<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung hohler Stäbe oder Rohre aus Stahl.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung hohler Stäbe oder dickwandiger Rohre (beispielsweise Rohrstäbe, Abstutzbolzeneisen, hohle Wellen usw. ) aus Stahl, bei welchen man von einem hohlen Werkstück und einem in dieses eingesetzten schmiedbaren Kern ausgeht, und wobei das Werkstück samt eingesetztem Kern gewalzt, geschmiedet oder auf andere Weise in die gewünschte Form übergeführt und hierauf der Kern entfernt wird.
Als Kernstoff wurde dabei schon beispielsweise Schmiedeeisen oder Stahl vorgeschlagen, und zur Entfernung des Kernes wurde dann gewöhnlich ein zusätzliches Streckverfahren benutzt, das die Herabsetzung des Kerndurchmessers zum Zweck hat. Man hat auch schon vorgeschlagen, als Kernstoff ein Metall, z. B. Kupfer, zu benutzen, das einen grösseren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das herzustellende hohle Werkstück aufweist, um den Kern entfernen zu können. Beide Verfahren haben gewisse Nachteile.
Ein Strecken der bisher benutzten Kerne führt nämlich keine hinreichende Herabsetzung des Durchmessers der ganzen Kernlänge entlang herbei, sofern man nicht einen besonders teueren Sonderstahl benutzt, beispielsweise austenitischen Stahl, mit grosser Bruchfestigkeit und gleichförmiger Querschnittsherabsetzung beim Strecken, während die Verwendung von Kernen aus Kupfer od. dgl. leicht schädliche Legierungen herbeiführen kann.
Gemäss der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, dass nach Beendigung der mechanischen Behandlung (Formveränderung) behufs einer leichten Entfernung des Kernes eine Abkühlung, eventuell beim Härten, von einer Temperatur oberhalb des Umwandlungspunktes bis zu einer Temperatur unterhalb des Umwandlungspunktes des Werkstoffes, aber oberhalb des Umwandlungspunktes des Kernmaterials erfolgt, dessen Umwandlungspunkt bei einer niedrigeren Temperatur liegt als derjenige des Werkstoffes oder gänzlich fehlt.
Durch Verwendung eines derartigen Kernstoffes entsteht bei zweckmässiger Abkühlung des fertiggewalzten Stabes oder Rohres mit darinliegendem Kern innerhalb eines gewissen Temperaturintervalles ein beträchtlicher Volumsunterschied zwischen dem Kernstoff und dem Stabe oder Rohre, z.
B. dadurch, dass eine Umwandlung von Gama-nach Alfaeisen in dem Stab oder Rohr stattfindet, während eine Ausdehnung des Kernstoffes nicht stattfindet, wenn dieser so gewählt ist, dass keine Umwandlung und damit verbundene Volumenvergrösserung eintritt oder dies erst bsi niedriger Temperatur, und sollte der Kern während des Walzverfahrens an der Hohlwand des Stabes oder Rohres steckenbleiben, so entstehenden Spannungen zwischen dem Kern und dem Stabe oder dem Rohre, die ein Losreissen einer derartigen während des Walzverfahrens entstandenen Zusammenschweissung oder Verbindung zwischen den betreffenden Teilen befördern. Infolgedessen und mit Rücksicht auf den früher erwähnten Volumenunterschied zwischen Kern und Stab oder Rohr, lässt sich der Kern leicht aus dem Stabe oder Rohre ausziehen, ohne dass der Kern einer Streckung ausgesetzt wird.
Eine Stahllegierung, welche beispielsweise Legierungsstoffe wie Nickel, Chrom, Mangan und Silizium enthält, hat sich als Kernstoff zweckmässig erwiesen, weil das Vorhandensein dieser Legierungsstoffe im Kerne (einer oder alle oder eine Kombination von einigen) den Umwandlungspunkt auf eine niedrigere Temperatur als die, bei welcher der Umwandlungspunkt des Stabes oder Rohres liegt, verschiebt, oder auch weil der Umwandlungspunkt gänzlich fehlt, und beim Abkühlen von einer Temperatur, die höher als der Unwandlungspunkt des Stabes oder Rohres liegt, die Volumenerhöhung des Stabes oder Rohres, wenn dieser bzw. dieses den Umwandlungspunkt durchläuft, hinreichend ist, um das Herausziehen des Kernes zu ermöglichen.
Das Herausziehen des Kernes kann innerhalb des Temperaturinvalls, das
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
durchläuft, und der Temperatur, wo der Kern denselben durchläuft, erfolgen, wenn der Kernstoff Über- haupt irgendeinen Umwandlungspunkt beim Abkühlen besitzt. Der Umwandlungspunkt des Kernes beim Erhitzen kann höher als der des Stabes oder Rohres liegen, vorausgesetzt, dass der Umwandlungspunkt beim Abkühlen unter demjenigen des Stabes oder Rohres liegt. Bei der Ausführung des Verfahrens wird das Werkstück durch Bohren, Pressen, Walzen, Giessen oder ein anderes Verfahren mit einem oder mehreren Löchern von gewünschtem Durchmesser versehen. Der Kern soll einen derartigen Durchmesser haben, dass er in das im Metallstück gebohrte Loch passt.
Das mit dem Kern versehene Werkstück wird auf die erforderliche Verarbeitungstemperatur erhitzt, wonach das Metallstück auf den gewünschten, herabgesetzten Querschnitt gebracht wird. Es hat sich, erwiesen, dass der Kern nach der Verarbeitung das ursprüngliche Verhältnis zwischen seinem Durchmesser und demjenigen des umgebenden Metall-
EMI2.1
ganzen Länge entlang denselben vorzugsweise runden Querschnitt erhält.
Vor der Entfernung des Kernes aus dem Stabe oder Rohre wird der Stab oder das Rohr mit darin liegendem Kern auf diejenige Temperatur erhitzt, die ebenso hoch oder höher als diejenige ist, welche dem Umwandlungspunkt beim Abkühlen des Stabes oder Rohres entspricht. Dies wird am leichtesten durch Einspannen des Stabes oder Rohres zwischen zwei Backen ausgeführt, wonach man elektrischen Strom durch den Stab oder das Rohr fliessen lässt, wodurch die zur Erhitzung erforderliche Wärme erzeugt wird.
Die gewünschte Ausgangstemperatur zum Abkühlen des Stabes oder Rohres mit darinliegendem Kern lässt sich auch durch Abpassen der Temperatur bei dem Fertigwalzen des Stabes oder Rohres erhalten, so dass sie dieser Temperatur entspricht.
Nachdem der Stab oder das Rohr auf die erforderliche Ausgangstemperatur zwecks Abkühlens, eventuell beim Härten gebracht ist, wird der Stab oder das Rohr mit darinliegendem Kern in Wasser, Öl, Luft oder einem andern zweckmässigen Mittel abgekühlt. Wenn der Stab oder das Rohr abgekühlt bzw. gehärtet worden ist, werden die Enden abgeschnitten oder abgeschlagen, oder ein Stück des Kernes wird freigelegt. Durch das Freilegen eines Stückes des Kernes wird eine für den Angriff geeignete Stelle an dem innerhalb des Stabes oder Rohres lose liegenden Kern geschaffen, der nun mit der Hand oder mittels mechanischer Vorrichtungen herausgezogen werden kann.
Um noch weiter zu verhindern, dass sich der Kern an dem Stab oder dem Rohr festbeisst, wodurch das Herausziehen des Kernes erschwert wird, kann man unter Verwendung des oben erwähnten Kernstoffes derart verfahren, dass die im Kern enthaltenen Legierungsstoffe beim Erhitzen des Kernes oder Werkstückes auf die Verarbeitungstemperatur bei zweckmässig geregelter Luftzufuhr zwischen Kern und Werkstück eine Oxydschicht an der Hohlfläche des Werkstückes bilden, welche als ein Schmiermittel dient und dadurch die Entfernung des Kernes erleichtert.
Um diesen Belag oder dieses Häutchen zu erhalten, soll das Loch im Werkstück von Bohrspänen und Bohröl sorgfältig befreit werden, um eine reine Hohlfläche im Werkstück zu erhalten. Um dies zu erreichen, kann es oft zweckmässig sein, die Hohlfläche im Werkstück zu beizen. Der Kern, welcher beispielsweise durch Beizen sorgfältig gereinigt worden ist, soll einen derartigen Durchmesser haben, dass er in das in das Werkstück gebohrte Loch passt. Nach Einführen des Kernes in das Werkstück werden der Kern und das Werkstück an den Enden durch Schweissen oder auf andere Weise ganz oder teilweise vereinigt, wodurch die Luftzufuhr zwischen dem Kern und der Hohlfläche geregelt wird.
Es hat sich gezeigt, dass eine gewisse Beziehung zwischen den Legierungsstoffen und der Luftzufuhr einerseits und den Eigenschaften des Belages oder Häutchen an der Hohlfläehe anderseits vorhanden ist. Das mit dem Kern versehene Werkstück wird auf die erforderliche Verarbeitungstemperatur erhitzt, wobei gleichzeitig der obige Belag oder das Häutchen an der Hohlfläche des Werkstückes gebildet wird, wonach dasselbe zum gewünschten, herabgesetzten Querschnitt verarbeitet wird.
Wenn der Stab oder das Rohr fertiggestellt ist, wird der Stab oder das Rohr mit darinliegendem Kern abgekühlt bzw. gehärtet, und die Enden werden wie oben beschrieben abgeschnitten, wonach der Kern bei einer unter dem Umwandlungspunkt des Stabes oder Rohres, aber oberhalb des Umwandlungspunktes des Kernstoffes liegenden Temperatur unter Zurücklassung eines hohlen Rohres oder Stabes
EMI2.2