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Die Erfindung betrifft ein Warmwalzverfahren zur Herstellung von rohrförmigen Gegenständen aus geeigneten Eisen-, Stahl-oder Metallegierungen verschiedenster Art.
Erfindungsgemäss wird ein Dorn, dessen Durchmesser so gross ist, dass er auf übliche Weise in den kalten Rohling nicht eingesetzt werden könnte, in den erhitzten und durch die Erhitzung ausgedehnten Rohling eingesetzt, worauf der Rohling mit dem Dorn, soweit diese für das Auswalzen erforderlich ist, neuerlich erwärmt und beide dann in an sich bekannter Weise ausgewalzt werden.
Der auf tieferer Temperatur befindliche Kern erwärmt sich nach Einführen in den Rohling sehr rasch, u. zw. um so mehr, je inniger er zum Anliegen kommt, wobei er sich seiner Temperaturerhöhung entsprechend ausdehnt.
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist der Durchmesser des Dornes grösser als der Durchmesser der Bohrung des Rohlings. Der Rohling wird dann teilweise oder ganz einem hohen Innendruck durch den sich allein oder jedenfalls stärker als der Rohling ausdehnenden Kern unterworfen. Die die Bohrung umgebenden Randschichten des Rohlings kühlen entsprechend der Wärmeabgabe an den Kern, soweit diese Wärmeabgabe nicht durch Wärmezuleitung von den äusseren Randschichten des Rohlings ersetzt wird, etwas aus und es geht eine unelastische Formänderung des Rohlings vor sich. Die vorerwähnte Formänderung erfolgt unter hohem Druck des sich ausdehnenden Kernes.
Dieser Druck ist jedenfalls im Verhältnis zu den bei sonstigen mechanischen Verformungen wirksamen Kräften von sehr gleichmässiger Wirkung und ist wahrscheinlich die Ursache einer vorteilhaften Gefügeänderung.
Wie immer diese Vorgänge, deren wissenschaftliche Aufklärung noch nicht völlig gelungen ist und durch welche die Erfindung nicht eingeschränkt werden soll, verlaufen mögen, so ist das Resultat dieses Verfahrens äusserst vorteilhaft.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann also beispielsweise so durchgeführt werden, dass der Rohling zunächst auf höhere Temperatur t,. erhitzt wird und, gegebenenfalls nach Entfernung von Zunder, ein auf erheblich tieferer Temperatur ta befindlicher Kern eingesetzt wird, dessen Durchmesser bei dieser tieferen Temperatur t2 dem Innendurchmesser des auf tl erhitzten und entsprechend ausgedehnten Rohlings annähernd entspricht, wobei der je nach der gewünschten Art der Einführung des Dornes mit oder ohne mechanische Hilfsmittel erforderliche Spielraum zu berücksichtigen ist.
Diese Temperaturen tl und t2 und ihnen entsprechend die verhältnismässig grössere Ausdehnung des bei seiner späteren Erhitzung über ein grösseres Temperaturintervall erhitzten Kernes können in weiten
Grenzen schwanken, ohne aus dem Schutzbereich der Erfindung zu fallen, wenn auch die Effekte verschieden sind, die aber alle gegenüber dem bisherigen Stande der Technik fortschrittlich erscheinen.
Für den Rohling kommen die verschiedenartigsten Eisen-und Metallegierungen in Betracht, welche sich sinngemäss für dieses Warmwalzverfahren eignen, wie beispielsweise an sich für diese Zwecke bekannte einfache Kohlenstoffstähle, aber auch legierte Stähle.
Man kann für den Kern Materialien wählen, die an sich für diesen Zweck bekannt sind, d. h. Legierungen, welche ein Herausziehen des Kernes nach erfolgter Verformung erleichtern, also eine hohe Festigkeit neben hoher Zähigkeit aufweisen. Beispielsweise eignet sich für den Kern ein Stahl mit hohem Mangan-und Nickelgehalt, die bekannten austenitischen Manganstähle, Chrom-Nickel-Stähle usw.
Der Kern oder der Rohling oder beide können vor dem Einführen des Kernes in den Rohling mit einer das Anschweissen des Kernes an den Rohling verhindernden Schichte, wie beispielsweise mit einer
Schichte aus Graphit, versehen werden.
Der Rohling wird nach obigem auf eine Temperatur tl erhitzt, welche Über etwa 3000 C, vorzugs- weise aber in der Nähe der Walztemperatur, liegt. Der Rohling wird demnach, etwa im Falle von einfachen
Stählen, vorzugsweise auf eine-Temperatur t, zwischen 900'C und 1100 C, aber je nach Zusammensetzung auch tiefer als 900 oder höher als 11000 C erhitzt, derart, dass eine möglichst grosse Ausdehnung des Rohlings erzielt wird, wobei man darauf zu achten hat, dass die bekannten ungünstigen Strukturveränderungen zufolge zu hoher Erhitzung eben nicht eintreten. Eine Temperatur von 1200 wird bei den meisten Materialien nicht mehr in Betracht kommen und noch weniger Temperaturen, bei welchen ein Unbrauchbarwerden eintritt.
Der Kern weist vorzugsweise bei seinem Einsetzen in den Rohling Raumtemperatur auf oder kann gegebenenfalls zur Schonung des Kernmaterial, je nach Zusammensetzung desselben, schwach erwärmt sein.
Es ist selbstverständlich zumeist vorteilhaft, die Temperaturdifferenz tr-t2 gross zu wählen, d. h. tl entsprechend ungefähr der Verformungstemperatur und den Kern kalt einzusetzen. Teileffekte, welche immer noch wertvoll gegenüber dem bisherigen Stande der Technik erscheinen, können aber schon bei wesentlich geringeren Temperaturdifferenzen, also beispielsweise bei wesentlich geringerer Temperatur des Rohlings, erhalten werden.
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Man kann bei einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens die Temperatur t2, mit welcher der Kern in den Rohling eingeführt wird, auch unterhalb der Raumtemperatur wählen, in welchem Falle
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wendet werden.
Man kann auch Dorne mit einem Durchmesser verwenden, welche selbst in den hoch erhitzten Rohling nicht von Hand aus eingeführt werden können. Die Einführung erfolgt in diesem Falle unter entsprechender Druekanwendung und Zuhilfenahme mechanischer Einrichtungen sowie gegebenenfalls keilförmiger Gestaltung des Kernes an der Spitze. Diese Ausführungsformen sind umständlicher und an sieh nicht erforderlich, sollen aber ebenfalls als unter den Schutzbereich der Erfindung fallend ange- sehen werden.
Man kann bei andern Ausführungsformen einen Kern auch in einen nicht vorgebohrten und entsprechend erhitzten Rohling unter Anwerdung sehr hohen Druckes einpressen und gegebenenfalls auf diese Weise den Rohling vorlochen und sodann einen kalten Kern wie früher einsetzen, erforderlichenfalls nach vorheriger Temperaturregulierung des Rohlings. Zum Unterschied von dem Verfahren des österr.
Patentes Nr. 120344 dient das Einpressen des Kernes hier nur zum Vorlochen.
Die erfindungsgemässe Behandlung des Rohlings vor dem Walzen kann noch gegebenenfalls durch thermische Zwisehenbehandlung verbessert werden.
Man kann den Kern aus einer Legierung wählen, deren Ausdehnungskoeffizient in einem Teil oder in dem ganzen in Betracht kommenden Temperaturintervall grösser ist als der Ausdehnungskoeffizient der Eisen-, Stahl-oder Metallegierung, aus welcher der Rohling besteht. Hiedurch wird eine Steigerung des Innendruckes erzielt, doch ist die Erfindung auf diese zusätzliche Massnahme nicht eingeschränkt.
Man kann in die Bohrung des erhitzten Rohlings vor dem Einführen des Kernes ein mit dem Rohling sich verschweissendes, beispielsweise rostfreies Futterrohr einsetzen. Es ist in diesem Falle zumeist vorteilhaft, das Futterrohr mit Raumtemperatur oder nur schwach angewärmt einzusetzen, wobei es bei dieser Temperatur einen dem erhitzten Rohling angepassten Durchmesser aufweisen soll.
Es können auch korrosionsfeste Überzüge vorgesehen werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich zur Herstellung der verschiedensten röhrenförmigen Hohlkörper, Hohlbohrer usw., Rohre, Rohrläufe für Schusswaffen u. dgl. mehr. Seine Anwendung ist um so vielseitiger, als die verschiedenartigsten Legierungen verwendet werden können.
Die nach diesem Verfahren erhaltenen Gegenstände weisen ein homogenes Gefüge und vorzügliche Giiteeigensehaften auf. Dabei kann unter Umständen ein solcher Gegenstand im Gebrauche wiederholt wärmebehandelt werden, wie dies zur Herstellung von neuen Schneiden usw. erforderlich wird, ohne dass die vorteilhaften Eigenschaften verlorengehen.
Durch das innige Anliegen des Kernes in der Bohrung, insbesondere bei den vorzugsweisen Ausfiihrungsformen der Erfindung, ist es möglich, jegliche Verzunderung praktisch auszusehliessen, ein Ovalwalzen und daher auch jede mit Materialrissen verbundene Faltenbildung zu vermeiden. Es wird der Ausschuss verringert, und es werden auch Materialersparnisse erzielt.
Ein nach diesem Verfahren hergestellter Hohlbohrstahl zeigt ein vergleichsweise höheres Härteintervall.
Ausführungsbeispiel : Der Rohling besteht aus einem Material, wie solches für Gesteinsbohrer geeignet ist, unter anderm beispielsweise aus einem Stahl mit 0'7-0-8 C, 0-25-0-35 Mn, 0'la-0-25 Si, P und S zusammen nicht über 0"05%. Der Stahl in Form eines Zaggels, mit gebrochenen Kanten, Länge von etwa 0'6-0'8 m, Durchmesser 100 mm wird mit einem Loch von etwa 30 mm versehen und werden beide Enden zur Verhütung von Innenverzunderung mit Lehmstopfen versehmiert.
Der Zaggel wird sodann in einem Ofen langsam entsprechend den bekannten Erfahrungen auf eine Temperatur von etwa 800-900 C erhitzt, an den Rand des Ofens gebracht und ein kalter Dorn, welcher etwa um 0'2 mm stärker ist als die Bohrung des kalten Rohlings war, also ungefähr 30'2 mu aufweist, und welcher gegen Anschweissen vorher durch Anstrichen mit Graphit geschützt wurde, in die Bohrung ein- geführt. Der Rohling wird dann mit dem Kern in den Ofen geschoben und neuerlich auf etwa 9000 C erhitzt, sodann wird in bekannter Weise ausgewalzt.
Die Kombination des an sieh bekannten Graphit- tierens mit dem hier beschriebenen Verfahren fällt ebenfalls in den Schutzbereich vorliegender Erfindung
Bei einem Ausführungsbeispiel, bei welchem der Innendruck noch weiter erhöht werden soll, kann derart verfahren werden, dass ein Rohling wie oben erhitzt wird und ein Kern mit 31 mm Durchmesser durch Fallhammer oder Presse in den Rohling eingeführt wird, wonach man weiter wie oben vorgeht.
Dem bisherigen Stande der Technik gegenüber sollen auch verschlechterte Ausführungsformen der Erfindung als mitgesehützt erachtet werden, bei welchen der Durchmesser des Dornes annähernd gleich und gegebenenfalls etwas kleiner als der der Bohrung ist, sofern der Dorndurehmesser zu gross ist, um ein leichtes Einführen des Dornes in den kalten Rohling zu gestatten, und der Dorn unter Ausnutzung von erheblichen Temperaturdifferenzen in den verhältnismässig ausgedehnten Rohling eingesetzt wird. Denn es wird in solchen Fällen bereits die Möglichkeit der Verwendung stärkerer Dorne, als solche nach dem jeweils vorhandenen Genauigkeitsgrad der Bearbeitung in den kalten Rohling eingeführt werden
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vorliegender Erfindung angesehen werden muss.
Ein weiterer Teil der Erfindung besteht in der Ausgestaltung zum Einbringen von Rohrseelen, welche korrosionsfest sind oder andere besondere Eigenschaften für Spezialzwecke aufweisen sollen.
Hiezu wird ein Futterrohr entsprechender Zusammensetzung erhitzt und der kalte Dorn von vorzugsweise etwas grösserem Durchmesser in das heisse Futterrohr eingezogen, wie oben beschrieben. Es ist an sich bereits bei andern Verfahren bekannt (österr. Patentschrift Nr. 109260), ein korrosionsfestes Futterrohr zu verwenden. Dies wird hier nicht beansprucht, sondern nur in der besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens. Der Dorn kann einen Graphitanstrich od. dgl. aufweisen, um ein eventuelles Anschweissen des Futterrohres an den Dorn zu verhindern.
Dorn und Futterrohr werden dann auskühlen gelassen und im kalten Zustand in den erhitzten Rohling eingeführt, wobei der Durchmesser des kalten Dornes samt aufgezogenem Futterrohr zweckmässig grösser ist als der Durchmesser der Bohrung des kalten Rohlings, ähnlich, wie dies oben für andere Ausführungsformen beschrieben wurde.
Statt dass ein Futterrohr auf den Dorn aufgezogen wird, kann gegebenenfalls der Dorn einen Überzug aus einer Legierung, welche für den Spezialzweck, dem das Futterrohr dienen soll, geeignet ist, durch Aufspritzen erhalten oder, wenn dies wirtschaftlich ist, durch Tauchen des Dornes in ein Bad aus der geschmolzenen Legierung u. dgl. mehr und sollen auch solche Ausführungsformen, wenn diese auch seltener in Betracht kommen, als geschützt erachtet werden.
Die Erfindung ist betreffs der Art des Auswalzens des Werkstückes nicht eingeschränkt zu verstehen. Die Formverär. derung des Knüppels kann in an sieh bekannter Weise fortschreitend unter Zuhilfenahme einer grösseren Anzahl von Kalibern erfolgen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Gegenständen aus Eisen-oder Metallegierungen, wie Hohlkörpern, Hohlbohrern, Rohren, Behältern, Rohrläufen für Schusswaffen u. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass ein Dorn, dessen Durchmesser so gross ist, dass er auf die übliche Weise in den kalten
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eingeführt wird, worauf erforderlichenfalls der Rohling mit dem Dorn neuerlich erwärmt und in an sich bekannter Weise ausgewalzt werden.