DE606707C - Verfahren zum Verfestigen von Hohlwellen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Verfestigen von Hohlwellen Vorliegende Erfindung behandelt ein Verfestigungsverfahren für Hohlwellen, die vorwiegend auf Verdrehung beansprucht «erden, wie beispielsweise hohl ausgeführte ILurbelwellen. Es ist Ziel der Erfindung, die im Betrieb auftretenden Beanspruchungen, das sind bei auf Verdrehung beanspruchten 'Venen Scherbeanspruchungen, die mit dem Abstand von Mitte Welle geradlinig zunehmen, also in den äußeren Ringzonen Höchstwerte erreichen, den Dauerfestigkeiten. des Wellenwerkstoffe auf Zug und Druck anzupassen. Dieses wird erreicht, indem die Hohlwelle radial nach innen gerichteten Drücken von solcher Stärke ausgesetzt wird, daß mindestens itn innern, der Bohrung der Welle zuliegenden Querschnittsteil durch Überschreiten der Streckgrenze eine unelastische Verformung erfolgt, während der übrige Querschnittsteil, dieäußeren Ringzonen, nur elastisch verformt zu werden brauchen. Federt die Welle nach Aufhören des radialen Druckes wieder zurück; ,u dehnen sich die Fasern in verschiedener Weise wieder aus, und zwar ist diese Dehnung abhängig von dem spezifischen Dehnungsmaß jeder Ringzone und der Größe der vorher erfolgten unelastischen Verformung. Infolgedessen treten innere Spannungen auf, die sich bei der radial gegen die Achse gerichteten Druckvorbeanspruchung als tangentialeDruckbeanspruchungen am äußeren Umfang der Welle und als tangentiale Z_ttgbeanspruchttn-IIen an der Innenoberfläche der Ilohlweile kennzeichnen. Beide Sparintinhsarten halten sich im Gleichgewicht. Da an den äußern Umfang die aus der normalen Betriebsbeanspruchung auf Verdrehung herrührende beanspruchung am größten ist und die hier herrschende tangentiale Druckbeanspruchung, welche gleichfalls hier ihren größten Wert aufweist, auf die Scherbeatispruchung entlastend einwirkt, so wird die Scherbeanspritchung -durch diese Druckbeanspruchung herabgesetzt.
• Unter Seherbeanspruchungen stellt man sich Zugbeanspruchungen einzelner Metallteilchen vor, so daß es bei entsprechender @Vahl der V orbeanspruchung unterBerücksichtigung der Elastizitätswerte des Werkstoffes gegeben ist, die in .der Welle herrschenden, aus der Betriebsbeanspruchung sich ergebenden Scherbeanspruchungen so auszugleichen, daß die tatsächlichen Beanspruchungen den unterschiedlichen Dauerfestigkeiten des Wellenwerkstoffes auf Zug und Druck angepaßt oder angenähert sind.
• Es sei darauf aufmerksam gemacht, clall diese Art der Verfestigung mit der Erzeugung örtlicher Druckstellen durch Hämmern oder Drücken der Oberfläche keineswegs identisch ist. Letztere Art der Verfestigung betriizt nur eine dünne Oberflächenhaut, während gemäß der vorliegenden Erfindung die Verfestigung auch dann noch wirkt, wenn bereits die Oberflächenhaut bis- zu einer gewissen Tiefe abgenommen ist, also dann, wenn die Welle einet- Abnutzung unterworfen ist. Es ist ferner an Geschützrohren bekannt, zur gleichmäßigeren Ausnuty=-in- des gesamten Querschnitts die inneren Ringzonen auf Druck und die äußeren auf Zug vorzubeanspruchen. Diese Beanspruchungsarten sind .gerade umbekehrt wie bei den durch die Erfindung behandelten Hohlwellen, denn hiernach sollen in den äußeren Fasern von Rohren tangentiale Druckspannungen erzielt werden, um die unterschiedlichen Dauerfestigkeiten auf Druck und Zug auszugleichen, und zwar ist die Dauerfestigkeit auf Zug weit geringer als die auf Druck. Bei dem bekannten Kaltziehen von Wellen wird der gesamte Querschnitt ebenfalls unelastisch verkleinert, doch können die dabei hervorgerufenen tangentialen Bean-.pruchungen gänzlich unberücksichtigt bleihen, da sie an Höhe übertroffen werden durch dir axialcii Beanspruchungen. Diese sind jedoch, da die Welle durch das Ziehverfahren gelän-t wird, auf Zug gerichtet, wurden also ebenfalls die Lebensdauer verkürzen, wenn nicht durch weitere Behandlungen, beispielsweise Ausliihe!i, dafür gesorgt würde, ttaß sie verschwinden.
• In der Zeichnung ist eine schematische Dar-"tellung der verschiedenen Spannungen gebracht.
• Abb. t zeigt in Stirnansicht den teilweisen Oberschnitt einer Hohlwelle.
• ~ In Abb. a ist im axialen Ouerschnitt ein Wellenstück wiedergegeben.
• Die Abb. ; veranschaulicht die Spannungen iin Mrandquercclniitt unter der Vorbeanspruchung.
• Die Abb. q. veranschaulicht die sich im Gleichgewicht haltenden Vorbeanspruchungen. Die mit einem Außendurchmesser D, ausgeführte Hohlwelle wird durch geeignete Herstellungsverfahren, wie Ziehen, Pressen oder Walzen, im kalten Zustande auf einen kleineren Durchmesser D= gebracht. In den inneren Ringzonen des Wellenquerschnitts sind die Llastizitätsgrenzen des Werkstoffs überschritten. Die entsprechenden tangentialen Druckbeanspruchungen Gd sind in Abb. 3 in ihren Größen veranschaulicht. Nach Fortnahme der äußeren Kräfte P federt die Welle zurück. Infolge der unelastischen Verforinung in den inneren Ringzonen geht der Wellenquerschnitt nur auf den Außendurchmesser D zurück, wobei, wie Abb. q. erkennen liißt, in den äußeren Fasern tangentiale Druckspannungen ad bestehen bleiben, während in deal inneren Fasern tangentiale Zugspannungen cz eintreten, die sich gegenseitig im Gleichgewicht halten.
• U-ird eine solche unter Vorspannting stehende Welle auf Verdrehung beansprucht, so treten Scherbeanspruchungen auf, die an der äußeren Oberfläche ihren Höchstwert haben und nach innen zu linear abnehmen. Diese Höchstwerte d.°r Scherbeanspruchungen, die die gefährlichsten sind, da sie die Spitzenbeanspruchung des Maschinenteils darstellen, werden durch die tangential gerichtete Druckvorspannung herabgesetzt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Verfestigen von Hohlwellen, die vorwiegend einer Beanspruchung auf Verdrehung ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle nach innen gerichteten, radialen Drücken (P) von derartiger Stärke ausgesetzt wird, daß mindestens der nach der Bohrung zu liegende Querschnittsteil durch Überschreiten seiner Streckgrenze unelastisch verformt wird.