Skip to content
Accessible Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter December 31, 2021

Advanced Distortion Analysis of Heat Treated Rings*

Erweiterte Verzugsanalyse wärmebehandelter Ringe
H. Surm

Abstract

The basic approach to interpret distortion as a system property is accepted in science and industry. The determination of significant factors and interactions on distortion in the overall production process of selected components represents a central point to identify relevant distortion mechanisms. In this context, a component specific distortion description is a major step to answer distortion problems.

In the field of ball bearing engineering, roundness deviation of raceways is an important characteristic. But this parameter is not useful for distortion engineering because no information concerning ring shape is given. But in literature, roundness deviation can be separated in its respective forms like oval and triangle shape with harmonic analysis. In addition, this analysis can be used to specify an amplitude and a direction in the different shapes to describe distortion.

In this article, harmonic analysis is used for advanced distortion analysis of tapered roller bearing. An analysis in graphical form is introduced, which illustrates both the amount and the direction of distortion.

Kurzfassung

Der grundlegende Ansatz, Verzug als Systemeigenschaft anzusehen, ist in Wissenschaft und Industrie akzeptiert. Die Ermittlung der wesentlichen Faktoren und Wechselwirkungen auf den Verzug im gesamten Produktionsprozess ausgewählter Bauteile stellt einen zentralen Punkt zur Identifizierung relevanter Verzugsmechanismen dar. In diesem Zusammenhang ist eine bauteilspezifische Verzugsbeschreibung ein wichtiger Schritt zur Lösung von Verzugsproblemen.

Im Bereich der Wälzlagertechnik ist die Rundheitsabweichung der Laufbahnen ein wichtiges Merkmal. Dieser Parameter ist jedoch für die Verzugsbeschreibung nicht geeignet, da keine Informationen über die Ringform gegeben sind. In der Literatur sind jedoch Beispiele vorzufinden, wie die Rundheitsabweichung mithilfe einer Harmonischen Analyse in ihre jeweiligen Formen wie Ovalität und Dreieckigkeit zerlegt werden kann. Darüber hinaus kann diese Analyse verwendet werden, um eine Amplitude und eine Richtung der verschiedenen Formen anzugeben, um den Verzug zu beschreiben.

In diesem Artikel wird die harmonische Analyse für eine erweiterte Verformungsanalyse von Kegelrollenlagern verwendet. Es wird eine Analyse in grafischer Form vorgestellt, die sowohl den Betrag als auch die Richtung der Verformung veranschaulicht.


* Reworked version of a lecture held at ECHT – Quenching and Distortion Engineering QDE 2021, 26.-18. April 2021, online


Acknowledgement

The authors gratefully acknowledge the financial support of the German Research Foundation (DFG) within the Collaborative Research Centre SFB 570 ”Distortion Engineering” at the University of Bremen.

Danksagung

Die Autoren bedanken sich für die finanzielle Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB 570 „Distortion Engineering“ an der Universität Bremen.

Referenzen

1 Gunnarson, S.: Einfluß der Stranggußform auf den Verzug eines einsatzgehärteten Tellerrades aus Stahl. HTM Härterei-Techn. Mitt. 46 (1991) 4, pp. 216–220Search in Google Scholar

2 Volkmuth, J.; Lane, S.; Jung, M.; Sjöblom, U.: Einfluss ungleichmäßiger Eigenspannungen in Wälzlagerringen vor dem Härten auf Formabweichungen nach dem Härten. HTM Härterei-Techn. Mitt. 60 (2005) 4, pp. 317–322, DOI:10.3139/ 105.10035510.3139/105.100355Search in Google Scholar

3 Surm, H.; Frerichs, F.; Hoffmann, F.; Zoch H.-W.: Erweiterte Verzugsanalyse am Beispiel von Wälzlagerringen. HTM Härterei-Techn. Mitt. 63 (2008) 2, pp. 95–103, DOI:10.3139/105.10045010.3139/105.100450Search in Google Scholar

4 Surm, H.: Identifikation der verzugsbestimmenden Einflussgrößen beim Austenitisieren am Beispiel von Ringen aus dem Wälzlagerstahl 100Cr6. Dissertation, Universität Bremen, 2011, Search in Google Scholar

5 Hollox, G. E.; von Bergen, R. T.: Distortion in the Heat Treatment of Bearings. Heat Treat Met 2 (1978), pp. 27–31Search in Google Scholar

6 DIN EN ISO 1101 : 2017-09: Geometrische Produktspezifikation (GPS) – Geometrische Tolerierung – Tolerierung von Form, Richtung, Ort und Lauf. Beuth, Berlin, 2017Search in Google Scholar

7 Schaback, R.; Wendland, H.: Trigonometrische Interpolation. Numer. Math. (2005), pp. 171–178, DOI:10.1007/3-540-26705-0_1010.1007/3-540-26705-0_10Search in Google Scholar

8 Frerichs, F.; Lübben, Th.; Hoffmann, F.; Zoch, H.-W.: Ring geometry as an important part of distortion potential. Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 43 (2012) 1–2, pp. 16–22, DOI:10.1002/mawe.20110088210.1002/mawe.201100882Search in Google Scholar

9 Surm, H.; Frerichs, F.; Lübben, Th.; Hoffmann, F.; Zoch, H.-W.: Distortion of rings due to inhomogeneous temperature distributions. Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 43 (2012) 1–2, pp. 29–36, DOI:10.1002/mawe.20110088410.1002/mawe.201100884Search in Google Scholar

Published Online: 2021-12-31

© 2021 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany