DE3246647A1 - Verfahren zum einsatzhaerten von insbesondere stahlteilen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf das Einsatzhärten von Metallteilen. Die Erfindung wird im folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf die Einsatzhärtung von Flügeln beschrieben werden, wie sie in Hammermahlmaschinen Verwendung finden. Jedoch ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf dieses Anwendungsbeispiel beschränkt ist und auf die Einsatzhärtung vieler anderer Teile angewendet werden kann.

Wie später noch näher beschrieben werden wird, hat in einer Hammermahlmaschine jeder Flügel normalerweise die Form einer langgestreckten flachen rechteckigen Schiene aus Flußstahl oder Flußeisen. Diese Flügel unterliegen im Hinblick auf den Mahl Vorgang raschen Verschleiß und werden zur Verlängerung ihrer Lebensdauer normalerweise gehärtet.

Da jedoch die Flügel im Betrieb dauernd Schlägen ausgesetzt sind, hat sich gezeigt, daß sie nicht über die gesamte Körperdicke des Metalls gehärtet werden dürfen, da sonst das Metall brüchig wird und unter den Schlagwirkungen, denen solche Flügel ausgesetzt sind, leicht zum Reissen oder Brechen neigt. Infolgedessen erhalten die Flügel normalerweise eine harte Oberflächenschicht durch Einsatzhärten und/oder durch Hartmetall auflagen unter Anwendung üblicher Techniken. Es ist bekannt, daß man mit einer üblichen Einsatzhärtung eine Härtung nur bis auf eine begrenzte Tiefe unterhalb der Oberfläche eines solchen Teiles erreichen kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Einsatzhärteverfahrens mittels dessen ein Teil bis zu einer größeren wirksamen Tiefe gehärtet werden kann, als es bisher der Fall war, so daß die Lebensdauer dieses Teiles entsprechend verlängert wird.

Das Verfahren zum Einsatzhärten eines Metall-, insbesondere Stahl teil es besteht gemäß der Erfindung darin, daß in der zu härtenden Oberfläche wenigstens teilweise eine Vielzahl von Löchern oder Ausnehmungen angebracht wird, bevor man das Teil der Einsatzhärtung unterwirft. Somit werden während der

Einsatzhärtung die Innenoberflächen der Löcher oder Ausnehmungen bis auf die normale Einsatzhärtetiefe in allen Richtungen in den Körper des Teiles gehärtet. Es entsteht infolgedessen eine aufgekohlte Insel um jedes Loch oder um jede Ausnehmung mit dem gleichen Effekt als ob der Teil bis in eine Tiefe gleich der Tiefe der Löcher oder Ausnehmungen zusätzlich zu der Tiefe der normalen Aushärtung gehärtet worden wäre.

Die Löcher oder Ausnehmungen sind vorzugsweise von gleicher Größe und in regelmäßigem Muster auf der einsatzzuhärtenden Oberfläche angeordnet«

Vorzugsweise ist der Abstand zwischen benachbarten Löchern oder Ausnehmungen im wesentlichen gleich oder etwas weniger als doppelt so groß wie die normale Einsatzhärtetiefe_s so daß sich die aufgekohlte_s jedes Loch oder jede Ausnehmung umgebende Fläche mit der aufgekohlten_s ein benachbartes Loch oder eine benachbarte Ausnehmung umgebenden Fläche berührt/

Bei einem Loch oder einer Ausnehmung in der Nähe einer Kante des entsprechenden Teiles ist in ähnlicher Weise der Abstand zwischen dem Loch oder der Ausnehmung und der Kante vorzugsweise im wesentlichen gleich oder etwas weniger als doppelt so groß wie die normale Aushärtetiefe.

Jedes Loch oder jede Ausnehmung kann im Querschnitt kreisförmig und von gleichmäßigem Durchmesser sein. Im Falle von Blindlöchern ist der Boden jedes Loches vorzugsweise flach und die Löcher weisen vorzugsweise im wesentlichen gleiche Tiefe auf.

Falls der Stahlteil ein Flügel für eine Hammermahlmaschine ist und eine langgestreckte flache rechteckige Schiene darstellt, besteht das erfindungsgemäße Verfahren bei dieser Anwendung darin., daß man eine Reihe von Blindlöchern längs voneinander abgewendeter Längsseitenkanten der Schiene in der Nähe von deren jeweiligem Ende vorsieht_s bevor die Schiene der Einsatz-

härtung unterworfen wird.

Die Erfindung umfaßt auch Metallteile und insbesondere Flügel für Hammermahlmaschinen, die nach dem oben genannten Verfahren hergestellt sind.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Diese zeigen in

Fig. 1 einen schematischen senkrechten Schnitt durch eine Hammermahlmaschine;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Endteil eines Flügels

zur Verwendung in der Maschine nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Endes des Flügels nach Fig. 2;

und in den
20

Fig. 4 und 5 stark vergrößerte Teilausschnitte aus Teilen eines

Flügels zur Wiedergabe der einsatzgehärteten

Bereiche.

Fig. 1 zeigt schematisch eine übliche Rotationshammermahlmaschine. Diese Maschine enthält eine feste hohlzylindrische Kammer 10, in der das Mahlgut durch einen oberen Einlaß 11 aufgegeben wird. Drehbar und koaxial innerhalb der Kammer 10 befindet sich ein Rotor 12, über dessen Umfang eine Vielzahl von im gleichen Abstand angeordneten Flügeln 13 vorgesehen sind. Bei der wiedergegebenen Ausführungsform sind vier Flügel vorhanden, obwohl selbstverständlich jede andere geeignete Anzahl solcher Flügel ebenfalls vorgesehen sein kann.

Jeder Flügel 13 hat die Form einer langgestreckten flachen rechteckigen Stahlschiene mit einem Befestigungsloch 14 an jedem Ende.

Mittels der Löcher 14 kann jedes Ende des Flügels am Rotor 12 befestigt werden kann, wie es bei 15 angedeutet ist, so daß sich die Flügel vom Rotor radial nach außen erstrecken und mit ihren Spitzen einen geringen Abstand von der Umfangswandung der Kammer 10 aufweisen. Die Flügel überstreichen somit die Wandung der Kammer, sobald der Rotor umläuft. Das Mahlgut wird dabei durch die Hochgeschwindigkeitsschlagkraft der umlaufenden Flügel 13 zerkleinert. Die untere Hälfte der Umfangswandung der Kammer weist die Form eines Netzes oder Gitters 16 auf, so daß das Mahlgut nach ausreichender Zerkleinerung in der Kammer durch das Netz 16 in einen Auslaß M fallen kann.,

Der Mahlvorgang wird erkennbar durch die vorlaufenden, sich radial erstreckenden Kanten jedes Flügels bewirkt die, wie bei in Fig. 1 angedeutet_s mit hoher Geschwindigkeit durch das bei 19 angedeutete Mahlgut hindurchlaufen. Die Vorderkante 18 ist somit durch die Abriebeigenschaften des Mahlguts verwundbar und unterliegt daher einem Verschleiß.

Die Flügel sind im allgemeinen aus flachen Gußstahl- oder Gußeisenschienen von ungefähr 6 mm Dicke bis zu einer Breite von annähernd 60 mm hergestellt. Die Länge der Flügel hängt von der besonderen Ausbildung und Auslegung der Hammermahlmaschine ab. Der verwendete Stahl kann als En 32B identifiziert werden.

Infolge des Vorhandenseins von zwei Befestigungslöchern 14 an den voneinander abgewendeten Enden jedes Flügels kann derFlügel um seine Längsachse so gedreht werden₅ daß jeweils eine der vier Kanten der Mahl flügel während des Umlaufs des Rotors verläuft. Dies vergrößert die Lebensdauer jedes Flügels auf das Vierfache» da nach dem Verschleiß einer Kante der Flügel so umgesetzt werden kann_s daß eine andere Kante vorläuft. Um die Lebensdauer jeder Kante des Flügels noch weiter zu verlängern,, erhalten die Flügel im allgemeinen auch eine gehärtete Oberfläche durch Anwendung einer üblichen Einsatzhärtung und/oder Hartbelegungs, d.h. durch Aufschweißen harten Materials auf die Kanten der Mahl flügel.

Wie bereits erwähnt, ist es wichtig, daß der Flügel nicht über den gesamten Metallkörper hindurch gehärtet wird, da das Metall sonst brüchig wird und bei den Schlägen, denen die Flügel ausgesetzt sind, brechen oder zerspringen kann. Infolgedessen werden die Flügel normalerweise einsatzgehärtet.

Die Einsatzhärtung besteht bekanntlich darin, daß das Material in einem aufkohlenden Medium so erhitzt wird, daß sich die Oberfläche des Materials bis zu einer bestimmten Tiefe aufkohlt, worauf das Material abgeschreckt wird. In den üblichen Verfahren hat die Einsatzhärteschicht normalerweise eine Tiefe von 0,5 bis 1 mm und eine Oberflächenhärte von bis zu HV 830.

Gemäß der Erfindung werden die Seitenkantenoberflächen jedes Flügels in der Nähe jedes Endes mit einer Reihe von Blindlöchern 30 versehen, wie man sie aus Fig. 2 und 3 erkennt. Jedes Loch 30 v/eist kreisförmigen Querschnitt und einen flachen Boden auf, wobei alle Löcher im wesentlichen gleich tief sind. Beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel, bei dem der Flügel annähernd 50 mm breit und 5 mm dick ist, haben die Löcher eine Tiefe von annähernd 2,5 mm und einen Durchmesser von ebenfalls annähernd 2,5 mm. Die Löcher werden durch Einbohren oder in anderer Weise in den Kanten des Mahlflügels vorgesehen, bevor die Einsatzhärtung erfolgt. Infolgedessen werden während der Einsatzhärtung die Innenoberflächen der Löcher bis auf eine Tiefe von 0,5 bis 1 mm Einsatz gehärtet. Es entsteht somit eine aufgekohlte Insel rings um jedes Loch, wie die Fig. 4 und 5 erkennen lassen, wo die einsatzgehärtete Schicht schraffiert wiedergegeben ist. Der Abstand zwischen benachbarten Löchern 20 und der Abstand zwischen jedem Loch und der benachbarten Kante des Flügels ist annähernd dem zweifachen der Einsatzhärtetiefe, so daß die einsatzgehärteten Bereiche aufeinandertreffen. Infolgedessen ist der Effekt im wesentlichen der gleiche als ob die Oberfläche 21 des Flügels bis auf eine Tiefe von wenigstens annähernd 3 mm einsatzgehärtet worden wäre, d.h. auf die Tiefe der Löcher 20 zusätzlich zu der normalen Einsatzhärtetiefe.

Es hat sich gezeigt_s daß dieses Verfahren der Einsatzhärtung mit einer praktisch wesentlich größeren Tiefe, die Betriebslebensdauer der Flügel wesentlich erhöht.

Selbstverständlich sind auch andere Formen, Größen und Anordnungen der Löcher in den Flügeln vor der Einsatzhärtung anwendbar j so daß die wiedergegebene Form lediglich ein Beispiel darstellt«, Die Erfindung ist ferner nicht auf die Herstellung von Flügeln für Hammermahlmaschinen beschränkt., sondern auf jedes Metallbauteil anwendbar, wo es erwünscht ist,, das Teil auf eine Tiefe einsatzzuhärten, die größer ist, als diejenige, die durch normale Techniken erreichbar ist»

Wenn die Mahlmaschine nach Fig. 1 unter Verwendung von gemäß der Erfindung hergestellten Flügeln in Betrieb genommen wird, füllen sich die Löcher 20 mit kompaktiertem Mahlgut, wie es bei 22 in den Fig. 4 und 5 angedeutet ist. Dadurch wird die flache ununterbrochene Oberflächenkante des Mahlflügels wieder hergestellt„

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Claims (10)

Michael Thomas Dorn 26, Sunnyfield Roads Hardwicke, Gloucester / England Verfahren zum Einsatzhärten von insbesondere Stahlteilen Patentansprüche

1. Verfahren zum Einsatzhärten von Metallteilen, insbesondere 05 Stahlteilen., dadurch gekennzeichnet, daß in der zu härtenden Oberfläche (21) wenigstens teilweise eine Vielzahl von Löchern oder Ausnehmungen (20) vor der Einsatzhärtung des Teiles ausgebildet wird und beim Einsatzhärten die Innenoberflächen der Löcher oder Ausnehmungen (20) auf die normale 10 Einsatzhärttiefe in alle Richtungen in dem Körper des Teiles gehärtet werden.

15

2„ Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzei ch η e t , daß die Löcher oder Ausnehmungen (20) in gleichen Abmessungen und in regelmäßigem Muster über die zu härtende Oberfläche verteilt ausgebildet werden»

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen benachbarten Löchern oder Ausnehmungen (20) im wesentlichen gleich oder weniger als das zweifache der normalen Einsatzhärtetiefe gewählt wird und dadurch der gehärtete, jedes Loch oder jede Ausnehmung umgebende Bereich den gehärteten, ein benachbartes Loch oder eine benachbarte Ausnehmung umgebenden Bereich trifft.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einem Loch oder einer Ausnehmung und der Kante des Teiles im wesentlichen gleich oder weniger als das zweifache der normalen Einsatzhärtetiefe gewählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzei chnet , daß jedes Loch oder jede Ausnehmung (2) im Querschnitt kreisförmig ausgebildet wird und gleichen Durchmesser aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (20) als Blindlöcher und von im wesentlichen gleicher Tiefe angebracht werden.

7. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, auf einen Teil der Flügel für eine Hammermahlmaschine in Form einer langgestreckten, flachen, rechteckigen Schiene ist, wobei das Verfahren darin besteht, daß eine Reihe von Blindlöchern (20) längs voneinander abgewendeten, Längsseitenkanten (21) der Schiene in der Nähe jedes Endes hergestellt wird, bevor die Schiene der Einsatzhärtung unterworfen wird.

8. Einsatzgehärteter Stahlteil, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

9. Flügel für eine Hammermahlmaschine, hergestellt nach dem

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6.

10. Flügel für eine Hammermahlmaschine mit einem langgestreckten, flachen., rechteckigen Stahlschiene₉ g e k e η η zeichnet durch zwei Reihen von Blindlöchern (20) längs voneinander abgewendeten Längsseitenkanten (21) der Schiene in der Nähe von deren jeweiligem Ende., wobei der Flügel einsatzgehärtet ist und die Innenoberflächen der
Löcher (20) auf die Einsatzhärtetiefe in allen Richtungen in den Körper der Schiene einsatzgehärtet sind.