DE395499C

DE395499C - Manufacture of thermal springs

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Publication number: DE395499C
Application number: DEK80759D
Authority: DE
Original assignee: Hermann Krueger & Co
Current assignee: Hermann Krueger & Co
Priority date: 1922-02-11
Filing date: 1922-02-11
Publication date: 1924-05-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Thermofedern, die aus zwei fest aufeinander befestigten Blechen von Metallen verschiedener Wärmeausdehnungen bestehen.The invention relates to a method and devices for the production of thermal springs, which consist of two sheets of metal with different thermal expansions that are firmly attached to one another.

Bei Temperaturveränderungen ergibt sich aus den verschieden großen Längenausdehnungen beider eine Feder bildenden Bleche eine Lageveränderung der einzelnen Punkte beiderIn the event of temperature changes, there is a difference in length expansion both sheets forming a spring cause a change in the position of the individual points of both

ίο Metallstreifen zueinander, die dazu benutzt wird, um die Abhängigkeit von der Temperatur in Apparaten bestimmte Teile zu bewegen. ίο metal strips to each other that are used for this is to move certain parts depending on the temperature in apparatus.

Die Herstellung solcher Federn für Apparate, von denen eine hohe Gleichmäßigkeit der Wirkung gefordert wird, bereitet nicht geringe Schwierigkeiten, die nur durch Innehaltung eines sorgfältig ausgearbeiteten Arbeitsverfahrens überwunden werden können.The manufacture of such springs for apparatus, of which a high uniformity of the Effect is required, causes considerable difficulties, which can only be achieved by pausing a carefully crafted working process can be overcome.

Der Zweck der Erfindung ist nun, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Federn sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen. Die Erfindung besteht darin, daß zugeschnittene Bleche oder Bänder gehämmert und gespannt, in der Breite der herzustellenden Federn entsprechende Streifen zerlegt, abermals gehämmert und gespannt, in Salz- oder Säurebäder gebeizt und nach Stärke und Breite gesondert werden, worauf zwei derartig behandelte Streifen aufeinandergelötet, nach dem Abschrecken in kaltem Wasser zu einer Spirale gewickelt, gerichtet und schließlich mehrere Stunden in kochendes Wasser oder Dampf oder auch abwechselnd in heißes und kaltes Wasser gehalten werden, um innere Spannungen zu beseitigen. The purpose of the invention is now to provide a method of making such springs as well to provide an apparatus for performing the method. The invention exists in that cut sheets or strips hammered and tensioned, corresponding to the width of the springs to be produced Strips dismantled, hammered again and stretched, stained in salt or acid baths and are separated according to thickness and width, whereupon two strips treated in this way are soldered to one another, after quenching wrapped in a spiral in cold water, straightened and finally in boiling water or steam for several hours or alternating between hot and cold water to remove internal tension.

Auf der Zeichnung sind eine Feder sowohl als auch die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Vorrichtungen beispielsweise dargestellt, und zwar ist: ·The drawing shows a spring as well as the one used to carry out the procedure required devices are shown, for example:

Abb. ι eine Ansicht einer Thermofeder,Fig. Ι a view of a thermal spring,

Abb. 2 ein Schnitt durch eine Vorrichtung um die beiden eine Thermofeder bildenden Metallstreifen miteinander zu verbinden, Abb. 3 eine Ansicht des Endes einer Feder,Fig. 2 is a section through a device around the two forming a thermal spring To connect metal strips together, Fig. 3 a view of the end of a spring,

Abb. 4 und 5 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Wickeln der Feder,Figs. 4 and 5 are a schematic view of a device for winding the spring,

Abb. 6 eine schematische Ansicht zum Richten der Federenden mit Bezug aufeinander. Fig. 6 is a schematic view for aligning the spring ends with respect to one another.

Die Federn C sind für gewöhnlich spiralförmig gebogen, und zwar wird bei ihrer Benutzung entweder der Punkt A oder der Punkt B festgelegt, während die Bewegung des freien Endes der Feder in den Apparaten zur Arbeit verwendet wird. Bei festliegendem Punkt A bewegt sich beim Steigen der Temperatur der Punkt B der Feder in Richtung des Pfeiles a, wenn das Metall mit größerer Wärmeausdehnung außen liegt, während bei umgekehrter Anordnung der Metalle das Federende B sich in Richtung desThe springs C are usually bent in a spiral shape, defining either point A or point B in use , while the movement of the free end of the spring is used in the apparatus for work. If point A is fixed, point B of the spring moves in the direction of arrow a when the temperature rises, if the metal with greater thermal expansion is on the outside, while with the reverse arrangement of the metals, the spring end B moves in the direction of the

Pfeiles bewegt. Die Größe des Ausschlages der Feder für die Temperatureinheit und die dabei für Arbeit zur Verfügung stehende Kraft ist, wie Versuche ergeben haben, von .5 der Wärmeausdehnungszahl beider Metalle, den Querschnitten der einzelnen Metallstreifen, der Art des Verbindens beider Metalle miteinander, deren Festigkeitseigenschaften und bei Federn gleicher Zusammensetzung, ίο Oiiersehnittsabmessung und Bauart von der abgewickelten Länge der Metallstreifen und der Lage des Punktes B zum Punkte A abhängig. Durch schnelle Änderung der Temperatur wird der Hub verkürzt, während bei langsamer Veränderung der Hub vergrößert wird. Die Abhängigkeit des Hubes von Zeit und Temperatur ist um so gesetzmäßiger, je gleichmäßiger die Metallstreifen der Feder in ihren Festigkeitseigenschaften und Quer-Schnittsabmessungen sind und je sorgfältig?r nach der Herstellung der Fe<!·.·. π Bearbeilungsspannungen beseitigt werden.Arrow moves. The size of the deflection of the spring for the temperature unit and the force available for work is, as tests have shown, from .5 the coefficient of thermal expansion of both metals, the cross-sections of the individual metal strips, the type of connection between the two metals, their strength properties and in the case of springs of the same composition, ίο Oiiersehnittsschnittsize and type of the developed length of the metal strips and the position of point B to point A dependent. The stroke is shortened by changing the temperature quickly, while the stroke is increased by changing the temperature slowly. The dependence of the stroke on time and temperature is the more regular, the more uniform the metal strips of the spring are in terms of their strength properties and cross-sectional dimensions and the more carefully after the manufacture of the Fe <! ·. ·. π processing stresses are eliminated.

Gemäß der Erfindung werden nun aus Blechen handelsüblicher Abmessung, die auf Mittelwerte von Festigkeit und Wärineausdehnungszahl geprüft worden sind, handliche Platten, beispielsweise in Abmessungen von 400 X 400 mm geschnitten, die von Hand oder maschinell sorgfältig gehämmert und gespannt werden. Wenn Bänder zur Verfugung stehen, werden diese ebenfalls zuerst gespannt. Das aus dem Walzwerk sowohl hinsichtlich seiner Festigkeit als auch hinsichtlich seiner Stärke nicht gleichmäßig hervorgehende Blech wird durch das Hämmern im Gefüge verbessert und in der Stärke gleichmäßiger. Das Ausgangsrohwerkstück für die Federn gibt so im höheren Maße Sicherheit dafür, daß die Federn später gleichmäßiger wirken.According to the invention are now made of sheets of commercially available dimensions that on Mean values of strength and coefficient of thermal expansion have been checked, manageable Plates, for example in dimensions of 400 X 400 mm, cut by hand or carefully hammered and tensioned by machine. If tapes are available stand, these are also stretched first. That from the rolling mill both in terms of sheet metal which does not emerge uniformly in terms of its strength as well as its strength The structure is improved by hammering and the thickness is more even. That Starting raw workpiece for the springs is a higher degree of security that the Feathers will work more evenly later.

Im zweiten Arbeitsgang werden die gespannten Platten maschinell in Streifen der erforderlichen Breite geschnitten und, da sie sich hierbei werfen, abermals durch Hämmern und Spannen gerichtet. Die Streifen werden dann in Salz- oder Säurebädern gebeizt und die in Stärke und Breite brauchbaren von denjenigen getrennt, welche die erfahrungsgemäß zulässigen Toleranzen dieser Abmessungen nicht innehalten und deshalb, weil sie die Gleichmäßigkeit der Wirkung der Federn in Frage steilen würden, von der Weiterverwendung ausgeschlossen werden.In the second step, the tensioned panels are machined into strips of the required Cut wide and, since they throw themselves here, straightened again by hammering and tensioning. The stripes will be then pickled in salt or acid baths and those useful in strength and breadth of those separated, who do not keep the tolerances of these dimensions according to experience and because they the Uniformity of the action of the springs in question would steep from re-use be excluded.

I⁷Ur die feste Verbindung der beiden Federmetalle miteinander hat sich als zweckmäßigstes Verfahren das Löten erwiesen. Die Verbindung durch Iöiten ist sowohl über die ganze Länge als auch über die ganze Breite die gleichmäßigste, und es wird weder durch Xieten noch durch Falten eine derartig gleichmäßige Verbindung erzielt.I ⁷ Soldering has proven to be the most expedient method for securing the two spring metals together. The connection by opening is the most uniform over the whole length as well as over the whole width, and such a uniform connection is not achieved either by riveting or by folding.

Bei Metallen, die vor dem Verlöten verzinnt werden müssen, wird das Verzinnen der gebeizten Streifen in einem Bad vorgenommen, ; das aus zwei Teilen Zinn, zwei Teilen Blei und einem Teil Wismut besteht und bei 145° C flüssig ist. Das mit Gas erhitzte Bad wird dauernd auf einer Temperatur von i6o° gehalten und diese dauernd durch Thermometer nachgeprüft. Die sauber gebeizten Streifen bleiben etwa 30 Sekunden im Bad und werden unter Entfernung der beim Herausnehmen aus dem Bad am Streifen anhängenden Lötmetalltropfen über ihre ganze Länge gewischt, um so die Verzinnung in ihrer Stärke möglichst gleichmäßig zu erhalten.For metals that have to be tinned before soldering, tinning is the pickled Strips made in a bath; that consists of two parts tin, two parts lead and a part of bismuth and at 145 ° C is liquid. The gas-heated bath is kept permanently at a temperature of 160 ° and this is constantly checked by a thermometer. The cleanly stained strips remain in the bathroom for about 30 seconds and become wiped over its entire length while removing the solder droplets attached to the strip when it was removed from the bath, in order to keep the thickness of the tinning as uniform as possible.

Das Zusammenlöten der beiden Streifen erfolgt nun in der in Abb. 2 dargestellten Vorrichtung, die im wesentlichen aus einem massiven Kupferblock D besteht, der beim Löten ! durcli eine Gasflamme E gleichmäßig auf einer Temperatur von i6o° gehalten wird. Die Temperatur des Kupferblockes D wird an : zwei Stellen durch Thermometer F dauernd nachgeprüft. Zunächst wird der vorher verzinnte Streifen G auf den Kupferblock D gelegt, und die Erwärmung dieses Streifens er- : folgt nunmehr vollkommen gleichmäßig, da das die Wärme gut leitende Kupfer die Hitze schnell und gleichmäßig an alle Stellen des Streifens heranführt. Die Lötzinnschicht die- go ses Streifens wird durch diese Erhitzung auf i6o° C wieder flüssig, doch nicht so dünnflüssig, daß sie vollkommen abfließt, und die Hitze ist auch niciit so hoch, daß eine Verdampfung oder Verbrennung des Lötmetalls in Frage kommt. Der zweite für die Herstellung einer Feder erforderliche Streifen II wird alsdann auf den Streifen G aufgelegt und mit gleichmäßigem, über die ganze Länge und Breite verteiltem Druck aufgepreßt. Auch dieser too zweite Streifen II wird alsdann aus dem oben beschriebenen Grunde vollkommen gleichmäßig erwärmt, und dies ist eine Vorbedingung dafür, daß die Vereinigung beider Streifen vollkommen gleichmäßig erfolgt. Das gute Anliegen beider Streifen an den Seiten wird durch einen Schulteransatz / des Kupferblockes D erzielt.The two strips are now soldered together in the device shown in Fig. 2, which essentially consists of a solid copper block D , which during soldering! is kept uniformly at a temperature of 160 ° by a gas flame E. The temperature of the copper block D is continuously checked at: two points by thermometer F. First the previously tinned strip G is placed on the copper block D , and the heating of this strip now takes place completely evenly, since the copper, which conducts heat well, brings the heat quickly and evenly to all parts of the strip. The soldering tin layer on this strip becomes liquid again as a result of this heating to 160 ° C., but not so thin that it flows off completely, and the heat is also not so high that the solder may evaporate or burn. The second strip II required for the production of a spring is then placed on the strip G and pressed on with even pressure distributed over the entire length and width. This too second strip II is then heated completely uniformly for the reason described above, and this is a precondition for the union of the two strips to take place completely uniformly. The good fit of both strips on the sides is achieved by a shoulder attachment / the copper block D.

Die beiden aufeinandergelegten Streifen werden alsdann mit Zangen erfaßt und schnell in Wasser von etwa 20⁰ C abgekühlt.The two strips placed one on top of the other are then grasped with tongs and quickly cooled ^{in water at about 20 ° C.}

Zerreiß- und Biegungsversuche haben ergeben, daß die Gleichmäßigkeit der nach diesem Verfahren miteinander verbundenen Streifen recht befriedigend ist; dagegen kann eine derartige gleichmäßige Verbindung zweier Streifen unmöglich durch Löten mit Kolben oder Lötflammen erzielt werden. Die Temperatur von 160° C ergibt hohe Gleichmäßigkeit und dabei nur eine geringe Beeinträchtigung der Festigkeitsieigenschaften der beiden Federmetalle. Tearing and bending tests have shown that the uniformity of after this Method of interconnected strips is quite satisfactory; on the other hand, such a Uniform connection of two strips impossible by soldering with a piston or Solder flames can be achieved. The temperature of 160 ° C results in high uniformity and only a slight impairment of the strength properties of the two spring metals.

Die Art des Verfahrens und das Wickeln der Federn mit gleichmäßiger Krümmung, gleichmäßigen Außenabmessungen und richtiger Lage des Punktes B der Feder zum Punkte A erfordern drei verschiedene Arbeitsgänge. The type of procedure and the winding of the springs with uniform curvature, uniform external dimensions and the correct position of point B of the spring to point A require three different operations.

Das eigentliche Wickeln der Feder erfolgt auf einer in Abb. 4 schematisch dargestellten Vorrichtung. Die gestreckte Feder wird mit dem umgebogenen Ende c in den Schlitz 4 der Welle 8 gesteckt. Zur -Sicherung auf der anderen Seite wird durch Verrnittelung eines Handrades 7 und einer Spindel 9 ein Bund 3 gegen die Kante der Feder gepreßt. Der zum Andrücken der Feder gegen die Welle 8 erforderliche Druck wird gleichmäßig durch die Feder 5 unter dem Stift 6 geliefert. Das Wickeln der Feder erfolgt durch Drehen der Kurbel 2.The actual winding of the spring takes place on a device shown schematically in Fig. 4. The stretched spring is inserted with the bent end c into the slot 4 of the shaft 8. To secure on the other side, a collar 3 is pressed against the edge of the spring by means of a handwheel 7 and a spindle 9. The pressure required to press the spring against the shaft 8 is supplied evenly by the spring 5 under the pin 6. The spring is wound by turning crank 2.

Nunmehr erfolgt das Richten des Federendes B in die erforderliche Lage zum Ende A auf einer in Abb. 6 schematisch veranschaulichten Vorrichtung. Zu diesem Zweck wird die gewickelte Feder mit ihrem Punkt A in der Vorrichtung festgeklemmt. Gegen den Punkt B der Feder stützt sich alsdann der kurze Arm 12 eines doppelarmigen bei 14 drehbar gelagerten Hebels, dessen langer Arm 13 mit einer Übersetzung von 10:1 über einer Kreisteilung 15 beweglich ist. Der Punkt B wird bei einer für alle Federn gleichmäßigen Temperatur nachgerichtet, bis der große Arm 13 des Doppelhebels mit der hierfür festgelegten Marke 16 der Kreisteilung 15 zusammenfällt.The spring end B is now directed into the required position relative to the end A on a device illustrated schematically in FIG. For this purpose, the coiled spring is clamped with its point A in the device. The short arm 12 of a two-armed lever rotatably mounted at 14 is then supported against point B of the spring, the long arm 13 of which is movable with a ratio of 10: 1 over a circular division 15. Point B is readjusted at a temperature that is uniform for all springs until the large arm 13 of the double lever coincides with the mark 16 of the circular division 15 that has been established for this purpose.

An und für sich ist jetzt die äußere Fertigstellung der Feder mit hoher Gleichmäßigkeit mit Bezug auf Abmessung und Festigkeitseigenschaften beendigt. Es gilt jetzt nur noch, die während des Schneidens der Bleche, des Lötens und Wickeins in den Metallen erzeugten Bearbeitungsspannungen aus der Feder zu entfernen. Ein Ausglühen der Feder kann infolge der hierfür notwendigen hohenIn and of itself, the outer finish of the spring is now very uniform in terms of size and strength properties. It only applies now still generated during the cutting of the sheets, soldering and winding in the metals Remove machining stresses from the spring. The spring can burn out as a result of the high

Temperatur und des sich dabei ergebenden Schmelzens des Lötzinnes und Lösens der beiden Metallstreifen voneinander für die Herstellung von Thermofedern nicht in Betracht kommen. Es bleibt mithin nur übrig, die Thermofedern mehrere Stunden in kochendes Wasser (Dampf 0. dgl.) zu bringen, wodurch eine praktisch vollkommene Entfernung der Bearbeitungsspannungen aus den Bestandteilen der Feder erfolgt. Die Federn werden dabei mehrere Stunden in Wasserbädern so aufgehängt, daß ihre inneren Spannungen sich ohne äußeren Widerstand' ausgleichen können, und alsdann langsam abgekühlt. Nachfolgendes öfteres schnelles Abschrecken in heißem und kaltem Wasser hat das Resultat in gewissem Sinne noch verbessert.Temperature and the resulting melting of the solder and dissolving the two Metal strips from each other for the manufacture of thermal springs are not considered come. All that remains is the thermal springs in boiling water for several hours (Steam, etc.) to bring, whereby a practically complete removal of the machining stresses takes place from the components of the spring. The feathers are hung in water baths for several hours in such a way that they that their internal tensions can be balanced out without external resistance, and then slowly cooled. Subsequent frequent rapid quenching in hot and cold water improved the result in a certain sense.

Ausführliche Versuche haben bewiesen, daß nach obigem Verfahren hergestellte Thermofedern sich in bezug auf Abhängigkeit -von Zeit und Temperatur durchaus gesetzmäßig und miteinander übereinstimmend verhalten.Extensive tests have shown that thermal springs produced by the above process in relation to the dependence of time and temperature and behave in accordance with one another.

Claims

Patent-to sayings:

1. Method of making from two metal strips of different Thermal expansion soldered together thermal springs, characterized in that. cut sheets or strips hammered and stretched, stripes corresponding to the width of the feathers cut, hammered and stretched again, stained in salt or acid baths and separated according to thickness and width, whereupon two strips treated in this way soldered to one another, after quenching in card water, wound into a spiral, directed and finally kept in heated liquid for several hours, to remove internal tension.

2. The method according to claim 1, characterized in that one of the pickled Strip each pen in a bath of about two parts tin, two parts lead, and one part bismuth i6o ° C.

3. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the two strips forming the spring are placed on a copper block (D) heated by a gas flame (E) and their entire surface is subjected to even pressure.

4. Device for carrying out the \ ^ er

driving according to claim 1, characterized by such an arrangement that the side edges of the spring during winding with adjustable plates (r, 3) come into engagement and a resilient pin (6) the spring to be wound against the Wave pushes.

5. Device for straightening the free spring end according to claim 1, characterized in that the free end (B) of the spring clamped at the other end (A) cooperates with the short arm (12) of an angle lever (12, 13) whose long arm (13) is movable over a circular division (16).

1 sheet of drawings