DE2058021B2 - Verfahren zum Befestigen eines an einem Radialbund einer Hohlwelle anliegenden Rotationskörpers mittels ElektronenstrahlschweiBung - Google Patents
Verfahren zum Befestigen eines an einem Radialbund einer Hohlwelle anliegenden Rotationskörpers mittels ElektronenstrahlschweiBungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines an einem Radialbund einer Hohlwelle anliegenden
Rotationskörpers mittels Elektronenstrahischweißung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Ein derartiges Verfahren kann der Fachmann beispielsweise einem Aulsatz von Karl-Heinz
Steigerwald und Helmut Schultz, München.
»Elektronenstrahlschweißen fertig bearbeiteter Präzisionsteile unter Berücksichtigung von konstruktiver
Gestaltung und metallurgischer Beeinflussung«, veröffentlicht auf den S. 592 bis 596 der Zeitschrift »Schwel·
Ben und Schneiden«. Heft 12. |ahrgang 1966. insbesondere dem ersten Absatz und den Zeilen 1 bis 4 der
linken Spalte der Seite 594 dieses Aufsatzes in Verbindung mit Bild 10b, ebenfalls auf S. 534, als bekannt entnehmen.
Bei dem in der genannten Literaturstelle beschriebenen und dargestellten Beispiel handelt es sich um das
Anschweißen einer kreisrunden Verschlußscheibc an der Stirnseite eines hohlzylindrischen Drehteils. Das
Drehteil ist an seiner Bohrungsmiindung mit einer zweifach abgesetzten, zur Bohrung koaxialen Mündungsausdrehung
versehen. Der innere Mündungsabsatz hat eine axiale Tiefe gleich der Dicke der einzuschweißenden
Verschlußscheibc und einen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser
der Verschlußscheibc so daß diese, wenn sie in die Drehteilmündiing eingesetzt ist, mit ihrer nach innen
weisenden Stirnfläche an der ihr zugewandten achssenkrechten, ringförmigen Bundflächc des inneren
Drchteilabsatzes anliegt, während ihre nach außen wci- 6c
sende Stirnfläche bündig mit der achssenkrechten, ringförmigen Blindfläche des äußeren Miindungsabsaiz.es
des Drehteils verläuft. Die zylindrische Umfangsfläche der Verschlußscheibe ist, ausgehend von der nach innen
weisenden Scheibenstirnfläche und etwa bis zur Hälfte 6:
der Scheibendicke reichend, durchmessermäßig etwas zurückgesetzt, während ein diesem zurückgesetzten
Außenumfangsbereich der Verschlußscheibc zügewandler
Bereich der hohlzylindr.schen Innenfläche des
inneren Mündungsabsatzes des hohlzyl.ndrischen Drehteils dementsprechend auf einen geringfügig größeren
Durchmesser hinterdreht ist. Beim Schweißen wird der Elektronenstrahl in axialer Richtung so auf die
Stoßfuge zwischen dem inneren Mündungsabsatz des in Umlauf gesetzten Drehteils und der Umfangsfläche
der in diesen eingesetzten Verschlußscheibe gerichtet, daß er im wesentlichen senkrecht auf die gemeinsame,
nach außen weisende achssenkrechte Flache dieses Mundungsabsatz.es und der Verschlußsche.be auftrifft
und unter Verschweißung dieser Stoßfuge bis zu dem durch den genannten Umfangsflächenabsatz und die
«nannte Hinterdrehung gebildeten, m.t einer Entlüftungsöffnung
versehenen ringförmigen Hohlraum, der sogenannten Bearbeitungsnut, vordringt.
Nach diesem Verfahren ist es möglich, aus fertig vorbearbeiteten
Teilen ohne Verzug bzw. Verwerfung sehr genau maßhaltige, einstückig-homogene Fertigstücke
herzustellen. .
Bei der Befestigung von an einem Radialbund einer Hohlwelle anliegenden Rotationskörpern tritt häufig
die Forderung auf, die Befestigung spater wieder lösen
zu können. Ein Beispiel für einer, so.chen Fall .st die
Befestigung eines Wälzlager-Laufringes an einer Hohlwelle wobei die Bedingung erfüllt werden muß, daß im
Falle'einer Auswechselung des Wälzlagers der an der Hohlwelle befestigte Laufring ohne Beschädigung der
Sitzflächen am Wellenbund und am Wellenumfang entfernt
und durch einen neuen Laufring ersetzt werden
Diese Forderung wurde bis jetzt beispielsweise dadurch erfüllt, daß der betreffende Ringkörper mittels
einer auf die betreffende Hohlwelle auf- bzw. in diese eingeschraubten Mutter drehfest gegen den Wellenbund
gespannt wurde, wobei zwischen der Mutter und dem Ringkörper eine ein Losdrehen der Mutter erschwerende
Sicherungsscheibe angeordnet wurde. Abgesehen davon, daß das Einschneiden eines die Mutter
aufnehmenden Gewindes in die Hohlwelle Kosten verursacht ist eine solche Verbindung außerdem nicht absolut
zuverlässig, da sich die Spannmutter beispielsweise infolge von Vibrationen trotz des Vorhandenseins
der Sicherungsscheibe lösen kann.
In der US-PS 33 04 139 ist die Befestigung von mit
Hohlkonussen versehenen Wälzlager-Laufringen auf entsprechend außenkonischen Mühlcnwalzen-Achs/.apfen
beschrieben. Die Laufringe werden durch mittels einer ringförmigen hydraulischen Presse erzeugten
•txialen Druck auf die konischen Zaplcn aufgezogen
und anschließend durch gegeneinander verschiebbare Spannringe unter Beibehaltung des zum Aufziehen ausgeübten
Axialdrucks in Stellung gehalten, wonach die festgezogenen Spannringe durch gegenseitige Verstiftung
gegen Lösen gesichert und die hydraulische Ringpresse nach vorheriger Entspannung abgenommen
werden kann. Diese bekannte Anordnung ist /war wesentlich sicherer als die zuvor beschriebene bloße !entspannung
mittels einfacher Spannmutier, stellt jedoch andererseits einen erheblichen technischen Aulwand
dar, der ihre Anwendung nur auf wenige Spezialfälle beschränkt. Auch ist diese Anordnung nur zum Befestigen
von die WcIU: umgreifenden Ringkörpern geeignet. Fine Befestigung von Ringkörpern im Inneren von
■ Hohlwellen ist mit dieser bekannten Anordnung nicht
möglich.
In vielen Fällen, insbesondere im l.eichilurbinenbau.
wäre es schon lange wünschenswert, die bisher übliche
Befestigung von Ringkörpern auf Wellen minels - -nnmutter- bzw. anderen Gewindespannvorriehtun-
n durch eine Schweißverbindung nach An der ein-'
nfis dargelegten bekannten Elektronenstrahlschweii
' zu ersetzen, die nicht nur sicherer und hinsichtlich
*rer Anwendung einfach ist, sonthrn vor allem auch
hinsichtlich der Bearbeitung der betreffenden Teile viele Vorteile bieten würde. Die Anwendung des bekannten
Verfahrens scheiterte jedoch bisher an der geforderten Lösbarkeit der herzustellenden Verbindung.
Durch die Erfindung soll infolgedessen die Aufgabe •elöst werden, das an sich bekannte Elektronenstrahlschweißen
zur Befestigung von Ringkörpern an Wellen verwenden zu können, wobei die herzustellende
Schweißverbindung eine spätere Lösung der Verbinjun"
zum Zwecke des Austausches des Ringkörpers »ula^sen muß, ohne daß die betreffenden Teile und insbesondere
die Welle beim Lösen der Schweißverbindung so beschädigt werden, daß eine i.euerliche Aufbringung
eines solchen Ringkörpers ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Schweißverfahren der im Oberbegriff des Hauptanspruchs dareelegten
bekannten Art, gemäß der Erfindung durch <jie im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs unter
Schutz gestellte Merkmalskombination gelöst.
Aus einem Aufsatz von H. N y f e I e r »Elektronenstrahlschweißungen,
der Elektronenstrahl für industrielle Schweißungen«, erschienen in der Zeitschrift
«Technische Rundschau«. Nr. 24 vom 4. )uni 1965. insbesondere
S. 3, Bild 10 und zugehöriger Text, ist es bereits bekannt, beim stumpfen Zusammenschweißen
von Kupferrohren unter gleichzeitigem Einschweißen eines Verstärkungsbodens an der Stoßstelle bzw. beim
stirnseitigen Einschweißen eines Abschlußbodens in ein Rohrende den Elektronenstrahl radial von außen auf
das in Umdrehung versetzte Rohr zu richten. Der Aufsatz gibt aber darüber hinaus dem Fachmann keinen
Hinweis im Sinne des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt gegenüber dem bekannten Verfahren den technischen Fortschritt,
daß eine derartige Schweißverbindung im Falle eines Austausches des betreffenden Ringkörpers wieder auftrennbar
ist, ohne daß dabei die beireffenden Wellenbereiche so beschädigt werden, daß eint erneute Befestigung
eines solchen Ringkörpers mittels des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens ausgeschlossen ist.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es sich sowohl zur Befestigung
von die Welle umgreifenden Ringkörpern als auch zur Befestigung von im Inneren einer Hohlwelle ,inzuordnenden
Ringkörpern eignet. FJn unbeabsichtigtes selbsttätiges Lösen der erfinduiigsgcmäßen Befestigung,
beispielsweise unter der Wirkung von Vibrationen, ist ausgeschlossen.
Da das Schweißen zunächst infolge der Erwärmung eine Expansion der zu verschweißenden Teile und anschließend
beim Abkühlen eine Kontraktion dieser Teile zur Schweißnaht hin bewirkt und du diese Expansion
und Kontraktion jeweils proportional zu der sich ausbreitenden Wärmemenge und demzufolge auch proportional
zur SchweiÜnahtbreitc, d.h. zur Abmessung
der Schweißnaht in Axialdichtung ist. bewirkt das Merkmal des Anspruchs 2 eine besonders gute Spann
wirkung der crfindiingsgemäßen Befestigung in VmI <\s
richtung.
Das im Anspruch 3 unter Sehnt/ gestellte Merkmal
traut wesentlich zur Verbesserung und leichteren Her
stellung der erlmdungsgembßen Schweißverbindung bei.
Patentschutz wird nur fur die Gesamtheit der Merk male eines jeden Anspruchs, also einschließlich seiner
RücLbeziehung begehrt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können an Hohlwellen beliebige Ringkörper befestigt werden,
also beispielsweise Wälzlagerringe Zahnkränze od. dgl.
Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden näher an Hand der
Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
I- i g. 1 einen schematischen Axialschnitt einer Hohlwelle mit einem auf dieser nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren befestigten Rollenlager und
F i g. 2 einen schematischen Axialschnitt einer Hohlwelle mit einem in dieser nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren befestigten Rollenlager.
F i g. 1 zeigt ein auf eine Hohlwelle 13 aufgeschobenes Rollenlager 12. dessen Innenring 11 an einem Absatz
14 der Hohlwelle anliegt. Ein ebenfalls auf die Hohlwelle aufgesetzter Haltering 19 drückt infolge
einer von außen auf ihn einwirkenden Axialkraft 22 den Lagerinnenring 11 gegen den Wellenabsatz 14. Die
durch Pfeile 22 angedeutete Axialkraft einer nicht dargestellten äußeren Druckquelle wird nur während des
Anschweißen des Halterings 19 aufgebracht.
Der Übergang 15 des Absatzes 14 mit der Hohlwelle weist einen kleineren Radius auf als der angrenzende
Außenumfangsrand 16 des Lagerinnenringes, so daß
die Stirnfläche 17 des Lagerinnenrings an der Stirnfläche 18 des Absatzes 14 satt anliegt.
Der Hallering 19 wird mittels eines Elektronenstrahls 23 an die Hohlwelle 13 angeschweißt, indem der
Elektronenstrahl 23 im wesentlichen radial zur Achse 24 der Hohlwelle 13 zur Wirkung gebracht wird. Hierbei
wird der Elektronenstrahl in eine in der Innenwandung der Hohlwelle gebildete Ringnut 25 gerichtet und
es wird in Umfangsrichtung in der gesamten Nut geschweißt, indem die Hohlwelle um ihre Achse 24 gedreht wird. Der Elektronenstrahl durchdringt die Wellenwandung
und den Haltering 19 vollständig, so daß sich eine im Querschnitt im wesentlichen radial erstrekkende.
ringförmige Schweißnaht 26 ergibt, durch welche der Haltering 19 mit der Hohlwelle 13 verschweißt
ist.
Die durch die Abkühlung hervorgerufene Kontraktion der Hohlwelle auf eine Länge ,1 (zwischen der
Schweißnaht 26 und der Stirnfläche 18) ist größer als die Kontraktion des Haltermgs 19 zusammen mit dem
Lagcrinncnring 11 auf die gleiche Länge ,·/, da sich in
der Hohlwelle mehr Wärme ausbreitet. Wenn nach dem Schweißen die äußere Kraft 22 von dem Hallering
19 weggenommen wird, so bleibt infolge dieser Kontraktion der Lagerinnenring 11 dauernd zwischen dem
Wellenabsumd 14 und dem Hallering 19 eingespannt. Diese den Lagerinnenring zusammendruckende Kralt
steht mit einer in der Wellenwandung vorhandenen axialen Zugkraft in Gleichgewicht.
IVJIs es später notwendig werden sollte, kann der Haltering wieder entfernt und durch einen anderen
Haltering in der oben beschriebenen Weise ersetzt u ei den. Hierbei wird die in der Bohrung der Hohlwelle
\0rh.1ndene Ringnut 25 erneut hinterdrein Anschließend
wird ein neues Lager und ein neuer Haltering auf iiu- ! loiilw eile auk'cset/t und der I faltering in der oben
liesi hneheiicn Wei'-e .mjjeschu eil.il.
2 ii.M'L'.'steiiien Anordnung liegt ein
ι:: eine: liohlueUi 32 untergebrachtes La-
Hui
in Je;
in I-
ger 31 an einem Wellenabsa./ 33 an und ein ebenfalls in
der Wellenbohrung untergebrachter Haltering 34 drückt infolge einer von außen auf ihn einwirkenden,
durch Pfeile 22 dargestellten Kraft gegen den Außenring 35 des Lagers 31. Ähnlich der oben beschriebenen s
Ausführungsform ist der Außenring 35 durch eine /.. 15. mittels eines Elektronenstrahls hergestellte Schweißnaht
zwischen dem Wellenabsatz 33 und dem Haltering 34 mit Bezug auf die Hohlwelle bewegungsfest eingespannt.
Beim Schweißen wird der Elektronenstrahl im )0
wesentlichen achssenkrecht gegen die äußere Mantelflache der Hohlwelle 32 gerichtet und die Hohlwellenwandung
und der Haltering 34 werden mittels des Elektronenstrahls um den ganzen Umfang herum
durchdrungen, so daß diese beiden Teile miteinander verschweißen und sich anschließend im Lageraußenring
35 eine verbleibende Druckkraft ergibt. Die während des Verschweißens einwirkende Axialkrafl 22 ist
nach dem Erkalten der Schweißstelle nicht mehr erforderlich.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum Befestigen eines an einem Radialbund einer Hohlwelle anliegenden Rotationskörpers
mittel Elektronenstrahlschweißung, wobei die zu schweißenden Teile relativ zum Elektronenstrahl
gedreht werden, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Befestigung von Ringkörpern auf oder in Hohlwellen vor den am Wellenbund anliegenden
Ringkörper ein auf die Hohlwelle auf- bzw. in diese eingeschobener Haltering vorgesetzt,
mit einer zum Wellenbund hin gerichteten Axialkraft beaufschlagt und mit der Hohlwelle verschweißt
wird, indem der Elektronenstrahl derart radial zur Hohlwelle eingestellt wird, daß er zuerst
die Hohlwelle und dann den Haltering durchdringt.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektronenstrahl so gesteuert wird, daß die mittlere Axialabmessung der Schweißzone
in der Hohlwelle größer als im Haltering ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlwelle an der vom Elektronenstrahl zu beaufschlagenden Fläche mit einer
Ringnut versehen wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB5780769 | 1969-11-26 | ||
GB5780769 | 1969-11-26 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2058021A1 DE2058021A1 (de) | 1971-06-09 |
DE2058021B2 true DE2058021B2 (de) | 1976-01-02 |
DE2058021C3 DE2058021C3 (de) | 1976-08-19 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013220447A1 (de) * | 2013-10-10 | 2015-04-16 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Innenringfixierung über Schweißverbindung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013220447A1 (de) * | 2013-10-10 | 2015-04-16 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Innenringfixierung über Schweißverbindung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2058021A1 (de) | 1971-06-09 |
JPS5015453B1 (de) | 1975-06-05 |
US3694616A (en) | 1972-09-26 |
GB1323686A (en) | 1973-07-18 |
FR2072361A5 (de) | 1971-09-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EGA | New person/name/address of the applicant | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |