APPARATUS FOR MANUFACTURING OF WORK PIECES OF FULLY HARDENABLE MATERIAL WITH AREAS OF DIFFERING HARDNESS, IN PARTICULAR FLANGED PISTON SLEEVES FOR FUEL INJECTION PUMPS

Abstract: 1. A device for the manufacture of parts made of a full-hardening material, with regions of different hardness, i.e., in one direction, one hardened and one unhardened end separated by a transition region, by partially dipping them into a hardening bath, providing an at least partially flat baseplate with openings for inserting the parts, characterized in that the at least partially flat baseplate (4) is formed as a heat-shield floatable on the surface (8) of the hardening bath (2), and the parts (6) may be inserted into the openings (5) of the baseplate (4) in such a way as to protect that end (12, 13) of each part (6) which is not to be hardened from the hardening bath (2).

Description: Werkstoff aus durchhartendes Werkstoff und Bereichen unterschiedlicher Härte, insbesondere Flanschkolben. büchse von Kraftstoffeinspritzpumpen, und Vorrichtung zur Herstellung desselben Die Erfindung bezieht sich t ein Werkstück aus durchhärtendem werkstoff und Bereichen unterschiedlicher Härte, insbesondere Flanschkolbenbüchse von Kraftstoffeinspritzpumpen. Aufgrund unterschiedlicher Beanspruchungearten ist es für viele Werkstücke, beispielsweise für Flanschkolbenbüchsen von Kraftstoffeinspritzpumpen, erforderlich, das Werkstück mit Bereichen unterschiedlicher Härte auszustatten. Dadurch sollen z.B. Kerbwirkungseinflüsse, die durch Anbringung eines Gewindes oder von Einstiches hervorgerufen werden, aufgenommen werden können. Eine bekannte Method@ @ eines durchhärtenden Werkstoff mit mindestens 0,85 % Kohlen stoff zu verwenden und das Werkstück zur Gänze durchzuharten. In einem eigenen nachfolgenden Arbeitsgang müssen dann die unter besonderer Beanspruchung, beispielsweise Zug- und Verdrehspannung, stehenden Partien durch Anlassen auf eines dehnfähiges Gefüge gebracht werden. Das notwendige Anlassen verursacht erhebliche Mehrkosten und hat ausserdem den Nachteil, dass die Grenzen zwischen dem durchgehärteten Bereich und de angelassenen Bereich nicht sehr genau definiert sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Werkstoff aus Einsatzstahl zu verwenden, wobei die stark beanspruchten Bereiche des Werkstückes durch Einsatzhärten widerstands fähig gemacht werden. Bereiche, die zur Aufnahme von Zugund Verdrehspannungen eine geringere Härte aufweisen müs en, müssen wieder in einem eigenen Arbeitsgang durch Anlassen dieser Bereiche oder durch Abarbeiten der Einsatz- schicht an diesen Bereichen vor dem Harten des vorher eingesetzten Werkstückes auf die gewünschte Härte bzw. Weichheit gebracht werden. Auch dies Methode erfordert zusätz- lichen Aufwand und verursacht erhebliche Mehrkosten. Schliesslich ist es auch möglich, die Werkstücke frei, z.B. mit einem Draht gehalten, in das Härtebad nur teilweise einzutauchen und damit nur teilweise zu härten. Hier ergibt sich jedoch der erhebliche Nachteil, dass der nicht ins Härtebad getauchte Bereich des Werkstückes aufgrund von Wärmeleitung im Werkstück und Strahlungswärme von der Oberfläche des Härtebades her einer undefinierten Wärmebehandlung unterzogen wird, sodass der nicht eingetauchte Teil des Werkstückes ein nicht genau festlegbares Gefüge erhält. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkstück der eingangs genannten Art unter Vermeidung der genannten Wachteile zu schaffen. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht,dass das Werkstück so gehärtet ist, dass es in einer Wichtung drei definierte Härteionen aufweist, nämlich einen gehärteten Endbereich, einen ungehärteten zweiten Endbereich und einen dazwischenliegenden Übergangsbereich, der wesentsich kürzer ist, als bei freiem Eintauchen der Werkstücke in das Härtebad. Das Werkstück weist demnach vorteilhaft definierte Bereiche unterschiedlicher Härte, mit einem rela tiy kurzen Ubergangsbereich auf , ohne dass zur Herstellung dieser Bereiche ein eigener, hohe Kosten verursachender Arbeitsgang notwendig wird. Die Herstellung der drei definierten Härte zonen des Werkstückes wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch eine Vorrichtung zum Einsetzen der Werkstücke in das Härtebad besonders erleichetert, die aus einer als Hitze schild ausgebildeten zwei @@ @@@ @@ @ stehen Platte besteht, die an der Oberfläche des Härte@@ aufschwimm- ter oder über der Oberfläche in einem vorbestimmten Zustand anbringbar ist und die Offnungen aufweist, in die die Werkstücke so einsteckbar sind, dass der nicht zu härtenes zweit Endbereich des Werkstückes gegenüber dem Härtebad abgedeckt ist. Die Platte dient dabei der Halterung der Werkstücke und gleichzeitig als Hitzeschild, wodurch die an der Plattenoberseite vorstehende Teile der Werkstücke gegen die von der Oberflächen des Härtebades aufsteigende grosse Hitze abgeschirmt werden. Ausserdem wird durch die Abdeckung bzw. den Hitzeschild die unerwünschte Wärmeanstrahlung des Härtebades stark unterbunden. Nach dem Umsetzen der Glatte mit den Werkstücken in ein Abschreckbad weisen somit die oberhalb der Platte vorstehenden Teile das weiche Ursprungsgefüge und die unterhalb der Platte in das Härtebad eingetaucht gewesenen Teile der Werkstücke das gewünschte harte Gefüge auf. Zwischen dem gehärteten und dem ungehärteten Bereich erstreckt sich ein verlaufendes Anlassgefüge, dessen breite von der Eintauchtiefe der Werkstücke in das Härtebad bzw. durch die Lage des Werkstücke im Hitzeschild bestimmt ist. Im Hinblick auf viele Anwendungsfalle @ar es erwünscht den zwischem dem gehärteten und dem ungeharteten Bereich liegenden Übergangsbereich in seinem Ausmass vorausbestimmten zu machen. Dazu kann vorgesehen sein, dass die bestückte @@ te unter Einhaltung eines vorbestimmten Abstandes zwisch Unterseite der Platte und Oberfläche des Hartebades in das Härtebad einhängbar ist. Die Einhaltung dieses vorbestimmte Abstandes kann beispielsweise auf einfache Weise dadurch erreicht werden, dass die Platte mit ihren Rändern auf an der Innenseite des Behälters vorgesehene Anschläge aufgelegt wird, oder dass sie, an einem kran hängend, bis zu gewünsch- ten Eintauchtiefe bzw. zum gewünschten Abstand zwischen Platte und Badoberfläche abgesenkt wird0 In Weiterbildung der Erfindung kann die Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäI3en Werkstücke als Platte mit einem umlaufenden von der Platte nach oben abstehenden RanQ ausgebildet sein, sodass die bestückte Vorrichtung auf dem Härtebad schwimmfähig ist. In diesem Fall muss die mit den Werkstücken versehene Platte lediglich auf das Härtebad aufgesetzt werden und es ist kerne eigene Haltevorrichtung erforderlich. Der zwischen dem genärteten und dem ungehärteten Endbereich liegende Übergangsbereich ist hier durch die Dicke der Platte bestimmt. Die gewünschte Trennung in einen ungehärteten und einen geharteten Bereich wird dann besonders exakt erreicht, wenn, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, die als Hitzeschild ausgebildete Platte aus gepresstem Grafit besteht, da dieser Werkstoff für die Funktion der Abschirmung besonders geeignet ist. In Weiterbildung der Erfindung ist bei der Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemässen Werkstücke vorgesehen, dass die Festlegung der Werkstücke an der Platte durch die Form des Werkstückes selbst, beispielsweise durch den Flansch der Flanschkolbenbüchse, oder durch ein am Werkstück anzubringendes Anschlagstück erfolgt. Damit ist auf einfache Weise erreicht, dass alle Werkstücke um genau den gleichen Betrag an der Oberseite bzw. an der Unterseite der Platte iberstehen. ohne dass beim Einstecken der Werkstücke in die Öffnungen der Platte besondere Sorgfalt und daher Zeit auf gewendet werden muss. in Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann weiter vorgesehen sein, dass die Länge des oberhalb der Platte vorstehenden Teiles des Werkstückes durch Distanzhalter zwischen der Plattenoberfläche und dem der Festlegung des Werkstückes dienenden Teil desselben oder dem Anschlagstück variabel gestaltbar ist Damit kann auf sehr einfache Weise bei fest liegendes Position der Platte gegenüber der Oberfläche des Härtebades die Eintachtiefe der Werkstücke und damit die Länge des zu Härtenden Bereiches verändert werden. Es ist somit möglich, den Anteil jeder der drei Härtezonen an der Gesamtlänge des Werkstückes zu verändern. Die Distanz halter können aus einfachen Boilagscheiben bestehen oder auch als an der Plattenoberfläche vorgesehene angeformte Ansätze ausgebildet sein. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeiger Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch einen ein Härtebad enthaltenden Behälter mit eingesetzter, mit Werkstücken bestückter Platte, Figur 2 eine Ausführungsvariante der Platte in Teildarstel- lung und Figur 3 einen Schnitt durch eine in die Platte eingesteckte Flanschkolbenbüchse in grösserem Massstab. Fig. 1 zeigt-einen Behälter 1, der mit einem Härtesalzbad 2 gefüllt isto An den Seitenwänden des Behälters 1 sind Kon- solen 3 angeordnet, die in nicht näher dargestellter Weise in der Höhe verstellbar und fixenbad sind. Aufgabe der Konsolen 3 ist eine Platte 4 @@@@@ die @@@ zahl von Öffnungen 5 enthält, in den Flanschkolbenhärte 6, wie sie für Kraftstoffeinspritzpumpen verwendet werden eingesteckt sind. Die Flanschkolbenbüchsen 6 liegen mit ihren Flanschen 7 an der Rändern der Öffnungen in der Plat te 4 auf, sodass sie in ihrer axialen Lage festgelegt sind. Zwischen der Oberfläche 8 des Härzesalzbaden und der Unter seite der Platte 4 ist ein vorbestimmter Abstand 9 eingehalten, der durch Verändern der Höhenlage der Konsolen 3 dn Erfordernissen angepasst werden kann. In Fig. 2 ist eine Ausführungsvariante der Platte 4, nun mit 4' bezeichnet, dargestellt, die einen umlaufenden Rand 1Q, der von der Platte 4 nach oben stehend angeordnet aufweist. In den Öffnungen 5 der Platte 4' sind wieder F'anschkolbenbüchsen 6 eingesetzt wobei. zwischen der Plattenoberseite und dem Flansch 7 der Flanschkolbenbüch- sen 6 Dstanzhalter 11 orgesehe,- sind. Die Platte 4' liegt direkt auf der Oberfläche 8 des Hartesalzbades auf und sie ist nach Einstecken der Werkstücke in die Öffnungen 5 schwimmfähig Es erübrigt sich somit bei dieser Ausführungsvariante eine besondere Haltevorrichtung für die Platte 4t. Die Eintauchtiefe der Flanschkolbenbüchsen 6 in das Härtesalzbad 2 wird durch die Höhe der Distanzhalter 11 bestimmt. In Fig. 3 ist eine Flanschkolbenbüchse 6, die in die Öffnung 5 einer Platte 4 eingesteckt ist, in vergrössertem Massstab dargestellt. Die Flanschkolbenbüchse 6 weist in ihrer Längsrichtung mehrere entsprechend der jeweiligen Funktion unterschiedliche Bereiche, nämlich den Gewindebereich 12, den Flanschbereich 13, den Halsbereich 14 und den die Zylinderbohrung 15, die Steuerbohrungen 16 und die Dichtfläche 17 beinhaltenden unteren Bereich 18 auf. Die Flanschkolbenbüchse 6 ist mit geringem Spiel in die Öffnung 5 der Platte 4 eingesteckt und sie liegt mit ihrem Flansch 7 in einer dem Flanschdurchmesser entsprechenden Ausnehmung an der Oberseite der Platte 4 auf. In Fig. 3 ist strichliert auch die Oberfläche 8 des Härtesalzbades 2 eingezeichnet. Bei der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Lage der Platte 4 gegenüber dem Härtesalzbad 2 ergeben sich am Werkstück drei genau definierte Härte zonen: dsr in das Härtesalzbad 2 eintauchende untere Bereich 18 wird voll der im Härtesalzbad .errschenden Temperatur ausgesetzt. Im Bereich zwischen der Oberfläche 8 des Härtesalzbades und der Unterseite der Platte 4 herrscht eine entsprechend der Abstrahlung der Badoberfläche und der Abschirmwirkung der Platte 4 sich einstellende Lufttemperatur, wodurch der Halsbereich 14 der Flanschkolbenbüchse 6 einer Wärmebehandlung mit niedrigerer Tempera ur als der Badtemperatur unterzogen wird, Der Gewindebe- reich 12 und auch ein Teil des Flanschbereiches 13 der Flanschkolbenbüchse 6 liegen oberhalb der Oberseite der Platte 4 und werden daher durch die Platte 4 gegen die vom Härtebad aufsteigende Hitze abgeschirmt. Wenn nach einer festgesetzten Behandlungsdauer im Härtesalzbad die Platte 4 samt den Flanschkolbenbüchsen 6 in ein nicht dargestelltes, übliches Abschreckbad umgesetzt wird, verändert sich das Gefüge der Flanschkolbenbüchse 6 entsprechend der vorhergegangenen Wärmebehandlung; Der untere Bereich 18 der Flanschkol benbüchse 6 wird entsprechend der ihm zukommenden Funktion sehr hart, in der Temperaturzwischenzone im Halsbereich 14 stellt sich ein verlaufendes Anlassgefüge ein, wodurch es möglich ist, selbst bei Anordnung von Gewinden oder Einstichen ohne nachteilige Kerbwirkungseinflüsse auftretende Zug- und Verdrehkräfte aufzunehmen. Der Flanschbereich 13 und der Gewindebereich 12 behalten ihr weiches Ursprungsgefüge, sodass im Flanschbereich die auftretenden Biegespannungen und im Gewindebereich die auftretenden Zug- und Verdrehspannungen ohne Schaden aufgenommen werden können. Die Erfindung ermöglicht es daher, drei definierte Härte zonen ohne die sonst notwendige Wachbehandlung herzustellen, Die Kosten einer nach der Erfindung hergestellten Flanschkolben- büchse betragen nur einen Bruchteil jener Kosten, die entstehen, wenn in einem eigenen Arbeitsgang das Werkstück angelassen oder abgearbeitet werden muss.

Claims: Patentansprüche 1. Werkstück aus durchhärtendem Werkstoff und Bereichen unterschiedlicher Härte, insbesondere Flanschkolbenbüch se von Kraftstoffeinspritzpumpen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Werkstück (6) so gehär- tet ist, dal es in einer Richtung drei definierte Härte- zonen aufweist, nämlich einen gehärteten Endbereich (18), einen ungehärteten zweiten Endbereich (12, 13) und einen dazwischenliegenden Übergangsbereich (14), der wesentlich kürzer ist, als bei freiem Eintauchen der Werkstücke in das Härtebad. 2. Vorrichtung zur Herstellung von Werkstücken nach Anspruch 1, zum Einsetzen in das Härtebad, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer als Hitzeschild ausgebildeten, zumindest teilweise ebenen Platte (4) besteht. die an der Ober fläche (8) des Härtebades (2) aufschwimmbar oder über dieser Oberfläche in einen: vorbestimmten Abstand anbring- bar ist und die Öffnungen (5) aufweist, in die die Werk stücke (6) so einsteckbar sind, dass der nicht zu härtende zweite Endbereich ( 13) des Werkstückes (6) gegenüber dem Härtebad (2) abgedeckt ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (4') einen umlaufenden, von der Platte (4) nach oben abstehenden Rand (10) aufweist, sodass die be stückte Vorrichtung auf dem Härtebad (2) schwimmfähig isto 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (4,4') aus gepresstem Grafit besteht. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung der Werkstücke (6) an der Platte (4,4) ) durch die Form des Werkstückes (6) selbst, beispielsweise durch den Flansch (7) der Flanschkolbenbüchse (6), oder durch ein am Werkstück (6) anzubringendes Anschlagstück erfolgt. 6, Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des oberhalb der Platte (4,4') vorstehen den Teiles des Werkstückes (6) durch Distanzhalter (11) zwischen der Plattenoberfläche und dem der Festlegung des Wçrkstückes (6) dienenden Teil desselben oder dem Anschlagstück variabel gestaltbar ist.

Inventors: ZAJAK, OSWALD
Applicants: FRIEDMANN & MAIER AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1979
Main classification: C21D1
IPC codes: C21D9, F02M59, C21D1