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Verfahren zur Herstellung von Panzerplatten u. dgl.
Es gibt zahlreiche Verfahren, welche die teilweise Härtung von Werkzeugen oder Konstruktionsteilen bezwecken. Von den Oberflächenhärteverfahren, die ohne eine Veränderung der chemischen Zusammensetzung zu bezwecken-wie die Einsatzbärtung (Zementationshärtung) und Nitrierung (Verstickung)-heute Anwendung finden, hat das unter der Bezeichnung"Griesogen-Oberflächen- härtung" bekannte, die grösste Bedeutung erlangt. Durch partielle Erhitzung mittels der Autogenflamme von Zahnflanken, von Zahnrädern, Kurbelzapfen, Wellenlagern, Gleitbahnen und ähnlichen Teilen über den Ael-Pankt und nachfolgendem Abschrecken, wird eine gehärtete Oberfläche erhalten. Ihre Tiefe ist weitgehend regelbar. Charakteristisch für diese Härtung ist, dass ein reiner Wärmebehandlungsvorgang sie bewirkt.
Für grosse Flächen, wie sie bei Blechplatten vorliegen, ist dieses Verfahren jedoch nicht ohneweiters anwendbar. Die Schwierigkeiten, die sich dabei entgegenstellen, liegen hauptsächlich darin, dass die Erhitzung gleichzeitig über die ganze Breite einer zu härtenden Blechplatte fortschreiten muss, um, verbunden mit dem folgenden Abschrecken, eine gleichmässige Härte zu ergeben. Eine solche Einrichtung ist nicht nur ziemlich kompliziert, sondern erfordert auch eine sehr leistungsfähige Gasentwicklungsanlage, um den augenblicklich erforderlichen Verbrauch zu decken. Nachteilig wirken sich auch die starken Verziehungen aus, die durch die einseitige Erhitzung auf die zum Härten erforderliche hohe Temperatur verursacht werden. Die mit der Bildung des Härtegefüges verbundene Volumsvergrösserung ist solchen Verwerfungen überdies förderlich.
Würde man die Erhitzung auf Härtetemperatur nicht gleichzeitig über die ganze Flächenbreite, sondern nur zonenweise vornehmen, so würde, dem Wärmegefälle entsprechend, zwischen zwei Zonen stets ein ausgeglühter und daher weicher Streifen zu finden sein, wodurch die Gleichmässigkeit der Oberflächenhärte zunichte gemacht erschien.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Panzerplatten u. dgl. mit einseitig harter und rückseitig zäher Beschaffenheit, wobei die in normaler Weise gehärteten Platten, Bleche oder daraus hergestellten Gegenstände einseitig einer starken örtlichen Erhitzung, die z. B. elektrisch oder autotherm vorgenommen werden kann, auf Temperaturen unter Ac ! unterworfen werden, während gleichzeitig die hart zu haltende Fläche gekühlt wird. Die Platten, Bleche oder daraus hergestellten Gegenstände werden hiebei zunächst in üblicher Weise vollgehärtet. In diesem Zustande wird nun die der gewünschten harten Oberfläche gegenüberliegende Fläche (z. B. mittels eines Autogenbrenners, der zweckmässig ein Mehrlochbrenner sein soll) zweckmässig zonenweise auf eine bestimmte Temperatur erhitzt.
Diese Temperatur liegt im äussersten Falle dicht unter dem Ac1-Punkt des zu behandelnden Werkstoffes. Die hart gewünschte Oberfläche wird während dieser einseitigen Erhitzung dauernd abgekühlt. Auf diese Weise wird an der erhitzten Fläche ein zähvergütetes Gefüge erzielt, das durch die Dicke des Bleches allmählich in ein Gefüge voller Härte übergeht, die in vollem Ausmasse an der gekühlten Fläche bestehen bleibt. Eine zonenweise Erhitzung ist bei diesem Vorgang gänzlich unbedenklich. Die in zeitlicher Folge aneinandergrenzenden Erwärmungszonen erhalten dort, wo sie sich überschneiden, keinen weichen Streifen, da die Temperatur im Bereich, wo sich jene überdecken, mit der Höchsttemperatur des Anlassvorganges identisch ist und ein doppeltes Anlassen bei den kurzen Einwirkungszeiten praktisch ohne Einfluss bleibt.
Da im übrigen das Hauptziel ein Zähemachen der Rückseite der schliesslich einseitig harten Blechtafel ist, so spielt es keine Rolle, wenn auch geringe Unterschiede in der Festigkeit schmal begrenzter Streifen vorhanden wären. Die Zähigkeits-
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eigenschaften werden hiedureh nicht verschlechtert. Wenn entsprechende Einrichtungen vorhanden sind, ist es natürlich auch möglich, nicht zonenweise, sondern die Fläche in der ganzen Breite überstreichen oder auch auf einmal zu erhitzen.
Die Anwendung dieses Verfahrens kann sich auf alle Arten von Platten, Blechen u. dgl. erstrecken, bei welchen der Querschnitt die Möglichkeit eines Wärmegefälles in dem zur Erzielung des Effektes erforderlichen Ausmasse gibt. Dies entspricht praktisch einer geringsten Stärke von etwa 4 mm. Bei
Stücken von grosser Dicke (z. B. 100 mm) ist es natürlich wesentlich einfacher, eine einseitige Erwärmung in einem Ofen vorzunehmen, welcher Vorgang z. B. bei schweren Schiffpanzerplatten gepflogen wird.
Schon bei Stärken von etwa 50 mm ist ein einseitiges Anlassen im Ofen nicht mehr möglich, wenn man auf der harten Fläche die Vollhärte zu erhalten wünscht. Das Hauptanwendungsgebiet liegt bei Blechen von etwa 5-2Ï rmn, in welchen Stärken Schutzschild und Panzerplatten leicht armierter Panzerwagen hauptsächlich erzeugt werden. Es ist hiebei gleichgültig, ob das einseitig zäh zu machende Stück vergütet oder vollgehärtet vorliegt und es richtet sich lediglich nach dem vorgefassten Zweck, ob man durch vorheriges Anlassen der ganzen Platte ihr schon etwas von der Härte zu nehmen wünscht oder diese im vollen Masse belässt.
Es ist natürlich auch möglich, einseitig zementierte Platten u. dgl. auf diese Art zu behandeln.
Dies wird besonders dann erwünscht sein, wenn mit Rücksicht auf die Verwendung ein Stahl von hoher Kernfestigkeit gewählt werden muss.
Die praktische Durchführung kann beispielsweise in der Weise erfolgen, dass man das zu behandelnde Stück auf einen oben offenen, mit einem Abfluss versehenen Kasten, in welchem sich
Kühlbrausen befinden, befestigt und nun das Ganze oder Zone um Zone mit einer intensiven Wärmequelle, z. B. mit einem mechanisch bewegten Mehrlochbrenner, auf eine festgelegte, unter dem Ai-Punkt des Stahles liegende Temperatur erwärmt. Die hiebei in Tätigkeit gehaltenen Kühlbrausen sorgen für das Kühlhalten der hart zu belassenden Oberfläche. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, mitunter Öl oder heisses Wasser als Kühlflüssigkeit zu verwenden, weil hiedurch eine mässige, durchgehende Erwärmung des Stückes erfolgt und das Auftreten von Spannungsrissen vermieden wird.
Die angelassenen Zonen können durch entsprechend angeordnete Spritzvorrichtungen, die hinter dem Brenner laufen, abgekühlt werden oder es kann die verbleibende Wärme frei ausströmen.
Es ist z. B. auf diese Weise möglich, Schutzschild gegen die Wirkung von Stahlkerngesehossen besonders widerstandsfähig zu machen.
Ausser der möglichen Erzeugung von verhältnismässig dünnen Stücken mit einseitig harter undrückseitig zäher Oberfläche, liegt ein weiterer Vorteil in der gleichmässigen Härteabstufung innerhalb des Stückes. Diese richtet sich ausschliesslich nach dem Verlauf der Anlasskurve des Stahles und ermöglicht daher weitestgehende Variationen. Direkt oberflächengehärtete Teile besitzen neben der Härtezone stets einen Bereich mit ausgeglühtem Werkstoff, dessen Festigkeit verhältnismässig gering ist.
Ein solches Gebiet ist bei Anwendung des vorliegenden Verfahrens nicht vorhanden. Die Erwärmung auf geringere Temperaturen als zur Härtung erforderlich, verhindert stärkeren Verzug, der überdies durch geringere gefügemässige Volumsveränderungen herabgesetzt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Panzerplatten u. dgl. mit vorderseitig harter und rückseitig zäher Beschaffenheit durch Erhitzen der vorher gehärteten Platte auf der einen Seite und gleichzeitiges Kühlen auf der hart zu haltenden andern Seite, dadurch gekennzeichnet, dass eine etwa 4-25 min
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mit einem Autogenbrenner od. dgl. unterworfen wird.
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Process for the production of armor plates u. like
There are numerous processes that aim to partially harden tools or structural parts. Of the surface hardening processes that are used today without changing the chemical composition - such as case hardening (cementation hardening) and nitriding (embroidery) - what is known as "Griesogen surface hardening" has achieved the greatest importance. A hardened surface is obtained by partially heating tooth flanks, gear wheels, crank pins, shaft bearings, slideways and similar parts by means of the oxy-fuel flame over the Ael-Pankt and subsequent quenching. Their depth is largely adjustable. It is characteristic of this hardening that it is brought about by a pure heat treatment process.
However, this method cannot be used without further ado for large areas, as is the case with sheet metal. The difficulties that arise in this case are mainly that the heating must proceed simultaneously over the entire width of a sheet metal plate to be hardened in order, in connection with the subsequent quenching, to produce a uniform hardness. Such an installation is not only quite complicated, but also requires a very powerful gas evolution system to cover the instantaneous consumption. The severe distortions caused by one-sided heating to the high temperature required for hardening also have a disadvantageous effect. The increase in volume associated with the formation of the hardness structure is also conducive to such distortions.
If the heating to hardening temperature were not carried out over the entire surface width at the same time, but only in zones, an annealed and therefore soft strip would always be found between two zones, depending on the heat gradient, which would seem to destroy the uniformity of the surface hardness.
The invention relates to a method for the production of armor plates u. Like. With one side hard and tough on the back, the normally hardened plates, sheets or objects made therefrom unilaterally a strong local heating, the z. B. electrically or autothermally, to temperatures below Ac! be subjected while at the same time the surface to be held is cooled. The plates, sheets or objects made from them are initially fully hardened in the usual way. In this state, the surface opposite the desired hard surface (e.g. by means of an oxy-fuel burner, which should expediently be a multi-hole burner) is expediently heated to a certain temperature in zones.
In the extreme case, this temperature is just below the Ac1 point of the material to be treated. The desired hard surface is continuously cooled during this one-sided heating. In this way, a tough-and-tempered structure is achieved on the heated surface, which gradually changes into a structure full of hardness through the thickness of the sheet metal, which remains in full extent on the cooled surface. A zone-wise heating is completely harmless in this process. The heating zones that adjoin one another in chronological order do not have a soft stripe where they overlap, since the temperature in the area where they overlap is identical to the maximum temperature of the tempering process and double tempering remains practically without influence during the short exposure times.
Since the main aim is to toughen the back of the sheet metal, which is ultimately hard on one side, it does not matter if there were also slight differences in the strength of narrow strips. The tenacity
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properties are not impaired here. If appropriate facilities are available, it is of course also possible not to cover the entire width of the area or to heat it all at once.
The application of this process can apply to all types of plates, sheets and the like. Like. Extend, in which the cross-section gives the possibility of a heat gradient to the extent necessary to achieve the effect. This corresponds practically to a minimum thickness of about 4 mm. At
Pieces of great thickness (z. B. 100 mm) it is of course much easier to carry out a one-sided heating in an oven, which process z. B. is plowed in heavy ship armor plates.
Even with thicknesses of around 50 mm, tempering on one side in the oven is no longer possible if you want to maintain full hardness on the hard surface. The main area of application is sheet metal of about 5-2Ï mm, in which thicknesses of shields and armor plates lightly armored armored vehicles are mainly produced. It does not matter whether the piece to be toughened on one side is tempered or fully hardened and it depends only on the preconceived purpose whether one wishes to remove some of the hardness by previously tempering the whole plate or leave it in its entirety.
It is of course also possible to use panels cemented on one side and the like. the like. To treat in this way.
This will be particularly desirable when a steel with high core strength has to be selected with regard to the use.
In practice, for example, the piece to be treated is placed on a box that is open at the top and provided with a drain, in which
Cooling showers are attached and now the whole or zone by zone with an intense heat source, e.g. B. with a mechanically moved multi-hole burner, heated to a set temperature below the Ai point of the steel. The cooling showers that are kept in operation ensure that the hard surface is kept cool. It has proven to be useful to use oil or hot water as the cooling liquid, because this results in moderate, continuous heating of the piece and prevents stress cracks from occurring.
The tempered zones can be cooled by appropriately arranged spray devices that run behind the burner, or the remaining heat can flow out freely.
It is Z. B. in this way possible to make protective shields particularly resistant to the effects of steel core housings.
In addition to the possible production of relatively thin pieces with a hard surface on one side and a tough surface on the reverse, another advantage lies in the even hardness gradation within the piece. This is based exclusively on the course of the tempering curve of the steel and therefore allows the greatest possible variation. In addition to the hardening zone, parts that are directly surface-hardened always have an area with annealed material, the strength of which is relatively low.
Such an area does not exist using the present method. Heating to lower temperatures than necessary for hardening prevents greater distortion, which is also reduced by lower structural changes in volume.
PATENT CLAIMS:
1. Process for the production of armor plates u. The like. With a texture that is hard on the front and tough on the back by heating the previously hardened plate on one side and simultaneous cooling on the other side to be kept hard, characterized in that an approximately 4-25 min
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with an oxy-fuel burner or the like. Is subjected.