Verfahren zur Steigerung der Dauerfestigkeit von Bauteilen unterschiedlicher Formgebung

Abstract

 Verfahren und Vorrichtung zur Steigerung der Dauerfestigkeit von Bauteilen unterschiedlicher Formgebung durch Kaltverformen, wie Hämmern, wobei die größtmögliche Steigerung der Dauerfestigkeit erreicht wird, durch genaues Abstimmen der Schlagkraft und des Schlagabstandes, und der Schlagabstand durch schrittweise Relativbewegung zwischen dem Bauteil und der Schlageinrichtung gebildet wird und zwar so, daß während der Schlageinwirkung die Relativbewegung Null ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steigerung der Dauerfestigkeit von Bauteilen unterschiedlicher Formgebung, insbesondere Großkurbelwellen durch Kaltverformen, wie Hämmern, in am höchsten beanspruchten Bereichen bei Querschnittsübergängen und Querschnittsänderungen, wie bei Hohlkehlen und Bohrungsmündungen.

[0002] Die Steigerung der Dauerfestigkeit von Bauteilen in am höchsten beanspruchten Bereichen bei Querschnittsübergängen und Querschnittsänderungen durch Kaltverformen, wie Hämmern, ist ein bekanntes Verfahren, das unterschiedlich angewendet wird, aber hauptsächlichst so, daß mittels handelsüblicher Schlagwerkzeuge, wie Drucklufthammer und hydraulischen Schwingungserregern, in das Bauteil Kräfte eingebracht werden. Der Drucklufthammer wird vorwiegend im Handbetrieb verwendet und zwar derart, daß im geschätzten Abstand Schläge ausgelöst werden, die das Bauteil in ungleichen Abständen und Schlagrichtungen treffen. Dabei ist ohne weiteres erkennbar, daß mit diesem Verfahren die höchste theoretisch und erfahrungsgemäß erreichbare Dauerfestigkeit durch dessen Ungenauigkeit in der Höhe der Krafteinwirkung, sowie im Abstand der Krafteinwirkungen und damit auch eine erforderliche Oberflächengüte zur Vermeidung einer Nachbearbeitung nicht erreicht werden können.

[0003] Die Verwendung hydraulischer Schwingungserzeuger, deren Anwendung beschrieben ist in den Fachzeitschriften Vestnik Masinostroenija 49/1969, Seite 58 - 59 und Traktory i sel schozmasiny 10/1969, Seite 41 - 42, erfordert bei Bearbeitung von runden Bauteilen ein kontinuierliches Drehen derselben, so daß sich wohl eine der Höhe nach und als ausreichen genau bestimmbarer Schlagabstand zur Vermeidung einer Nachbearbeitung und Erreichung der höchsten Dauerfestigkeit im gehämmerten Bereich nicht erreichbar ist.

[0004] Als Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß Schlagkraft und Schlagabstand so aufeinander abgestimmt sind, daß die größtmögliche Steigerung der Dauerfestigkeit erreicht wird und die dabei erzielte Oberflächengüte der einmal gehämmerten Fläche eine Nachbearbeitung dersleben zur Vermeidung von Kerbwirkungen erübrigt.

[0005] Im folgenden wird das Verfahren und der Aufbau einer diesbezüglichen Vorrichtung beschrieben in Anwendung an einer Großkurbelwelle.

[0006] Es zeigen:

Fig. 1 Gesamtansicht der Vorrichtung

Fig. 2 Einzelheit "A"

Fig. 3 Schnitt I - I von Fig. 2

[0007] Wie Fig. 1 zeigt, besteht eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 aus einem Unterteil 2, einem Getriebekasten 3, einer Abstützung 4 und mehreren Schlagvorrichtungen 9. Die Abstützung 4 und Schlagvorrichtungen 9 sind längsverschiebbar, um eine Anpassung an das jeweilige Bauteil 1 zu ermöglichen. Die Einzelheiten dieser Eigenschaft können als bekannt angesehen werden, und sind somit nicht weiter beschrieben. Der Getriebekasten 3 beinhaltet Einrichtungen, die von einem Antrieb 6 ein regelbares schrittweises Weiterdrehen des Spannscheibe 7 bewirken und nach Beendigung des Weiterdrehens mittels einer Einrichtung 8 einen in seiner Stärke regelbaren Schlag der Schlageinrichtung 9 auslösen. Diese Einrichtungen sind in anderer Verwendung ebenfalls bekannt und teils im Handel erhältlich, so daß eine genauere Beschreibung entfallen kann. Die im folgenden geschilderte Schlageinrichtung 9 besteht aus einem Grundkörper 10, der entsprechend dem Radius des zu bearbeitenden Werkstücks mit einer prismatischen Anlage 11 versehen ist und in sich Führungen 12 aufweist, die zwei Döpper 13 in deren Abstützebene führen, und ihnen im Abstützwinkel um den Bolzen 15 Freiheit geben, die zur Anpassung an die maßlichen Verhältnisse des Bauteils 1 als erforderlich angesehen wird.

[0008] Der Bolzen 15 überträgt die Schlagenergie auf die Döpper 13 und befindet sich deshalb in einer etwas größeren Bohrung, um ein Eindringen der Döpper 13 in das Bauteil 1 zu ermöglichen. Ein Zwischenteil 16 stellt die Verbindung her zwischen dem Schlagkolben 17 und dem Bolzen 15, der die Schlagenergie weitergibt an die Döpper 13. Zur Steigerung der Wirksamkeit des Schlages ist auf der Gegenseite des Grundkörpers 10 ein Spannprisma 18 über Federn 19 mit einstellbaren Spannbolzen 20, 21. befestigt. Die Schlageinrichtung 9 ist zur Bestimmung ihrer Lage zum Bauteil 1 in einer Spanneinrichtung 22 justierbar gehalten. Durch Anordnung mehrerer Schlageinrichtungen ist es möglich, alle zentrisch laufenden Bereiche gleichzeitig zu bearbeiten. Wie die Praxis zeigte, ist es nicht erforderlich zum Weiterdrehen des Bauteils 1 zur Erreichung des Schlagabstands die Klemmung der prismatischen Aufnahme der Teile 10 und 18 zu lösen. Eine einmalige Schmierung mit den handelsüblichen Fetten gestattet die erforderliche Beweglichkeit. Die Beschreibung stellt eine Anwendung des im Anspruch 1 genannten Verfahrens dar, und zwar die Bearbeitung von zwei Bereichen gleichzeitig, was für diesen Anwendungsfall als besonders wirtschaftlich anzusehen ist. Vorstellbar und für den Fachmann mit ähnlichen Mitteln vollziehbar kann eine Bearbeitung mit nur einem Döpper 13 angesehen werden, wozu allerdings eine Schrägstellung der Schlageinrichtung 9 unter Anbringung einer Abstimmung als Ersatz für den zweiten Döpper 13 zum Auffangen der dabei nicht ausgeglichenen Gegenkräfte als erforderlich erscheint. In ähnlicher Weise sind ebenfalls Vorrichtungsabwandlungen denkbar, die eine Bearbeitung nach dem angegebenen Verfahren an gradlinigen und ebenen Bauteilen ermöglichen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steigerung der Dauerfestigkeit von Bauteilen unterschiedlicher Formgebung, insbesondere Großkurbelwellen, durch Kaltverform_An, wie Hämmern, in am höchsten beanspruchten Bereichen bei Querschnittsübergängen und Querschnittsänderungen, wie bei Hohlkehlen und Bohrungsmündungen, mittels durch Druckmedien oder Federkraft beaufschlagten regelbaren Schlagvorrichtungen,
dadurch gekennzeichnet,
daß Schlagkraft und Schlagabstand so aufeinander abgestimmt sind, daß die größtmögliche Steigerung der Dauerfestigkeit erreicht wird und die dabei erzielte Oberflächengüte der einmal gehämmerten Flächen eine Nachbearbeitung derselben zur Vermeidung von Kerbwirkungen erübrigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schlagabstand durch schrittweise Relativbewegung zwischen Bauteil (1) und Schlagvorrichtung (9) gebildet wird und zum Zeitpunkt der Schlageinwirkung zwischen Bauteil (1) und Schlagvorrichtung (9) keine Relativbewegung stattfindet.

3. Vorrichtung zum Hämmern von Bauteilen unterschiedlicher Formgebung zur Steigerung der Dauerfestigkeit in am höchsten beanspruchten Bereichen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Schlagvorrichtung (9) vorgesehen ist, die Einzelschläge regelbar in ein Bauteil (1) einbringt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 eine Steuervorrichtung (8) vorhanden ist, die in Abhängigkeit von der Relativbewegung des Bauteils (1) zur Schlagvorrichtung (9) die Auslösung des Einzelschlages bewirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Antrieb (6) vorgesehen ist, der ein regelbares schrittweises Weiterdrehen des Bauteils (1) ermöglicht.

Zeichnung