DE2322214A1

DE2322214A1 - Verfahren zum einbau eines arbeitsringes aus sinterhartmetall auf eine walze

Info

Publication number: DE2322214A1
Application number: DE2322214A
Authority: DE
Inventors: Jean Paulin
Original assignee: Ugine Carbone
Current assignee: Ugine Carbone
Priority date: 1972-05-04
Filing date: 1973-05-03
Publication date: 1973-11-22
Also published as: PL92492B1; BE799074A; FR2182685A1; FR2182685B1; CA993692A; ZA733014B; ATA394173A; LU67543A1; AU477057B2; AU5515973A; GB1420693A; IL42176A0; US3833982A; NL7306149A; IL42176A; IT985839B; JPS5011962A; AT338203B; SE405451B; BR7303253D0

Description

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PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90

Köln, den 3o. April 1973 Eg/Ax/pz/8o

Ugine Carbone, 92 rue Ampere, Grenoble (Frankreich)

Verfahren zum Einbau eines Arbeitsringes aus Sinterhartmetall auf eine Walze

Die Erfindung betrifft das Warmwalzen von Draht oder Metallbändern. Es wurde bereits vorgeschlagen. Walzen zu verwenden, die mit Ringen oder Hülsen aus Sinterhartmetall belegt sind, aber dies wurde bei speziell flir diesen Zweck entwickelten Apparaten, sogenannten "no-twist"-Walzwerken verwirklicht, deren Achsen und Walzen kleine Abmessungen haben.

Bisher scheiterte die Anpassung von Arbeitsringen oder -hülsen aus Sinterhartmetallen (Carbiden) an übliche Walzen einerseits an den großen Abmessungen der Walzen und andererseits an Schwierigkeiten ,_# die auf den Unterschied in den Ausdehnungskoeffizienten des Werkstoffs der Tragwalzen und der Sinterhartmetalle zurückzuführen sind. Eine Walze eines Warmwalzwerks erhitzt sich im Betrieb von innen aufgrund der Reibungen in den Lagern oder im Getriebe, worin sie sich dreht,und ihre Temperatur verändert sich mit der Zeit.

Wenn ein Ring aus Sinterhartmetall mit normalem Spiel

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montiert wird, wirkt nach einer gewissen Betriebszeit eine erhebliche Zugbeanspruchung auf dem Ring ein, bedingt dadurch, daß die Walze sich stärker ausgedehnt hat als der sie umgebende Ring. Da die Sinterhartmetalle dieser Art von Beanspruchungen schlecht widerstehen, bricht der Ring.

Es wurde vorgeschlagen, im Augenblick des Aufbringens bei Umgebungstemperatur ein Spiel vorzusehen, das so berechnet ist, daß es'sich bei der vorgesehenen Arbeitstemperatur aufhebt. Solange diese jedoch nicht erreicht ist, sitzt der Ring nicht genügend fest auf seiner Unterlage, und das Walzgut ist ungleichmäßig. Wenn dagegen die Temperatur zu sehr steigt, besteht wiederum die Gefahr des Bruchs.

Ferner wirken die verschiedenen Ausdehnungen der Walze und des Arbeitsringes auch in axialer Richtung aus und erfordern eine Verbindung dieser beiden Teile durch Verkeilen, wodurch sich geschwächte Zonen im Sinterhartmetallring ausbilden und erneut die Bruchgefahr besteht.

Bei dem in der USA-Patentschrift 2 342 159 (Fig. 5) beschriebenen System wird ein Arbeitsring aus Sinterhartmetall durch Aufschrumpfen auf das Innere von Absätzen von ringförmigen peripheren Ausnehmungen von zwei mit der Achse verkeilten Halbträgern gehalten. Der Ring arbeitet ;pdoch unter Biegebeanspruchung, so daß sich Brüche ergeben.

Gegenstand der Erfindung ist die Befestigung eines Ringes aus Sinterhartmetall, z.B. Metallcarbid, an Walzen nach

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einem Verfahren, das diese Nachteile ausschaltet. Die Erfindung umfasst ferner die in dieser Weise ausgestatteten Walzen.

Bei diesem Verfahren wird der Arbeitsring aus Sinterhartmetall auf einen Tragring aufgeschrumpft (der aus einem genügend festen Werkstoff mit dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie der Arbeitsring besteht), der durch Aufschrumpfen seiner Enden auf das Innere von Absätzen einer ringförmigen peripheren Ausnehmung der Achse gehalten wird, und dessen Bohrung mit der Achse nicht in Berührung ist. Der Tragring besteht vorzugsweise aus Sinterhartmetall. Er kann auch aus beliebigen anderen Werkstoffen hergestellt werden, die eine sehr hohe mechanische Festigkeit und einen Ausdehnungskoeffizienten haben, der mit dem des Arbeitsringes identisch ist oder sehr dicht bei diesem liegt. Beispielsweise sind gewisse SpezialStähle mit sehr hohem Nickelgehalt gut geeignet.

Der Arbeitsring wird somit mit einem sehr geringen Spiel, das höchstens einige hundertstel Millimeter beträgt, auf ein Teil aufgeschoben, das den gleichen Ausdehnungskoeffizienten hat, wodurch einer der oben genannten Nachteile ausgeschaltet wird. Da der Tragring selbst nicht auf die Achse aufgeschoben ist, sondern bis zur Betriebstemperatur durch die Absätze der zur Achse gerichteten Ausnehmung unter Druck gehalten wird, wird die Gefahr des Bruchs dieses Ringes durch Ausdehnung der Welle ebenfalls

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ausgeschaltet. Die ringförmige periphere Ausnehmung, in die der Tragring geschrumpft ist, ist zwischen zwei Teilen der Welle vorgesehen, die für die Anbringung auseinandergenommen und anschließend mechanisch zusammengesetzt werden.

Die seitliche Festlegung jedes Ringes wird unter Ausnutzung der Ausdehnung von Teilen, die die Ringe in ihrer Lage halten, bei der Betriebstemperatur erzielt. Der Arbeitsring wird nun durch Reibung ohne Schlupf mitgenommen.

Gegenüber der Ausführungsform mit einem einzigen Ring aus einem Werkstoff, der den mechanischen, physikalischen und chemischen Beanspruchungen, die auf den Kontakt mit dem heißen Metalldraht zurückzuführen sind, widersteht , aber zu brüchig ist, um den Beanspruchungen des Einbaues zu widerstehen, die von anderer Art sind, oder gegenüber der Ausführungsform mit einem einzigen Ring aus einem Werkstoff, der den Beanspruchungen des Einbaues widersteht, jedoch für das Warmwalzen mäßige Eigenschaften hat, ermöglicht die Ausführungsform mit zwei Ringen gemäß der Erfindung die Erzielung eines wirksamen und widerstandsfähigen Walzgerüstes, das die Vorteile der beiden vorstehend genannten Ausführungsformen in sich vereinigt.

Bei der Konstruktion gemäß der Erfindung wird der Arbeitsring auf dem gesamten Umfang seiner Bohrung getragen. Er arbeitet ausschließlich unter Druckbeanspruchung unter der Walzbelastung, die er unmittelbar aufnimmt. Seine Arbeitsbedingungen sind somit gut im Vergleich zu denen eines

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Arbeitsringes, der keinen Kontakt in seiner Bohrung hat und durch Organe festgehalten wird/ die radial von außen zur Achse gerichtete Kräfte ausüben, und der somit Biegebeanspruchungen unterliegt.

Ferner ermöglicht die Anwesenheit von zwei sich ergänzenden Ringen das leichte Auswechseln des einzigen Arbeitsringes, wenn der Verschleiss dieses Auswechseln erfordert. Man schont die mit dem Tragring versehene Walze, die die am schwierigsten zu montierende Baugruppe darstellt. Schließlich erfordert das Nachschleifen eines einfachen Arbeitsringes eine Maschine, die eine geringere Kapazität hat, als sie zur Aufnahme der Baugruppe aus Zylinder und Ring erforderlich wäre.

Die folgenden beiden Beispiele veranschaulichen die Durchführung des Einbauverfahrens gemäß der Erfindung.

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine erfindungsgemäß ausgestattete Walze. Es handelt sich um eine übliche Walze, die sich an ihren beiden Enden in Lagern dreht. Sie besteht aus zwei Halbwellen.1 und 2 aus Stahl 4o NCD 17, der bei I4o kg/mm bearbeitet worden ist,· wobei das rechte Ende der Hälbwelle 1 in das linke Ende der Halbwelle 2 geschraubt ist. Der Tragring 6 aus einer W-C-Co-Hartlegierung von sehr hoher Festigkeit mit 75 Gew.% WC ist in einen ringförmigen peripheren Sitz zwischen den beiden Halbwellen

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eingesetzt. Sein Werkstoff hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 4,9Ίο pro ⁰C und eine Biegefestigkeit von 27o Hektobar. Seine Bohrung ist etwas größer als der Durchmesser des rechten Endes der Halbwelle 1, den er umgibt. Er wird durch die Absätze 7 und 8 des Sitzes, die mit seinen entsprechenden seitlichen Absätzen 9 und Io zusammenwirken, durch Druck in seiner Lage gehalten. Der Arbeitsring 5, der gegebenenfalls mit nicht^dargestellten Kalibern versehen ist, besteht aus einer WC-Co-Hartlegierung mit 85 Gew.% WC, die gewöhnlich für das Warmwalzen von Stahldraht verwendet wird und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 4,4"Io pro c und eine Biegefestigkeit von 23o Hektobar hat. Er ist auf den Tragring S₁ aufgeschrumpft. Er wird seitlich durch Muttern 3 und 4 aus nicht rostendem Stahl mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten gehalten, die jeweils auf die Halbwellen 2 und 1 geschraubt sind.

Wenn die Temperatur der Walze und der Ringe im Betrieb etwa loo C beträgt, werden die beiden getrennten Halbwellen vorher auf 15o°C erhitzt. Der kalte Tragring 6 wird auf die Halbwelle 1 so aufgeschoben, daß der Absatz 9 sich gegen den Absatz 7 legt. Dann wird die Halbwelle 2 so aufgesetzt, daß ihr Absatz 8 sich gegen den Absatz Io des Tragringes legt, und auf die Halbwelle 1 geschraubt. Die Absätze des Ringes und der beiden Halbwellen sind so bemessen, daß die restliche Anpressung bei loo°C wesentlich größer ist als der Unterschied in der Ausdehnung zwischen dem Stahl der Halbwellen und dem Carbid des Ringes. Man läßt abkühlen.

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Das ganze ist nun aufgrund der Druckvorspannung, der der eingepresste Ring unterliegt, praktisch untrennbar. Man schleift dann zwischen Spitzen auf ihren endgültigen Abmessungen die Außenfläche des Tragrings und die Laufflächen der Welle so, daß sie vollkommen koaxial sind. Es ist noch erforderlich, den Arbeitsring auf den Tragring mit einem Spiel von o,o2 mm aufzuschieben und ihn zwischen den Muttern aus nicht-rostendem Stahl einzupressen, die so auf die Halbwellen geschraubt sind, daß sie sich bei der Arbeitstemperatur in Richtung des Arbeitsringes ausdehnen können, der somit unter Druckbeanspruchung in Längsrichtung und gleichzeitig unter radialem Druck arbeitet. Das gleiche ist beim Tragring der Fall. Auf diese Weise sind die bestmöglichen Bedingungen für diese beiden Teile verwirklicht, die unter Zugbeanspruchung verhältnismäßig brüchig sind.

Beispiel 2

Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Muffe 21, die konisch auf das Ende einer einseitig befestigten und freitragend arbeitenden Walze geschoben ist. Der Tragring 22 aus Sinterhartmetall ist unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 in die periphere ringförmige Ausnehmung zwischen der Muffe 21 und der Kappe 28 so eingesetzt, daß sie durch die Absätze 25 und 3ο der Muffe und der Kappe eingepresst (unter radialem Druck vorgespannt) ist. Seine Bohrung liegt nicht auf der Muffe auf. Er ist in Längsrichtung zwischen der Muffe und den Muttern 26 und Bolzen 24 eingepresst, die durch Buchsen 23 aus nicht-rostendem Stahl mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten geführt sind, die sich gegen die

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Absätze der Durchführungslöcher der Bolzen legen. Wenn die Temperatur steigt, üben die Buchsen aufgrund des Unterschiedes in der Ausdehnung zwischen den Bolzen und den Buchsen einen Zug auf die Bolzen aus, und die Muttern pressen den Tragring axial zusammen. Nachdem die Oberfläche des Tragrings kalt geschliffen worden ist, wird der Arbeitsring 27 aufgeschoben. Er wird durch die Kappe 28 aus nicht-rostendem Stahl mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten, die mit Schrauben 29 an der Muffe befestigt ist, gegen die Muffe gepresst. Auch hier bewirkt die unterschiedliche Ausdehnung der Muffe und der Kappe das axiale Zusammenpressen des Arbeitsringes bei der Arbeitstemperatur.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Einbau eines Arbeitsringes aus Sinterhartmetall, z.B. aus Wolframcarbid, auf eine Walze, dadurch gekennzeichnet, daß man in eine ringförmige periphere Ausnehmung der Walze einen Tragring aus einem Werkstoff (vorzugsweise Sinterhartmetall) einsetzt, der eine genügende Festigkeit und den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Arbeitsring hat, wobei der Tragring an seinen Enden im Innern von Absätzen der Ausnehmung festgepresst ist und seine Bohrung ein Spiel zum Boden der Ausnehmung aufweist, und daß man auf diesen Tragring den Arbeitsring mit einem Spiel von nicht mehr als einigen hundertstel Millimetern aufsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Einsetzen des Tragringes das Ganze abkühlen läßt und dann die Oberfläche dieses Ringes und die Laufflächen der Walze so schleift, daß sie koaxial sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens den Arbeitsring mit Organen, die mit der Walze verbunden sind und einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Walze haben und aufgrund dessen eine axiale Druckbeanspruchung auf den Arbeit;sring bei der Arbeitstemperatur ausüben, axial einpresst.

4. Walze, bestehend im wesentlichen aus zwei Halbwellen(1, 2), die mit ihren gegenüberliegenden Enden auf Lagern

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ruhen, mit ihren benachbarten Enden mechanisch miteinander verbunden sind und zwischen sich eine rinc£5rinige periphere Ausnehmung aufweisen, die mit zur Achse ausgerichteten zylindrischen Absätzen (7, 8) versehen sind, einen Tragring (6) aus Sinterhartmetall, der axial
in der Ausnehmung durch die Halbwellen (1, 2) eingepresst und axial im Innern der Absätze (7, 8) eingezwängt, ist, und dessen Bohrung ein Spiel zum Boden der Ausnehmung aufweist, einen Arbeitsring (5) aus Sinterhartmetall, der auf den Tragring (6) aufgeschoben ist, wenigstens einer koaxialen Muffe, die aus einem Metall besteht, das dehnbarer ist als die Walze, für die
axiale Einpressung des Arbeitsringes, und die mechanisch mit einer Seite einer Halbwelle verbunden ist und sich an der anderen Seite in Richtung des Arbeitsringes ungehindert ausdehnen kann.

5. Mantel für freitragend arbeitende Walzen, bestehend im wesentlichen aus einem Körper (21) , einer Kappe (28)
aus einem Metall, das dehnbarer ist als der Körper (21) , axiale Schrauben (29), die die Kappe (28) mit dem Körper verschrauben, einem aus Sinterhartmetall bestehenden Tragring (22) , der in eine ringförmige periphere Ausnehmung zwischen dem Körper (21) und der Kappe eingesetzt und im Innern von zur Achse gerichteten Absätzen der Ausnehmung eingepresst ist, Befestigungsbolzen (24) für den Tragring, die durch Buchsen (23) geführt sind, die aus einem Metall mit größerer Dehnbarkeit als der

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Körper (21) bestehen und sich gegen Absätze in den Durchführungslöchern der Bolzen (24) legen, und einem Arbeitsring (27) aus Sinterhartmetall, der auf den Tragring aufgeschoben und durch die Kappe (28) axial gegen den Mantel (21) gepresst wird.

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