DD270090A1

DD270090A1 - Verfahren zur oberflaechenschmelzveredelung mit elektronenstrahlen

Info

Publication number: DD270090A1
Application number: DD31382588A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Panzer; Siegfried Schiller; Matthias Mueller; Karlheinz Arnold; Bodo Furchheim
Original assignee: Ardenne Forschungsinst
Priority date: 1988-03-21
Filing date: 1988-03-21
Publication date: 1989-07-19
Also published as: DE3908631A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflaechenschmelzveredelung mit Elektronenstrahlen von Bauteilen aus Stahl oder Gusseisen, wie Fuehrungsbahnen von Werkzeugmaschinen. Erfindungsgemaess wird ein zweidimensional hochfrequent senkrecht zur Werkstueckbewegungsrichtung abgelenkter Elektronenstrahl auf mindestens zwei hintereinanderliegenden Oberflaechenbereichen im hochfrequenten periodischen Wechsel zur Einwirkung gebracht. Der in Front liegende Oberflaechenbereich, der im wesentlichen in der Festphase verbleibt, wird bis zur vorgesehenen Aufschmelztiefe erwaermt. In den folgenden Oberflaechenbereichen erfolgt ein Aufschmelzen, wobei in mindestens einem die vorgesehene Aufschmelztiefe erreicht wird.

Description

Ausfuhrungsbeltplel

In der zugehörigen Z dehnung ic· ein Werkstück in der Draufsicht mit den behandelten Oberflächenbereich™ dargestellt. Das Bauteil 1 wird in Richtung des Pfeiles durch das Ablenkfeld 2 des Elektronenstrahles geführt und in den Oberf,ächenbereichen 3, 4 und 6 der Einwirkurt« des Elektronenstrahls ausgesetzt. Der Elektronenstrahl wird senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bauteils 1 hochfrequent zeitlinear periodisch abgelenkt, wobei die Ablenkbraite im Oberflächenbereich 3 um mindestens das Vierfache der geforderten Aufschmelztiefe breiter ist al* die geforderte Breite der umzuschmelzonden Bahn. Die Ablenkbreite der Oberflächenbereiche 4 und 5 entspricht der geforderten Aufschmelzbrelte. Der Oberflächenberelch 3 besteht aus 8 Strahlablenkspuren, deren Abstand nach den Regoln der oberflüchenisothermen Energieübertragung gewählt Ist. Die Oberflächenbereiche 4 und S bestehen aus je einer Strahlablenkspur. Die Steuerung der Zeitanteile für die Strahleinwirkung in den Oberflächenbereichen 3,4 und 5 erfolgt für den Oberflächenbereich 3 entsprechend den ermittelten Flächanenergien für die benötigte Aufwärmtiefe, für den Oberflächenberelch 4 entsprechend der geforderten Aufschrnelztiefe und der Aufwärmung durch den Oberflächenbereich 3 und für den Oberflächenberelch 6 für eine Aufschmelztiefe, die etwa 60% der geforderten Aufschmelztiefe beträgt, unter Beachtung vier Aufwärmung durch die voranlaufenden Oberflächenbereiche 3 und 4.

Claims

Ί. Verfahren zur Oberflächenschmelzveredelung mit Elektronenstrahlen, wobei der Elektronenstrahl zweidimensional hochfrequent abgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet daß der Elektronenstrahl in mindestens zwei in Fortschreitungsrichtung des Verfahrens hintereinanderliegenden Oberflächenbereichen im hochfre quenten periodischen Wechsel derart zur Einwirkung gebracht wird, daß der Werkstoff im in Front liegenden Oberfläcnenbereich im wesentlichen in der Festphase verbleibend bis zur vorgegebenen Aufschmelztiefe erwärmt und in den folgenden Oberflächenbereichen hufgeschmolzen wird, wobei die Aufschmelztiefe in mindestens einem der Oberflächenbereiche der vorgesehenen Aufschmelztiefe entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung senkrecht zur Fortschreitungsrichtung des Verfahrens des in Front liegenden Oberfläci>onbereiches größer als die nach der nachfolgenden Oberflächenbereiche gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl von einem zum nächsten Oberflächenbereich so geführt wird, daß die einzelnen Oberflächenbereiche durch einen Bereich festen Werkstoffes voneinander getrennt werden.

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenschmelzveredlung mit Elektronenstrahlen, insbesondere von Bauteilen aus Stahl oder Gußeisen, wobei Im wesentlichen nur bestimmte Sereiche der Oberfläche veredelt werden, wie die Führungsbahnen von Werkzeugmaschinen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen /

Es ist bekannt, Bauteile aus metallischen Werkstoffen mittels Laser· oder Elektronenstrahlen im oberflächennahen Bereich aufzuschmelzen und gegebenenfalls durch Hinzufügen von löslichen oder unlöslichen Zusatzwerkstoffen lokale Werkstoffmodifizierungen durchzuführen. Ziel dieser Maßnahmen ist es, die Werkstoffeigenschaften im Hinblick auf die Gebrauchsbeans;..;' .chung des Rauteils zu verbessern. Bei technischem Grauguß mit stark schwankenden Qualitäten ist es bisher nicht möglich, in allen Fällen eine genügend gleichmäßige Schmelzschicht zu erreichen. Vielmehr ergeben sich häufig da< "ch unbrauchbare Aufschmelzschichten, daß die Schmelze die Grenzfläche zum festen Werkstoff nicht gleichmäßig bei z\

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Einsatzbreite des Verfahrens der Oberflächenschmelzveredlung mit Elektronenstrahlen zu erweitern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der Oberflächenschmelzbehandlung mit Elektronenstrahlen anzugeben, das die Erzeugung von schmelzbehandeiter. Randschichten mit befriedigender Oberflächenqualität insbesondere auch bei Grauguß mit stark schwankenden Werkstoffqualitäten gestattet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem zweidimensional hochfrequent abgelenkten Elektronenstrahl dadurch gelöst, daß der Elektronenstrahl in mindestens zwei in Fortsc hreitrichtung des Verfahrens hintereinanderliegenden Oberflächenbereichen im hochfrequent periodischen Wechsel zur Einwirkung gebracht wird. Dabei wird der Werkstoff im ar, der Vorderfront liegenden CherflSchenbfireich der Behandlungszone im wesentlichen in der Festphase verbleibend bis zur vorgesehenen Aufwhmelztiefi« erwärmt. In den darauffolgenden Oberflächenberoichen wird der Werkstoff aufgeschmolzen, wobei die Aufschmelztiete in mindestens einem dieser Oberflächenbereiche der vorgesehenen Aufschmelztiof'j entspricht. In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird die Ausdehnung des in der Vorderfront liegenden Oberfläclionberelchs senkrecht zur Fortsihreitrichtung des Verfahrens im Falle der Werkstofferwärmung in der festen Phase größer als die der nachfolgenden Oberflächenbereiche gewählt. Ferner ist es vorteilhaft, den Werkstoff im letzten Oborflächenbereich ruf eine geringere Tiefe als in dem oder den vorangegangenen Oberflächenbereichen aufzuschmelzen. '

Weiterhin ist es zweckmäßig, das Verfahren derart auszuführen, daß zwischen den einzelnen Oberfläohenbereichen ein Bereich festen Werkstoffes verbleibt. Dadurch wird der Materialtransport im schmelzflüssigen Bereich eingeschränkt, was günstige Auswirkungen bezüglich der Oberflächendeformation hat. Das Werkstück wird durch das ortsfeste Ablenkfeld bewegt.