DE1552104A1

DE1552104A1 - Verfahren zur Herstellung von geschweissten Lagerlaufringen und sonstigen Gegenstaenden

Info

Publication number: DE1552104A1
Application number: DE19661552104
Authority: DE
Inventors: Cavagnero Erman Vincent
Original assignee: Torrington Manufacturing Co
Current assignee: Madison Management Group Inc
Priority date: 1965-07-22
Filing date: 1966-06-06
Publication date: 1969-08-21
Also published as: CH438891A; BR6679997D0; NL6610361A; SE350421B; BE684509A; GB1141901A; NL148819B

Description

Verfahren zur. Herstellung von fteschweiaate nrXaufringen und sonstigen Gegenständen

Erfindung besieht aich auf ein Verfahren zur Herstellung von mindestens teilweise aus hochgekohltem Stahl bestehenden geschweissten Gegenständen» Dieses Verfahren eignet aioh hervorragend aur Herstellung von Lagerlaufringen und sonstigen Gegenständen in ¥onb eines geschlossenen Hinges aus hoqhgekohltem Stahl, ist aber auch bei der Herstellung von geeohweissten Gegenständen von allgeiaeinem Hutzeno

Bisher wurden Lagerlaufringe und sonstige Gegenstände in ?orm eines geschlossenen Ringes in Sobweisekonstruktion dort, wo wesentliche Festigkeitsanforderungen gestellt und die Gegenstände gänslioh oder zu einem wesentlichen Teil aus hochgekohltem Stahl hergestellt wurden, in handelsüblicher Güte und Menge nicht erfolgreich hergestellt» Beim Sofoweiseen von Gegenständen aus^! hoohgekohlteto Stahl wurden die verschiedensten Verfahren angewendet, die Behandlungen, wie das Vorwärmen und Haohwärmen, umfassten, jedoch wurden in vielen lallen schlecht auegebildete und schwache Sohweiee«

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stellen festgestellt, oder es traten in den an die Sohweissstellen angrenzenden Zonen örtlich begrenzte Uartensltbereiche und ⁿAbschreckungsriS8eⁿ oder "Härterisse¹¹ auf ο Aus solchen örtlich begrenzten Martensitbereiohen können sich insbesondere dort, wo hohe Festigkeitsanforderungen gestellt werden, wie beispielsweise bei Lagerlauf ringen, unzulässig niedrige tfestigkeitseigensobaften eines Gegenstandes ergeben.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demzufolge in der Angabe eines Verfahrene zur Herstellung von mindestens teilweise aus hoohgekohltem Stahl bestehenden geachweiaaten Gegenständen, mittels dessen sich hochwertige Schwelesungen herstellen lassen, die ohne "Abschreckunge« risse" oder "Härterisse" in den an die Sohwelssungen angrenzenden Zonen im wesentlichen die "Ausgangsfestigkeit" des verwendeten Werkstoffs aufweisen, so dass ein ge·* schwelester Gegenstand entsteht, der weltestgehend ein gleichmäßiges Gefüge aufweist»

Sie Erfindung wird nachstehend anhand einiger in der beigefügten Zeichnung veranschaulichter Durchführungsbeispiele des Verfahrens nach der Erfindung näher erläuterte Ee zeigen:

Pig» 1 eine perspektivische Ansicht eines Blechstreifens zusammen mit einem von ihm abgetrennten Lagerlaufringrohling,

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Pig. 2 eine perspektivische Ansicht einea auβ dem Rohling nach Figo 1 teilweise geformten Lagerlaufring mit noob weit voneinander getrennten Endabsohnit* ten,

J?ig« 3 eine perspektivische Ansicht des Lagerlaufring«

nach Pig. 2 in vollstandigen ausgeformten Zustand» in welchem die Bndabachnitte nur noch wenig voneinander getrennt sind, /

>£g 4 eine perspektivieohe Ansicht der Auebildung der Bnäabsennitte und der Stirnflächen dea den Iiager-Xaufring nach Figo 3 bildenden Bleohatroifens, in vergröeaertera Maeaatabe,

Fig° 5 eine perapektivleohe Aneioht dea Lagerlaufringe bei während einea ?orwKrmvorganga im Rahmen dee Schweleaverfahrene mit aelnen sndabaohnitten in voneinander getrennt gehaltener lage«

?igo 6 eine perepektivieohe Aneioht dea fertig geeohweieeten Lagerleufringe,

Pig= ? eineperapektivieoh« Aceicht von swei durch 3tuepfschwele een alt einander au verbindenden Teilen und

Figo e eine per ep«kt iv.ieohe Ansicht eine« Teilea au» hochgekohlten Stahl und einea susasaiengeeetston Teile·, die durch ein· überlappungeBChweleeung «iteinander verbunden werden aollen.

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Wie nachstehend noch näher beschrieben» wird öas Verfahren nach der Erfindung zur Herateilung eines Xogerlaufrings verwendet, der aua hoohgekohlteia Stahl ("SÄE 52100 Steel") be» steht, der, wie bereits angegeben, ein Prozent (1 #) Kohlenetoff enthält« Sa ist jedoch klar, daae das Verfahren nach der Erfindung in seiner Anwendung auf Stahl sit Irgendeinem spezifischen Kohlenetoff gehalt oder Kohlenstoffgehaltbereioh in keiner Weise begrenzt istο Bs ist davon auszugehen, dass bei den bisher bekannten üblichen Verfahren bei Stählen mit einen? Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,4 $> Schwierigkeiten beim sehweissen aufzutreten beginnen und folglich das neuartige Verfahren nach der Erfindung benötigt wird und dass das Verfahren nach der Erfindung beim sohweiseen von Stählen mit einem in diesem Bereich liegenden Kohlenstoffgehalt seine weitestverbreitete Verwendung findete

Oemäss dem Verfahren naoh der Erfindung sind swei das Sobwelseen von hochgekohltem Stahl betreffende wesentliche Abweichungen von den Lehren nach dem bisherigen bekannten Stande der Technik vorgesehen« Wie bereite erwähnt, umfassten die bisher bekannten Verfahren die Arbeitsgänge dee Vorwärmens und Naehwärmene, wobei ausaer den unmittelbar an die Schweissstelle angrenzenden Flächen oder Bereichen auch noch andere Bereiche oder Zonen erwärmt wurdeno Sas Verfahren nach der Srfindung sieht vor, einen Gegenstand so su erwärmen, dass die temperatur an und in der,Mähe der miteinander zu verschweigenden Abschnitte oder ?läahen bis

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auf den erforderlichen Wert erhöht wird, jedoch wirkt es aueserdem dabin, den Gegenstand so zu erwärmen, dass die Temperatur auch in dem hochgekohlten Stahl des verbleibenden Teils zwischen den miteinander au verschweissenden Endabaohnitten des Gegenstandes bis auf einen hohen Wert erhöht wird« Das heiast, der gesamte Gegenstand oder zumindest sein aus boohgekohltea Stahl hergestellter Teil wird bis auf eine hohe Temperatur erwärmt, wobei es keinen Bereich oder keine Zone gibt, in welchem bsw» welcher ein übermässigea Temperaturgefälle sswlaohen verhältnismässig hei ob en und kalten Teilen des Stahle besteht, das au einem örtlich begrenzten Martensitbereich und zu "Abachreckungariesen¹· oder "Härterissen" führen könnte» Ale Folge des Fehlens eines solchen Temperaturgefälles wird eine hervorragende Sohweissung erreicht, wobei achwaohe Stellen im Gefüge, wie sie sonst auftreteq können, vermieden werden«

Die hohe Temperatur, bis auf die der vorerwähnte restliche Teil des Gegenstandes erwärmt wird, stellt eine zweite Abweichung von der bisher üblichen Praxis dar» Bisher führten die Vorwärm- und Haohwärmteohniken gewöhnlich zu der Erhöhung der Temperatur begrenster Werketückabechnitte bis auf verhältnlsmäsBig niedrige Temperaturwerte, die eindeutig unter der Umwandlungetemperatur des Stahle lagen» Genäse dem Verfahren nach der Erfindung wird die Temperatur des hochgekohlten Stahle in dt« verbleibenden Teil des Gegenstand·· auf einen viel höheren $eaper»turw«rt oberhalb

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der oberen Umwandlungstemperatur des Stahle erhöhte Ferner wird nach der derzeitig bevorzugten Praxis die Temperatur des hochgekohlten Stahle in dem restlichen Teil des Gegenstandes bis auf einen Wert oberhalb der oberen Umwandlunge« temperatur des Stahle und unterhalb seiner maximalen Schmiedetemperatur und insbesondere auf einen Wert erhöht, der innerhalb eines sich Ton der oberen Umwandlungstemperatur bis gu einer ca» 165° C oberhalb der oberen Umwandiungatemperatur liegenden Grenze erstreckenden Bereichs liegt» Ferner ist festzustellen, dass eich die besten Ergebnisse eraielea lassen, wenn die Temperatur bis auf einen Wert erhöht wird, der innerhalb eines sich von einer unteren trense, etwa 27,5° O oberhalb der oberen Uawandlungatemperatur, bis au einer oberen (trense» etwa 83° C oberhalb dieser Tempera*- tur, erstreckenden Bereiche liegtο Wie sich im Nachstehenden zeigen wird, wurden bei Lagerlaufringen aus hochgekohlte« Stahl ("SAB 52100 Steel¹·) optimale Ergebnisse erzielt, wenn die Temperatur bis auf einen Wert von etwa 55° C oberhalb dec oberen Umwandlungstemper&tur des besagten Stahle erhöht worden war*

Man ist sich noch nicht völlig darüber im klaren, weshalb ein Erwärmen des vorerwähnten verbleibenden Teile des Gegenstandes bis auf die erwähnte Temperaturhöhe sum Verhüten von schwachen Stellen im Gefüge wirksam 1st, jedoch niastt man an, dass su den Temperaturen, bei welchen sich Auetenit in Hartensit umwandeln kann« ein bestimmte· Verhältnis to·-

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steht« Im einseinen nimmt man an; dass ein Erwärmen bis auf die genannte Tenperaturhähe dazu führt« in dee Gegenstand auareichend Wärmeenergie zu speichern» um Ifärjaeverluete in Werkseuge usw» hinein aueabgleichen, so dass die Temperatur in keinem Bereich und keiner Zone des Gegenstands vorzeitig bis unterhalb dee Xemperaturniveaus absinkt, auf welchen sich Xartensit bilden kann* Das beisst, die Temperatur einkt an keiner Stelle oder Zone bis unterhalb dieses Temperaturniveaus ab, bevor nicht die Sohweissung beendet ist und der Gegenstand einer Wärmebehandlung unterworfen «erden kann, die au einem Bufrledensteilend vergüteten oder gehärteten Gegenstand führt» -

Die Art, in welcher der Gegenstand su» Bewirken einer Sehweissung und su* Srwftraen dees hoehgekohlten Stahle Sm ' geeaaten Bereich des restlichen Teile des Gegenstandes erwärmt wird» kenn weitgehend unterschiedlich «ein. Bei Amm Vorfahren geaässfter Erfindung ist die Verwendung unterschiedlicher bekannter äohweiesteohniken vorgesehen, jedoch verwendet aan nach der derseitig bevorsugten Praxis ein« Widerstandssohweissung Üblicher Art, bei welcher man elektrischen Strom durch den Gegenstand oder einen Teil von ihn fliessen läset»

Dementsprechend eind die verschiedenartigsten Brwfcreongeverläufe ale innerhalb dee Bereiche der Erfindung Ii«gene _f betrachten. Man kann ein Torwttraverfehren wie In des

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nachstehend beschriebenen Durchführungsbeispiel dee Verfahrens nach der Erfindung verwenden, bei welchem der restliche Teil des Gegenstandes vorgewärmt und der eigentliche Sohweiee· Vorgang danach erfolgt» Andererseits können das au© Bewirken des Sohweiseens notwendige Erwärmen, des Gegenstandes und sein Erwärmen, um die Temperatur des hocbgekohlten Stahle in dem verbleibenden Teil dee Gegenstandes bis auf die erwähnte Temperaturhöhe su steigern, gleichseitig erfolgen» Noch weiter kann innerhalb des Bereiche der Erfindung die Schweiseung anfangs und erst danach ein Vaohwärmen des verbleibenden Teils des Gegenstandes erfolgen» Man kann also sagen, dass der Srwänsungsvorgang bei dem Verfahren nach der Erfindung bei einen Vorwärmen oder einem Ifaohwärmen aus einem ersten und einem «weiten Hilfevorgang besteht« Beim Vorwärmen besteht der erste Hilfevorgang natürlich aus dem Vorwärmen und der «weite Hilfevorgang aus dem Schwelssen« Beim Hechwärmen besteht der erste HiIfβVorgang aus dem Schwelesen und der «weite aus dem Haohwärmeno

Ferner sei hlnslobtlioh der allgemeinen Vorgänge bei dem Verfahren nach der Erfindung bemerkt, dass die miteinander su verschwelesenden Flächen eumindest während eines Teiles des vorerwähnten Srwärmunesvorgsngs mit erheblichem Druok gegenelnandergepresst werden» Sofern es sich um das Schwelseen eines Lagerlaufringe oder eines sonstigen Gegenstandes in Form eines geschlossenen Binges handelt, können seine aneinander angreneeaden Abschnitte in wie beim Stumpf-

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achweiaaen übIiober Weise gegeneinandergepresst werden» Bem> entapreohand lassen sich gemäsa dem Verfahren naoh der Erfindung ein ÜberlappungsaGhweieaen, ein Punktacfaweissen oder andere Arten dee Sohweisaene durchführen, indem man die miteinander zu veraohwelaaenden Pläohen während des erforderlichen Abschnitte oder während der gesamten Bauer dea Brwärrmmgevorgangs fest gegeneinandarpreeat.

Gemäße der Darstellung in den einzelnen Figuren der Zeichnung wird aua einem allgemein mit 10 bezeichneten Bleohetrei«· fen ein !lagerlaufring gebildet. Dazu wird olttela eines üblichen MetallBohneidvorgeiige ein Rohling 12 in ebener Fora hergestellt, der anechlieseend zu eines offene» Lagerlaufring geformt wird« 2te* beisetp es wird ein lagerlaufring gefarat, deeaen Bndabaonnitt« 14» 16 einander benachbart sind Aus aneöhlieaaenden Zueasneneohwoieeen der Stirn- oder Endflächen 18, 20 (dee den Lagerlaufring bildenden Blecbetreifenatttoka)« Wie geaeigt» wird der Lagerlaufring aus eines 3tUo3c hergestellt, jedoch leuchtet ein, dass die Bildung des Torgeechweleaten Lauf rings aua Hälften und in anderen Porstn innerhalb des Srfindüngabereiohe liegte

Voreugaweio· und wie in Pig«, 2 und 3 veranaohaulicht wird der Lagerlaufring 12 in zwei Arboitagftngen hergestellt. In Jig« 2 lit der Lagerlaufring teilweise geformt bei in weites Abetand Tonelnander getrennten Indabiohnitttn 14, 16. Soslt IKeet »ioh λλ 4es StlrnflAofaen 18, 20 de» den Lagerlaufzlsf

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bildenden Bleohatrelfenatüoks bequem ein Sohlelf- oder Räum* vorgang durchfuhren, wobei ein eoloher Arbeitsgang gemäße de« Verfahren nach der Erfindung auch aus nachstehend noch näher su erläuternden Gründen angewendet wird«

Naoh den Sohleifvorgang und nach Beendigung de· Formens sieht der Lagerlaufring wie in yig· 3 geseigt aus, wobei die Stirnflächen 18, 20 wie in Fig· 4 geseigt auegebildet sind. Sa« heieet, die Stirnflächen 18 und 20 erbalten lsi Verlaufe elnea FormgebungaVorgangβ eine allgemein V~furalge Gestalt, wobei die Spitzen der V-förmigen flHofaen einander sugekehrt sind» Oemäes dem Verfahren nach der Srfindung kann der Formgebungsvorgang In einer beliebigen von verschiedenen Stufen durchgeführt werden· Somit kann also, die Formgebung der Stirnflächen vor, während oder nach dt· vorerwähnten Metallsohneldvorgang erfolgen·

BIe wie geaeigt geformten 8tlrnflSchen 18, 20 liegen während eines Anfangaabsohnltts des Sohweissvorgangs gegeneinander an, ao dass die Flächen von eines sentralen Bereich au· nach aussen miteinander fortschreitend verschwelest werden. Somit werden Inftelnsohlft··· und «In Bineoblusa vereobiedecartiger, für eine gute Sohwei·«verbindung eobädlicher teilchen vermieden. Ferner wird die eeitliohe lusdehnung Ubereohussiger. terlalmengen gesteuert·

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Beim Versehweiesen der Endabaohnitte 14 und 16 des den Lagerlaufring bildenden Blechstreifen miteinander wird der Erwärmunge- und Schweisavorgang gemäss den Verfahren nach der Erfindung if ie vorstehend allgemein beschrieben durchgeführte Im einzelnen wird die Burchfübrungsform mit dem ersten und zweiten Hilfserwärmungsvorgang verwendet, die aus einem Tor« wärmen und einem Schweieeen besteht. Ferner führt oan eine Widerstandssehwelssung aus, wobei daa Vorwärmen dee Lagerlau fringe erfolgt, indem man durch einen den vorerwähnten "restlichen Teil" (zwischen den Bndabsohnitten des Laufringe) bildenden Abschnitt des Lagerlaufrings einen elektrischen Strom f Hessen lässt«. Der "restlich· teil" des Lagerlauf ringe kann als der Teil des Laufringe bezeichnet werden» der nicht zu den Endabachnitten 14 und 16 gehörte Der Einfachheit halber sind sur Kennaeichnung einer Bemarkationelinie swisohen den SndabBOhnitten 14 und 16 und dem "restlichen Teil" de« Legerlauf ringe gestrichelte Linien 22, 24 eingezeichnet.

STfindungsgemäes erfolgt das Vorwärmen des Lagerlaufring«, Indem man von Anlegeeonen aua, etwa an den Idnien 22 -und 24, elektrischen atroa durch den "reetliohen Teil" des Laufringa fiieasen lässt, wahrend dia Hodabschnitte 14, 16 daa Laufringa voneinander ausreichend getrennt gehalten werden» um ein· Lichtbogenbildung ewiechen ihnen und somit ihre wasentliohp Erwärmung au verhindern. B#kanntlieh tritt bei hohan Temparaturen fast sofort eine Oxydation «in, dl· auf die Herstellung einer einwandfreien ecbwalaaung «Ina safar naohtaili«· flrkung

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hat« Es ist also sweckmässig, die Endabsehnitte 14, 16 in verbaltniemäsBig fcaltejs Zustand zu halten und somit während des Vorwärravorgangs eine Oxydation der Stirnflächen 18 und 20 zu vermeiden»

Wie vorstehend erörtert nimmt man an, dass gemäss dem Verfahren nach der Erfindung eine etwa 55° 0 über der oberen Umwandlung β temperatur des hocbgekohlten Stahls liegende Temperatur zu optimalen Ergebnissen führtο Bei dem lagerlaufring gemäss dem vorliegenden Durehführungebeispiel, der, wie voretehend erörtert, aus Stahl 52100 hergestellt ist» wurde die Temperatür des "restlichen Teile¹¹ des !»aufrings ausserhalb der Endeb~ schnitte 14, 16 und der Linien 22, 24 beim Vorwärmen bie auf etwa 900° C erhöht, während die obere Umwandlungetemperatur des Stahls 52100 bei etwa 845° C liegt» Bei dieser Teaperatur wurden ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, und der fertige Lagerlaufring zeigte keine örtlichen Martensitbereiche, keine Härterisse oder Abschreckungsrisse und ein durchweg besseres gleicbmässigeree Gefüge°

Bei der Herstellung der Schweißnaht zwischen den Flächen 18 und 20 nach dem Vorwärmen wurde ein elektrischer Stromfluss durch die lindabschnitte 14 und 16 hergestellt, so dass die Temperatur, wie zu einem Verechweiasen an den Stirnflächen 18, 20 erforderlich, erhöht wurde_o Bei mit erheblichem Druck gegeneinendergepreesten Stirnflächen 18 und 20 führte das Anlegen

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einer geeigneten Spannung etwa an den Linien oder Zonen 22, 24 zu einem Stromfluaa durch die findabschnitte 14, 16, statt über den aus dem vorerwähnten "verbleibenden Teil" des Lagerlaufringe gebildeten, wesentlich längeren Weg· Das Erwärmen wurde also örtlich auf die Sndabschnitte begrenzt, wobei das Veraohweisaen wie gewünscht erfolgte, während der gesamte legerlauf ring auf eine zumindest oberhalb der oberen Umwandlunge· temperatur seines Werkstoffe liegende Temperatur erwärmt warο Bei dem vorliegenden DurchfUnrungebeiapiel wurde der gesamte Laufring auf mindestens ca. 900° € gebracht, wobei die Temperatur an der Schwoiaaatelle »wischen den Flächen 18 und 20 natürlich et vr as höher lag,

Indem eich der gesamte Laufring auf einer hohen Temperatur von beispielsweise 900° C befand und keine erheblichen Temperaturgefälle vorhanden waren, wurde die Bildung Örtlicher Marteneitbereiche an oder in der Nähe der Linien oder Bereiche 22, 24 vermieden.

Gemäss dem Verfahren nach der Erfindung kann das Kühlen dee Gegenstandes, doh» beim vorliegenden Beispiel des Lagerlaufringa, nach dem SchwelesVorgang sehr unterschiedlich sein und beispielsweise aue einer Luftkühlung, verschiedenartigem Abschrecken oder au» aonstigen Kühlvorgängen beatehen· Beim vorliegenden Durohfünrungabelepiel de· Verfahrene nach der Erfindung wurden die Lagerlaufringe unmittelbar nach des Schwele·· Vorgang abgeaohreokt und dann vergütet sum prüfen «it den

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vorgenannten ausgezeichneten Ergebnisθen, bei welchen die Schwelasfestigkeit im wesentlichen gleich der festigkeit des Ausgangswerkstoffs war« Bei der Prüfung wurden keine schwachen Stellen und die Brsielung von Lager laufringen τοη handelsüblicher Güte festgestellt· Man nimmt an« daes eich über den gesamten Lagerlaufring Härtensit bildete und dass die eich daraus ergebende erwünschte homogene Struktur zu den hervorragenden Ergebnissen in bedeutenden Umfange beitrug.

Erfindungsgemäss ist nach dem Schwelesvorgang und vor dem Kühlvorgang ein Temperaturhaltevorgang vorgesehen. Dieser Tem« peraturhalteVorgang dient zum Ausgleich der Temperaturen über den gesamten Itagerlaufring auf einer gewünschten Temperaturhöhe« Zur Zelt nimmt man an, dass die Temperatur eines Lagerlaufring« oder eines sonstigen Gegenstandes für eine Zeitspanne, die gerade ausreicht» um die Struktur im wesentlichen durchweg in Austenit umzuwandeln, auf einem Wert innerhalb von οβο 35° C oberhalb der oberen Umwandlungetemperatur des hochgekohlten Stahls gehalten werden mussο

Wie vorstehend erörtert, sind bei dem Verfahren nach der Erfindung Zeitfaktoren von Bedeutung λ Eine Oxydation an miteinander zu verschweissenden flächen hat natürlich schädliche Auswirkungen auf die fertige Schweissnaht und aus· also vermieden werden« Obwohl eine Oxydation an einer verbältniemÄssig kalten Fläche etwas langsamer eintritt, stellt sie trot»dem einen zu berüokslomtlc«nd«a wesentlichen Faktor dar. Somit

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ist also die bein Zurichten der !Flächen 18, 20 verstreichende QeeämtBeit von Bedeutungο Wie bereite erörtert» können die FlächenBurichtvorgänge einen die Flächen 18 und 20 schaffenden Metallschneldvorgang und einen wie in Pig« 4 dargestellten Fornsgebungsvorgang umfassen« Der gesamte Flächenzurichtvorgang, einschlieseilen aller drei Torgänge oder Hilfevorgänge, muss zeitig fa begrenat «ein. Man nimmt an» dass «wischen dem Beginn des Flächenzuriohtvorgange und de« Beginn dee Sohweissvorgangs eine maximale Zeitspanne von «»ei Minuten festgelegt «erden muss* Ferner «erden 30 Sekunden als eine realistischere Grenze angesehen· Beim vorliegenden Beispiel und insbesondere bei seiner vollen wirtschaftlichen Auswertung «erden zwischen dem Beginn des den Rohling 12 bildenden Metallschneidvorgangs und de« Fertigstellen der Sohweissnabt etwa drei Sekunden benötigt. Man niaert an, dass bei einer solchen Zeitspanne von drei Sekunden an den Stirnflächen 18, 20 keine Oxydationaprobleme auftreten»

Wie vorstehend erörtert, findet der Schleif- oder Bäumvorgang bei dem DurcbfUhrungebeispiel für das Verfahren nach der Erfindung vor der Beendigung des in Fig» 2 und 3 veranschaulichten Foragebungsvorgange statt· Dl· leitepenne «wischen der Beendigung des Schleif ens und den Beginn des Torwärmvorganga beträgt etwa 1 Sekunde. Somit 1st also eine saubere, frisch freigelegte Metallfläohe sum SObweissen vorhanden bei geringer oder keiner Möglichkeit bu einer Oxydation oder einer sonstigen Verunreinigung der Fläohe» ^. . ,.

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Bei dem vorerwähnten Durcbführungsbeispiel des Verfahrene naoh der Erfindung besteht ein sehr bedeutender Zeitfaktor im Zusammenhang mit dem Zeitraum.zwischen dem Vorwärmen und den Schweissen. Zu einer einwandfreien Sehwelsanaht muse an den Stirnflächen 18, 20 eine Oxydation verhindert werden, wobei auseerdem ein Kühlen des "restlichen Teils" durch Wärmeableitung zu den verhältnismässig kühlen Endabschnitten 14, 16 hin zu örtlich begrenzten "Abschreckungen" und zur Bildung eines örtlich begrenzten Üarteneitbereiche oder —gebiets führen kann, wenn die Zeitspanne au gross ist ο Der Vorwärm- und der SchweissVorgang müssen also in rascher Folge stattfinden, um sowohl eine Oxydation an den Stirnflächen 18 und 20 als auoh Absohreokungs- und Härterisse zu vermeiden, die in oder an den duroh die linien 22, 24 angedeuteten Bereichen auftreten können«. Ss ist anzunehmen, dass das Verstreichen von nicht mehr als einer Minute für die Zeitspanne zwischen der Beendigung des Vorwärmens und dem Beginn des Schwüleβens zulässig let, wobei eine Grenze von 50 Sekunden erwünscht ist*. Bei dem vorliegenden Durchführungebeispiel für das Verfahren naoh der Erfindung wurde der Lagerlaufring 12 beim Vorwärmen fUr die Sauer von etwa einer Drittelsekunde erwärmt, wobei eine Zeitspanne von etwa einer Sechstelsekunde zwischen dem Vorwärmen und de» Schweleβen verstrich und etwa ,eine Vlerteleekunde tür den SohweissVorgang verbraucht wurde*.

Aus Fig. 7 ist ersichtlich» dass eich gemäss dem Verfahren nach der Erfindung aus zwei Teilen 26, 28 mit JSndabschnitten 50,

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und Stirnflächen 34, 36 leicht ein Gegenstand stumpfschwelesen läset, Sämtliche vorstehend erörterten Vorgänge mit Ausnahme der sich inebesondere auf die Bildung eines geschlossenen ringförmigen Teiles beziehenden Vorgänge können zur Herstellung einesgeschweissten Gegenstandes aus hoohgekobltem Stahl mit einen sehr gleichmäBsigen Gefüge wie beschrieben durchgeführt werden* Sofern, wie bei dem Legerlaufring 12, ein Vorwärmen stattfindet, können die durch die Linien 38, 40 abgegrenzten Endabschnitte 30, 32 in verhältniemäasig kühlem Zustand gehalten werden, während die äusaerenoder restlichen Absohnitte der Teile 26» 28 wie erforderlichbis oberhalb der oberen Umwandlungatemperatur des Stahls erwärmt werden· Danach können in rascher Folge nach dem Vorwärmvorgang zugleich das Schwelesen und das Erwärmen derEndabschnitte 30, 32 erfolgen, um die Temperatur des gesamten Gegenstandes auf den vorerwähnten Wert au erhöhen»

Figo 8zeigt ein zusammengesetztes feil 40 mit einem Abschnitt 42 aus hochgekohltem Stahl und einem Abschnitt 44, der aus einem anderen metallischen oder sonstigen Werkstoff bestehen kann» Ein zweites Teil 46 ist ebenfalls aus hoohgekohltem Stahl hergestellt» Die Flächen 48 und 50 lassen sich gemäss . dem Verfahren nach der Erfindung und bei Anwendung der vorerwähnten Verfahreneschritte leicht stumpfschwelesen. Es leuchtet ein, dass das Erw&rmen des "verbleibenden Teils" des

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! Gegenstandes ausser den miteinander zu verschwelesenden Fläeben oder Endabsohnitte so erfolgt, dass die Temperatur im

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gesamten hochgekohlten Stahl bis auf das erwähnte Teraperaturniveau erhöht wird«. Auch leuchtet ein, dass der Abschnitt 42 dea Teiles 40 wie erforderlich erwärmt wird, während sein Ab-

schnitt 44 erwärmt oder nicht erwärmt werden kann, indem sein Erwärmen lediglich beiläufig mit dem Erwärmen des Abschnitts 42 erfolgt.

Patentansprüche;

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Claims

424/5 "h Berlin, den 6. Juni 1966

THE TOHRINGTON MAITOFACTORING COMPANY,
Torrington, Connο (USA)

Pat ent a η s ρ r ü c h e :

1, Verfahren aur Herstellung von mindestens teilweise aus
hocjugeko hit em Stahl mit mehr als 0,4 £ Kohlenstoffgehalt bestehenden geschweiasten Gegenständen, bei welchem in den einseinen Verfahreneschritten ein Gegenstand in vorge*
sohweiestem Zustand (Yorschweiaasuetand) vorbereitet wird, in welchem er mindestens zwei miteinander au verbindende Abschnitte aufweist» und der Gegenstand so erwärmt wird, dass seine Temperatur an den miteinander ssu verbindenden Abschnitten bis auf die zu ihrem Zueammenschweisaen (Yerschweissen) erforderliche Temperatur erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur dea gesamten hochgekohlten Stahls in dem restlichen Teil (»wischen den miteinander zu verbindenden Abschnitten (14, 16)) des Gegen-Standes (12) bis auf eine Temperatur erhöht wird, die
oberhalb der Temperatur liegt, bei welcher sich in dem
Stehl örtlich begrenzte Merteneitbereiche bilden, worauf die miteinander su verbindenden Abschnitte (14, 16) während mindestens einea Teiles des Erwfiraiungsvorgange unter erheb-

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liebem Druck gegeneinandergepreset werden, um ei« miteinander zu verschweißsen, der Druck auf die beiden Abschnitte aufgehoben und der Gegenstand (12) gekühlt wird_o

2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dass der Vorgang dea Sra&rnena des Gegenstandes (12) eo durchgeführt wird, dass die Temperatur in den gesamten restlichen feil des Gegenstandes bia auf eine oberhalb der oberen Umwand lungstemperatur dee Stahls liegende Temperatur erhöht wird?

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgang dea Vorbereiten? eines Gegenstandes (12) im Voreohweiaasuatand den Vorgang dee Vorfomene eines Teiles, wie beispielsweise eines Xogerlaufringea (12), um» faeet, um seine aiteinander su verschweissenden Xndabaohnltte (14, 16) in aneinander angreneende, jedooh offene Lage bringen»

4* Verfahren nach einem der AnsprUohe 1 bis 3* dadurch gekenn-Belohnet, dass men durch den Gegenstand (12) einen elektrischen Strop flleeeen lässt, um seine Endabeohnitte (14» 16) miteinander su vereonweissen.

5. Verfahren nach eine« der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- «•lohnet, daee man duroJr den Gegenstand (12) einen elektrischen Strom fllessen UUiSt, um den restlichen Teil dee Gegenstandes «u enftnwn»

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' 6· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennseichnet, dassder Erwärmungsvorgang aus dem Erwärmen aum ZUeavmenflohweissen äer miteinander au veraohweissenden Endabeohnitte (14, 16) und den gleichzeitigen Erwärmen de· hoohgekohlten Stahls in dem restlichen Teil des Gegenstandes besteht«

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sntäraungevorgang den ersten und zweiten Hilfsvorgang des anfänglichen Versohweiaaens der Bndabschnitte (14, 16) bswo dee nachfolgenden Erwärmens des hoobgekohlten Stahle in dem restlichen Teil de· Gegenstandes auf die erforderliche Temperatur umfasst«,

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennseichnet, dass der Erwärmungsvorgang den ersten und^swelten Hilfevorgang des Vorwärmen!» und des Versohweissens umfasst, wobei der Vorwärmvorgang das selektive Erwärmen des hochgekohlten Stahle in dem restlichen Teil des Gegenstandes (12) bis auf die besagte Temperatur, während die miteinander *u versohweisaenden Endabechnltte (14, 16) verhältnieoäseig kalt gehalten werden, und der Sohweiasvorgang das jumchlieeaende Erwärmen der Endabaofanitte äweoks ihres ZueammensohweiBsens umfasst_o

9. Verfahren näon einee der Aneprüohe 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daee »an durch den Gegenstand einen elektrischen

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Strom f Hessen läaat und die »iteinander su vereohweieeenden End abschnitte (14, 16) in au·relohende« Abstand voneinander hält, im «wischen ihnen eine Lichtbogenbildung und im Verlaufe dea Vorwäravorgangs ihr wesentliches Brwärmen sowie ihre Oxydation su verhindern, wobei die Bndabaohnitte (14» 16) nur während dee «weiten Hilf·erwärmung β-TorgangB gegeneinandergepreast werden, ao daea aie alteinander verschwele een«>

1Oo Verfahren nach Anspruch β oder 9 t dadurch gekennseiohnet» dass der erste und der «weite HilfeerwärmungBVorgang «ur Vermeidung einer Oxydation an den miteinander su verschweiß send en Bndabaohnitten (14, 16) in rascher folge durchgeführt werden, wobei die swlachen des find· de« Vor*· wftrHVorganga und de« Beginn de« Schwele β vorgänge veretreiohende Zeitepanne weniger ale eine (1) Minute betrügt»

ο Verfahren nach Anepruoh 10, dadurch gekennseiohnet, das« die swisehen de» ersten und de» «weiten HilfeerwÄreunge· Vorgang verstreichende Zeitepanne weniger ale 30 Sekunden betragt.

12» Verfahren nach eine« der Ansprüche 1 bis 11, dadurch kennseiohnet, daae die Temperatur dea hoohgekohlten Stahls in den restlichen Abeohnitt dea eegenatandea (12) bis auf eine Höhe 1« Bereich swieohen der oberen Uawandlungste«- peratur dea hochgekohlten Stahle und einer ca. 165° 0

BAR OBlGlNAL

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1552TOA

über dieser Unwandlungetemperatur liegenden Grenze erhöht

13. Verfahren neoh Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eich der Bereich von einer unteren Grenze, etwa 27,5° C oberhalb der oberen Umwandlungeteeperatur, Ms au einer oberen Grenze, etwa 83° C oberhalb dieser Temperatur, erstreckte

14° Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daae die optimale Temperatur etwa 55⁰O oberhalb der oberenUmwandlungetemperatür liegte

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bia 14, dadurch gekenn-Belchnet, d«ee der Vorgang des Vorbereiten« «inea öegenstandee (12) die Hilferorgänge dee Formens des Gegenstand·» und des Zurichten« der miteinander eu versohwelssenden Flächen (18, 20) an seinen miteinander au yeraohweiesenden Bndabschnitten (14, 16) umfaeot, wobei der PläohenEuriohtvorgang sum Bilden ron sauberen,frisch freigelegten Fläohtn (18, 20) für das Veraohweiaeen dient und innerhalb 2 Minuten vor Beginn des Sohweiseens durchgeführt wird« um eine wesentliche Oxydation der Plächen (18, 20) au verhindern.

ο Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennseiqhnet, dass der PlächenBurlohtYorgang einen MetallschneicLyorgang umfasst, der vor dem forttrorgang durohgeführt^ wird und dasu

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BAD ORIGINAL

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dient, aus Blechstreifen einen Rohling zur Verwendung beim Formvorgang zu blldeiu

17» Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet«, dass der Fläohenzurichtvorgang einen nach dem Schneidvorgang und vor dem Schweissen an den Flächen (18, 20) durchgeführten Sobieifvorgang umfasst und innerhalb 30 Sekunden vor Beginn des Sohweissens beginnt»

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Fläohenzurichtvorgang einen Formgebungsvorgang umfasst, der den Flächen (18, 20) eine im wesentlichen V-förmige Gestalt gibt, wobei die Spit ssen der V-förmigen Flächen einander augekehrt sind, so dass ^: sie sich während eines Anfangeabschnitts des Schweissvorgaags gegeneinander anlegen und die Flächen (18, 20) von einem zentralen Bereich aus nach aussen fortschreitend miteinander verschwelest werdenα

19« Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlvorgang in .Form eines unmittelbar nach dem Verschwelseen durchgeführten Abschreckens

stattfindet*

2Oo Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis.19, gekennsselchnet durch einen nach dem Schwelesen und vor dem Kühlvorgang durchgeführten Temperaturhaltevorgang, der die Zufuhr von

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as

Wärme in den Gegenstand (12) umfasat_e um seine Temperatur für eine Zeitspanne, die ausreicht, um die Struktur des
höchgekohlten Stahls im wesentlichen durchweg in Austenit umzuwandelnρ auf einem Wert innerhalb caο 55°oberhalb
der oberen Umwandlungetemperatur des hoohgekohlten Stahls zu halten*

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