Oberflächenverfestigung und Wärmebehandlung von Drehverbindungskomponenten

Drehverbindungen sind großformatige Lager mit einer speziellen Struktur. Sie können gleichzeitig erheblichen Axialbelastungen, Radialbelastungen und Kippmomenten standhalten und verfügen über mehrere Funktionen wie Abstützen, Drehen, Kraftübertragung und Befestigen.

Zwischen der Arbeitsfläche und dem Kern von Drehverbindung-Komponenten bestehen erhebliche Unterschiede hinsichtlich Zustand, Struktur und Leistungsanforderungen. Bei der integralen Wärmebehandlung werden diese beiden Aspekte jedoch oft nicht vollständig berücksichtigt, sodass das Potenzial des Materials nicht voll ausgeschöpft werden kann. Der Einsatz von Technologien zur Oberflächenverfestigung von Materialien kann nicht nur die strukturellen Unterschiede und unterschiedlichen Anforderungen zwischen Oberfläche und Kern ausgleichen, sondern auch die Oberfläche verbessern, um bestimmte Arbeitseigenschaften zu erzielen und so die Betriebsanforderungen von Lagern unter bestimmten Bedingungen zu erfüllen. Dies ist für die Entwicklung der modernen Wissenschaft und Technologie von großer Bedeutung. Traditionelle Oberflächenverfestigungsmethoden fallen in den Bereich der Wärmebehandlung. Moderne Oberflächenverfestigungstechnologien, die in jüngster Zeit entwickelt wurden, wie Laser-, Elektronenstrahl- und Ionenstrahltechniken, wenden nicht nur eine Reihe von neuen und fortschrittlichen Technologien zur Oberflächenverfestigung von Werkstoffen an, sondern haben auch den Bereich der traditionellen Wärmebehandlung überschritten und ein neues technisches Feld gebildet. Daher können aktuelle Oberflächenverfestigungstechnologien aus verschiedenen Perspektiven auf unterschiedliche Weise klassifiziert werden. Basierend auf ihren physikalischen und chemischen Prozessen lassen sie sich grob in fünf Kategorien einteilen: Oberflächenverfestigung durch Verformung, Oberflächenverfestigung durch Wärmebehandlung, chemische Wärmebehandlung, metallurgische Oberflächenverfestigung und Oberflächenfilmverfestigung.

1. Oberflächenverfestigung durch Verformung von Drehverbindungen

Bei diesem Verfahren wird die Metalloberflächenschicht plastisch verformt, um eine gehärtete Schicht mit hoher Härte und Festigkeit zu bilden. Diese Methode wird auch als Oberflächenhärtung bezeichnet. Sie umfasst Kugelstrahlen, Sandstrahlen, Kaltfließpressen, Walzen, Kaltwalzen, Schlaghärten, Sprengschockverfestigung usw. Die Hauptmerkmale dieser Verfahren sind: Erhöhung der Versetzungsdichte der gehärteten Schicht, Verfeinerung der Unterkörnerstruktur, wodurch Härte und Festigkeit verbessert werden, Verringerung der Oberflächenrauheit und Ermüdungskerbempfindlichkeit, sowie deutliche Verbesserung der Oberflächenermüdungsfestigkeit. Es gibt keine offensichtliche Grenze zwischen der gehärteten Schicht und dem Substrat, mit einer kohärenten Struktur, die während des Betriebs nicht zum Abblättern neigt. Die meisten dieser Verfahren werden in der Lagerindustrie angewendet: Die Schlagverfestigung von Wälzkörperoberflächen ist eine typische Anwendung und das Präzisionswalzen hat sich zu einem neuen Verfahren für die Bearbeitung und Verfestigung von Ringkomponenten entwickelt.

2. Oberflächenverfestigung durch Wärmebehandlung von Drehverbindungen

Dies bezieht sich auf das Abschrecken der Oberflächenschicht von Bauteilen durch Festkörperumwandlung unter Verwendung von Schnellheizverfahren, bekannt als Oberflächenwärmebehandlung oder allgemein als Oberflächenabschreckung. Dazu gehören Flammenhärten, Hochfrequenz- (Mittelfrequenz-) Induktionshärten, Laserhärten, Elektronenstrahlhärten usw. Die Merkmale sind: lokale Erwärmung und Abschreckung der Oberfläche, was zur minimalen Verformung des Werkstücks führt; hohe Erwärmungsgeschwindigkeit und Produktivität; kurze Erwärmungszeit, was zur leichten Oberflächenoxidation und Entkohlung führt.