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Beim"aluminothermischen Verschweissen von Schienen, Trägern oder anderen Werkstücken hat man immer mit dem Übelstande zu rechnen, dass eine starke Abkühlung des aus dem aluminothermischen Prozess herrührenden Metalles am Werkstück und an den Formen stattfindet, insbesondere weil man behufs Ersparung von Metall und Verbilligung des Vereinigungs-resp. Schweissprozesses möglichst darauf bedacht sein muss, die Umschluss- kanäle zwischen Form und Werkstück eng zu gestalten.
Dadurch werden die Berührungsoberflächen im Verhältnis zum verwendeten Metall sehr gross und findet eine grosse Abkühlung des aluminothermischen Metalles beim Entlanglaufen an den Schweissfläche statt, welches wieder anderseits eine grössere Quantität des Metalles zur Durchführung des Vereinigungresp. Schweiss prozesses erfordern würde. Ferner findet leicht durch das zu heisse Metall ein Furtreissen einzelner Teile der Werkstücke statt. Auch dieser Nachteil soll bei der nachstehend beschriebenen Ausbildung des aluminothermischen Verfahrens verhindert werden.
Das Wesentliche des Verfahrens besteht darin, dass die zu vereinigenden Werkstücke zuerst dicht mit einer entsprechenden Form umsetzt werden unter Bildung eines fortlaufenden Kanales, der nachträglich von dem einzugiessenden aluminothermischen Metall ausgefüllt werden soll. Nachdem diese Umsetzung der Form erfolgt ist, wird die eine der zwei Eintrittsöffnungen, welche die Form besitzt, mit dem Abzugsrohr einer mit Gebläse betriebenen Feueresse verbunden und werden nun durch diese Eintrittsöffnung die heissen Feuergase in die zwischen Werkstück und Form gebildeten Kanäle gepresst oder gesaugt und treten durch die andere Öffnung der Form ins Freie.
Es findet dabei eine starke Erhitzung bis auf Hellrotglut der Werkstücke und entsprechende Erwärmung der inneren Wandungen der Form statt, da die betreffenden Räume gewissermassen durch diese Verbindung zu Feuerzügen der Feueresse werden. Nachdem auf diese Weise Werkstücke und Form hoch vorerhitzt sind, wird das bekannte aluminothermische Metallerzeugungsvertahren zur Durchführung gebracht, indem zuerst aluminothermisch erzeugtes Metall in die engen, soeben noch Feuerzugskanäle bildenden Räume eingegossen wird, welches Metall die Werkstücke umhüllt, sich mit denselben vereinigt und verschweisst, wie dies durch andere Verfahrensweisen bekannt ist.
Dabei bildet die bisherige Austrittsöffnung für die Feuer-
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auch die für den Eintritt der Feuergase benutzte Öffnung der Form als Eingussstelle dienen.
Wesentlich für das Verfahren ist, dass mindestens zwei Öffnungen, d. h. eine Eintrittsresp. Austrittsöffnung in der Form vorhanden sind, dass ferner die zwischen Werkstück und Form sich bildenden Räume einen oder mehrere fortlaufende Feuerzugskanäle bilden und dass durch dieselben die Gase einer Feueresse hindurchgepresst bezw. gesaugt werden, nachdem vorher die dichte Umschliessung der Werkstücke durch die Form stattgefunden hat.
Man hat bisher wohl schon eine Erhitzung der Werkstücke resp. der Formoberfächen, z. B. bei Verbindung von Schienenenden benutzt, aber nicht daran gedacht, die Zwischenräume einseitig mit einer mit Pressluft betriebenen Feueresse zu verbinden und den zwischen Form und Werkstück vorhandenen Raum als fortlaufende Feuerkanäle auszubilden und zu benutzen, wobei dann für die Feuergaso nur ein bestimmter Stromverluuf und ein bestimmte Austritt vorgesehen ist.
Auch hat man noch nicht versucht, das ganze Werkstück in allen seinen Teilen mit diesem Feuerungszug zu umschliessen : erst bei vollständiger
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Eindeckung der zu vereinigenden Werkstücke in den Feuerzugskanal und völliger Umspülung der zu vereinigenden Stücke durch die Feuergase ist es möglich, die Temperatur so wesentlich zu erhöhen (wenn möglich bis zur Hellrotglut), dass die zu Anfang erläuterten Wirkungen in für die Praxis bedeutsamer Weise eintreten.
Gerade bei dem a) umino- thermischen Prozess, bei welchem das betreffende Metall eine verhältnismässig sehr hohe Temperatur hat, ist aber die hohe Erhitzung des Werkstückes und der Formoberniche von entscheidender Bedeutung, viel mehr, als wie bei dem einfachen Umgiessen mit in gewöhnlicher Weise hergestelltem flüssigen Gusseisen ; denn hier handelt es sich darum, wirtschaftliche Ersparnisse dadurch zu machen, dass man in der Quantität des aluminothermisch erzeugten Eisens möglichst herabgehen kann.
Für dieses Verfahren der Benutzung hocherhitzte Formen für das einzugiessende aluminogenetisch erzeugte Metall hat sich nun noch das überraschende Resultat gezeigt, dass die Schweissstelle porenfrei wird, während man bisher bei kalten oder nur wenig vorgewärmten Formen nicht sicher war, eine porenfreie Vereinigung zu erhalten. Bei der bisherigen Vergiessung von aluminogenetisch erzeugtem Metall ist zwar schon vorgeschlagen worden, das Werkstück zu erhitzen, aber man hat bisher immer erst nach erfolgter Erhitzung die Form um das betreffende Werkstück gebracht, wobei dann von der vorhergegangenen Überhitzung nicht viel Nutzbringendes mehr übrig blieb.
Beim aluminogenetisch erzeugten Vergiessen hat man aber bisher in anderer Weise noch nicht gearbeitet, und es stellt das jetzige Verfahren für dieses Spezial vergiessen einen wesentlichen Fortschritt dar, weil durch die obenbeschriebene Erhitzung ein Effekt in bezug auf das zu vereinigende Material (Porenfreiheit) erreicht wird.
Auch wird bei dem jetzigen Verfahren erreicht, dass trotz der Länge der Eingiesskanäle und trotz der Dünnheit derselben von Anfang bis zu Ende ein gleichmässigeres Vergiessen und Verschweissen stattfindet, so dass man bedeutend längere Strecken für das entlangfliessende Metall zum Anschweissen wählen kann.
Es ist noch auf den dritten Vorteil hinzuweisen, der darin besteht, dass man es bei diesem neuen Verfahren nicht mehr nötig hat, die Qualität des Thermiteisens durch Zusätze, wie Silizium und Mangan zu verbessern, da auch ohne diese Zusätze die Porenfreiheit der Schweissstelle erreicht wird.
Zur Durchführung dieses Verfahrens dienen folgende, in den Fig. 1, 2, 2 a und 2 h dargestellte Einrichtungen : a ist die Form, welche dicht um die vereinigenden Werkstücke, hier zwei Schienen d, in bekannter Weise umgelegt wird und welche passend zweiteilig ist. Diese Form erhält die Kanäle e, e, el, e2. f ist die Eingussrinne. zwischen welcher und d''r eigentlichen Schiene ein Pfropfen al angeordnet ist, so dass eine vollkommene Ab- trennung (Fig. 2) zwischen der eigentlichen Form und dem Ausguss stattfindet.
Auf die so entstandene Öffnung 9 wird das Essenrohr r aufgesetzt und durch einen kleinen Lehm- ring m verschmiert und sodann durch einen Ventilator mittels des Rohres h die Ver- brenuungsluft in den Ofen eingeblasen, welche als Feuerluft dann die Form in den Kanälen e,
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sprechende Temperatur, so wird das Essenrohr weggenommen, der Pfropfen al herausgezogen, so dass die Form Fig. 1 resultiert. (An Stelle des Pfropfens kann ein Blech b eingeschoben werden, das von der überfliessenden aluminogenetischen Schlacke sofort durchgeschmolzen wird, Fig. 2 a). Es kann nun in die Rinne f das in dem Behälter v durch aluminothermische Reaktion erzeugte Eisen zum Einfliessen gebracht werden.
Der Eisenpfropfen (Drahtnage !), der unten im Gefäss v in bekannter Weise angebracht ist, wird hochgestossen, schmilzt und das flüssige Eisen fliesst in die Rinne f, füllt dieselbe und umspült die Kanä) e f, e', e ; diese Kanille sind so bemessen, dass die Schiene ganz oder in ihrem grössten Teil bis zur Oberkante von diesem flüssigen Eisen umflossen, erhitzt und yun) Aneinanderschweissen gebracht wird. Die aus dem Tiegel v schliesslich austretende Schlacke läuft über die Öffnung o, von welcher die Brücke a1 nunmehr fortgenommen ist, auf den Kopf der Schiene und bedeckt den Kopf derselben, so dass jegliche Hitzevergeudung vermieden wird.
Es ist noch zu erwähnen, dass es zweckmässig ist, beim Durchströmenlassen der heissen Feuergase aus dem Ofen c den Schionenkopf noch mit einer Kappe c zu bedecken, um ihn vor dem direkten Anprall der heissen Feuergase zu schützen. Diese Kappe wird nachträglich ebenso wie der Pfropfen al fortgenommen.
Dieses Verfahren gibt noch eine Möglichkeit der Vereinigung von Werkstücken, welche bisher unerreichbar schien, nämlich die Vereinigung von Werkstücken auf grösseren
Längen. Bisher konnten Werkstücke, die Berührungsflächen von grösserer Länge besassen, nicht einwandfrei verschweisst werden, wenn man dabei nicht grosse Quantitäten Thermit opferte Durch das beschriebene Verfahren kann man derartige Stücke auf grössere Länge verschweissen, ohne dass der Prozess ein zu teurer wird.
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Natürlich kann auch das Verfahren ohne weiteres angewendet werden, um an bestimmten Werkstücken Fehler auszubessern oder andere Teile anzuschweissen, also deren Form zu ergänzen, z. B. wenn es sich um das Anschweissen eines ausgebrochenen Zahnes nus dem Zahnrad oder um andere Aufgüsse von Thermiteisen handelt, bei denen nicht eine direkte Vereinigung von Werkstücken stattfindet, sondern nur eine Verstärkung eines Werkstückes mit Hilfe von Thermiteisen bewirkt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Vereinigung oder Ergänzung von Metallstücken, insbesondere Schienen und Trägern, mittels des aluminothermischen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllungsform für die zu vereinigenden Stücke nach ihrer Zusammensetzung durch einen Strom hindurchgepresster (gesaugter) heisser Feuergase ebenso wie die zu vereinigenden Werkstücke hoch vorgewärmt werden, wobei die später auszufüllenden leeren Formteile als Feuerzugskanäle dien'en und so das auf aluminothermischem Wege erzeugte Metall nur mit hocherhitzten Oberflächen in Verbindung tritt und trotz seiner verhältnismässig hohen Temperatur keine schädlichen Einwirkungen auf das Werkstück ausübt.