DE631082C

DE631082C - Process for achieving an even hardening of headed waves

Info

Publication number: DE631082C
Application number: DES107728D
Authority: DE
Original assignee: FR DE CONST MECANIQUES ANCIENS
Current assignee: FR DE CONST MECANIQUES ANCIENS
Priority date: 1932-12-10
Filing date: 1932-12-31
Publication date: 1936-06-11

Description

Verfahren zur Erzielung einer gleichmäßigen Härtung von gekröpften Wellen Bei gekröpften Lokomotivachsen erzielt man die erwünschte Sorbitstruktur nach der thermischen Behandlung wegen ihrer großen Eisenmasse bekanntlich nur an den äußeren Teilen. 3e mehr man sich jedoch der Achsenmitte nähert, findet man fortschreitend ein anderes Gefüge vor, welches sich namentlich durch das Vorhandensein von Ferrit kennzeichnet. Infolge der ungleichen Verteilung der Massen bestehen innere Spannungen, die durch das Anlassen nur teilweise und auf Kosten der Ermüdung des Metalls zu beheben sind.Process for achieving uniform hardening of cranked Shafts The desired sorbitol structure is achieved with cranked locomotive axles after the thermal treatment, because of their large iron mass, it is known to only switch on the outer parts. However, the more one approaches the center of the axis, one finds progressive a different structure is proposed, which is particularly characterized by the presence of ferrite indicates. As a result of the unequal distribution of the masses, there are internal tensions, caused by tempering only partially and at the expense of metal fatigue fix are.

Zur Erleichterung der Härtung hat man bereits vorgeschlagen, die Achsen mit zylindrischen Bohrungen zu versehen; aber trotz dieser Maßnahme besitzt die Achse noch verschiedene Stellen von bedeutender Dicke, wo sich die Härtung unvollkommen auswirkt, insbesondere an den Übergängen zwischen den Kurbelzapfen, den Lagerzapfen und den Kurbelscheiben, wo häufig Risse entstehen.To facilitate hardening, it has already been proposed to use the axles to be provided with cylindrical bores; but despite this measure, the Axis also has several places of considerable thickness where the hardening is imperfect affects, especially at the transitions between the crank pin, the bearing pin and the crank disks, where cracks often occur.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzielung einer gleichmäßigen Härtung von gekröpften Wellen, insbesondere gekröpften Lokomotivachsen, die mit Durchbohrungen versehen sind, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Durchbohrung der Wellen an den Übergängen zu den gekröpften Teilen so ausgespart wird, daß alle Teile annähernd gleiche Wandstärke besitzen, und daß ferner die Aussparungen an den Kurbelscheiben in einem solchen Maße erfolgen, daß die Wandstärke der Scheiben der Stärke der Anschlußstellen der Achsenzapfen und Kurbelzapfen gleichkommt.The invention is a method for achieving a uniform Hardening of cranked shafts, especially cranked locomotive axles, which with Through holes are provided, which is characterized in that the through hole of the shafts at the transitions to the cranked parts is omitted so that all Parts have approximately the same wall thickness, and that also the recesses the crank disks are made to such an extent that the wall thickness of the disks equals the strength of the connection points of the axle journals and crank journals.

Dank diesem Verfahren erfolgt die Härtung der Welle in allen ihren Teilen mit derselben Geschwindigkeit, so daß sie vollständig homogen und frei von inneren Spannungen ist, die auftreten, wenn die Härtung unregelmäßig ist. Auf diese Weise vermeidet man die an den Übergängen zwischen den Kurbelscheiben und den Lager- oder Kurbelzapfen entstehenden Risse oder vermindert sie wenigstens stark.Thanks to this procedure, the hardening of the shaft occurs in all of its Share at the same speed so that they are completely homogeneous and free of is internal stress that occurs when the hardening is irregular. To this Way, one avoids the at the transitions between the crank disks and the bearing or crank pin resulting cracks or at least greatly reduces them.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i und z besteht die gekröpfte Lokomotivachse aus den scheibenförmigen Kurbelarmen i, den Kurbelzapfen a, den mittleren Achsenteilen 3, den seitlichen Achsenzapfen q. und den Tragzapfen 5.According to the embodiment according to FIGS. I and z, there is the cranked Locomotive axle from the disc-shaped crank arms i, the crank pin a, the middle one Axle parts 3, the lateral stub axle q. and the trunnion 5.

Die bisher allgemein verwendeten Achsen sind entweder voll oder zur Erleichterung des Härtens mit zylindrischen Bohrungen f (Fig. i) versehen. Wie die Nachprüfung der Struktur, hauptsächlich an den besonders gefährdeten Anschlußstellen der Mittelzapfen 'und Seitenzapfen. an die Kurbelarme, ergab" genügt diese Maßnahme jedoch nicht, um eine durchgehende Härtung zu erzielen.The axes commonly used so far are either full or for Provide cylindrical bores f (Fig. I) to facilitate hardening. As the Review of the Structure, mainly at the most vulnerable Connection points of the central pegs' and side pegs. to the crank arms, revealed "is enough however, this measure is not in order to achieve a continuous hardening.

Die hauptsächlich an diesen Stellen,. @äri denen eine gleichartige Härtung von wesent=' lichem Belang ist, festgestellte mangelhafte Härtung rührt von der Tatsache her, daß die bisher vorgesehenen Bohrungen 6 einen beschränkten, gleichartigen Durchmesser haben und daß die innere, an sich bereits ungenügende Abkühlungsfläche insbesondere an den obenerwähnten Anschlüßstellen, an denen die abzukühlende Masse groß und sehr veränderlich ist, unzureichend ist. .Mainly in these places. @ äri which one of the same kind Hardening is of major concern, deficient hardening is detected from the fact that the previously provided holes 6 have a limited, have the same diameter and that the inner ones are already insufficient in themselves Cooling surface in particular at the abovementioned connection points where the mass to be cooled is large and very variable, is insufficient. .

Gemäß der Erfindung sind die Achsenzapfen und die Kurbelzapfen bei 7 in einem solchen Maße und derartig ausgebohrt und ausgehöhlt, daß die Härtung überall gleich tief und ausgiebig erfolgt. Die Bohrungen 7 sind an ihren Enden bei $ erweitert.According to the invention, the axle journals and the crank journals are at 7 drilled and hollowed out to such an extent and in such a way that the hardening everywhere equally deeply and extensively. The holes 7 are at their ends $ expanded.

Die Durchmesser der Bohrungen 7 und die Profile, z. B. a, b, c der Erweiterungen (Fig. i, 3, 4), sind für jede =Stahlart zur Sicherung einer dertigen Härtung besonders bestimmt. Alle Dicken werden entsprechend, z. B. auf ungefähr 5o mm, vermindert, so daB die thermische Behandlung der geläufigsten Stahlarten gleichartige Härtestrukturen zu erzielen gestattet.The diameter of the holes 7 and the profiles, e.g. B. a, b, c of the extensions (Fig. I, 3, 4), are specially designed for each type of steel to ensure such hardening. All thicknesses are accordingly, e.g. B. to about 50 mm, so that the thermal treatment of the most common types of steel allows to achieve similar hardness structures.

Eine derartige Härtung wird insbesondere an den AnschluBstellen der Kurbelscheiben i an die Zapfen q, und 5 und an die Kurbelzapfen 2 und Mittelzapfen 3 erzielt, da die Härteflüssigkeit in die Innenräume .gelangen und unter Ausbreitung die in bisher der Härtung unzugänglichen Teilen vorgesehenen Abkühlungsflächen a, b, c bestreichen kann.Such hardening is achieved in particular at the connection points of the crank disks i to the pins q and 5 and to the crank pins 2 and center pin 3, since the hardening liquid gets into the inner spaces and spreads the cooling surfaces a provided in parts previously inaccessible to hardening. b, c can coat.

Die Ausnehmungen 7, 8 bieten den Vorteil, daß Härteapparate mit regelbaren flüssigen oder gasförmigen, auf die abzukühlenden Teile gerichteten Strahlen verwendet werden können, so daß die Abkühlungsgeschwindigkeit überall während der ganzen Dauer der Härtung die gleiche bleibt und so eine vollkommene Gleichartigkeit gesichert wird.The recesses 7, 8 offer the advantage that hardening apparatus with adjustable liquid or gaseous jets aimed at the parts to be cooled are used can be so that the cooling rate everywhere during the whole duration the hardening remains the same and thus a complete similarity is ensured will.

Die Dicken e (Fig. 3,4) an den Anschlußstellen der Zapfen 4 und der Kurbelzapfen ?- an die Kurbelscheiben i bzw. Kurbelarme in jenen Teilen, in denen sich beim Betrieb Brüche bzw. Risse einstellen, sind nicht nur zur Sicherung der erwünschten Härtetiefe, sondern auch zur Verminderung der durch das Härten oder einfaches Abkühlen nach Ausglühen in diesen Teilen erzeugten unerwünschten Spannungen bis auf einen vernachlässigbaren Wert bestimmt.The thicknesses e (Fig. 3, 4) at the connection points of the pin 4 and the crank pin ? - to the crank disks i or crank arms in those parts in which breaks or cracks occur during operation are not only intended to secure the desired Depth of hardening, but also to reduce the undesired stresses generated in these parts by hardening or simply cooling after annealing to a negligible value.

Man gelangt zu diesen Ergebnissen dadurch, daß man auch in den Kurbelscheiben i Ausnehmungen 9 (Fig. 3, 4 und 5) vorsieht, damit die Dicke e' in diesen Teilen sich der Dicke e der Anschlußstellen der Achsenzapfen und Kurbelzapfen nähert.One arrives at these results, that one also in the crank disks i recesses 9 (Fig. 3, 4 and 5) provides so that the thickness e 'in these parts approaches the thickness e of the connection points of the axle journals and crank journals.

Die Ausnehmungen 9 haben den wohl-- bestimmten Zweck, die Behandlung wirksam 'fand gleichartig zu machen und die Achsenträgheit zu vermindern, ob es sich um ein Härten oder ein einfaches Ausglühen handelt. Diese Ausnehmungen können sich nur bis zu einer gewissen Tiefe in die Kurbelscheiben i, deren Dicke, wie bereits erwähnt, auf beispielsweise So mm' herabgesetzt wird, erstrecken, oder sie können die Scheiben ganz durchbrechen.The recesses 9 have the well-defined purpose, the treatment effective 'found alike to make and to reduce the axial inertia, whether it hardening or simple annealing. These recesses can only to a certain depth in the crank disks i, whose thickness, as already mentioned, is reduced to, for example, So mm ', or they can Break through the panes completely.

Da die Kurbelscheiben gewöhnlich beringt sind, so bleibt ihre Festigkeit genügend groß. Auch können in den Ausnehmungen oder Durchbrechungen zu diesem Zwecke Rippen vorgesehen sein.Since the crank disks are usually ringed, their strength remains big enough. Also can in the recesses or openings for this purpose Ribs may be provided.

Die Rippen können verschiedenartig ausgeführt sein, so z. B. nach Fig. 5, in der io die Rippen, 9 die Durchbrechungen und i i die Versteifungen darstellen. In jedem Falle sind sie derart ausgebildet, daß sie die thermische Behandlung begünstigen, die Trägheit vermindern und zugleich eine gute Verteilung der Kräfte im Innern der Scheiben sichern.The ribs can be designed in various ways, such. B. after Fig. 5, in which io the ribs, 9 the openings and i i the stiffeners. In any case, they are designed in such a way that they favor the thermal treatment, reduce the inertia and at the same time a good distribution of the forces inside the Secure discs.

Die zu diesen Zwecken am Scheibenkörper vorgesehenen Flachrippen oder verdickten Teile können nach der Wärmebehandlung durch Bearbeitung entfernt werden, wenn eine weitgehende Gewichtserleichterung zwecks Verminderung der Trägheit angestrebt wird.The flat ribs or provided for these purposes on the disc body thickened parts can be removed by machining after heat treatment, if a substantial reduction in weight is sought in order to reduce inertia will.

Einer der Hauptvorzüge .der Erfindung besteht darin, daß sie die Herstellung gekröpfter Lokomotivachsen aus besonderen Qualitätsstählen gestattet, die bisher infolge der Ungleichartigkeiten und Schwierigkeiten beim Härten nur in .einem geringen Maße für diesen Zweck in Betracht kamen. Die Verwendung solcher .Stähle hat .eine Erhöhung der Festigkeit der Achsen und eine Verminderung ihrer Trägheit infolge der neuartigen Gewichtserleichterung zur Folge, welche höhere Fahrtgeschwindigkeiten ermöglicht.One of the main advantages of the invention is that it enables the manufacture cranked locomotive axles made of special quality steels permitted previously due to the inequalities and difficulties in hardening only in a small amount Dimensions for this purpose came into consideration. The use of such .steels has .a Increasing the strength of the axles and reducing their inertia as a result the new type of weight reduction, which means higher travel speeds enables.

Hierbei wird das Aufziehen der Räder auf die Tragzapfen 5 nicht behindert, da nach Fertigstellung der Achse an den Stirnflächen dieser Tragzapfen dauernd oder vorübergehend Verschlüsse 12 (Fig. i) eingeschraubt werden können, .die jede Deformierung der Achse beim Aufziehen der Räder verhindern.This does not prevent the wheels from being pulled onto the trunnions 5, since after completion of the axis on the end faces of these trunnions permanently or temporary closures 12 (Fig. i) can be screwed in, .the any deformation prevent the axle when pulling on the wheels.

Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen, die nur. als Beispiele gelten sollen. So ist die Erfindung auf gekröpfte Lökomötivachsen jeder Art und auf alle gekröpften Wellen, seien sie durch Schmieden, Formen oder in sonstiger Weise hergestellt, anwendbar.The invention is of course not limited to the ones shown and described embodiments that only. should be used as examples. So is the invention on cranked Lökomöti axles of all types and on all cranked shafts, whether they are produced by forging, molding or in any other way, applicable.

Claims

PATENT CLAIM: Process for achieving uniform hardening of cranked shafts, in particular cranked locomotive axles that are provided with through-holes, because the through-hole (7) of the shafts at the transitions (8) to the cranked parts is cut out in such a way that that all parts have approximately the same wall thickness, and that the recesses on the crank disks are made to such an extent that the wall thickness (e ') of the disks is equal to the thickness of the connection points (e) of the axle journals and crank journals.