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DE19618065A1 - Process for the production of moldings - Google Patents

Process for the production of moldings

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DE19618065A1
DE19618065A1 DE19618065A DE19618065A DE19618065A1 DE 19618065 A1 DE19618065 A1 DE 19618065A1 DE 19618065 A DE19618065 A DE 19618065A DE 19618065 A DE19618065 A DE 19618065A DE 19618065 A1 DE19618065 A1 DE 19618065A1
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DE
Germany
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thermal
metal strip
pockets
subjected
chemical treatment
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Leo Muentnich
Karl-Ludwig Dipl Ing Grell
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INA Waelzlager Schaeffler OHG
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Abstract

The description relates to a process for producing moulded bodies from iron alloys, especially cages for radial axial or linear bearings in which pockets (2) for rollers are stamped out of a metal strip (1) and the moulded bodies are subjected to a thermal or thermo-chemical treatment to obtain certain properties like hardness, toughness and wear resistance. According to the invention, said treatment, e.g. tempering or case hardening, is performed on the flat strip (1) before the pockets (2) are stamped out, thus preventing distortions like alteration in the mass and shape of the cage.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention relates to a method for producing molded articles from Iron alloys, especially cages for radial or linear bearings, wherein in a metal band through punched pockets that hold rolling elements are formed and the moldings to achieve desired properties such as hardness, strength and wear behavior of a thermal or thermal are subjected to chemical treatment.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

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).Rolling cages made of steel are differentiated in large series production process. For example, you can go through sheet steel Pulling, punching and bending or even made of steel pipes. Cages for particularly high loads can also be thermi cal or thermal-chemical treatment processes, such as. B. Case hardening or nitriding improved in their strength and wear properties be (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).It is also known to manufacture cages from tape material by using the Punch out pockets that hold rolling elements, bend the strip and  if necessary welded together at its abutting ends (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.Through the treatment applied to improve the properties occurs especially with filigree cages, d. H. Cages with a small wall and web reinforce the problem that the form and dimensions referred to as delay strikes particularly d. H. in extreme cases such a part un make usable. This is how these dimensional and shape changes become during hardening of the workpieces by superimposing the due to thermally induced Eigen deformations caused by stresses and the transformation-related Volume change caused.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

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.The invention is therefore based on the object, molded body despite an application of treatment processes to improve their properties manufacture that their delay is prevented.

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.According to the invention, this task is performed according to the characterizing part of Claim 1 solved in that the thermal or thermal-chemical Treatment of the metal band is done before punching out the pockets.

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.In this way, by pulling the thermal or thermal chemical treatment processes and their application to the output material eliminates the inevitable changes in shape and size of the parts, because the deformations caused by internal stress and the wall change in volume before completion of the final shape the parts have expired.

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.Thermal processes include heat treatment in a known manner to understand processing methods with which certain processing and / or Usage properties due to thermal action without intended changes  tion of the chemical composition should be improved or achieved. Thermal treatment processes include thermal treatment processes to understand the goal through thermal and chemical effects chemical composition and structure preferably in the surface layer to change in order to also achieve certain usage properties.

Aus den Ansprüchen 2 und 3 geht hervor, daß das Metallband rundgebogen und an seinen aneinanderstoßenden Enden verschweißt wird.From claims 2 and 3 it appears that the metal strip is bent round and is welded at its abutting ends.

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.The material-technical peculiarity is that the weld seam is due to the predetermined hardenability has no martensite formation, and consequently there is no martensitic sweat which may be abrasive Rolling bearing components, such as raceways, could act.

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.Because of the short-term welding warming, in the area below the AC₁ temperature, the tempered band structure no significant starting effect experienced, there is advantageously no softening in the weld transition range that is lower than the basic strength. The occurring Welding residual stresses become tough due to the sufficient material largely reduced.

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.In a further embodiment of the invention, the tape is to be used according to claim 4 be hardened or nitro-carburized. In case hardening are known in Wise steels with a low carbon content of 0.05 to 0.20%, the are practically not curable, in carbon-donating solid, liquid or gaseous agents at temperatures between 850 and 1,000 ° C. The carbon diffuses into the outer layers of the plant used pieces, so that you get a kind of composite material consisting of a core with a low and a high carbon rim.

Das Nitrokarburieren ist wie das Einsatzhärten ein thermisch-chemisches Ver­ fahren. Dabei wird die Oberfläche mit Stickstoff und Kohlenstoff angereichert. Nitro carburizing, like case hardening, is a thermal-chemical process drive. The surface is enriched with nitrogen and carbon.  

Ziel dieser thermisch-chemischen Behandlungen ist immer die Einstellung der eingangs genannten Eigenschaften, wie Härte, Dauer- und Verschleißfestigkeit.The aim of these thermal-chemical treatments is always to set the properties mentioned at the beginning, such as hardness, durability and wear resistance.

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.Advantageously, a tempering treatment is provided according to claim 5, wherein according to claim 6 at about 180 ° C with a holding time of about 1 hour or at about 350 ° C with a hold time of about 5 seconds should be done.

Durch dieses Anlassen wird eine Stabilisierung des verformten Gefüges erreicht und somit die Dauerfestigkeit erhöht sowie Schweißeigenspannungen abgebaut, aber keine Maß- und Formänderung bewirkt.This tempering stabilizes the deformed structure and thus increases the fatigue strength and reduces residual welding stress, but no change in size or shape.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail using the following exemplary embodiment.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein flaches Blechband im Ausgangszustand; Figure 1 is a flat sheet metal strip in the initial state.

Fig. 2 dieses Blechband nach dem Ausstanzen der Taschen und Fig. 2 this sheet metal band after punching out the pockets and

Fig. 3 ein aus dem ausgestanzten Blechband zusammengerollter und geschweißter Käfig. Fig. 3 is a rolled and welded cage from the punched sheet metal strip.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

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.The illustrated in Fig. 1 flat and straight sheet-metal strip 1 of C22, ie, a carbon steel with 0.22% C is annealed at 800 to 900 ° C in a continuous furnace as typically occurs with spring strips according to DIN 17222. The strength achieved by tempering should be 250 to 350 HV or 850 to 1,100 N / mm² tensile strength. In such an annealed band 1 2 rolling body receiving pockets 2 are now shown in Fig. Punched before, as shown in FIG. 3, the perforated tape is bent round 1 at a radial cage 3, the two abutting ends 4, 5 are connected together by a welding process will.

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.In this way, the obvious advantage of excellent personal use is no longer suffer from hardening or tempering with the disadvantage of delay and the change in shape linked because the inevitable shape and dimension changes have been brought forward to the flat and unpunched output belt.

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.The embodiment can also on flat or linear bearing arrangements applied where a reciprocating linear motion in one Level occurs, e.g. B. in machine guides. In this case, of course Flat metal strip and is not rolled up into an annular cage and welded together at both ends.

BezugszeichenlisteReference list

1 Blechband
2 Tasche
3 Radialkäfig
4 Ende
5 Ende
1 sheet metal band
2 pockets
3 radial cage
4 end
5 end

Claims (6)

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.1. A method for producing molded articles from iron alloys, in particular cages for radial roller bearings and linear bearings, wherein pockets ( 2 ) receiving rolling elements are formed in a metal band ( 1 ) by punched-out holes and the molded articles are used to achieve desired properties such as hardness, strength and wear behavior are subjected to thermal or thermal-chemical treatment, characterized in that the thermal or thermal-chemical treatment of the metal strip ( 1 ) is carried out before punching out the pockets ( 2 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (1) rundgebogen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the metal strip ( 1 ) is bent round. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (1) nach dem Rundbiegen an seinen Enden (4, 5) verschweißt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the metal strip ( 1 ) after the round bending at its ends ( 4 , 5 ) is welded. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (1) einsatzgehärtet oder nitrokarburiert ist.4. The method according to claim 1, characterized in that the metal strip ( 1 ) is case-hardened or nitro-carburized. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rundgebogene und verschweißte Metallband (1) einer Anlaßbehandlung unterworfen wird.5. The method according to claim 3, characterized in that the curved and welded metal strip ( 1 ) is subjected to an annealing treatment. 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.6. The method according to claim 5, characterized in that the tempering at about 180 ° C with a hold time of about an hour or at about 350 ° C with a holding time of about five seconds.
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