Vorrichtung zum Abschreckhärten von Schienenkopfilächen, bezw. einer Längsfläche von ähnlichen langgestreckten Werkstücken. Beim Abschreckhärten einer Längsfläche von langgestreckten Werkstücken bestanden bisher grosse Schwierigkeiten, eine überall ichmässige Härtung der Längsfläche zu gleichmässige Härtung der Längsfläche zu erreichen. Die bekannten Vorrichtungen zum Aufbringen des Abschreckmittels weisen in der Längsrichtung der zu härtenden Fläche oder schräg zu dieser und dabei zu der Fläche geneigt angeordnete Düsen auf, aus denen das Abschreckmittel mit verhältnis mässig kleiner Geschwindigkeit auf das Werkstück gespritzt wird.
Bei den bekann ten Vorrichtungen tritt daher der Fall ein, dass die zu härtende Fläche keineswegs lückenlos von dem Abschreckmittel bespült wird, sondern dass erhebliche Teile der Fläche durch sich bildende Dampfteilchen an der beabsichtigten plötzlichen Abkühlung ge hindert werden. Ausserdem zeigt sich der Nachteil, dass besonders bei in Längsrichtung des Werkstückes angeordneten Düsen das ab laufende Abschreckmittel noch nicht ge- härtete Teile der Fläche bespült und so be wirkt, dass diese, wenn sie in den Bereich der Abschreckdüsen gelangen, nicht mehr härt- bar sind.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass eine einwandfreie Abschreckhärtung nur dann erreicht werden kann, wenn das Abschreckmittel in geschlossenen Strahlen mit so grosser Geschwindigkeit auf die zu härtende Fläche aufgebracht wird, dass eine Dampfbildung nicht eintreten kann, und wenn zugleich dafür gesorgt wird, dass das Abschreckmittel nur kurze Zeit mit dem Werkstück in Berührung ist und abläuft, be vor es eine wesentliche Erwärmung erfahren hat.
Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Vorrichtung zum Abschreckhärten von Schienenkopfflächen bezw. einer Längs fläche von ähnlichen langgestreckten Werk stücken, bei welcher das Abschreckmittel mittels quer zu dem Werkstück angeordneter und schräg auf die zu härtende Fläche gerich- teter Schlitzdüsen aufgebracht wird, wobei zwischen diesen und dem Werkstück in Längsrichtung desselben eine Relativbewe gung stattfindet.
Gemäss der Erfindung sind mehrere Schlitzdüsen auf verschiedenen Sei ten der Werkstückbahn abwechselnd gegen einander versetzt angeordnet, zum Zwecke, dass die zu härtende Oberfläche von dem Ab schreckmittel lückenlos bespült wird. In vielen Fällen, z. B. beim Härten von Schie nenköpfen, ist es, wenn die obere Fläche des Werkstückes gehärtet werden soll, zweck mässig, Schutzbleche vorzusehen, die sich mit einer Anschärfung derart federnd an das Werkstück anlegen, dass das ablaufende Ab schreckmittel von den nicht zu härtenden Teilen ferngehalten wird. Noch zweckmässi ger ist es, die Schiene mit dem Kopf nach unten der Härtung zu unterziehen, so dass die Härteflüssigkeit nach Verlassen des Schienenkopfes frei in den Raum ausspritzt und Schienensteg und -fuss nicht berührt.
Die auf der Oberfläche erzeugte Härte und ihre Eindringtiefe ist abhängig von der Zeit, in der das Kühlmittel auf die Ober fläche wirkt. Ist eine bestimmte Anzahl Düsen vorhanden, so ist die Härte von der Geschwindigkeit abhängig, mit der die Schiene zwischen den Düsen hindurchbewegt wird. Durch schnelleres oder langsameres Hindurchbewegen kann die gleiche Schiene an verschiedenen Stellen verschieden stark gehärtet werden. Das ist zum Beispiel von Bedeutung für Schienen, die in Weichen verwendet werden, z. B. Backen- oder Flügel schienen.
An den Stellen, die durch die Eigenart der Radüberläufe eine zusätzliche Beanspruchung erfahren, das heisst stärker auf Verschleiss beansprucht werden, ist eine Teilstreckenhärtung zweckmässig, und zwar derart, dass die Festigkeit je nach der Be anspruchung langsam ansteigt und nach Er reichung einer Höchstgrenze langsam wieder auf die normale Schienenfestigkeit abfällt. Die an- und abfallende Teilstreckenhärtung wird zweckmässig bei hinsichtlich Druck und Geschwindigkeit gleichbleibender Wasser zuführung vorgenommen, indem man die Vorschubbewegung der Schiene dem ange strebten Härteanstieg bezw. -Abfall ent sprechend reguliert.
Die Regulierung der Vorschubbewegung lässt sich zum Beispiel durch ein Rollenpaar erzielen, das - von Hand oder maschinell mit sich ändernder Umfangsgeschwindigkeit angetrieben - die Vorwärtsbewegung der Schiene bewirkt.
Handelt es sich um Schienen, Weichen zungen oder ähnliche Werkstücke grosser Länge, deren Oberfläche auf grosse Strecken gehärtet werden sollen, so geht man bisher meistens derart vor, dass man sie während der Härtung in einer besonderen Vorrichtung einspannt, welche das Werkstück während der Abschreckhärtung in gerader Lage fest hält. Der Erfinder hat nun erkannt, dass durch das Festspannen des Werkstückes beim Härten grosse Spannungen in dem Werkstück erzeugt werden, da das Abschrecken ein Zu sammenziehen bezw. Schrumpfen der von dem Absohreckmittel bespülten Fläche be wirkt.
Nach Lösen der Spannvorrichtung ent steht daher eine Krümmung des Werkstückes, die durch nachfolgendes Richten erst wieder beseitigt werden muss. Da das Richten des gehärteten Werkstückes in kaltem Zustande geschieht, entstehen wiederum Spannungen, die gerade bei einem gehärteten Werkstück, z. B. bei einer Schiene mit gehärtetem Kopf, äusserst gefährlich sind.
Zur Vermeidung dieser Nachteile schlägt der Erfinder vor, geeignete Ausführungs- formen der Vorrichtung zum Abschreckhärten derart auszubilden, dass die das Absehreck- mittel zuführenden Düsen den Bewegungen des nicht eingespannten Werkstückes folgen können.
Dies wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass die Schlitzdüsen miteinander und mit an dein zu härtenden Werkstück an liegenden Führungen derartig gelenkig ver bunden sind, dass sie den beim Härten auf tretenden Verziehungen des ZWerkstuelzes folgend stets die zu härtende Oberfläche mit dem Abschreckmittel bespülen.
Zweckmässig ist es, für die Führung der Düsen Rollen vorzusehen, welche auf der der zu härtenden Fläche abgewandten Seite des Werkstüsskes abrollen und die Düsen tragen.
Bei dieser Ausführungsform der Vorrich tung nach der Erfindung ist es möglich, das Werkstück während der Abschreckhärtung nicht einzuspannen. Wenn nun beim Ab schrecken des Werkstückes, z. B. des Schie nenkopfes, ein Verziehender Schiene eintritt, so folgen die Düsen der Bewegung der Schiene, und diese kann die infolge der Ab kühlung des Schienenkopfes eintretende ge bogene Form annehmen. Während sich der Kopf der warmen Schiene beim Härten zu sammenzieht, folgt also der übrige Teil der Schiene, der infolge seiner hohen Temperatur noch ein hohes Formänderungsvermögen be sitzt, der durch die Abkühlung auftretenden Krümmung des Schienenkopfes.
Nach er folgter Härtung des Schienenkopfes kühlen auch die übrigen Teile der Schiene allmählich ab und ziehen sich infolgedessen derart zu sammen, dass die durch die Härtung erzeugte Krümmung auf dem Wege natürlicher Ab kühlung ganz oder doch nahezu ganz wieder aufgehoben wird. Versuche haben gezeigt, dass es bei der Härtung von Schienen mit der Vorrichtung nach der Erfindung möglich ist, fast gerade Schienen mit gehärtetem Kopf zu erzeugen. Jedenfalls ist die zu leistende Richtarbeit verschwindend gering und wer den gefährliche Spannungen fast restlos ver mieden.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dar gestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Vorrichtung zum Härten des Schienenkopfes, welche d azu dient, den Kopf einer mit dem Fuss nach unten in der Längs richtung bewegten Schiene abzuschrecken; Fig. 2 zeigt eine Abschreckhärtevorrich tung nach der Erfindung, bei welcher die Schiene mit dem Kopf nach unten an den Schlitzdüsen vorbeibewegt wird. In den Fig. 3 und 4 ist die Anordnung der Schlitzdüsen nach Fig. 2 in grösserem Mass- stabe dargestellt.
In Fig. 1 sind die zum Aufbringen des Abssshreckmittels dienenden, abwechselnd ge- geneinander versetzt zu verschiedenen Seiten des Schienenkopfes angeordneten, etwas ge neigt, das heisst schräg zur ebenen Schienen oberflüche angeordneten Schlitzdüsen mit 1 bezeichnet. Die einzelnen Strahlen des Ab schreckmittels bespülen die Oberfläche des Schienenkopfes mit so hoher Geschwindig keit, dass die einzelnen Teilohen die Ober fläche verlassen, bevor sie eine wesentliche Erwärmung erfahren haben. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich keine Dampfteile bilden, die ein wirksames Abschrecken einzel ner Teile der zu härtenden Oberfläche ver hindern würden. Da die einzelnen Strahlen der Schlitzdüsen sieh gegenseitig derart er gänzen, dass die Oberfläche lückenlos bespült wird, ist eine einwandfreie Härtung des Schienenkopfes gegeben.
Das Werkstück wird während der Bespülung an den Düsen vor beigeführt, so dass die Strahlen auf immer neue Teile der zu härtenden Oberfläche auf treffen. Natürlich ist es auch möglich, statt des Werkstückes die Düsen zu bewegen. Durch Regulierung der Geschwindigkeit des Werk- Stückes bezw. der Düsen, sowie durch Ver änderung des Aufspritzwinkels und der Strahlgeschwindigkeit kann der Härtegrad in weiten Grenzen verändert werden.
Bei der inder Zeichnung in Fig. 1 dar gestellten Vorrichtung sind Schutzbleche 2 vorgesehen, welche mit Anschärfungen 3 ver sehen sind. Die Schutzbleche 2 greifen unter den Schienenkopf und legen sieh mit den An schärfungen 3 federnd gegen die Schiene, so dass das ablaufende Abschreokmittel vom Schienenfuss und -steg ferngehalten wird. Beiderseits des zu härtenden Werkstückes an gebracht sorgen die Ssshutzbleohe zugleich für genaueste Führung dar Schiene.
In. Fig. 2 ist 4 die Schiene, deren Kopf gehärtet werden soll. Die Schiene wird von Rollen 5, die in einem Ständer 1.3 fest ge- lagert sind, mit bestimmter, veränderlicher Geschwindigkeit der Abs!ohreokhärtevorrioh- tung 12,
zugeführt. Die Härtevorrichtung 12 besteht aus zahlreichen versetzt zueinander angeordneten .Schlitzdüsen 6, welche unter einem geringen Winkel (also etwas schräg zu der zu härtenden Fläche) und quer zu der zu härtenden Schiene das Absechreckmittel auf die Oberfläche des Schienenkopfes spritzen. Die Düsen 6 sind jeweils paarweise fmnit einem gemeinsamen Rohrstück i starr verbunden.
Die einzelnen Rohrstücke der aufeinander folgenden Düsenpaare sind durch nach giebige Zwischenglieder miteinander verbun den. Jedes Düsenpaar steht über Traghebel 8 mit einem Bolzen 9 in Verbindung, der eine Rolle 10 trägt, die auf dem Schienen fuss aufliegt und bei WVeiterbewegung der Schiene auf diesem abrollt. Das freie Ende 11 jedes Traghebels 8 hat eine Bohrung. durch die der feste Bolzen 9 des nächsten Düsenpaares hindurch geführt ist. Auf diese Weise ist eine gelenkige Verbindung der auf einander folgenden Rallen gegehen.
Nach Verlassen der Härtevorrichtung wird die Schiene von einem in einem zweiten Ständer 14 beweglich gelagerten Rollenpaar aufgenommen, das die Fortbewegung der Schiene übernimmt, nachdem diese die Rollen 5 verlassen hat. Das Rollenpaar 15 ist fe dernd aufgehängt und kann den Bewegun gen der Schiene folgen. In demn Ständer 14 ist auch das Ende der Düsenreilhe beweglich gelagert, so dass auch dieses den Krüm mungen der Schiene folgen kann.
Wird die Schiene, die vom Walzwerk kommt, durch die Rollen 5, welche gege benenfalls als Richtrollen ausgebildet sein können und der Schiene eine geeignete Vor krümmung geben, erfasst und der Hä rte- vorrichtung zugeführt, so hellen sich die, Rollen 10) der nach unten durchhängenden Düsenkette, sobald die Spitze der Schien(, die nächste Rolle erreicht. Mit den Rollen heben sich die Düsen, so dass der Flüssigkeits strahl den Schienenkopf stets in gleicher Höhe bespritzt.