DE142600C

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Publication number: DE142600C
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KAISERLICHES

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KLASSE 49

Stahldraht fortschreitend und stellenweise dadurch zu härten, daß man einzelne Längen desselben durch Hindurchleiten des elektrischen Stromes erhitzt und dann abkühlt, ist bekannt. Dieses Verfahren ist für Stahlstücke von großem Querschnitt, wie Barren, Schienen, Panzerplatten nicht verwendbar, weil die hierzu erforderlichen Stromstärken praktisch nicht erreichbar sind.

to Bei derart großen Stahlstücken handelt es sich übrigens in den meisten Fällen nur darum, einzelne Teile der Oberfläche, beispielsweise bei Schienen die Oberseite des Kopfes, bei Panzerplatten die Außenfläche zu härten, und für diesen Zweck wäre die Erhitzung des Werkstückes über den ganzen Querschnitt nicht nur überflüssig, und daher der hierzu erforderliche Strom verschwendet, sondern sie wäre geradezu schädlich, weil sie die zum Härten erforderliche rasche Abkühlung sehr erschweren würde.

Die vorliegende Erfindung bezweckt das Härten großer Stahlstücke an einzelnen Stellen der Oberfläche unter Zuhülfenahme des elektrischen Stromes in der Weise auszuführen, daß man an der jeweils zu härtenden Stelle der Oberfläche in das Stahlstück durch eine mit dem Stahl in unvollkommener Berührung stehende Elektrode zweckmäßig aus Kohle einen kräftigen elektrischen Strom eintreten läßt, der durch einen mit dem Stahlstück in guter, leitender Verbindung stehenden Leiter abgeleitet wird. Hierdurch wird der Stahl bloß an dem der Elektrode gegenüberliegenden Teil sehr rasch und heftig erhitzt, während der Rest des behandelten Stahlstückes höchstens eine geringe für das Härten nicht in Betracht kommende Erwärmung erfährt. Nach eingetretener Erhitzung wird der Strom unterbrochen, die Elektrode von der erhitzten Stelle entfernt und letztere abgekühlt.

Die Erhitzung kann entweder einfach durch unvollkommene Berührung zwischen der Stahloberfläche und einer Kohlenelektrode von großem Querschnitt oder unmittelbar durch Lichtbögen erfolgen, die zwischen Kohlenstiften und der Stahloberfläche erzeugt werden. In beiden Fällen tritt eine rasche und heftige Erhitzung der Stahloberfläche ein, wobei letztere weit über die gewöhnliche Härtetemperatur, bis zur Schmelztemperatur von Gußeisen oder selbst bis zum Schmelzen des behandelten Stahls, erhitzt wird. Bei der darauffolgenden raschen Abkühlung nimmt der Stahl, wie Versuche ergeben haben, eine außerordentlich große Härte und Zähigkeit an. Das Erhitzen erfolgt zweckmäßig unter Luftabschluß.
^; In den beiliegenden Zeichnungen ist Fig. 1 ein Schnitt des Apparates zum fortschreitenden Erhitzen und Abkühlen einer Seite einer Platte, wobei für Luftabschluß gesorgt ist.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2, Fig. 3 eine Vorrichtung, bei welcher für Luftabschluß nicht gesorgt ist. Fig. 3 ist eine Ansicht von oben der Vorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 zeigt im Schnitt wie Fig. ι eine Vorrichtung, bei welcher die Erhitzung durch elektrische Lichtbogen erfolgt. Fig. 5 ist eine Ansicht von oben von Fig. 4.

Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung zum Härten einer Schiene, wobei das Abkühlen außerhalb des Erhitzungskastens stattfindet.

In Fig. ι ist die Vorrichtung zur Erhitzung der Metallmasse über letzterer beweglich; in Fig. 6 dagegen ist die Vorrichtung fest, während sich die Masse unter ihr hinbewegt.

Die nach den Zeichnungen auf elektrischem Wege erfolgende fortschreitende Erhitzung der Metallmasse kann, statt daß man die Vorrichtung gegenüber der Metallmasse bewegt, auch dadurch vorgenommen werden, daß man Elektroden über die ganze Metallmasse verteilt anordnet und gruppenweise nacheinander einschaltet.

In Fig. ι wird die zu behandelnde Metallmasse A fortschreitend durch die Kohlenelektrode B erhitzt, die mittels Federn F im Kasten E aufgehängt ist. Die Federn reichen nahezu aus, um das Gewicht der Elektrode zu tragen, wodurch eine innige Berührung zwischen Stahl und Elektrode verhütet wird. Der Kasten E kann beispielsweise mittels Griff H längs des Werkstückes hinbewegt und von demselben abgehoben werden. Die Elektrode ist vom Kasten und der Kasten von der Platte durch isolierende Zwischenlagen e¹ bezw. e zu isolieren. Da die Federn F die Elektrode in unvollkommenen Kontakt mit dem Werkstück halten, so entsteht unter der Auflagefläche der Elektrode eine sehr hohe Temperatur, indem der Strom von der Elektrode zum Werkstück a geht und von da durch den Leiter C abgeleitet wird, der behufs Erzielung einer innigen Berührung durch Feder C¹ an das Werkstück A gedruckt wird. Dieses ruht auf sorgfältig isolierten Schienen D oder sonstigen Stützen. Die durch den elektrischen Strom erhitzte Oberfläche des Werkstückes wird durch Wasser oder ein anderes Kühlmittel aus der Brause K abgekühlt. Ist der zu behandelnde Teil des Werkstückes klein im Vergleich mit der umgebenden Masse des Metalles, so kann es geschehen, daß das Wärmeleitungsvermögen des Metalles die Wärme hinreichend rasch abführt, um die erforderliche Abkühlung zu erzielen, ohne daß die Brause K nötig wäre.

Bei der Einrichtung nach Fig. 2 und 3 wird die Elektrode B von dem von ihr durch die Zwischenlage e isolierten Rahmen E^l getragen; das Werkstück A wird fortschreitend behandelt, und kann wie vorstehend angegeben abgekühlt werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 sind im DeckelE³ des Kastensii² mehrere Elektroden B¹ angeordnet, und zwischen diesem und dem Werkstück werden elektrische Lichtbogen unterhalten, welche das Werkstück erhitzen.

Die Lichtbogen sind, wie gezeigt, vor Luftzutritt geschützt, um das Verbrennen der Elektroden und die Oxydation der Oberfläche des Werkstückes zu verhüten.

Bei der Einrichtung nach Fig. 6 wird der luftdichte Kasten E⁵ von irgend einem geeigneten Träger L gestützt und mit der Isolation e⁵ ausgestattet, welche zugleich als Unterlage unter dem Kopf der Schiene M dient. Der Oberteil des Kastens E^ trägt Elektroden B¹, die den mit bezug auf Fig. 4 und 5 bereits beschriebenen gleichen. Der Strom wird durch den Abnehmer C von der Schiene abgeleitet, und diese bewegt sich über die bei jp gelagerten Rollen P.

Beim Betrieb der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird der Strom geschlossen und ein Teil der zu behandelnden Platte oder des sonstigen Materials wird erhitzt. Wenn die Erhitzung des zu behandelnden Teiles hinreichend weit fortgeschritten ist, so werden die Elektroden oder das Metall bewegt, und der erhitzte Oberflächenteil wird abgekühlt. Während des Abkühlens kann der Strom unterbrochen werden, aber man kann einen Teil des Metalles erhitzen, während der benachbarte Teil abgekühlt wird.

Als Elektrodenmaterial kann man jeden hinreichend hitzebeständigen Leiter benutzen, doch sind Kohlenelektroden vorzuziehen, namentlich wenn man das Metall zugleich kohlen will.

Die die außerordentliche Härte und Zähigkeit der nach vorliegendem Verfahren gehärteten Oberflächen des Stahls bedingenden molekularen Änderungen rühren offenbar von der starken Erhitzung und nachfolgenden plötzlichen Ab-Tcühlung her; dabei ist es durchaus wahrscheinlich, daß die mit vorliegendem Verfahren erzielten günstigen Ergebnisse zum Teil durch die Umlagerung der Moleküle hervorgerufen werden, welche die Einwirkung des starken elektrischen Stromes auf dieselben mit sich

bringt.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Ein Verfahren zum Härten von Stahl an der Oberfläche oder nur an einzelnen Stellen derselben, dadurch gekennzeichnet, daß man an der jeweils zu härtenden Stelle durch eine mit ihr in unvollkommener Berührung stehende Elektrode Strom während einiger Zeit eintreten und durch eine mit dem Metall in inniger Berührung stehende Elektrode austreten läßt, wodurch das Metall an der Stromeintrittsstelle mit oder ohne Bildung von Lichtbogen heftig erhitzt wird, längs des Weges aber, den der Strom durch

das Metall nimmt, keine in Betracht kommende Erwärmung erfährt, worauf man nach Unterbrechung des Stromes und Wegrücken der Elektrode von der erhitzten Stelle des Metalles letztere abkühlt.
2. Zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch ι eine Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Kohle bestehende, zur stellenweisen Erhitzung des Metalles dienende Elektrode (B¹B¹E¹J in einem luftdicht auf das Metall gesetzten Gehäuse (E² Ε^Ά) untergebracht ist, so daß die Erhitzung des Metalles unter Luftabschluß erfolgt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.