufacturing a gear wheel |
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| CN1096913C (en) * | 1997-09-04 | 2002-12-25 | 阿尔斯通公司 | Method of manufacturing gear wheel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR2211530A1 (en) | 1974-07-19 |
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| FR2211530B3 (en) | 1976-08-27 |
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