<Desc/Clms Page number 1>
ÖSTERREICHISCHES PATENTAMT Verfahren zur Herstellung von Hohlachsen für rollendes Material
Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von Hohlachsen für rollendes Material der Eisenbahnen, des Bergbaues, des Transportwesens usw., vor allem für Lokomotiven, Waggons u. dgl.
Bisher wurden Hohlachsen für rollendes Material nach folgenden Verfahren hergestellt :
1. Man schmiedete Vollachsen auf einen entsprechenden Durchmesser, sodann wurden sie innen aus- gebohrt.
Die Fertigbearbeitung der Achsenden wird dann im üblichen Verfahren durchgeführt und so entstehen die Flächen, an denen die Räder fixiert werden, und die Flächen, auf denen die Wagen aufliegen.
Fig. 1 stellt eine solche geschmiedete und ausgebohrte Achse dar, an der die Räder bereits angebracht sind, Fig. 2 den Längsschnitt eines halben Achszapfens. Wie man sieht, ist der innere Durchmesser der
Hohlachse konstant, so dass die Wand des Mittelstückes erheblich dicker ist als die abgestufte des Achszapfens. Diese Achse ist daher relativ schwer.
2. Man stellte auchHohlachsen her, indem man den geschmiedeten und ausgebohrten Rohling in seiner ganzen Länge walzte. An den geraden Stellen der Achszapfen reduziert diese Walzung den Hohlkörper, indem sie den inneren Durchmesser der Achszapfen verringert. Diese Achse ist gewichtsmässig leichter als die vorher beschriebene, da die Wand des Mittelstücks fast gleich dick ist wie die des Achszapfens. Jedoch ist die Herstellung durch Schmieden, Bohren und Walzen sehr kostspielig.
3. Es ist ferner bekannt, Hohlwellen, insbesondere für Eisenbahnachsen herzustellen, bei denen das Ausgangswerkstück ein Rohr bildet, das wenigstens auf einem Teil seiner-, Länge einer Kaltbearbeitung unterworfen wird, wobei es durch eine, eine Querschnittsverminderung bewirkende Scheibe geschoben wird oder, an den stark beanspruchten Stellen, wesentlich verstärkt wird und hienach die endgültige Form erhält. Unerwünschte Spannungen sind hiebei nicht vermeidbar.
Die vorliegende Erfindung stellt i, ich zur Aufgabe, die oben angeführten Nachteile zu beseitigen.
Zur Erreichung dieses Zweckes wird erfindungsgemäss ein Verfahren zur Herstellung von Hohlachsen für rollendes Material aus Rohren vorgeschlagen, bei dem man das nahtlose Rohr, das den Achsrohling für eine oder mehrere Achsen bildet, unter Hitze durch Strang- oder Ziehpressen des Metalls herstellt, den Mittelteil der Achse walzt und anschliessend die Enden des Rohres formt, um die Achszapfen zu erhalten.
So kann die überflüssige Dicke vor allem des Mittelstücks vermieden und infolgedessen eine Gewichtsverringerung und eine Einsparung von Metall erzielt werden. Darüber hinaus entfällt bei diesem Verfahren das Ausbohren, wodurch die Herstellungskosten verringert werden.
Die Anwendung dieses zur Herstellung von Hohlachsen vorgeschlagenen Verfahrens bietet im Zusammenhang mit der Anwendung von Strang- oder Ziehpressen den besonderen Vorteil, die Metallfibern im Längssinn der Achse ausrichten zu können, ohne dass irgendeine Einkerbung entsteht, die später der Ausgangspunkt tur einen Bruch werden könnte. So kann durch dieses Verfahren das Gewicht noch mehr verringert werden, wobei dennoch eine Sicherheit gewährende mechanische Widerstandsfähigkeit erhalten bleibt.
Das der Erfindung entsprechende Herstellungsverfahren von Achsen ist an Hand einiger Beispiele in
<Desc/Clms Page number 2>
den Figuren erklärt.
Die Fig. 3 und 4 stellen Längsschnitte eines Achsendes dar, d. h. zwei aufeinanderfolgende Phasen der Fabrikation. In gleicher Weise zeigen die Fig. 5 und 6 zwei Phasen einer andern, der Erfindung ent- sprechenden Herstellungsmethode. Die Fig. 7 und 8 zeigen sowohl im Längs- als auch im Querschnitt die
Herstellung der Achszapfen durch Walzung. Die Fig. 9 und 10 stellen Längsschnitte zweier Achsen aus einer leichten Legierung dar, die mit Stahlreifen umgeben sind. Die Fig. 11 und 12 zeigen Achsen, deren
Durchmesser im Mittelstück zwischen den Achssitzen symmetrisch variiert. Die Fig. 13 stellt eine asym- metrische Achse dar. Die Fig. 14,15, 16 und 17 zeigen in Form von Längsschnitten die aufeinanderfol- genden Phasen der Erzeugung. Die Fig. 18,19, 20 und 21 zeigen in gleicher Weise die Phasen einer an- dern der Erfindung entsprechenden Herstellungsart.
Die Fig. 22, 23,24 und 25 zeigen ebenfalls in glei- cher Weise die Phasen der Herstellung einer Achse, deren Durchmesser zwischen den Achssitzen asym- metrisch variiert.
Bei der Herstellungsmethode für Hohlachsen nach den Fig. 3 und 4 wird zunächst ein nahtloser Stahl- zylinder erzeugt, dessen innerer Durchmesser 1 gleich gross oder etwas grösser ist als der endgültige äusse- re Durchmesser und dessen innerer Durchmesser 2 grösser ist als der innere der Hohlachse der ersten Art und etwa gleich gross ist, wie der innere Durchmesser der zweiten Art.
Dieser nahtlose Zylinder wird am vorteilhaftesten durch Strang-oder Ziehpressen des Metalls herge- stellt wegen der schon oben erwähnten Vorteile, nämlich der Längsausrichtung der Metallfibern ohne Un- ebenheiten (Einkerbungen). In diesem Fall ist es möglich, den inneren Durchmesser 2 zu vergrössern, ohne die erforderlichen mechanischen Eigenschaften der Hohlachse zu beeinträchtigen. Darüber hinaus ent- fällt auf diese Weise das Ausbohren, wodurch man einen niedrigeren Herstellungspreis erzielt. Durch diese Methode können sehr lange Zylinder hergestellt werden, die man in mehrere Teilstücke zerschneidet, wovon jedes zu einer Achse verarbeitet wird.
Die Enden dieses Zylinders 1 werden erhitzt und es werden so die Achszapfen geformt. Diese Formung geschieht durch Walzen der Enden mittels eines abgestuften Dreiwalzenwerkes (Fig. 7 und 8). Durch diese Walzung entstehen die abgestuften Teile 2 und 3 der Achszapfen. Das Innere der Achszapfen wird entsprechend abgestuft, wobei die Stärke der Zylinderwand etwa gleichbleibt (Fig. 3). Durch diese Walzung werden die Metallfibern in radialer Richtung zusammengepresst, und so die Qualität und die Widerstandsfähigkeit des Metalls erhöht.
Daraufhin wird die Achse in gewohnter Weise fertiggearbeitet, d. h. die Achszapfenabschnitte 4,5 und 6 und die Ausnehmung werden mechanisch durchgeführt. Die Fig. 4 zeigt die endgültige Form der Achse, deren Rohling bei Fig. 3 strichliert gezeichnet ist. Die strichlierte Linie 8 (Fig. 4) zeigt die innere Form der bekannten geschmiedeten und ausgebohrten Achsen, so dass man die Einsparung an Metall und die Gewichtsverringerung feststellen kann, die auf Grund des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
Bei einer in den Fig. 5 und 6 gezeigten Variante des Verfahrens geht man ebenfalls von einem nahtlosen Zylinder aus, der durch Strang- oder Ziehpressen hergestellt wird. Aber in diesem Fall werden die erhitzten Enden mit konischen Walzen gewalzt, um diese konisch zu verjüngen, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist.
Daraufhin wird dieser Rohling fertigbearbeitet und es entstehen die abgestuften Teile 4,5 und 6 und die Ausnehmung 7 (Fig. 7). Die strichlierte Linie 8, die die innere Form der bisher erzeugten Achsen angibt, zeigt die Bedeutung der auf Grund der Erfindung erzielten Gewichtsverminderung.
Die Fig. 9 und 10 stellen nach einer anderen Abart des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellte Achsen aus einer Leichtmetallegierung auf Basis von Aluminium dar. Diese Achsen sind vor allem für rollendes Material der Schnellzüge geeignet. An den Stellen der Achssitze sind diese Achsen aus Leichtmetall mit Stahlringen umgeben.
Bei Fig. 9 ist die Achse an beiden Seiten von einem Stahlring umgeben, der aufgepresst oder auf thermischem Wege fixiert wird. Das Rad 12 ist in gleicher Weise an dem Stahlring 11 befestigt. Meist verbindet sich dieser Stahlring rasch immer mehr mit dem Achskörper aus Leichtmetall, auf Grund seiner konischen Enden, wodurch die drehende Beanspruchung an den Achskörper übertragen wird.
Bei Fig. 10 ist der Achskörper aus Leichtmetall so geschaffen, dass die Enden konisch sind und der Stahlring 11 konisch aufgeschmolzen werden kann. Der Stahlring 11 bildet an sich abgestufte Teile des Achszapfens.
Solche Achsen haben den Vorteil eines sehr geringen. Gewichtes, und dennoch ist ihre mechanische Widerstandsfähigkeit für die vorgesehenen Anwendungen sicher gross genug. Für diese Achsen sind viele bekannte Leichtmetallegierungen geeignet, besonders aber die normalisierte Legierung AG5.
<Desc/Clms Page number 3>
Was die in den Fig. 14 bis 25 gezeigten Achsen betrifft, geschieht die Herstellung folgendermassen :
1. Herstellung des hohlen Rohlings durch Strangpressen und Glätten des Rohlings mit der Abrichthobelmaschine, dem jedes durch Strangziehen erzeugte Metallstück unterzogen wird. So erhält man einen nahtlosen Zylinder (Fig. 14,18 und 22).
2. Walzen des Zentralstückes 15 der Achse (der zwischen den Achssitzen 16 gelegene Teil) mit einem Dreiwalzenwerk, wobei die Achse vorher erwärmt wird (Fig. 15,19 und 23).
3. Formen der Zylinderenden durch Walzen, um die Achszapfen 17 herzustellen (Fig. 15, 20 und 24).
Die Arbeitsvorgänge 2 und 3 können gleichzeitig oder nacheinander durchgeführt werden.
4. Fertigbearbeitlmg der Achssitze 16 und der Achszapfen 17 mit Werkzeugmaschinen (Fig. 17, 21 und 25).
Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht bloss auf die hier beschriebenen Beispiele ; diese können in verschiedener Art variiert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Hohlachsen für rollendes Material der Eisenbahnen, des Bergbaues, des Transportwesens usw. aus Rohren, dadurch gekennzeichnet, dass man das nahtlose Rohr, das den Achsrohling für eine oder mehrere Achsen bildet, unter Hitze durch Strang-oder Ziehpressen aus Metall herstellt, den Mittelteil der Achse walzt und anschliessend die Enden des Rohres (bzw. der Achse) formt, um die Achszapfen zu erhalten.