DE337573C - Verfahren zum Haerten und Anlassen von Federn u. dgl. auf thermoelektrischem Wege - Google Patents

Verfahren zum Haerten und Anlassen von Federn u. dgl. auf thermoelektrischem Wege

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DE337573C
DE337573C DE1920337573D DE337573DD DE337573C DE 337573 C DE337573 C DE 337573C DE 1920337573 D DE1920337573 D DE 1920337573D DE 337573D D DE337573D D DE 337573DD DE 337573 C DE337573 C DE 337573C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34Methods of heating
    • C21D1/40Direct resistance heating

Description

  • Verfahren zum Härten und Anlasse>> von Federn u. dgl. auf thermoelektrischem Wege. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Härten und Anlassen von Gegenständen aus Stahl, z. B. von Federn aus gewalztem oder gezogenem Stahldraht u. dgl., und zwar unter Verwendung des elektrischen Stroms.
  • Das Verfahren der Umwandlung elektrischer Energie in Wärme nach Joule ist bekannt. Die Erfindung fußt auf dem jouleschen Prinzip, aber während bei der üblichen Nutzbarmachung der elektrischen Energie zur Umwandlung in Wärme der dem die Umwandlung vermittelnden Apparat erteilte Widerstand gemäß der E. M. K. des verfügbaren Stroms berechnet wird, ändert der Strom im vorliegenden Falle seine E. M. K. proportional dem Ohmschen Widerstande, . den das Werkstück entgegengesetzt, und seiner Heizkraft in bezug auf die Temperatur, mit der gearbeitet werden soll.
  • Das neue Verfahren vollzieht sich im wesentlichen unter Verwendung eines Transformators zum Umwandeln hochgespannter Ströme auf solche niedriger Spannung, einer Vorrichtung zur Erzeugung der verschiedenen, im sekundären Stromkreis erforderlichen Spannungen und einer Vorrichtung zum Einführen des zu behandelnden Werkstückes (Stahl) .in den sekundären Stromkreis, und ist im übrigen gekennzeichnet durch die Regelung des Stroms nach dem Diagramm, das man aus seiner E. M. K. und der Stromstärke für die Behandlung, der in j edem einzelnen Falle der Stahl unterworfen werden soll, erhält.
  • Aus zahlreichen Versuchen ergibt sich, daß die Eigenschaften in ver_chiedenen Stählen, die der thermoelektrischen Behandlung unter zogen wurden, keineswegs immer gleichgeartet sind, viehhehr entsprechend der Länge der Behandlungsdauer verschieden ausfallen, was übrigens auch für die bisherigen Methoden zutrifft. Daraus folgt sowohl aus wirtschaftlichen wie auch technischen Gesichtspunkten zwingend die Notwendigkeit, die Charakteristik des Stroms in Einklang mit den Erfordernissen zu ändern.
  • Stahl besitzt einen sehr hohen spezifischen elektrisch#=n Leitungswiderstand, so daß ein starke= Potentialgefälle zwischen dem gewöhnlichen Stromleiter und dem Werkstück eintritt. Allein infolge der Bemessung des Werkstückes wird dessen OhmGSiderstand praktisch und in der Mehrzahl der Fälle weitaus geringer ausfallen als der Ohmwiderstand, den der ganze elektrische Stromkreis, in den das Werkstück eingeschaltet wird, darstellt. Angenommen, man hat eine Stahlstange von = m Länge und 209 mm, Querschnitt zu glühen: ihr Widerstand beträgt o,00;5 Ohm, während der ganze Stromkreis bei einer normalen Installation einen Widerstand von etwa o,oo45 Ohm, d. h. einen neunfach größeren Widerstand aufweist. Es ist datier nötig; die Stärke des verwendeten Stroms in bestimmten Grenzen zu halten, in diesem Falle (und für die verschiedenen Arbeiten) zwischen 6 bis io Amp. pro mm2 Schnittfläche des Werkstückes, so daß die durch das Werkstück gegebene Drosselun; des Stromkreises das Joulesche Phänomen, das man wünscht, bestimmt.
  • Die erwähnte Stahlstange besaß einen Querschnitt von etwa Zoo mm2, aber man kann auch eine Stange von nur 5o mm2 Querschnitt und dem gleichen Ohmwiderstande wie bei ersterer nehmen, wie im Falle einer Feder von 50 mm2 Metallquerschnitt und 25 cm Länge. Dann wird beim Durchleiten der gleichen Elektrizitätsmenge wie bei der Stange von 20,) mm2 Querschnitt das Werkstück nicht nur zum Glühen gebracht, sondern unter Bildung eines Kurzschlusses geschmolzen. Man kann offenbar in den Stromkreis einen zusätzlichen Widerstand einschalten und unter passender Änderung seines Wertes mit Bezug auf den Widerstand des Werkstückes die Stromstärke entsprechend den Erfordernissen für verschiedene Werkstücke herabsetzen. Ein solcher Rheostat müßte enorme Maße haben, würde un7weckmäßig_ sein und zur Aufgabe haben, den Elektrizitätsüberschuß aufzusaugen: Offenbar stehen in solchem Fall die Kosten des Verfahrens nicht im Verhältnis zum Gewicht des Werkstückes,, sondern sind für jedes Stück, Stangen von i m Länge und Zoo mm2 Querschnitt, Stangen von 0,25 m Länge und 5o mm2 Querschnitt, -dieselben, so daß das Verfahren wirtschaftlich unhaltbar ist.
  • Bei dem neuen Verfahren werden die Verluste in den verschiedenen Operationen auf die unerläßlichen beschränkt, und der Stromverbrauch hält sich proportional den Erfordernissen des einzelnen Falles, so daß eine höchste Ausbeute erhalten und das Verfahren einen über die bekannten Methoden hinausgehenden praktischen und wirtschaftlichen Wert besitzt.
  • Dieser Fortschritt wird mittels eines eigenartigen Transformators erreicht, der den primäxen Strom auf eine sehr niedrige Spannung umwandelt (es handelt sich augenscheinlich um sehr niedrige Widerstände) und alle erforderlichen Spannungsgrade gibt, beispielsweise von Volt zu Volt oder von Halbvolt zu Halbvolt, von i zu 50 Volt, wie es für die Praxis genügt, oder auch von 0,5 zu ioo Volt, wie für Versuche erforderlich sein könnte.
  • Dieser Transformator besteht aus einer Gruppe, nämlich einem Autotransformator und einer Reihe von vollkommen gleichen Trans= formatorelementen, deren' Primärstromkreis mit dem Autotransformator in Reihe geschaltet ist, und deren sekundärer Stromkreis für jedes Element in Klemmen endet, die mit Hilfe eines besonderen Kommutators gestatten, die -Elemente in Reihe, parallel oder in Vielfachreihen zu schalten. Der Autotransformator und die Primärwicklung der Elemente werden auf der Hauptleitung der Außenlinie in Reihe geschaltet, und zwar um die der Kombinationen zu vergrößern, derart, daß eine größere Anzahl von Elementen ausgeschaltet werden kann. Die Sekundärwicklung jedes Elements endet in zwei Klemmen, die, jedes Element für sich belassend, es ermöglichen, alle Elemente mit Hilfe von Schaltern gemäß den Erfordernissen des Falls parallel, in Reihe oder in Vielfachreihen zu schalten.
  • Verfügt man über einen Strom von 2ooo Volt und einen Autotransformator für zehn Überspannungen von 22co, 2400, 26co bis 40C0 Volt, wobei jedes Element einen von 2ooo Volt auf 5 Volt transformierten Strom geben kann, so ist offenbar ein Element für jede Spannung des Autotransformators mit zehn Spannungen von 5,5, 6, 6,5 bis io begabt.
  • Bei 16 Elementen kann man alle gewünschten Spannungen erhalten, zweckmäßig in solcher Anordnung der Elemente, daß von 5 zu io Volt mit einer Änderung vor. Halbvolt zu Halbvolt, von io zu 2o Volt mit einer Änderung von Volt zu Volt, von 2o bis 4o Volt mit einer Änderung von 2 Volt zu 2 Volt usw. gegeben ist. Durch Ausschalten eines oder mehrerer Elemente kann man überdies noch zwischenliegende Spannungen erhalten und damit eine große Zahl von Kombinationen verwirklichen, so daß nicht nur jedem Arbeitserfordernis entsprochen werden kann, sondern auch den Erfordernissen von Versuchen, die in dieser Art Arbeit unerläßlich sind.
  • Auf der Zeichnung ist beispielsweise und in schematischer Darstellung eine Ausführungsart der zur Durchführung des Verfahrens benötigten Vorrichtung veranschaulicht.
  • Mit den primären Hauptleitern C ist der Autotransformator A verbunden, dessen sekundärer Stromkreis von einer der Klemmen der Wicklung a und einem der Zwischenpunkte b, c, d, e mittels eines gewöhnlichen Einschalters M o. dgl. abgezweigt ist. In dem sekundären Stromkreis des Autotransformators A ist der Transformator T eingeschaltet, dessen Primäre in Abschnitte f, g, h geteilt ist, die mit Hilfe geeigneter Schalter ein- und ausgeschaltet werden können. Die Sekundäre des Transformators T ist ebenfalls in Abschnitte 1, na, n, o geteilt, deren jeder aus einer Spule oder Wicklung besteht, deren Enden am Schalter I' und 12 angeschlossen sind, welche gestatten, je nach Bedarf alle Elemente in Reihe oder parallel oder auch, bei Kombinierung, in Reihe geschaltete Eleinentengruppen parallel zu schalten.
  • In dem Stromkreis S der Sekundären des Transformators T wird man zweckmäßig den Rheostaten oder Anlaßwiderstand R mit Hilfe eines Schalters N und das Werkstück D ein schalten; letzteres wird zweckmäßig mit den Klemmen oder Leitungsenden F so verbunden, daß seiner Längenausdehnung nichts im Wege steht.
  • In den primären Hauptstromkreis C ist schließlich noch ein selbsttätiger Minimalausschalter P eingefügt, dessen Elektromagnet durch eine beliebige Stromquelle betätigt wird, beispielsweise wie auf der Zeichnung durch die Lichtleitung L, in die seine Wicklung mittels der Leitungen 0 parallel eingeschaltet ist. In diesen Leitungen liegt ein Schalter i und und ein Pulsometer v nahe dem Werkstück D, so daß sie dem Arbeiter bequem zur Hand sind.
  • Während des Glühvorganges sind der Schalter i und das Pulsometer v und daher auch der selbsttätige Schalter P geschlossen. Will der Arbeiter am Ende des Vorgangs für einen Augenblick (um ein. neues Werkstück einzusetzen) den Strom unterbrechen, so drückt er auf den Knopf s des Pulsometers; und da der Strom im Elektromagneten des Minimalausschalters P aufhört, so öffnet sich letzterer und unterbricht den Strom zum Autotransformator A. Hört der Druck auf den Knopf s auf, so wird der Hauptstromkreis des Autotransformators A selbsttätig oder auf Antrieb wieder geschlossen, und der Apparat ist wieder im Wirkungszustande.
  • Am Ende der Arbeit unterbricht man den Strom in der Hauptleitung C durch Öffnen des Schalters i und der Schaltmesser z.
  • In der neuen Vorrichtung kann man mittels des Schalters M des Autotransformators oder, indem man alle oder einige der Elemente der Sekundären des Transformators T mittels der Schalter Il und 12 in Reihe oder parallel oder in Vielfachreihen schaltet, die Stärke des in das Werkstück zu leitenden Stroms regeln, um die gewünschte Wirkung zu erhalten.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zum Härten und Anlassen von Federn u. dgl. auf thermoelektrischem Wege, dadurch gekennzeichnet, daß die nutzbar gemachte Menge elektrischer Energie proportional dem Gewicht des Werkstückes gehalten wird, indem der Primärstrom auf die Spannung umgewandelt wird, die erforderlich ist, damit die Stromdichte im Werkstück die für die auszuführende Arbeit notwendige Amperezahl pro mm2 besitzt.
  2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch r, gekennzeichnet durch einen Autotransformator, in dessen sekundären Stromkreis die Primärwicklung eines Transformators eingeschaltet und dessen Sekundärwicklung in mehrere Abschnitte geteilt ist, die durch ein geeignetes Umschaltesystem in Reihe, parallel oder in Vielfachreihen geschaltet werden können, so daß man bei entsprechender Einstellung des Schalters der Sekundären des Transformators und Anordnung der Klemmen der Abschnitte der Sekundären des Transformators im Sekundärstromkreis des Transformators eine Reihe stufenförmig wachsender Amperegrößen erhalten kann, wobei das Werkstück in diesen Sekundärstromkreis eingesetzt wird.
DE1920337573D 1920-02-03 1920-03-02 Verfahren zum Haerten und Anlassen von Federn u. dgl. auf thermoelektrischem Wege Expired DE337573C (de)

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DE1920337573D Expired DE337573C (de) 1920-02-03 1920-03-02 Verfahren zum Haerten und Anlassen von Federn u. dgl. auf thermoelektrischem Wege

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DE (1) DE337573C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE969112C (de) * 1952-08-21 1958-04-30 Siemens Ag Verfahren zum Erhitzen von zu haertenden thermisch ungleichfoermigen, aber elektrisch gleichfoermigen Koerpern

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE969112C (de) * 1952-08-21 1958-04-30 Siemens Ag Verfahren zum Erhitzen von zu haertenden thermisch ungleichfoermigen, aber elektrisch gleichfoermigen Koerpern

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