DE1802869C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden eines Verschleißteils in Form eines Zylindermantels auf einer Welle - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden eines Verschleißteils in Form eines Zylindermantels auf einer WelleInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description
50
Die Erfindung befaßt sich mit dem Ersetzen von metallischen Verschleißteilen auf Wellen aus Metall
beliebiger Länge und beliebigen Durchmessers für Walzen, Rollen und dergleichen zylindrischer, walzenförmiger
Metallkörper. Sie betrifft ein Verfaliren und Vorrichtung zum druck- und drehfesten Verbinden
eines Verschleißteiles in Form eines ringförmigen, metallischen Zylindermantels mit einer Welle,
wobei der vorgewärmte Zylindermantel von größerem Innendurchmesser als der Ballenaußendurchmesser
der Welle in vertikaler Richtung koaxial über die Welle geschoben und der Ringraum zwischen Zylindermantel
und Welle mit einem verflüssigten Füllmetall ausgefü".' wird. Dabei soll das Verschleißteil
unter Erhalten der Welle leicht auswechselbar sein.
Bisher wurden diese relativ teuren Maschinenteile, sofern diese nach dem Verschleiß der Mantelfläche
nicht noch auf ein Profil mit geringerem Durchmesser abgedreht und weiterverwendet werden konnten,
als Schrott wieder eingeschmolzen, was besonders bei dem hohen Verschleiß unterliegenden Walzen und
Rollen in Walzwerksanlagen der Fall ist
Man ist bereits seit längerer Zeit bestrebt, die dafür anfallenden relativ hohen Investitionskosten zu
verringern, da bei relativ teuren Maschinenteilen aus hochwertigen Stählen noch eine relativ große Lagerhaltung
zur Bevorratung mit Ersatzteilen zur Erhaltung der Betriebsbereitschaft der Anlage erforderlich
ist.
Dazu hat man auch schon vorgeschlagen, die Walzen oder Rollen mit aufgeschrumpften oder autgespannten
Zylinderringen zu versehen una durch Auswechseln dieser die teuren Walzenkerne zu erhalten.
Da jedoch der verfahrensmäßig, ebenso wie der mcchanische Aufbau der Walzen sich durch derartige
Maßnahmen noch erheblich verteuert, haben diese Verfaliren und Vorrichtungen keinen Eingang in die
Praxis finden können. Es zeigte sich nämlich, daß bei dem bekannten Aufschrumpfen die Schwierigkeit
darin besteht, daß es herstellungstechnisch nicht möglich ist, die erforderlichen Schrurnpftoleranzen
zwischen Zylindermantel und Welle zu erzielen, die einerseits eine ausreichende Verdrehfestigkeit und
andererseits eine große Sicherheit gegen Spannungsrisse gewährleistet.
Mit der deutschen Patentschrift 1235 118 wurde
bereits ein Verfahren zum Wiederherstellen verscb'jssener
Teile oder Drehkörper bekannt, wobei der Drehkörper bzw. ein Kern mit einem Zylindermantel
umgeben und beide Teile miteinander verschweißt werden, indem als Schweißverfahren das Kanalschweißen
angewendet wird. Zwar wird hierbei ein vorgewärmter Zylinderring mit größerem Innendurchmesser
als der Außendurchmesser des Kerns über diesen übergeschoben und der Ringspalt mit einem
verflüssigten Füllmetall verbunden, doch werden beide Teile miteinander verschweißt, d. h., es wird
eine innige, unlösbare Verbindung durch Verfließen des Metalls von Kern und Mantel mit dem Schweißgut
hergestellt. Eine unlösbare Verbindung zwischen Zylindermantel und Kern ist in diesem Fall jedoch
gerade unerwünscht, da angestrebt wird, das hochwertige Maschinenteil, beispielsweise den Kern, für
eine möglichst vielfache Benutzung zu erhalten, während das Verschleißteil nur lösbar und damit
mehrfach auswechselbar mit dem Kern verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Auswechseln von Verschleißteilen in Form von Zylindermänteln
bei walzenförmigen Metallkörpern der eingangs genannten Art einfach und kostensparend zu ermöglichen
und hierzu den Zylindermantel auf die Welle druck- und drehfest, jedoch lösbar, aufzubringen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe geht die Erfindung dem obengenannten Verfahren gemäß der deutsehen
Patentschrift 1235 118 aus. Sie schlägt vor, das Verfahren derart durchzuführen, daß die Vorwärmung
des Zylindermantels in Abhängigkeit von der Größe des Ringspaltes, dem mittleren Durchmesser
des Zylindermantels und dem Ausdehnungskoeffizienten des Füllmaterials derart eingestellt wird,
daß das Schrumpfmaß des Zylindermantels gegenüber dem Schrurnpfmaß des Füllmetallringes so groß
ist, daß sich ein fester Schrumpfsitz ergibt, und daß der Ringspalt in an sich bekannter Weise mit einem
Füllmetall mit niedrigerem Schmelzpunkt als dem des Metalls des Zylindermantels und dem der Welk
ausgegossen wird,
Durch ein derartiges Verfahren ist es möglich, unter geringstem Aufwand die Kerne son verschlissenen
Walzen und Rollen für die verschiedensten Verwendungszwecke, die einem besonders hohen Verschleiß
unterliegen, verwendungsfähig zu erhalten und die Investitionskosten für die Lagerhaltung erheblich
herabzusetzen. Durch den geringeren Schmelzpunkt des Füllmetalls gegenüber dem von
Welle und Zylindermantel ist durch Erhitzen des Vergußmetalis ein mehrmaliges Ablösen und Auswechseln
des Verschleißteils gegenüber dem hochvertigen, langlebigen Maschinenteil möglich, womit
eine ganz erhebliche Kostenersparnis verbunden ist. Außerdem wird auch mit einer nach dem vorbeichriebcnen
Verfahren hergestellte ·. Verbindung ein drehfestcr Verbund zwischen Weile und Zylindermantel
geschaffen, der auch der Übertragung sehr hoher Drehmomente vom Antrieb iiber die Welle auf
den Zylindermantel, wie diese beispielsweise bei Walzen von Walzwerken gefordert werden, genügt.
Es wurde auch weiter ein Verfahren zum Verbinden von Schaufelfuß und Schaufelblatt bei Verbrennungsturbinen
durch Weich- oder Hartlöten vorgeschlagen. Dieses ist jedoch nicht geeignet, tine entsprechende
Verbindung extrem hoher Festigkeit zwischen Wellen und Zylindermänteln herzustellen, um
beispielsweise beim Walzen sehr hohe Drehmomente zur plastischen Verformung von Stahl zu übertragen.
Eine Verbindung durch Weich- oder Hartlöten ist außerdem nur bei gut zugänglichen kurzen Verbindungsstellen
zwischen zwei Teilen nach relativ aufwcnJiger Vorbehandlung der miteinander zu verbindenden
als eine Art Klebeverbindung möglich. Für eine Anwendung bei Zylindermänteln mit einer BaI-lenlänge
von etwa 300 bis 1000 mm für sehr hohe Beanspruchungen scheidet ein solches Verfahren jedoch
aus (deutsche Auslegeschrift 1 003 545).
Auch wurde bereits vorgeschlagen, abgebrochene Umlaufwerkzeuge wie Spiralbohrer, Reibahlen oder
Gewindebohrer mittels einer angegossenen Muffenverbindung miteinander zu verbinden. Dabei wird
die durch Spirain.uten oder hervorstehende Stege bedingte
Griffigkeit der Oberfläche dieser Werkzeuge für die Haftung der Muffenverbindung ausgenutzt,
um die Torsionskräftc der Werkzeuge aufzunehmen. Schließlich ist noch ein weiterer Unterschied darin zu
sehen, daß über die Muffenverbindung in axialer Richtung Kräfte übertragen werden, während diese
im vorliegenden Fall in radialer Richtung zu übertragen sind. Aus den dargelegten Gründen ist auch dieses
Verfahren nicht dazu geeignet, im Hinblick auf den Anmeldungsgegenstand Anwendung zu finden.
Es kann lediglich die Anregung entnommen werden, Verbindungen zwischen zwei Metallteilen mittels
eines Vergußmetalls mit niedrigerem Schmelzpunkt herzustellen (deutsche Patentschrift 3(i6 990).
Gegenüber dem weiter nachgewiesenen Stand der Technik ist der Kern der Erfindung in der Kombination
der beiden bekannten Maßnahmen zu sehen, den Zylindermantel durch dessen vorhergehende
Erwärmung auf die Welle aufzuschrumpfen und
außerdem den Zwischenraum zwischen Zylindermantel und Welle mil einem FüHmeinll geringeren
Schmelzpunktes als das der beiden Werkstückteile auszugießen.
Dabei wird durch das Gießmetall ein sich beim Schrumpfen des Zylinderringes ergebender elastischer
Verbund mit der Welle geschaffen, der sich beim Erkalten den Schrumpfspannungeii des Zylinderringes
soweit anpaßt, daß gerade ein Schrumpfsitz erzielt wird, der einerseits einen festen und dauerhaften
Sitz des Zylinderringes auch bei hohen ürehmo-
menten gewähr'eistet, andererseits jedoch dem Aufkommen
zu hoher Schrumpfspannungen und damit der Rißbildung im Zylindermantel vorbeugt. Das geschieht
dadurch, daß das überflüssige Gie3metaJl aus dem Ringspalt beim Schrumpfen des Zylinderringes
und dessen Erkalten so lange herausgepreßt wird, bis
sich ein Gleichgewichtszustand zwischen der Schrumpfspannung und dem Fließen des Gießmetalls
eingestellt hat.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann eine
ao besonders Erwärmung des Zylinderringes eingespart
werden, wenn die Gieß-, Schmiede- oder Vergülungswärme zu dessen Herstellung oder Behandlung
ausgenutzt wird. Das spezififsche Gewicht des Füllmetalls wird zweckmäßig dem spezifischen Gewicht
des Zylindermantels und der Welle angeglichen, um einen homogenen Körper mit gleichen Massenkräften,
wie dieser bei den übrigen Teilen vorhanden ist, zu erhalten. Zum verdrehfesten Sitz des Zylindermantels
können auf die Oberflächen der Welle im Bereich des Füllmetallringes parallel zur Längsachse
verlaufende Nuten- oder Schweißraupen, wie an sich bekannt, vorgesehen werden. Der Zylindermantel
wird vorzugsweise mit roher Innenfläche verwendet, um einen guten Verbund mit dem Füllmetall zu erhalten.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich in bestimmten Fällen in Abhängigkeit
von den Abmessungen des Zylindermantels und den sonstigen Verhältnissen eine Vorwärmung im
Bereich von 100° bis 500° ocwährt. Der Innendurchmesser
des Zylinderringes wurde hierbei je nach Größe des Wellendurchmessers etwa 5 bis 20
mm größer als der Durchmesser der Welle bemessen. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
ist gekennzeichnet durch eine Bodenplatte mit einer Ausnehmung für den überstehenden Teil der aufrecht
stehenden, vom Zylindermantel umgebenen Welle.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt die Zeichnung in Anwendung des Verfahrens auf eine
Walzwerkswalze dar.
Mit I ist eine Bodenplatte bezeichne», α, * eine
Ausnehmung! aufweist. Eine Walze 3 mit Raiii uemperatur
ist mit dem einen Zapfen 3 α in die A' .-,nehmung
2 aufrecht stehend eingesetzt. Über de 1 Wal zenballen 3 b der Walze 3 wird ein ringfönriger Zy
lindermantel 4 geschoben, der roh noch uit seiner Gußhaut versehen auf eine angepaßte "■ emperatur
zwischen 100° bis 500° C vorgewärmt worden ist, derart, daß eine bestimmte Schrumpfung eintritt.
Der Walzballen 3 b ist vorher auf ein Mindestmaß gleichmäßig abgedreht worden, so daß zwischen dem
Innenumfang des Zylinderringes 4 und dem Außenumfang des Wellenballens 3 b ein Ringspalt nach
den Gegebenheiten von 5 bis 20 mm entsteht.
In den Ringspalt wird als Füllmetaü S Lagermetall
;i;is einer Pfanne 6 eingegossen. Die Vorwärmung
niirde in Abhiinuiukcit vom Rinesuall. dem mittleren
Durchmesser des Zylindermantels und den Eigenschaften des Füllmetalls S derart gewählt, daß die
Schrumpfung des Zylindermantels beim Erkalten, doppelt so groß wie die des erstarrenden und schwindenden
Füllmetalls S war.
Nachdem das Füllmetall 5 erkaltet ist, kann der Zylindermantel 4, der nun auf der Walze 3 drehfest
aber lösbar aufsitzt, zentrisch zu der Walzenlängs achse abgedreht und das eventuell vorgesehene Ka
liber oder Profil eingearbeitet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenso be Rollen und anderem dem Verschleiß unterliegendet
Metallkörpern mit zylindrischen Umfangsflächei sinngemäß Anwendung finden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zum druck- und drehfesten Verbinden eines Verschleißteiles in Form eines ringförmigen,
metallischen Zylindermantels mit einer Weüe, wobei der vorgewärmte Zylindermantel
von größerem Innendurchmesser als der Ballenaußendurchmesser der Welle in vertikaler
Richtung koaxial über die Welle geschoben und der Ringraum zwischen Zylindermantel und
Welle mit einem verflüssigten Füllmetall ausgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorwärmung des Zylindermantels in Abhängigkeit von der Größe des Ringspaltes, dem
mittleren Durchmesser des Zylindermantels und dem Ausdehnungskoeffizienten des Füllmetalls
derart eingestellt wird, daß das Schrumpfmaß des Zylindermantels gegenüber dem Schrumpfmaß
des Füllmetallringes so groß ist, daß sich ein fe- so
ster Schrumpfsitz ergibt, und daß der Ringspalt in an sich bekannter Weise mit einem Füllmetall
mit niedrigerem Schmelzpunkt als dem Metall des Zylindermantels und dem der Welle ausgegössen
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylindermantel unter Ausnutzung der Gieß-, Schmiede- oder Vergütungswärme
auf die Welle aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht des
Füllmetalls dem des ZylLderringes und der Wclle angeglichen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche
der Welle im Bereich des Füllmetallringes in an sich bekannter Weise mit parallel zur
Längsachse verlaufenden Nuten oder Schweißraupen versehen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylindermantel
mit roher Innenfläche verwendet wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet
durch eine Bodenplatte (1) mit einer Ausnehmung (2) für den überstehenden Teil (3 α)
der aufrecht stehenden, vom Zylindermantel (4) umgebenen Welle (3).
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19681802869 DE1802869C3 (de) | 1968-10-12 | 1968-10-12 | Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden eines Verschleißteils in Form eines Zylindermantels auf einer Welle |
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DE19681802869 DE1802869C3 (de) | 1968-10-12 | 1968-10-12 | Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden eines Verschleißteils in Form eines Zylindermantels auf einer Welle |
Publications (3)
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DE1802869A1 DE1802869A1 (de) | 1970-06-04 |
DE1802869B2 DE1802869B2 (de) | 1973-12-06 |
DE1802869C3 true DE1802869C3 (de) | 1974-07-04 |
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ID=5710436
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DE19681802869 Expired DE1802869C3 (de) | 1968-10-12 | 1968-10-12 | Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden eines Verschleißteils in Form eines Zylindermantels auf einer Welle |
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Country | Link |
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DE (1) | DE1802869C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107962167B (zh) * | 2017-11-08 | 2019-09-27 | 昆明理工大学 | 一种熔铸再制造轧辊的方法 |
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---|---|---|---|---|
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RU2013143952A (ru) | 2011-03-01 | 2015-04-10 | Актиеболагет Скф | Способ для продления срока службы линии ролика |
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1968
- 1968-10-12 DE DE19681802869 patent/DE1802869C3/de not_active Expired
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