Verfahren zum Herstellen von spannungsfreien Werkstfichen. Es ist bekannt, dass zum Beispiel in Guss- .lücken, Pressstücken und Schmiedestücken 1 < üu@ig Spannungen vorhanden sind, die mit- iinter gefährliche Grösse besitzen und viel- kich auch durch Wärmebehandlung nicht restlos oder im gewünschten Ausmasse besei tigt werden können.
Man hat das Vorhan densein derartiger Spannungen in der Regel a15 unvermeidlich hingenommen und ihnen bei der Konstruktion von Maschinenteilen vielfach durch entsprechende Bemessung und Formgebung Rechnung getragen. In einzel nen Fällen ist es auch möglich, derartige Spannungen durch Einschnitte des Werk stückes zu beseitigen. Bei der Herstellung sehr .rosser Werkstücke hat man sich auch vielfach dadurch geholfen, dass man sie mehr teilig herstellte, um Spannungsfreiheit zu erzielen.
Die Erfindung besteht nun darin, dass im Fleisch des Werkstückes Probekörper ge schaffen werden, mittelst deren im Werk- stücke etwa vorhandene, innere Spannungen grössenmässig festgestellt werden.
Das Verfahren kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden: Ein Werkstück wird zunächst so weit fertiggestellt, ge gebenenfalls einschliesslich Vergütungsbe handlung, dass etwa nur noch eine Bearbei tung durch spanabhebende Werkzeuge oder Schleifen erforderlich ist. Aus dem Werk stück wird sodann mindestens ein Probestab mit Hilfe eines sogenannten Kanonenbohrers (Kranzbohrers) geschaffen, wobei die genaue Länge dieses Probestabes vor dem Ausboh ren und nach dem Ausbohren mittelst eines ,der bekannten empfindlichen Messwerkzeuge ermittelt wird.
Sind in dem Werkstück in nere Spannungen vorhanden, so zeigt der so , 0 ,ese 'haffene Probestab eine messbare Verkür- zung oder Verlängerung gegenüber der ersten Messung. Aus dem ermittelten Längenunter schiede lässt sich rechnerisch nach bekannten Formeln .die Grösse der vorhandenen Innen- spannungen ermitteln.
Aus den so untersuch ten ZNTerkstücken kann man dann beispiels weise jene als brauchbar aussuchen, die prak tisch spannungsfrei sind, das heisst, bei denen die auf diese Weise ermittelten Spannungen so geringe Werte besitzen, dass man sie un bedenklich in Kauf nehmen kann.
Je nach der Art der Werkstücke können die nach dieser ersten Prüfung verworfenen Werkstücke noch durch eine bekannte Wärmebehandlung so beeinflussbar sein, dass die Innenspannungen gemindert werden. In solchen Fällen kann man die Verminderung der Innenspannung in gleicher Weise wie bei der ersten Prüfung feststellen.
Bei der Herstellung von Kolben- und Pleuelstangen für Kolbenkraftmaschinen, welche zum Beispiel bekanntlich ständig wiederholten hohen Wechselbeanspruchungen unterworfen werden, ist es wichtig, von vorn herein die Gewähr zu haben, dass die im Innern der Kolbenstangen vorhandenen Span nungen eine bestimmte noch zulässige Höhe keinesfalls überschreiten.
Ähnlich verhält es sich bei der Herstel lung von Läufern für Maschinen mit grossen Drehzahlen, beispielsweise den Läufern für Turbogeneratoren. Es ist bekannt, da.ss gerade bei diesen Maschinenteilen Unglücksfälle durch Zerplatzen der Läufer auf das Vor handensein unkrontrollierter hoher Innen spannungen zurückgeführt werden. Auch hier ermöglicht das Verfahren die Herstel lung praktisch spannungsfreier Läufer.
Es ist an sich bekannt, aus Gussstücken, Pressstücken und Schmiedestücken Probe stäbe zu entnehmen. Diese Entnahme von Probestäben hat aber entweder nur den Zweck, Festigkeitsversuche mit dem Werk stoff als solchem anzustellen, die Lunker- freiheit des Werkstückinnern zu erproben oder die chemische Zusammensetzung des Werkstoffes nachzuprüfen. Auch ist an sich das Durchbohren von Werkstücken zu dem Zwecke bekannt, um mittelst dieser Bohrun gen eine etwaige Vergütungswirkung zu verbessern oder zu beeinflussen.
Ferner ist die Durchbohrung vieler Werkstücke aus baulichen Rücksichten ohnehin erforderlich, sei es, um andere Maschinenteile in das Werkstück einzuführen, Kühl- -oder Heiz- wirkungen in das Werkstück hineinzutragen, oder zu dem Zwecke, das Werkstückgewicht zu verringern.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden die Probekörper als in Richtung der vorgesehenen Hauptbean spruchung des Werkstückes verlaufende Stäbe in dem Fleisch des Werkstückes gebil det. Die Innenspannungen können auf diese Weise gerade in .der für die künftige Ge brauchsbeanspruchung wichtigsten Richtung festgestellt und dann gegebenenfalls durch irgend eine Vergütungsbehandlung des Werkstückes derart herabgemindert werden, dass sie in dem hochbeanspruchten Werk stück unschädlich sind.
Das Verfahren kann auch in der Weise ausgeführt werden, dass man die Werk stücke, deren Innenspannungen als uner wünscht hoch festgestellt werden, einer - er forderlichenfalls wiederholten - Wärme behandlung unter Feststellung der hierdurch erzielten Spannungsminderung durch erneute Anwendung einer Probekörpermessung un terwirft. Hierdurch ist es möglich, den Er folg jeder einzelnen Wärmebehandlung un mittelbar zu überwachen, wodurch vor allem eine Wärmebehandlung nach Gutdünken ver mieden wird, die unter Umständen dem Werkstück mehr schaden als nützen kann.
Die wiederholte Herstellung von Probe körpern nach jedesmaliger Wärmebehandlun zwecks Vergütung des Werkstückes kann zum Beispiel in der Weise erfolgen, dass diese verschiedenen Probekörper nacheinan der, zum Beispiel mittelst Kranzbohrern, als einander umschliessende gleichachsige Körper, etwa als Rohrkörper, geschaffen werden. Die Schaffung mehrerer, aber gleichachsiger Probekörper ist vorzugsweise dann zu emp fehlen, wenn aus technischen Gründen Boh rungen an verschiedenen Stellen des Werk stückes unerwünscht sind.
Für den Fall, dass die Messungen an einem Werkstück mehrere Male wiederholt werden müssen, kann man auch den zweiten Probestab gleichachsig mit dem erstgeschaf fenen Probestab in der Weise ausbilden, dass man dem ersten Probestab eine so geringe Länge gibt, dass gleichachsig hinter ihm noch ein zweiter, dritter usw. Probestab ge schaffen werden kann. Durch die Herstel- lnng mehrerer solcher gleichachsig hinterein ander liegender Probestäbe kann man zum Beispiel auch die innern Spannungszustände schichtenweise ermitteln und diese Ergeb nisse bei der Behandlung des Werkstückes berücksichtigen.
Die zur Ermittlung der Innenspannungen dienenden Probekörper können entweder im Werkstück verbleiben, wodurch auch später noch eine Kontrolle der erfolgten Messungen möglich ist, oder die Probekörper werden nach ihrer Benutzung aus dem Werkstück entfernt, wenn die durch Entfernung des Probekörpers freiwerdende Bohrung in vor teilhafter Weise zum Beispiel als Schmier loch, als Kanal zum Durchleiten eines Kühl- oder Heizmittels, zum Einschrauben von Stiftschrauben oder auf andere Weise aus- -enutzt werden kann.
Bei der Herstellung der bereits erwähn ten Kolben- und Pleuelstangen oder ähn lichen Maschinenteilen, die hohen und plötz lichen Wechselbeanspruchungen auszusetzen sind, kann aus der Längsmitte der Stange ein Probestab gebildet werden.
Bei Läufern von elektrischen Maschinen oder bei Turbinenläufern ist es zweckmässig, statt oder neben einer Feststellung des Vor handenseins oder der Grösse von Längsspan nungen die etwa vorhandenen Radialspan- mzngen durch Schaffung von radial verlau fenden Probestäben und deren Messung zu ermitteln, um das Ergebnis dieser Ermitt lungen bei der fabrikatorischen Behandlung des Werkstückes zu berücksichtigen.
Es ge lingt auf diese Weise, bei rasch umlaufenden Maschinenteilen gerade die Radialspannun- gen, die bislang als unkontrollierbar galten, <B>,</B> -t u f ein geringstes ungefährliche" Mass her- abzumindern.
Die Probekörper können im Werkstück an solchen Stellen gebildet werden, die ohne hin durchbrochen oder durchbohrt werden sollen oder beim fertigen Werkstück Hohl räume aufweisen müssen. Auf diese Weise wird es vermieden, dass das Werkstück Hohl räume erhält, die hinsichtlich seines Ver wendungszweckes überflüssig oder gar schäd lich sind.
Nach dem beschriebenen Verfahren kön nen vergütete oder unvergütete hochbean spruchte Guss-, Press- oder Schmiedestücke hergestellt werden und solche Werkstücke. bei denen es darauf ankommt, da.ss alle Zo nen oder Schichten den gleichen Spannungs zustand besitzen. Dabei wird die Spannungs ermittlung mittelst der Probekörper schritt weise oder stufenweise in den einzelnen Werkstückzonen vorgenommen. Der so er mittelte Spannungszustand in den einzelnen Werkstückzonen kann dann die Grundlage für eine gegebenenfalls noch erforderliche Wärmebehandlung bilden.
Diese kann sieh dann zum Beispiel auf eine oder mehrere bestimmte Schichten des Werkstiiekes be schränken, oder es können verschiedene Schichten oder Zonen des Werkstückes ver schiedenartiger oder verschieden starker Wärmebehandlung unterworfen werden.