DE50388C - Process for upsetting, reinforcing, separating or stretching pieces of metal by means of electric current - Google Patents
Process for upsetting, reinforcing, separating or stretching pieces of metal by means of electric currentInfo
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/04—Flash butt welding
Description
KAISERLICHESIMPERIAL
PATENTAMTPATENT OFFICE
elektrischen Stromes.electric current.
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Apparat zum Formen, Zusammenschweifsen und zum anderweitigen Bearbeiten von Metallen unter Benutzung eines elektrischen Stromes zum Erhitzen der zu behandelnden Stücke. Die Erfindung umfafst eine neue Methode zum Anstauchen der Enden von Metallstangen und einen neuen, eventuell auch zum Zusammenschweifsen von Theilen anwendbaren Apparat, unter Anwendung von Gesenken, Walzen oder anderen Werkzeugen. Nach dem neuen Verfahren wird zunächst ein starker elektrischer Strom durch das Arbeitsstück geleitet, so dafs dasselbe dadurch erhitzt wird, worauf mittelst einer Prefs- oder Hämmeroperation das Anstauchen in solcher Weise bewirkt wird, dafs das Arbeitsstück annähernd die schliefsliche Form erhält.This invention relates to a method and apparatus for molding, welding and otherwise machining metals using a electric current to heat the pieces to be treated. The invention includes one new method for upsetting the ends of metal bars and a new one, possibly Apparatus that can also be used to join parts together, using Dies, rollers or other tools. According to the new procedure, a A strong electric current is passed through the workpiece, so that it heats it up whereupon by means of a prefs or hammering operation the upsetting is effected in this way that the work piece is approximately given the final shape.
Die Erfindung kann dazu benutzt werden, an langen Stangen centrische oder seitliche Köpfe, sowie Nasen oder andere Ansätze dadurch herzustellen, dafs eine Stauchung des durch Einwirkung des elektrischen Stromes schweifsbaren Theiles in der Längsrichtung und hierdurch eine seitliche Verschiebung der erhitzten Theile stattfindet.The invention can be used on long bars centric or lateral To produce heads, as well as noses or other attachments, by compressing the by the action of the electric current trailing part in the longitudinal direction and thereby a lateral displacement of the heated parts takes place.
Die Erfindung umfafst ferner einen Apparat zum Formgeben oder Schweifsen, welcher zwei Klemmen oder Halter besitzt, die von einander isolirt und derart elektrisch verbunden sind, dafs ein elektrischer Strom durch die Metallstücke der Klemmen oder Halter geleitet werden kann. Durch zweckmäfsige Isolirung eines der Klemmfutter einer gewöhnlichen Drehbank wird ein Apparat hergestellt, welcher für die Zwecke der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann. .The invention also includes an apparatus for shaping or welding which has two Has clamps or holders that are insulated from one another and electrically connected in such a way that that an electric current is passed through the metal pieces of the clamps or holders can. By appropriately isolating one of the clamping chucks of an ordinary lathe an apparatus is made which is used for the purposes of the present invention can be. .
Das in den Apparat eingespannte Arbeitsstück wird durch geeignete Vorrichtungen in Umdrehung versetzt und seitlich der Druckwirkung von Gesenken oder Walzen ausgesetzt, während ein elektrischer Strom durch dasselbe getrieben wird. Die in Anwendung kommenden Gesenke oder Walzen sind an ihren Arbeitsflächen mit einer Masse aus Kohle, Speckstein oder einem anderen schlecht wärmeleitenden feuerbeständigen Körper bekleidet.The work piece clamped in the apparatus is in Rotation offset and exposed to the side of the pressure effect of dies or rollers, while an electric current is driven through it. The dies or rollers in use are on their work surfaces with a mass of coal, soapstone or another poorly heat-conducting fire resistant body clothed.
Aufserdem wird das Verfahren in Anwendung zum Abtrennen von Metallstangen oder Stücken oder zur stellenweisen Verjüngung eines Theiles des zu bearbeitenden Metalles behandelt, wobei das Erhitzen des Metalles durch einen sehr starken elektrischen Strom bewirkt und in diesem Zustande die Trennung oder stellenweise Bearbeitung ausgeführt wird.In addition, the method is used for cutting metal rods or Treated pieces or to rejuvenate a part of the metal to be processed, the heating of the metal being effected by a very strong electric current and in this state the separation or partial processing is carried out.
Es wird bemerkt, dafs die in Anwendung kommende Elektricität von einer starken Elektricitätsquelle ausgeht, wie z. B. einer secundären Wickelung einer Inductionsspule von wenigen Windungen, deren primäre durch Wechselströme gespeist wird, oder einer secundären Batterie von grofser Oberfläche, oder einer Dynamomaschine mit sehr kräftigen Leitern, oder einer Wechselstrommaschine, deren Armatur nur mit wenigen Windungen einer starken Leitung versehen ist, oder einer Gleichstrommaschine des Unipolarsystems, in welcher die Ströme durch die Umdrehung von Kupfer-It is observed that the electricity used comes from a strong source of electricity goes out, such as B. a secondary winding of an induction coil of a few turns, the primary by alternating currents is powered, or a secondary battery of large surface area, or a Dynamo machine with very strong conductors, or an alternating current machine, its armature is provided with only a few turns of a strong line, or a DC machine of the unipolar system, in which the currents by the rotation of copper
rühren oder Scheiben durch ein gleichmä'fsiges magnetisches Feld erzeugt werden. Die Stromstärke wird zweckmäfsig nach der Gröfse und dem Charakter des zu bearbeitenden Theiles regulirbar eingerichtet.stir or slices are generated by a uniform magnetic field. The strength of the current is appropriately adjusted according to the size and character of the part to be worked on.
Fig. ι der beiliegenden Zeichnung ist ein theilweiser Schnitt durch eine Inductionsspule, welche zum Erzeugen der starken elektrischen Ströme benutzt werden kann.Fig. Ι of the accompanying drawing is a partial section through an induction coil, which can be used to generate the strong electrical currents.
Fig. 2 ist eine Endansicht derselben undFig. 2 is an end view of the same and
Fig. 3 und 4 veranschaulichen einen Apparat zum Anstauchen von Köpfen an den Enden von Stangen.Figures 3 and 4 illustrate an apparatus for upsetting heads at the ends of rods.
Fig. 5,6, 7 und 8 zeigen die Herstellung von Köpfen und Ansätzen.Figures 5, 6, 7 and 8 show the manufacture of heads and lugs.
Fig. 9 und 10 geben Darstellungen eines Apparates zum Erzeugen von Ansätzen an den
Seiten von Metallstangen.
. Fig. 11, 12, 13 und 14 veranschaulichen
weitere Anwendungen des Verfahrens.Figures 9 and 10 are illustrations of an apparatus for creating lugs on the sides of metal bars.
. Figures 11, 12, 13 and 14 illustrate further applications of the method.
Fig. 15 und 16 sind Grundrifs bezw. Seitenansicht einer Drehbank, welche beim Bearbeiten von Metallstücken sowie Zusammenscbweifsen derselben unter Anstauchen Anwendung findet.Fig. 15 and 16 are Grundrifs respectively. Side view a lathe, which is used when machining pieces of metal and joining together the same is used under upsetting.
Fig. 17, 18 und 19 geben verschiedene Darstellungen, bei welchen Gesenke oder Walzen in Anwendung kommen.17, 18 and 19 give different representations, which dies or rolls are used.
Fig. 20 veranschaulicht eine Modification in der Anwendung der Walzen etc.Fig. 20 illustrates a modification in the application of the rollers, etc.
Fig. 21 und 22 sind Vorder- bezw. Seiten-, ansieht eines Apparates zürn Theilen von Metallstücken.Figs. 21 and 22 are front or Pages-, looks at parts of pieces of metal in an apparatus.
Fig. 23 zeigt ein durch den Apparat getrenntes Metallstück.Fig. 23 shows a separated by the apparatus Piece of metal.
Fig. 24 ist eine Seitenansicht eines Apparates zum Zertrennen von Metallstücken durch Zerreifsen nach vorheriger Erwärmung durch den elektrischen Strom.Fig. 24 is a side view of an apparatus for cutting pieces of metal by tearing after prior heating by the electric current.
Fig. 25, 26 und 27 zeigen Arbeitsstücke, welche durch den Apparat getrennt sind.Figures 25, 26 and 27 show work pieces which are separated by the apparatus.
Fig. 28 zeigt eine Modification in dem Verfahren zum Trennen eines Metallstückes undFig. 28 shows a modification in the method of separating a metal piece and
Fig. 29 das in dieser Weise getrennte Metallstück. 29 shows the metal piece thus separated.
In Bezug auf die Fig. 1 und 2 ist N eine Stange oder ein Bündel von Kupferstangen, welche die Leitungen C und C1 bilden, die den in der Stange erzeugten Strom den Klemmen oder Haltern der zu bearbeitenden Stücke zuführen. Diese Stange bildet die seeundäre Wickelung einer Inductionsspule, deren Wickelung V durch Wechselströme gespeist wird; die Form der seeundären Wickelung ist eine solche, dafs ein Strom von niedrigem Potential und grofsem Volumen entwickelt werden kann.With reference to Figures 1 and 2, N is a rod or bundle of copper rods which form lines C and C 1 which carry the current generated in the rod to the clamps or holders of the pieces to be machined. This rod forms the secondary winding of an induction coil, the winding V of which is fed by alternating currents; The form of the secondary winding is such that a current of low potential and large volume can be developed.
Die oblonge Spule V geht an der Seite der Leitung N entlang, besteht aus isolirtem Draht und ist mit einer Wechselstrommaschine oder einer anderen Elektricitätsquelle verbunden. Der durch die Spule V gehende Stroru kann durch einen Rheostaten oder einen künstlichen Widerstand R geregelt werden.The oblong coil V runs along the side of the line N , is made of insulated wire, and is connected to an alternator or other source of electricity. The current passing through the coil V can be regulated by a rheostat or an artificial resistor R.
Um die beiden von einander isolirten Leitungen N und V ist eine Eisenmasse oder Eisendraht gewunden, um die inducirende Wirkung an den Theilen, wo die Leitungen neben einander liegen, zu vergröfsern. Der Querschnitt der Stange N sollte ein bedeutend gröfserer sein als derjenige des zu bearbeitenden und durch die in der Leitung N erzeugten Ströme erhitzten Körpers, wenn das speeifische Leitungsvermögen des letzteren nicht bedeutend geringer als das der Stange N Und der 'zu denselben führenden Leitungen C und C1 ist.A mass of iron or iron wire is wound around the two lines, N and V , which are insulated from one another, in order to increase the inductive effect on the parts where the lines lie next to one another. The cross-section of the rod N should be considerably larger than that of the body to be processed and heated by the currents generated in the line N , if the specific conductivity of the latter is not significantly less than that of the rod N and the lines C and leading to the same C is 1 .
In den Fig. 3 bis 14 wird die Herstellung von Verstärkungen oder seitlichen Ansätzen an Stangen B gezeigt, welche durch die feste Einspannvorrichtung E festgehalten werden.In Figs. 3 to 14 the production of reinforcements or side extensions on rods B , which are held by the fixed clamping device E , is shown.
D ist ein Contactblock, welcher so geführt wird, dafs er in der Längsachse von E durch Einwirkung einer Feder 5 bewegt wird. Die Stange B legt sich gegen D, welcher massiv und ein guter Leiter ist und dessen Ende hohl oder in anderer Weise ausgebildet sein kann, wie in der Fig. 4 dargestellt.D is a contact block which is guided in such a way that it is moved in the longitudinal axis of E by the action of a spring 5. The rod B lies against D, which is solid and a good conductor and whose end can be hollow or formed in some other way, as shown in FIG.
C C1 sind die beiden Pole des erhitzenden Stromkreises, dessen Strom durch den festen Block E, die Metallstange B und den Block D geht. Die Einspannvorrichtung E und das Contactstück D liegen der Bequemlichkeit wegen dicht neben einander, so dafs die Stange, welche durch E hindurchgeht und nur um ein kurzes Stück vorsteht, mit dem Contactstück in Berührung tritt. Beim Durchgehen des Stromes wird das Ende der Stange B erhitzt, so dafs die Anstauchung derselben unter Einwirkung der Federpressung stattfindet und der in Fig. 4 veranschaulichte Κορί'ΛΓ erzeugt, wird. CC 1 are the two poles of the heating circuit, the current of which goes through the fixed block E, the metal rod B and the block D. The jig E and the contact piece D lie close to one another for the sake of convenience, so that the rod, which passes through E and only projects a short distance, comes into contact with the contact piece. When the current passes through, the end of the rod B is heated so that it is upset under the action of the spring pressure and the Κορί'ΛΓ illustrated in FIG. 4 is generated.
Dasselbe Verfahren wird angewendet, wenn Verstärkungen oder Ringe an anderen Theilen der Stange als an den Enden hergestellt werden sollen. Hierzu braucht nur das Arbeitsstück an zwei Stellen eingespannt zu werden, welche das zu verstärkende Stück einschliefsen, und hierauf wird der elektrische Strom hindurchgeleitet, so dafs die Stange an der zu bearbeitenden Stelle erhitzt und durch Druck auf das bewegliche Contactstück die Verstärkung hergestellt wird. In der Fig. 5 sind die einzelnen Theile in ihren bezw. Lagen bei der Herstellung einer solchen Verstärkung dargestellt, und ist B, Fig. 5, die Stange, welche wie oben durch die feste Klemme E gehalten wird. D ist eine bewegliche Klemme oder das Contactstück (Fig. 3), welches durch eine Feder S gegen die Klemme E geprefst wird. Die Klemme D umfafst die Stange an irgend einer Stelle, so dafs durch die Lage gegen die Einspannvorrichtung E der Theil des Arbeits-The same procedure is used when reinforcements or rings are to be made on parts of the rod other than the ends. For this purpose, the work piece only needs to be clamped in two places, which enclose the piece to be reinforced, and then the electric current is passed through, so that the rod is heated at the point to be machined and the reinforcement is produced by pressure on the movable contact piece. In Fig. 5 the individual parts are in their resp. Positions shown in the manufacture of such a reinforcement, and B, Fig. 5, is the rod which is held by the fixed clamp E as above. D is a movable clamp or the contact piece (Fig. 3) which is pressed against the clamp E by a spring S. The clamp D encompasses the rod at some point, so that by being positioned against the clamping device E, the part of the working
Stückes, welcher zu erhitzen und anzustauchen ist, bestimmt wird.Piece, which is to be heated and upset, is determined.
Indem der Strom angesetzt und die Klemme D gegen die Einspannvorrichtung E in Richtung der Stange B bewegt wird, wird die Stange zwischen den beiden Klemmen erhitzt und dieser Theil durch Stauchung nach aufsen gedrückt, so dafs, wie aus Fig. 6 ersichtlich, ein Kopf an der Stange gebildet wird. Diesej: Kopf oder diese Verstärkung K der Stange kann natürlich in einer Drehbank bestimmte Formen KK1, Fig. 7 und 8, erhalten.By applying the current and moving the clamp D against the clamping device E in the direction of the rod B , the rod between the two clamps is heated and this part is pressed outwards by compression, so that, as can be seen in FIG. 6, a head is attached the rod is formed. This head or this reinforcement K of the rod can of course be given certain shapes KK 1 , FIGS. 7 and 8, in a lathe.
Sollen nur an den Seiten des Arbeitsstückes Ansätze oder Anstauchungen erzeugt werden, so wird das Arbeitsstück zweckmäfsig in eine nicht leitende Muffe oder Form eingeschlossen; es mufs aber darauf gesehen werden, dafs diese Form den Raum zwischen den Klenv men D und E nicht ausfüllt und eine Endbewegung des Arbeitsstückes entsprechend der Druckäufserung auf dasselbe zuläfst. Fig. 9 und 10 stellen die bezügliche Einrichtung in Ansicht und Schnitt dar. Die Form besteht danach aus einem getheilten Rohrstück aus feuerfestem Thon etc., welches das Arbeitsstück an der Stelle, wo es erhitzt werden soll, lose umgiebt und durch umgelegte Bänder zusammengehalten wird. Eine seitliche Oeffnung a gestattet die Ausdehnung des heifsen Arbeitsstückes beim Anstauchen durch den auf die Enden desselben ausgeübten Druck. Arbeitsstücke mit derartigen seitlichen Ansätzen können in verschiedener Weise benutzt werden, wie dies aus den Fig. 11 bis 14 ersichtlich ist.If approaches or upsets are to be produced only on the sides of the work piece, the work piece is expediently enclosed in a non-conductive sleeve or mold; but it must be observed that this form does not fill the space between the clamps D and E and allows the work piece to move towards the end in accordance with the pressure applied to it. 9 and 10 show the related device in view and section. The form then consists of a divided piece of pipe made of refractory clay etc., which loosely surrounds the work piece at the point where it is to be heated and is held together by folded bands . A lateral opening a allows the hot work piece to expand when it is upset by the pressure exerted on the ends of the work piece. Workpieces with such side extensions can be used in various ways, as can be seen from FIGS. 11-14.
In Fig. 15 und 16 ist eine gewöhnliche Drehbank dargestellt, deren Kopf N von dem Bett isolirt ist, damit die beiden mit einander nicht in elektrischer Verbindung stehen. Der Strom wird durch ein sehr starkes Kabel zugeführt. Das Bett und der Kopf R sind durch ein anderes Kabel mit den Stromquellen verbunden. CC1 sind Docken, welche die Arbeitsstücke, durch welche der Strom geleitet wird, centriren und halten; der erforderliche Druck auf das Arbeitsstück kann z. B. durch entsprechende Bewegung von R ausgeübt werden.In Figs. 15 and 16 an ordinary lathe is shown, the head N of which is isolated from the bed so that the two are not in electrical communication with one another. The electricity is supplied through a very strong cable. The bed and the head R are connected to the power sources by another cable. CC 1 are docks which center and hold the work pieces through which the current is passed; the required pressure on the workpiece can be, for. B. be exercised by moving R accordingly.
Nachdem das Anstauchen etc. ausgeführt ist, kann die Docke C in Umdrehung gesetzt werden, wobei die Docke C1 (die sich frei drehen kann) mitläuft. Eine Walze oder Rolle G kann alsdann gegen die Schweifsstelle geprefst werden, um die äufsere Form des Arbeitsstückes zu bestimmen, oder es kann ein anderes Werkzeug, z.B. ein Stichel etc., angesetzt werden, um das Arbeitsstück nach Erfordern abzudrehen.After the upsetting etc. has been carried out, the dock C can be set in rotation, with the dock C 1 (which can rotate freely) running with it. A roller or roller G can then be pressed against the welding point in order to determine the outer shape of the workpiece, or another tool, for example a graver, etc., can be used to turn the workpiece as required.
Die Walze G kann durch den Werkzeugträger der Drehbank gehalten werden. Nach Fig. 17 wird eine Rolle G gegen die heifse Stange B geprefst, so dafs dieselbe aufsen bearbeitet wird. Es empfiehlt sich, mindestens drei Walzen oder Rollen anzuwenden, welche gegen die Stange geprefst werden, ebenso wie zweckmäfsig eine Einrichtung getroffen wird, dafs das Arbeitsstück während der Bearbeitung sich in Richtung seiner Längsachse bewegen kann. ■ ■The roller G can be held by the tool carrier of the lathe. According to FIG. 17, a roller G is pressed against the hot rod B , so that the same is machined on the outside. It is advisable to use at least three rollers or rollers, which are pressed against the rod, as well as expediently a device is made so that the workpiece can move in the direction of its longitudinal axis during processing. ■ ■
Die Erhitzung durch die Stromdurchführung dauert so lange, als die Stange umläuft, und die Walzen (Fig. 18) können fortgezogen werden, um diese Erhitzung zuzulassen.The heating through the current feedthrough lasts as long as the rod rotates, and the rollers (Fig. 18) can be pulled away to allow this heating.
Fig. 20 zeigt die Bearbeitung einer Stange am Ende. Dies geschieht dadurch, dafs die Stange in die Docke C der Drehbank eingespannt wird und genügend weit aus der Docke vorsteht, um gegen einen Metallblock, welcher vom Kopf JR getragen wird, anzuliegen. Der durchtretende Strom erhitzt das vorstehende Stangenende, und die nun folgende Bearbeitung durch die drei Walzen erzeugt die in Fig. 20 dargestellte Form. Es empfiehlt sich, die Walzen mit Kohle, Speckstein oder anderem Wärme nicht leitenden und feuerfesten Material zu bekleiden.Fig. 20 shows the machining of a rod at the end. This is done in that the rod is clamped in dock C of the lathe and protrudes sufficiently from the dock to rest against a metal block which is carried by the head JR. The current passing through heats the protruding end of the rod, and the following processing by the three rollers produces the shape shown in FIG. It is advisable to cover the rollers with coal, soapstone or other heat-non-conductive and refractory material.
. Zum Theilen oder Strecken von Metallstücken können die in Fig. 21, 22, 24 und 28 dargestellten Einrichtungen Anwendung finden. Mit Bezug auf Fig. 21 und 22 sind C C1 leitende Einspannvorrichtungen, die auf einem Tisch P Platz finden und das Arbeitsstück B halten. Die Einspannvorrichtungen C C1 sind von einander gut isolirt und durch Kabel oder starke Leitungen K ΚΛ mit der Quelle für starke Ströme verbunden. Sie können erforderlichenfalls gegen einander verstellbar eingerichtet sein, um die Länge des zu bearbeitenden Theiles des Arbeitsstückes ändern zu können. Durch die Kabel K K1 wird so lange starker Strom dem Arbeitsstück zugeführt,, bis dasselbe etwa bis zur Rothglut (wenn Eisen und Stahl bearbeitet wird) oder bis zu einer geringeren Temperatur erhitzt wird. An das heifse Arbeitsstück wird alsdann eine Kreissäge S oder ein anderes Schneidzeug gebracht und das Stück in der Mitte durchgetrennt. Nach der Darstellung wird die Kreissäge S von einem Gestell E getragen, das auf der Hauptantriebwelle X montirt und mit Handhabe H versehen ist. Es empfiehlt sich, die Stromzuführung zu unterbrechen, ehe die Durchtrennung vollzogen wird, die bei rothglühendem Eisen und Stahl in sehr kurzer Zeit bewirkt ist.. The devices shown in FIGS. 21, 22, 24 and 28 can be used for dividing or stretching pieces of metal. Referring to FIGS. 21 and 22, CC 1 are conductive jigs that are placed on a table P and hold the workpiece B. The clamping devices CC 1 are well insulated from one another and connected to the source of strong currents by cables or strong lines K Κ Λ. If necessary, they can be set up so that they can be adjusted relative to one another in order to be able to change the length of the part of the workpiece to be machined. A strong current is supplied to the work piece through the cable KK 1 until the work piece is heated to about red embers (when iron and steel is processed) or to a lower temperature. A circular saw S or some other cutting tool is then brought to the hot work piece and the piece is cut through in the middle. According to the illustration, the circular saw S is carried by a frame E , which is mounted on the main drive shaft X and is provided with a handle H. It is advisable to interrupt the power supply before the severing is carried out, which is effected in a very short time with red-hot iron and steel.
Fig. 23 zeigt eine in zwei Theile B B1 getheilte Stange; die Trennungsfiä'che ist glatt und eine Deformation der Stange an der Schnittstelle ist nicht wahrzunehmen.Fig. 23 shows a bar divided into two parts BB 1; the separation surface is smooth and a deformation of the rod at the interface is not perceptible.
Nach der Einrichtung Fig. 24 werden die Einspannvorrichtungen C C1, welche von einem passenden Träger getragen werden, von einander isolirt und die eine (C1J kann gegen die andere durch eine Schraube 5' mit Kurbel H1 According to the device in Fig. 24, the clamping devices C C 1 , which are carried by a suitable carrier, are isolated from one another and one (C 1 J can be locked against the other by a screw 5 'with a crank H 1
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