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Verfahren zum Herstellen von hohlen Stäben oder Rohren aus Stahl Die
Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eines Verfahrens zur Herstellung hohler
Metallstäbe oder dickwandiger Rohre (beispielsweise Bohrstähle, :4bstützbolzeneisen,
hohler Wellen usw.), bei welchen man von einem hohlen Werkstück oder Gußstück und
einem in dieses eingesetzten, schmiedbaren Kern ausgeht. nachher das Werkstück walzt,
schmiedet oder auf andere Weise in die gewünschte Form überführt und danach den
Kern entfernt.
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Als Kernstoff wurde dabei schon beispielsweise Schmiedeeisen oder
Stahl vorgeschlagen, und zur Entfernung des Kernes wurde dann gewöhnlich ein zusätzliches
Streckverfahren angewendet, das die Verminderung des Kerndurchmessers bezweckt.
Man hat auch schon vorgeschlagen, als Kernstoff ein Metall, z. B. Kupfer, zu benutzen.
das einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der hergestellte Gegenstand
aufweist, und zwar zum Losmachen des Kernes. Beide Verfahren haben gewisse Nachteile.
Ein Strecken der bisher benutzten Kerne führt nämlich keine hinreichende '\Terminderung
des Durchmessers über die ganze Kernlänge herbei, sofern man nicht einen besonders
teueren Sonderstahl benutzt, beispielsweise austenitischen Stahl mit großer Bruchfestigkeit
und gleichförmiger Querschnittsverminderung beim Strecken. Die Verwendung von Kupfer
als Kernstoff wird leicht schädliche Legierungen herbeiführen. Es ist auch schon
früher vorgeschlagen worden, den Kern bis auf eine Temperatur höher als die des
Werkstückes zu erhitzen, um ihn wieder herausziehen zu können. Dieses Verfahren
ist jedoch praktisch nur sehr schwer durchführbar, weil der Kern auch nach Beendigung
des Walzverfahrens eine Temperatur haben muß, die um etwa 15o° C höher als die des
Werkstückes liegt, wodurch unter allen Umständen das Verfahren wesentlich erschwert
und vor allen Dingen auch verteuert wird.
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Diese Nachteile können dadurch beseitigt werden, daß als Kernstoff
in an sich bekannter Weise ein Metall oder eine Metallegierung benutzt wird, dessen
bzw. deren Umwandlungspunkt beim Härten oder anderer Abkühlung bei einer Temperatur
liegt, die niedriger ist als die des hohlen Metallstabes oder -rohres oder gänzlich
fehlt.
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Durch Verwendung eines derartigen Kernstoffes entsteht bei zweckmäßiger
Abkühlung des fertiggewalzten Stabes oder Rohres mit darin liegendem Kern innerhalb
eines gewissen Temperaturintervalles ein beträchtlicher Volumenunterschied zwischen
dem Kernstoff und dem Stabe oder Rohre, z. B. dadurch, daß eine Umwandlung von Gamma-und
Alpha-Eisen in dem Stab oder Rohr stattfindet, während eine Ausdehnung des Kernstoffes
nicht stattfindet, wenn dieser so gewählt ist, daß keine Umwandlung und damit verbundene
Volumenerhöhung eintritt
oder dieses erst bei niedriger Temperatur.
Sollte der Kern währenddes Walzverfahrens an der Hohlwand des Stabes oder Rohres
haftenbleiben, so entstehen Spannungen zwischen dem Kern und dem Stabe oder dem
Rohre, die ein Losreißen einer derartigen w ährend des Walzverfahrens entstandenen
Zusammenschweißung oder Verbindung zwischen den betreffenden Teilen befördern. Infolgedessen
und wegen des früher erwähnten Volumenunterschiedes zwischen Kern und Stab oder
Rohr läßt sich der Kern leicht aus dem Stabe oder Rohre ausziehen, ohne daß der
Kern einer Streckung ausgesetzt wird.
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Ein beispielsweise Legierungsstoffe, wie Nickel, Chrom, Mangan oder
Silicium, enthaltender Stahl oder eine Stahllegierung hat sich als Kernstoff zweckmäßig
erwiesen, weil das Vorhandensein dieser Legierungsstoffe (von denen einer oder alle
oder eine Kombination von einigen -vorhanden sein kann) im Kerne den Umwandlungspunkt
auf einer Temperatur verschiebt, die niedriger ist als diejenige, bei welcher der
Umwandlungspunkt des Stabes oder Rohres liegt, oder auch der Umwandlungspunkt wird
gänzlich fehlen, und beim Abkühlen von einer Temperatur, die höher als der Umwandlungspunkt
des Stabes oder Rohres liegt, ist die Volumenerhöhung des Stabes oder Rohres, wenn
dieser bzw. dieses den Umw andlungspunkt durchläuft, hinreichend, um das Herausziehen
des Kernes zu ermöglichen. Das Herausziehen des Kernes kann innerhalb des Temperaturintervalls,
das zwischen der Temperatur, bei welcher der Stab oder das Rohr seinen Umwandlungspunkt
beim Abkühlen durchläuft, und der Temperatur, bei welcher der Kern denselben durchläuft,
erfolgen, wenn der Kernstoff überhaupt irgendeinen Umwandlungspunkt beim Abkühlen
besitzt. Der' Umwandlungspunkt des Kernes beim Erhitzen kann höher als der des Stabes
oder Rohres liegen, vorausgesetzt, daß der Umwandlungspunkt beim Abkühlen unter
demjenigen des Stabes oder Rohres liegen wird. Beim Ausführen des Verfahrens wird
das Werkstück oder der Gußkörper durch Bohren, Pressen, Walzen, Gießen oder andere
Verfahren mit einem oder mehreren Löchern vom gewünschten Durchmesser versehen.
Der Kern soll einen derartigen Durchmesser haben. daß er in das in das Metallstück
gebohrte Loch paßt. Das mit Kern versehene Werk- oder Gußstück wird auf die erforderliche
Verarbeitungstemperatur erhitzt, wonach das Metallstück auf den gewünschten verminderten
Querschnitt verarbeitet wird. Es hat sich erwiesen, daß der Kern nach der Verarbeitung
das ursprüngliche Verhältnis zwischen seinem Durchinesser und demjenigen des umgebenden
Metallstückes beibehält. Die Verarbeitung muß notwendigerweise so ausgeführt werden,
daß der Kern entlang seiner ganzen Länge denselben, vorzugsweise runden Querschnitt
erhält.
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Die Erfindung besteht darin, daß vor der Entfernung des Kernes aus
dem Stabe oder Rohre der Stab oder das Rohr mit darin liegendem Kern auf eine zweckmäßige
Temperatur erhitzt wird, die ebenso hoch oder höher als diejenige ist, welche dem
Umwandlungspunkt des Stabes oder Rohres entspricht. Dies wird am leichtesten durch
Einspannen des Stabes oder Rohres zwischen zwei Backen ausgeführt; dann läßt man
elektrischen Strom durch den Stab oder das Rohr laufen, wobei die zur Erhitzung
erforderliche Wärme erzeugt wird. Die gewünschte Ausgangstemperatur zum Härten oder
Abkühlen des Stabes oder Rohres mit darin liegendem Kern läßt sich auch durch Abpassen
der Temperatur bei dem Fertigwalzen des Stabes oder Rohres erhalten, so daß sie
dieser Temperatur entspricht.
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Nachdem der Stab oder das Rohr auf die gewünschte Ausgangstemperatur
zwecks Härtens oder Abkühlens gebracht ist, wird der Stab oder das Rohr mit darin
liegendem Kern in Wasser, öl-, Luft oder anderem zweckmäßigen Mittel gehärtet, oder
er wird durch ein anderes Verfahren, das im allgemeinen nicht als Härten bezeichnet
wird, z. B. eine Abkühlung in freier Luft, der zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen
Abkühlung ausgesetzt. Wenn der Stab oder das Rohr gehärtet oder abgekühlt worden
ist, werden die Enden abgeschnitten oder abgeschlagen, und ein Stück des Kernes
wird freigelegt. Der Zweck des Freilegens eines Stülzkes des Kernes ist, dadurch
einen festen Griff um den Kern zu erlauben, der nun innerhalb des Stabes oder Rohres
lose liegt, zwecks dessen Ausziehen mit der Hand oder mittels mechanischer Vorrichtungen.
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Um noch weiter zu verhindern, daß sich der Kern an den Stab oder das
Rohr festbeißt und dadurch das Herausziehen des Kernes erschwert, kann man unter
Verwendung des obenerwähnten Kernstoffes derart verfahren, daß die im Kern vorhandenen
Legierungsstoffe beim Erhitzen des Kernes oder Metallstückes auf Verarbeitungstemperatur
bei zweckmäßig geregelter Luftzufuhr zwischen Kern und Metallstück ein Oxydlager
an der Hohlfläche des Metallstückes bilden, welches als ein Schmiermittel dient
und dadurch die Entfernung des Kernes erleichtert.
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Um diesen Belag oder dieses Häutchen zu erhalten, soll das Loch im
Werkstück sorgfältig von Bohrspänen und Bohröl befreit werden, um eine reine Hohlfläche
im Metallstück
zu erhalten. Um dies zu erreichen, kann es oft zweckmäßig
sein, die Hohlfläche im Werkstück zu beizen. Der Kern, welcher beispielsweise durch
Beizen gut gereinigt worden ist, soll einen derartigen Durchmesser haben, daß er
in das in das Werkstück gebohrte Loch paßt. Nach Einführen des Kernes in das Werkstück
werden der Kern und das Werkstück an den Enden durch Schweißen oder auf andere Weise
ganz oder teilweise vereinigt, wodurch die Luftzufuhr zwischen den Kern und die
Hohlfläche geregelt wird. Es hat sich erwiesen, daß eine gewisse Beziehung zwischen
den zugesetzten Legierungsstoffen und der Luftzufuhr einerseits und den Eigenschaften
des Belages oder T3äutchens an der Hohlfläche andererseits vorhanden ist. Das mit
Kern versehene Werkstück oder Gußkörper wird auf die erforderliche Verarbeitungstemperatur
erhitzt, wobei gleichzeitig der obenerwähnte Belag oder Häutchen an der Hohlfläche
des Metallstückes gebildet wird. Dann wird das Metallstück auf den gewünschten verminderten
Querschnitt verarbeitet.
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Wenn der Stab oder das Rohr fertiggearbeitet ist, wird der Stab oder
das Rohr mit darin liegendem Kern gehärtet oder abgekühlt, und die Enden werden
abgeschnitten, wie oben beschrieben ist, wonach der Kern bei einer unter dem Umwandlungspunkt
des Stabes oder Rohres, aber oberhalb des Umwandlungspunktes des Kernstoffes liegenden
Temperatur ausgezogen wird und sich ein hohles Rohr oder Stab mit einer absolut
glatten Oberfläche ergibt.