DE19618065A1

DE19618065A1 - Verfahren zum Herstellen von Formkörpern

Info

Publication number: DE19618065A1
Application number: DE19618065A
Authority: DE
Inventors: Leo Muentnich; Karl-Ludwig Dipl Ing Grell
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1996-05-06
Filing date: 1996-05-06
Publication date: 1997-11-13
Also published as: KR20000010768A; WO1997041996A1; DE19780400D2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus Eisenlegierungen, insbesondere Käfige für Radial- oder Linearlager, wobei in einem Metallband durch Ausstanzungen Wälzkörper aufnehmende Taschen gebildet werden und die Formkörper zur Erzielung gewünschter Eigenschaften wie Härte, Festigkeit und Verschleißverhalten einer thermischen oder thermisch chemischen Behandlung unterworfen sind.

Hintergrund der Erfindung

Wälzlagerkäfige aus Stahl werden in der Großserienfertigung durch unterschied liche Verfahren hergestellt. Sie können beispielsweise aus Stahlblech durch Ziehen, Stanzen und Biegen oder auch aus Stahlrohren hergestellt werden. Käfige für besonders hohe Beanspruchungen können zusätzlich durch thermi sche oder thermisch-chemische Behandlungsverfahren, wie z. B. Einsatzhärten oder Nitrieren in ihren Festigkeits- und Verschleißeigenschaften verbessert werden (DE-OS 25 56 745).

Es ist auch bekannt, Käfige aus Bandmaterial zu fertigen, indem man aus dem Band Wälzkörper aufnehmende Taschen ausstanzt, das Band rundbiegt und gegebenenfalls an seinen aneinanderstoßenden Enden zusammenschweißt (FR 12 56 601, US 22 88 564).

Durch die zur Verbesserung der Eigenschaften angewandte Behandlung tritt insbesondere bei Filigrankäfigen, d. h. Käfigen mit geringen Wand- und Steg stärken das Problem auf, daß die als Verzug bezeichnete Form- und Maßände rungen besonders durchschlagen, d. h. im Extremfall ein derartiges Teil un brauchbar machen. So werden beim Härten diese Maß- und Formänderungen der Werkstücke durch Überlagerung der aufgrund thermisch bedingter Eigen spannungen hervorgerufenen Deformation und der umwandlungsbedingten Volumenänderung hervorgerufen.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Formkörper trotz einer Anwen dung von Behandlungsverfahren zu deren Eigenschaftsverbesserung so zu fertigen, daß deren Verzug verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die thermische oder thermisch-chemische Behandlung des Metallbandes vor dem Ausstanzen der Taschen erfolgt.

Auf diese Weise werden durch ein Vorziehen der thermischen bzw. thermisch- chemischen Behandlungsverfahren und deren Anwendung auf das Ausgangs material die unvermeidbaren Form- und Maßänderungen der Teile eliminiert, da die durch Eigenspannung hervorgerufenen Deformationen und die umwand lungsbedingten Volumenänderung vor der Fertigstellung der endgültigen Form der Teile abgelaufen sind.

Unter thermischen Verfahren sind dabei in bekannter Weise Wärmebehand lungsverfahren zu verstehen, mit denen bestimmte Verarbeitungs- und/oder Gebraucheigenschaften durch thermische Einwirkung ohne beabsichtigte Ände rung der chemischen Zusammensetzung verbessert oder erreicht werden sollen. Unter thermisch-chemischen Verfahren sind Wärmebehandlungsverfahren mit dem Ziel zu verstehen, durch thermische und chemische Einwirkungen die chemische Zusammensetzung und das Gefüge vorzugsweise in der Randschicht zu verändern, um ebenfalls bestimmte Gebrauchseigenschaften zu erreichen.

Aus den Ansprüchen 2 und 3 geht hervor, daß das Metallband rundgebogen und an seinen aneinanderstoßenden Enden verschweißt wird.

Die werkstofftechnische Besonderheit ist hierbei, daß die Schweißnaht aufgrund der vorbestimmten Härtbarkeit keine Martensitbildung aufweist und demzufolge kein martensitischer Schweißaufwurf entsteht, der möglicherweise abrasiv auf Wälzlagerbauteile, wie Laufbahnen, wirken könnte.

Da aufgrund der kurzzeitigen Schweißerwärmung, im Bereich unterhalb der AC₁-Temperatur, das vergütete Bandgefüge keinen wesentlichen Anlaßeffekt erfährt, ist vorteilhafterweise keine Erweichung im Schweißnahtübergangs bereich vorhanden, die niedriger als die Grundfestigkeit ist. Die auftretenden Schweißeigenspannungen werden aufgrund der hinreichenden Werkstoffzähig keit weitestgehend abgebaut.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll das Band nach Anspruch 4 einsatz gehärtet oder nitrokarburiert sein. Bei der Einsatzhärtung werden in bekannter Weise Stähle mit einem geringen Kohlenstoffgehalt von 0,05 bis 0,20%, die also praktisch nicht härtbar sind, in kohlenstoffabgebenden festen, flüssigen oder gasförmigen Mitteln bei Temperaturen zwischen 850 bis 1.000°C geglüht. Der Kohlenstoff diffundiert dabei in die Randschichten des eingesetzten Werk stücks ein, so daß man eine Art Verbundwerkstoff erhält, der aus einem Kern mit niedrigem und aus einem Rand mit hohem Kohlenstoffgehalt besteht.

Das Nitrokarburieren ist wie das Einsatzhärten ein thermisch-chemisches Ver fahren. Dabei wird die Oberfläche mit Stickstoff und Kohlenstoff angereichert.

Ziel dieser thermisch-chemischen Behandlungen ist immer die Einstellung der eingangs genannten Eigenschaften, wie Härte, Dauer- und Verschleißfestigkeit.

In vorteilhafter Weise ist nach Anspruch 5 eine Anlaßbehandlung vorgesehen, wobei diese gemäß Anspruch 6 bei etwa 180°C mit einer Haltezeit von etwa 1 Stunde oder bei etwa 350°C mit einer Haltezeit von etwa 5 Sekunden erfolgen soll.

Durch dieses Anlassen wird eine Stabilisierung des verformten Gefüges erreicht und somit die Dauerfestigkeit erhöht sowie Schweißeigenspannungen abgebaut, aber keine Maß- und Formänderung bewirkt.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 ein flaches Blechband im Ausgangszustand;

Fig. 2 dieses Blechband nach dem Ausstanzen der Taschen und

Fig. 3 ein aus dem ausgestanzten Blechband zusammengerollter und geschweißter Käfig.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Das in Fig. 1 dargestellte flache und geradlinige Blechband 1 aus C22, d. h. einem Kohlenstoffstahl mit 0,22% C wird bei 800 bis 900°C in einem Durch laufofen vergütet, wie das typischerweise mit Federbändern nach DIN 17 222 geschieht. Die durch das Vergüten erreichte Festigkeit soll 250 bis 350 HV bzw. 850 bis 1.100 N/mm² Zugfestigkeit betragen. In ein derart vergütetes Band 1 werden nun gemäß Fig. 2 Wälzkörper aufnehmende Taschen 2 ausgestanzt, bevor, wie aus Fig. 3 ersichtlich, das perforierte Band 1 zu einem Radialkäfig 3 rundgebogen wird, dessen beide aneinanderstoßende Enden 4, 5 durch einen Schweißvorgang miteinander verbunden werden.

Auf diese Weise ist der offensichtliche Vorteil ausgezeichneter Gebrauchseigen schaften durch Härten bzw. Vergüten nicht mehr mit dem Nachteil des Verzugs und der Formänderung verknüpft, da die unvermeidbaren Form- und Maß änderungen auf das flache und ungestanzte Ausgangsband vorverlegt wurden.

Das Ausführungsbeispiel kann auch auf ebene oder lineare Lageranordnungen angewendet werden, wo eine hin- und hergehende lineare Bewegung in einer Ebene auftritt, z. B. in Maschinenführungen. In diesem Fall bleibt natürlich der Metallstreifen eben und wird nicht zu einem ringförmigen Käfig aufgerollt und an seinen beiden Enden zusammengeschweißt.

Bezugszeichenliste

1 Blechband
2 Tasche
3 Radialkäfig
4 Ende
5 Ende

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus Eisenlegierungen, insbeson dere Käfige für Radialwälzlager und Linearlager, wobei in einem Metallband (1) durch Ausstanzungen Wälzkörper aufnehmende Taschen (2) gebildet werden und die Formkörper zur Erzielung gewünschter Eigenschaften wie Härte, Festig keit und Verschleißverhalten einer thermischen oder thermisch-chemischen Behandlung unterworfen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische oder thermisch-chemische Behandlung des Metallbandes (1) vor dem Ausstan zen der Taschen (2) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (1) rundgebogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (1) nach dem Rundbiegen an seinen Enden (4, 5) verschweißt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (1) einsatzgehärtet oder nitrokarburiert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rundgebogene und verschweißte Metallband (1) einer Anlaßbehandlung unterworfen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlassen bei etwa 180°C mit einer Haltezeit von etwa einer Stunde oder bei etwa 350°C mit einer Haltezeit von etwa fünf Sekunden erfolgt.