DE2609709A1

DE2609709A1 - Vorrichtung zum halten von glasscheiben

Info

Publication number: DE2609709A1
Application number: DE19762609709
Authority: DE
Inventors: Alfred Denis Perkowski
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1975-03-10
Filing date: 1976-03-09
Publication date: 1976-09-23
Also published as: JPS51112820A; IT1062152B; BR7601438A; AU1186076A; FR2303768A1; JPS5421208B2; FR2303768B1; CA1060923A

Description

TBflAiWALT 7 R Π q 7 Π Q

DIPL.-ING. ■ ι ο υ a / υ y

HELMUT GÖRTZ

6 Frankfurt om Main 70
SctiBectcnhotstr.27-Tel. 617079

9. März 1976 Gzy/Ra.

PPG Industries, Inc.

Vorrichtung zum Kalten von Glasscheiben

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten von Glasscheiben während der themischen Behandlung, insbesondere eine selbstschließende Zange.

Zum Halten von Glasscheiben in senkrechter Stellung bei der thermischen Behandlning sind Zangen verwendet worden, welche die entgegengesetzten Oberflächen van Glasscheiben in der Mähe ihrer Oberkante greifen. Die Zangen werden getragen an oben verlaufenden Beckensehienen, und werden mittels eines tragenden Gabeifcopfes an einem Vagen auf der Bcckertseliienc; durcli cti<: Vorrichtung zur thermischen Behandlung geführt.

Glasscheiben werden bis auf etwa die Erweichungstemperatur erwärmt „ bevor sie gepreBt werden», und dann werden sie zum Tempern abgekühlt oder überzogen. Zangen zum Halten der Glasscheiben haben Punkte oder Scheiben, welche in die Oberflächen der Glasscheiben eindringeny diese beschädigen und Vertiefungen und Kratzer in der· Nachbarschaft üeT entsprechenden Gebiete erzeugen. Während der Wärmebehandlung können auch Niederschläge von Oxyden aus den. die Glasscheiben berührenden Teilen auf der Oberfläche des Glases entstehen« Die so behandelten Glasscheiben sind geschwächt in der Eiähe derjenigen ,Stellen» an welchen die Teile

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der Zangen die Glasscheiben berühren. Es besteht also seit langem ein Bedürfnis nach Zangen» welche das Glas in der Nachbarschaft derjenigen Gebiete» wo die Zangen die Glasscheiben berühren, nicht schwächen.

Die USA-Patentschrift 3 184 259 beschreibt das Glas berührende Teile aus einem Karbid eines Sehwermetalles_f z.B. aus einem oder mehreren Karbiden von Schwermetallen wie Wolfram, Titan, Yanadium, Niob, Tantal. Hierzu gehören auch andere harte Karbide wie Chromkarbid, Borkarbid und dergleichen, die durch Sintern in einer Aussparung eines zylindrischen Loches in einem Teil aus Eisen durch ein Metall wie Kabakt, Mickel oder Gemische dieser beiden befestigt sind. Das zylindrische Loch in diesem Teil und das befestigte Karbid sind so gebaut und zueinander angeordnet, daß Spannungen in dem Lötmaterial, welches das Karbid mit dem zylindrischem Loch verbindet, vermieden werden, insbesondere Spannungen durch Unterschiede des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Teiles aus Eisen und des Karbides.

Typische, das Glas berührende Teile nach der erwähnten IfSA-Patentschrift 3 184 259 bestehen im wesentlichen aus 88 % Wolfram, 6 % Kobalt und 6 % Kohlenst&ff. Solche Gemische sind handelsüblich nicht mehr erhältlich* weil Titankarbid angeblich ein überlegenes Produkt ist. Die Teile waren ursprünglich entwickelt zur ¥erringerung der oberflächigeii Beschädigung von Glasscheiben, die durch die verschiedenem früher verwendeten Metallegierungen zur Herstellung der das Glas berührenden Teile von selbstschließenden Zangen verwendet wurden.

Früher bestanden die das Glas berührenden Teile von Zangen aus metallischem Wolfram und Legierungen von 40 bis 80 Gew.-?£ Kobalt, 20 Ms 35 Gew.-2£ Chrom, ÖMs25Gew.-§S Wolfram, 0,075 Ms 2,5Gew.-# Kohlen-

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stoff und 0 bis 3 Gew.-96 Silicium. Diese Legierungen waren unter dem Handelsnamen Stellite erhältlich. Bekannt waren ferner verschiedene Legierungen von Eisen mit Kohlenstoff, Chrom, Wolfram oder von Kobalt, Wolfram und Kohlenstoff, die vor der Verwendung von Wolframkarbid zur Herstellung der das Glas berührenden Teile verwendet wurden.

Andere das Glas berührende Teile von Zangen sind in den USA-Patentschriften 3 456 985 und 3 655 233 beschrieben. Diese bestehen u.a. aus Siliciumkarbid, Aluminiumoxyd, Zirkoniumoxyd, Chromoxyd oder Diamant, oder aus zwei oder mehr der erwähnten hitzebeständigen harten Stoffe. Die USA-Patentschrift 3 363 930 beschreibt das Glas berührende Teile aus Aluminiumoxyd mit geringeren Anteilen von wenigstens einem der Stoffe: Magnesiumoxyd, Kalziumoxyd, Siliciumkarbid.

Die USA-Patentschrift 3 830 540 beschreibt die Verwendung von gebogenen Drahtabschnitten, vorzugsweise aus einem starren, nicht anhaftenden Material wie Wolfram, für die das Glas berührenden Teile von Zangen, welche die Glasscheiben während des Temperns halten, wobei die heißen Glasscheiben schnell abgekühlt werden durch kontinuierliches Überfluten der Oberflächen des Glases mit einer kalten Flüssigkeit. Metallisches Wolfram ist schwierig zu bearbeiten und sehr teuer. Daher kann metallisches Wolfram bei der Massenherstellung von Zangen wegen des hohen Bedarfes an Zangen für jeden im Betriebe befindlichen Ofen nicht verwendet werden. Metallisches Wolfram kann auch oxidieren, wenn es dauernd verwendet wird, wobei ein pulverförmiges Oxidationsprodukt entsteht. Bei den Bedingungen einer Massenherstellung werden diese Zangen also schlechter und haben eine kürzere Lebensdauer.

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Die USA-Patentschrift 1 583 541 beschreibt die Verwendung von Teilen aus einer Legierung von Wolfram und Nickel bei der Bildung von Bändern aus geschmolzenem Glas. Diese Teile sind in Bezug auf die Vorrichtung zum Formen des Glases so angeordnet, daß sie normalerweise vollständig von geschmolzenem Glase umgeben sind./sind daher der Atmosphäre nicht ausgesetzt und es findet unter diesen Umständen praktisch keine Oxidation oder kein chemischer Abbau der Oberfläche statt. Die letztere Patentschrift ist nur nebenbei erwähnt, weil sie lediglich die Verwendung von Wolfram-Nickel-Legierungen in Berührung mit geschmolzenem Glas bei verhältnismäßig konstanten hohen Temperaturen beschreibt. Obwohl die letztere Patentschrift schon im Jahre 1926 erschien, sind Wolfram-Nickel-Legierungen als das Glas berührende Teile von Glasscheiben haltenden Zangen beim Tempern niemals verwendet worden, vermutlich deswegen, weil beim Tempern von Glas die Zangen wiederholten Temperaturschwankungen und oxidierenden Bedingungen wenigstens während des Erhitzens ausgesetzt werden (obwohl oxidierende Bedingungen auch auftreten beim Abkühlen während des Temperns,z.B. durch Abschrecken mit Luft). Diese Bedingungen treten gar nicht oder nur in sehr geringem Umfange bei der Verwendung einer Titan-Nickel-Le gierung nach der USA-Patentschrift 1 583 541 auf.

Ungeachtet dieses Standes der Technik bestand immer noch ein Bedürfnis nach das Glas berührenden Teilen für selbstschließende Zangen mit den nachstehenden Eigenschaften: eine minimale Beschädigung und eine minimale Schwächung der Glasscheiben in der Nachbarschaft der berührten Gebiete, und eine Lebensdauer, die den Bedingungen entspricht, wie sie bei der Massenherstellung auftreten.

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Wenn Glasscheiben thermisch behandelt werden unter Verwendung von Zangen mit das Glas berührenden Teilen aus Wolfram und Nickel, die kein Kobalt und kein Eisen enthalten, so ist die getemperte Glasscheibe sehr viel stärker in der Nachbarschaft der von diesen Teilen berührten Gebiete, als wenn Zangen mit das Glas berührenden Teilen verwendet werden, welche die bekannten Zusammensetzungen haben. Ferner sind Verbundwerkstoffe aus Wolfram und Nickel leichter zu den gewünschten Formen zu verarbeiten, als metallisches Wolfram. Sie vereinigen die besten Eigenschaften von metallischem Wolfram in Berührung mit heißem Glas mit genügenden Mengen von Legierungsmetallen, so daß die erfindungsgemäße Legierung leichter mechanisch zu bearbeiten ist als reines metallisches Wolfram. Dadurch v/erden die Kosten für die Herstellung von das Glas haltenden Zangen soweit herabgesetzt, daß sie wirtschaftlich tragbar sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die das Glas berührenden Teile aus einer Legierung von im wesentlichen wenigstens 90 % Wolfram, Rest im wesentlichen Nickel und Kupfer, Eine solche Legierung, die unter dem Handelsnamen KU-112 erhältlich ist, besteht aus 90 % Wolfram, 6 % Nickel und 4 % Kupfer.

Die Zeichnungen erläutern beispielsweise einige Ausführungsformen der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine selbstschließende Zange mit das Glas berührenden Teilen in Form einer rotierbaren Scheibe.

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Fig. 2 zeigt eine entsprechende Zange mit das Glas berührenden Teilen in Form von abgerundeten Punkten.

Fig. 3» 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsformen der das Glas berührenden Teile entsprechend der Scheibe nach Fig. 1.

Fig. 6 zeigt in vergrößertem Maßstabe einen Schnitt durch einen das Glas berührenden Teil ähnlich der Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer durch die Erfindung verbesserten Zange. Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungcform. Nach der Fig. 1 wird ein mit einer Öffnung versehener Gabelkopf 11 von einem nicht abgebildeten Wagen auf einer Deckschiene getragen. Die Deckschiene führt durch einen nicht abgebildeten tunnelartigen Heizofen mit einer ebenfalls nicht abgebildeten Vorrichtung zum Einführen einer Flüssigkeit oder eines Gases.

Der Ofen kann enthalten entweder ein Luftgebläse zum Tempern mit Luft nach der USA-Patentschrift 3 849 100 oder eine Vorrichtung zum Aufbringen eines verdunstbaren Kühlmittels nach der USA-Patentschrift 3 929 442, oder eine Vorrichtung zum Abschrecken mit einer Flüssigkeit nach der USA-Patentschrift 3 830 540, oder eine Vorrichtung zum Abschrecken mit einer Flüssigkeit nach der USA-Patentschrift 3 794 476, oder eine Vorrichtung zum Aufsprühen einer Flüssigkeit zum Aufbringen eines Überzuges auf eine von Zangen gehaltene Glasscheibe nach der USA-Patentschrift 3 019 136. Die Erfindung kann auch verwendet werden zum Biegen unter Druck nach der USA-Patentschrift 3 290 133« In den erwähnten Patentschriften sind diese Anlagen und Vorrichtungen im einzelnen beschrieben.

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Der mit der Öffnung versehene Gabelkopf 11 hat im unteren Teil eine Öffnung zur Aufnahme eines Trägerstiftes 12. Der letztere führt auch durch Öffnungen in den oberen Enden von zwei Gliedern 16 und 18, die um den Stift 12 an ihren oberen Enden schwenkbar sind. Das obere Glied 16 hat an seinem unteren Ende eine Öffnung zur Aufnahme eines Stiftes 20, und das obere Glied 18 hat an seinem unteren Ende eine Öffnung zur Aufnahme eines Stiftes 22. Die Zangenarme 24 und 26 haben an ihren oberen Enden Öffnungen zur Aufnahme der Stifte 20 und 22, wobei der obere Teil des Zangenarmes 24 schwenkbar befestigt ist an dem unteren Teil des oberen Gliedes 16, und der obere Teil des Zangenarmes 26 schwenkbar befestigt ist an dem unteren Teil des oberen Gliedes 18. Die Zangenarme 24-und 26 haben Öffnungen zur Aufnahme eines gemeinsamen Gelenkstiftes 28, mit welchem die .unteren Teile der beiden Zangenarme miteinander verbunden sind.

Um die durch den gemeinsamen Stift 28 verbundenen Teile herum hat der Zangenarm 24 eine waagerechte Verlängerung 30 und der Zangenarm 26 eine waagerechte Verlängerung 32. In jeder der beiden waagerechten Verlängerungen 30 und 32 befindet sich eine senkrechte Öffnung. Ein Stab 34 führt durch die senkrechte Öffnung in der waagerechten Verlängerung 30, und ein entsprechender Stab 36 führt durch die senkrechte öffnung in der Verlängerung 32. Jeder Stab hat eine quer hindurchgehende Öffnung, die übereinstimmt mit einer waagerechten Öffnung durch die Verlängerungen 30 und 32. Durch diese Öffnungen führen Stifte 38 und 40, welche die Stäbe 36 und 34 mit den Verlängerungen 32 und 30 verbinden.

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Das untere Ende des Stabes 34 hat einen erweiterten Kopf 42, und das untere Ende des Stabes 36 hat einen erweiterten Kopf 44. Eine rotierbare Scheibe 46 ist konzentrisch um den Stab herum befestigt und ist in lagernder Berührung mit der oberen Oberfläche des Kopfes 42. Eine andere Scheibe 48 ist entsprechend um den Stab 36 herum befestigt und steht in lagernder Berührung mit der oberen Oberfläche des Kopfes 44. Mantel 50 und 52 sind rotierbar um die Stäbe 34 und 36 und über den Scheiben 46 und 48 befestigt. Die Scheiben 46 und 48 haben erhebliche Dicken von beispielsweise etwa 3 mm, und stehen frei rotierend in Berührung mit den beiden Oberflächen einer Glasscheibe G, die unter Druck von diesen beiden Scheiben gehalten wird, und von welcher nur die Oberkante dargestellt ist. Die Struktur der Zange nach Fig. 1 entspricht dem Stande der Technik nach beispielsweise der USA-Patentschrift 3 089 727» mit dem Unterschiede, daß damals die das Glas berührenden Teile der Zange aus einer Stahl-Legierung bestanden.

Nach der Fig. 2 hat die Zange den Gabelkopf 11, den Trägerstift 12, die oberen Glieder 16 und 18, und die Stifte 20 und 22 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Zangenarme 54 und 56 mit Öffnungen an ihren unteren Teilen zur Aufnahme eines gemeinsamen Stiftes 58 haben L-förmige Verlängerungen mit abwärtshängenden Teilen 60 und 62. Diese abwärtshängenden Teile enthalten waagerechte Öffnungen zur Aufnahme der das Glas berührenden Teile 66 und 68. Diese letzteren sind entweder innere Ursprünge von außen mit Gewinden versehenen Bolzen 76 und 78, oder gerundete, an den inneren Vorsprüngen der mit Gewinden versehenen Bolzen angeschweißte Spitzen. Die das Glas berührenden Teile 66 und 68 haben gerundete Enden.

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Die das Glas berührenden Teile, entweder die frei rotierenden Teile 46 und 48 nach der ersten Ausführungsform oder die gerundeten Teile 66 und 68 nach der zweiten Ausführungsform, bestehen aus erfindungsgemäßen Zusammensetzungen. Sie können bestehen aus Wolfram und Nickel in Abwesenheit von Kobalt und Eisen. Diese Teile können mechanisch hergestellt werden unter Bildung von außen mit Gewinden versehenen Bolzen aus einem Stab der angegebenen Zusammensetzung, oder aus einer Spitze der angegebenen Zusammensetzung, die mit dem inneren Ende eines Metallbolzens verschweißt ist.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung. Die Fig. 3 und 4 sind Ansichten von das Glas berührenden Teilen und ihren Trägern. Die Fig. 4 zeigt das Aggregat aus einem ringförmigen das Glas berührenden Teil und seinem Träger, die Fig. 3 zeigt nur den Träger. Die Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie 5-5 nach Fig. 4, und zeigt, wie anstelle eines Ringes ein Draht zusammen mit dem Träger nach Fig. 3 verwendet werden kann.

Da die das Glas berührenden erfindungsgemäßen Teile teurer sind als die üblicherweise für Glaszangen verwendeten Stahllegierungen, betrifft die Erfindung auch Ausführungsformen, bei welchen die Glas berührenden.Teile nur in beschränktem Ausmaße verwendet werden. So ist beispielsweise bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3, 4 und 5 die Scheibe 46 aus rostfreiem Stahl hergestellt und enthält eine außen umlaufende Nut 47 zur Aufnahme entweder eines Ringes 49 nach Fig. 4, der durch Erwärmen ausgedehnt wird und nach Aufbringen über den Ring durch Abkühlen zusammenschrumpft und in die Ringnut 47 paßt. Nach der Fig. 5

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wird ein Draht 149 mit den Enden 151 und 153 verwendet. Diese Enden führen in radiale Öffnungen der Scheibe 46. Der Draht kann um die Ringnut 47 gewunden sein. Der Draht 149 oder der Ring 49 bestehen aus dem erfindungsgemäßen Material, und werden getragen wie ein Reifen auf einer Felge, wobei die Scheibe .46 und ihre Ringnut 47 einem Rade entsprechen, und wobei die Felge entweder den Ring 49 nach Fig. 4 oder den Draht 149 nach Fig. 5 tragen.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 entspricht etwa derjenigen nach Fig. 2, mit der Ausnahme, daß nicht der gesamte mit dem Gewinde versehene Bolzen 78 aus dem teueren Material besteht, sondern nur ein kleines Einsatzstück 168. Der Bolzen 78 hat eine Aussparung 170 zur Aufnahme des Einsatzstückes. Um eine gute Einpassung des Einsatzstückes 168 in die Aussparung 170 zu gewährleisten, hat das Einsatzstück 168 eine rundum verlaufende Nut 172, und das innere Ende des Bolzens 78 hat eine umlaufende Lippe 174. Das Einsatzstück 168 wird in die Aussparung 170 des Bolzens 78 hineingedrückt, bis die Lippe 174 in die umlaufende Nut 172 faßt. Das Einsatzstück I68 kann etwas kleiner sein als die Aussparung 170, und die Aussparung kann Schultern zur Aufnahme des Einsatzstückes aufweisen, wie es in der USA-Patentschrift 3 184 259 beschrieben ist.

Die Fig..3 bis 6 zeigen lediglich die das Glas berührenden Teile der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Diese das Glas berührenden Teile können aber auch Teile von Zangen nach den Fig. 1 und 2 «sein. Die Zangen und die Träger für die das Glas berührenden Teile bestehen aus einer für diesen Zweck bekannten Stahl-Legierung.

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Zur Prüfung des durch die Erfindung erzielten Fortschrittes gegenüber dem Stande der Technik wurden sechs Gruppen von Glasscheiben unter Verwendung von Zangen mit stiftförmigen, das Glas berührenden Teilen getempert. Glasscheiben wurden gehalten von Zangen mit das Glas berührenden Teilen der in der Tabelle angegebenen Zusammensetzung. Zusätzlich wurde eine siebte Gruppe von Glasscheiben getempert unter Verwendung von Zangen mit scheibenförmigen das Glas berührenden Teilen der gleichen Zusammensetzung wie die Gruppe 5.

Tabelle I

Gruppe Zusammensetzung der das Glas berührenden Teile

von Zangen _______

90 % Wolfram, 6 % Nickel, 4 % Kupfer (Wolfram-Legierung KU-112)

95 % Wolfram, 3 % Nickel, 2 % Eisen (Wolfram-Legierung KUA-5)

80 % Titan, 10 % Nickel, 8 % Molybdän, 2 % Eisen (bezeichnet als Titankarbid)

12 % Wolfram, 50 % Kobalt, 30 % Chrom, 2,5 % Kohlenstoff, Rest andere Elemente (Stellite Nr. 1)

90 % Eisen, 5 % Chrom, 1,2 % Wolfram, 0,35 % Kohlenstoff, Rest andere Elemente (Pressurdie Nr. 2)

70 % Eisen, 18,5 % Wolfram, 7,6 % Kobalt, 0,8 % Kohlenstoff, Rest andere Elemente (gebundenes Karbid)

die gleiche Zusammensetzung wie bei der Gruppe 5, mit Ausnahme der Form der scheibenförmigen Zange

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Verwendet wurden sechs rechteckige Glasscheiben mit Längen von 304,8 mm, Breiten von 635 mm und Dicken von 5,6 mm. Die Scheiben wurden gehalten von jeweils drei Zangen, wobei jede dieser Zangen das Glas in einem Abstand von etwa 7,6 mm unter der oberen Längskante der Scheibe in Abständen von etwa 76,2 mm, 317,5 mm und 559j8 mm von einer Ecke der Längskante berührte. Jede Scheibe wurde in üblicher Weise auf Temperaturen zum Tempern von Glasscheiben dieser Dicke erhitzt und dann abgekühlt.

Drei weitere Glasscheiben wurden getempert zum Vergleich, unter Verwendung von nur zwei Zangen der Gruppe 7, welche die Glasscheiben in einem Abstand von etwa 76,2 mm von jeder Längskante berührten.

Nach dem Tempern wurden die Glasscheiben unter einem Mikroskop mit einer 60-fachen Vergrößerung geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle II enthalten.

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Tabelle II Aussehen der Berührungsstellen mit der Zange

Gruppe Bemerkungen

Keine Vertiefungen (vents). Glattes Aussehen.

Leicht braune Niederschläge von Oxyd.

Keine Vertiefungen. Schwerere braune Niederschläge.

Kleine und große Vertiefungen (3 bis 12 je

Muster) an den Kanten der Berührungsstellen. Braune, zünderförmige angeschmolzene Niederschläge. Die Vertiefungen hatten Längen von 0,25 bis 0,76 mm und Tiefen von 0,5 bis 0,76 mm.

Kleine und große Vertiefungen (4 bis 15 je

Muster). Eindrücke an den Kanten und der Innenseite. Braune, zunderförmige angeschmolzene Niederschläge. Die Vertiefungen hatten Längen von 0,25 bis 1,02 mm und Tiefen von 0,25 bis 0,5 mm.

Kleine und große Vertiefungen (2 bis 8 je

Muster) an den Eindrücken an den Kanten und

■ · innen. Schwere braune, zunderförmige, angeschmolzene Niederschläge. Die Vertiefungen hatten Längen von 0,25 bis 0,76 mm und Tiefen von 0,25 bis 0,5 mm.

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Gruppe Bemerkungen

6 Kleine und große Vertiefungen (4 bis 9 Je Muster) an den Kanten der Eindrücke. Schwere braune, zünderförmige, angeschmolzene Niederschläge.

Die Vertiefungen hatten Längen von 0,25 bis 0,63 mm und Tiefen von 0,25 bis 0,38 mm.

7 Kleine und große Vertiefungen (4 bis 10 je Muster) an den Kanten und in den Eindrücken. Schwere braune, zunderförmige, angeschmolzene Niederschläge. Die Vertiefungen hatten Längen von 0,25 bis 0,89 mm und Tiefen von 0,25 bis 0,5 mm.

Nach dieser visuellen Besichtigung wurden die Muster und die Vergleichsmuster auf ihre Belastbarkeit geprüft. Jedes Muster jeder Gruppe und die drei Vergleichsmuster 43 bis 45 wurden auf einem waagerechten Tisch auf zwei Schienen über die ganze Breite der Glasscheibe gelagert. Die Schienen lagen in einem Abstand von 558,8 mm voneinander, und die Mitte jeder Glasscheibe befand sich über der Mitte des Zwischenraumes zwischen den beiden Schienen. Zwei weitere Schienen im Abstand von 254 mm wurden auf die obere Oberfläche jeder Glasscheibe gebracht, wobei die Mitte der Glasscheibe sich genau zwischen den beiden Schienen befand. Eine Glasscheibe mit der gleichen Breite wie das Muster ruhte auf den beiden oberen Schienen, wobei ihre Seitenkanten ausgerichtet waren mit den Seitenkanten der Muster. Eine zusätzliche den Druck ausübende Schiene wurde über die ganze Breite der Glasscheibe über die Längsmitte jedes Musters gebracht. Es wurde ein ständig zunehmender Druck auf die

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den Druckunterschied übertragende Schiene ausgeübt. Die Spannung beim Brechen wurde nach der Formel S = —-^ berechnet, wobei

S die Spannung beim Brechen ist, ¥ die Belastung beim Brechen, b die Breite des Musters der Scheibe, und t die Dicke des Musters ist'.

Die Kraft wurde je Minute um 76,7 kg erhöht, entsprechend einem Standardverfahren der Laboratorien der PPG Industries, Inc. zur Bestimmung der Festigkeit von Glasmustern. Die Spannung beim Brechen wurde so für jede Scheibe jeder Gruppe bestimmt, und der Mittelwert für jede Gruppe wurde festgestellt. Die Vergleichsmuster hatten die größte Spannung beim Brechen, so daß der Mittelwert von diesen dreien als 100 % bezeichnet wurde. Die Mittelwerte für die Spannung beim Brechen von Mustern der anderen Gruppen wurden für jede Gruppe berechnet und verglichen mit dem Mittelwert der Spannung beim Bruch für die Vergleichsmuster.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle III enthalten. Sie zeigen die verhältnismäßigen Werte der mittleren Spannungen beim Brechen für jede Gruppe in Bezug auf die mittlere Spannung beim Brechen der Vergleichsgruppe, ausgedrückt in Prozenten der Festigkeit der mittleren Festigkeit der Vergleichsmuster. Alle Muster der sieben Gruppen brachen in der Nähe der mittigen Zangeneindrücke, wobei das Vergleichsmuster 43 brach an einem geschwächten Teil einer Kante, und die Vergleichsmuster 44 und 45 brachen an oberflächlichen Kratzern längs einer Linie, an welcher die Kraft angriff. Das würde geschehen in der Nähe eines mittigen Zangeneindrucks, wenn die Muster von einer dritten

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Zange in der Mitte ebenso gehalten worden wären, wie die Vergleichsmuster der Gruppen 1 bis 7.

Tabelle III Vergleich der mittleren Spannungen beim Brechen

Mittlere Abnahme der Festigkeit verglichen mit den Vergleichsmustern

Gruppe	Festigkeit beim Brechen
Vergleichs muster	100 %
1	92 %
2	72 %
3 .	61 %
4	49 %
5	55 %
6	63 %
7	55 #

8 % 28 tf 39 % 51 # 45 ?4 37 % 45 %

Nach Feststellung dieser Versuchsergebnisse wurden die bisher verwendeten Zangen mit das Glas berührenden Teilen der Zusammensetzung nach der Gruppe 4 ersetzt durch Zangen mit das Glas berührenden Teilen der Zusammensetzung nach Gruppe 1, und zwar in einer Anlage bei der technischen Herstellung. Während der ersten sechs Monate bei der Verwendung dieser Zangen wurden berechnet auf das Jahr 5 000 $ erspart, und zwar durch Verrin-

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gerung von Glasbruch während der Herstellung im Vergleich zu Brüchen bei Verwendung von Zangen der bisherigen Art. Weitere zusätzliche Ersparnisse von der Herstellung anderer Muster dieser Anlage und der anderen Anlagen sind bei der Umstellung der Zangen zu erwarten.

In großtechnischem Maßstabe wurden auch Zangen nach der Fig. verwendet, und zwar unter Verwendung von mit Gewinden versehenen Bolzen des Typs der Gruppe 1. Die Bolzen hielten mehrere tausend Produktionszyklen aus, bevor sie umgearbeitet werden mußten, mit Ausnahme derjenigen Fälle, wenn Zangen herabfielen oder andersartig mißhandelt wurden. Das Aufarbeiten der Wolfram-Legierungen bereitete nicht größere Schwierigkeiten als das Aufarbeiten von rostfreiem Stahl bei Zangen der bekannten Art, welche bei der thermischen Behandlung Glasscheiben hielten und in ihren Oberflächen Beschädigungen verursachten. Auch bei Zangen der bekannten Art war ein Aufarbeiten der das Glas berührenden Teile erforderlich.

Zangen mit das Glas berührenden Teilen der Zusammensetzung nach Gruppe.1 wurden auch verwendet zum Tempern von Glas mit einem Kühlmittel aus sublimierbaren weichen Teilchen von Kohlendioxyd. Vertiefungen, wie sie bei der Verwendung von Zangen der bekannten Art auftraten, wurden beseitigt, wenn die das Glas berührenden Teile ausgetauscht wurden gegen Wolfram enthaltende erfindungsgemäße Teile.

Bei anderen Versuchen wurden Zangen mit reinem Wolframdraht als das Glas berührende Teile verwendet und ersetzten Zangen mit das Glas berührenden Teilen aus Steilite Nr. 1. Bei Ver-

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suchen zum Tempern durch Abschrecken unter Eintauchen unter hoher Wärmeübertragung wurden viele Brüche festgestellt, wenn Glasscheiben mit Dicken von 2,3 mm und von 3 mm, die von solchen Zangen gehalten waren, nach dem Erhitzen in Polyoxyalkylenglykole eingetaucht wurden. Die Brüche von Glasscheiben dieser Dicken wurden erheblich verringert, wenn Zangen mit erfindungsgemäßen das Glas berührenden Teilen anstelle von Stellite Nr. unter den gleichen Bedingungen verwendet wurden. Ein weiterer Versuch mit mehr als 60 Glasscheiben, die durch Eintauchen getempert wurden, unter Verwendung von ¥olfram als die glasberührenden Teile der Zangen ergaben keine Brüche und keine Vertiefungen oder metallische Niederschläge an den Eindrücken der Zangen. Diese Zangen mit das Glas berührenden Teilen aus Wolfram wurden auch verwendet beim Tempern von mehr als 1300 Glasscheiben durch Aufblasen von kühler Luft, durch Aufblasen von sublimierbaren Teilchen von Kohlendioxyd, und durch Kühlen mit Flüssigkeiten während mehrerer Jahre. Die das Glas berührenden Teile aus Wolfram zeigten nach dieser Verwendung einen erheblichen Abrieb, so daß es zweifelhaft ist, ob sie bei der Massenherstellung gebraucht v/erden können.

Bei. noch weiteren Versuchen wurden Zangen mit scheibenförmigen, das Glas berührenden Teilen mit Zusammensetzungen nach der Gruppe 1, verglichen mit Zangen mit scheibenförmigen, das Glas berührenden Teilen der Zusammensetzung nach Gruppe 5 bei der Herstellung von Teilen für die Firmen Chrysler und General Motors. Diese Teile wurden gehalten von Zangen während der Herstellung dieser Teile durch Biegen unter Druck und anschließendes Tempern und Abschrecken durch Aufblasen von Luft. Zwei Zangen hielten die Teile der Firma Chrysler und vier Zangen

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die Teile der Firma General Motors. Nach Spannungsmessungen unter Verwendung von Laserstrahlen zur Bestimmung der mittigen Zugspannungen, und unter Verwendung eines DSR-Refraktometers (beschrieben in einem Aufsatz von R.Vi. Ansevin in der Zeitschrift ISA Transactions, Band 4, vom Oktober 1965) wurde festgestellt, daß diese Teile entsprechende durch das Tempern bewirkte Spannungen hat. Dann wurden die Teile auf ihre Belastbarkeit durch Schienen geprüft, wobei eine Belastung auf der Mitte eines Stahlstabes aufgebracht wurde, und zwar über dem stärksten Zangeneindruck in diesem Teil, unter Verwendung einer Brücke von 50,8 mm über und ausgerichtet mit dem stärksten Zangeneindruck, wobei dieser stärkste Zangeneindruck unten lag, so daß er beim Aufbringen der Belastung unter Zugspannung stand. Die Belastung wurde je Minute um 22 kg erhöht. Die mittlere Bruchbelastung für die Glasteile lag bei 182 kg für Glasteile, die von Teilen mit der Zusammensetzung nach Gruppe 5 berührt waren, und bei 257 kg für die Glasteile, die von Teilen der Zusammensetzung nach Gruppe 1 berührt waren. Die erfindungsgemäßen Zangen erbrachten also eine Steigerung der Festigkeit an den Zangeneindrücken um 29 %.

Aufgrund dieser letzteren Versuche wurden neue Zangen verwendet zum Biegen unter Druck und zum Tempern von bestimmten Teilen. Die Zangen hatten scheibenförmige, das Glas berührende Teile aus Wolfram und Nickel der Zusammensetzung nach Gruppe 1. Sie ersetzten die bisher verwendeten Zangen mit scheibenförmigen, das Glas berührenden Teilen der Zusammensetzung nach Gruppe Die Zangen hielten diese besonderen Teile während des Biegens unter Druck und während des Temperns, wobei bei der Verwendung · der bisherigen Zange erhebliche Brüche festgestellt wurden. Nach

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dem Ersatz durch die neuen Zangen war die Zahl der Brüche erheblich herabgesetzt.

Es ist nicht genau bekannt, weshalb beim Tempern mit Luft oder mit weichen sublimierbaren Teilchen oder durch Eintauchen in eine Flüssigkeit beim Kühlen diese Verbesserung erzielt wird. Es kann aber theoretisch angenommen werden, daß das Zusammenschmelzen von niedrigschmelzendem Glas mit einem Stahl niedrigen Kohlenstoffgehaltes entsteht durch die Gegenwart einer Schicht von Eisenoxyd auf den das Glas berührenden Teilen, die Eisen als Bestandteil enthalten. Das gebildete Eisenoxyd reagiert chemisch mit dem gehaltenen Glase. Diese Oberfläche aus Eisenoxyd reagiert und schmilzt zusammen mit der Oberfläche des Glases bei erhöhten Temperaturen und während des Abkühlens. Das Metall zieht sich stärker zusammen als das Glas, und es entsteht eine Zugspannung in den äußeren Gebieten der Berührungszone als Ergebnis der Form der Berührung zwischen dem Glas und den das Glas berührenden Teilen. In dieser Berührungszone entstehen also Vertiefungen zwischen den aus Eisenlegierungen bestehenden, das Glas berührenden Teilen und dem Natron-Kalk-Glas. Ähnliche Bedingungen sind vorhanden, wenn anstelle von Eisen erhebliche Mengen von Kobalt in den das Glas berührenden Teilen der Zange vorhanden sind. Infolgedessen enthalten die das Glas berührenden erfindungsgemäßen Teile der Zange kein Eisen und Kobalt, ausgenommen unbedeutende Mengen von Verunreinigungen.

Bei Verwendung"von das Glas berührenden Teilen aus metallischem Wolfram oder solches enthaltenden Zusammensetzungen, die kein Eisen oder Kobalt enthalten, bildet sich bei erhöhten Tem-

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peraturen ein Oxydfilm, und dieser Film haftet nicht leicht an dem Glase. Es wird daher angenommen, daß die Zange nicht an dem Glase haftet, so daß auch kein Anschmelzen mit dem Glase stattfindet, welches die Zugspannung verursacht und zu Vertiefungen führt. Es sei ferner bemerkt, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient von reinem Wolfram oder von wenigstens 90 % Wolfram enthaltenden Mischungen nahezu der gleiche ist, wie der von Glas.

Wolframkarbid, welches eher ein keramisches Material als ein

Verbundwerkstoff
Metall-/ist, hat eine hohe Beständigkeit gegen Oxydation, so daß ein Film aus Wolframoxyd an den Berührungsflächen mit dem Glase nicht entsteht. Weil aber Wolframkarbid das Glas durch Abrieb schädigt, so können durch solche Teile Beschädigungen des Glases durch Reibung entstehen, insbesondere dann, wenn die das Glas berührenden Teile sich während des Temperns gegenüber dem Glase bewegen.

60983Ü/0934

Claims

- 22 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Halten von Glasscheiben während der thermischen Behandlung, insbesondere selbstschließende Zange, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Glasscheibe in Berührung stehenden Teile im wesentlichen aus Wolfram und

Nickel in Abwesenheit von Kobalt und Eisen bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Glasscheibe in Berührung stehenden Teile eine derartige Menge von Legierungsmetallen enthalten, daß sie mechanisch leichter als metallisches Wolfram zu bearbeiten sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Glasscheibe in Berührung stehenden Teile im wesentlichen aus wenigstens 80 % Wolfram, Rest Nickel und Kupfer, bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Glasscheibe in Berührung stehenden Teile im wesentlichen aus etwa 90 % Wolfram, etwa 6 % Nickel und etwa 4 % Kupfer bestehen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Glasscheibe in Berührung stehenden Teile In einer Nut am Umfang jeweils einer Scheibe angeordnet sind.

609839/0934

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Glasscheibe in Berührung stehenden Teile aus Ringen bestehen, die nach Erwärmung über die Scheibe in die Ringnuten eingepaßt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Glasscheibe in Berührung stehenden Teile Drähte sind, die in den Ringnuten angeordnet sind und deren Enden in radiale Öffnungen der Scheiben führen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Glasscheibe in Berührung stehenden Teile eingesetzt sind in radialen Aussparungen an den inneren Enden von außen mit einem Gewinde versehenen Bolzen.

609839/0934