DE678987C

DE678987C - Verfahren zur Erhoehung der Widerstandsfaehigkeit von aus Metallegierungen bestehenden Bauteilen

Info

Publication number: DE678987C
Application number: DEK134758D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ruttmann
Original assignee: Krupp Stahl AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1934-07-22
Filing date: 1934-07-22
Publication date: 1939-07-26

Description

Verfahren zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit von aus Metallegierungen bestehenden Bauteilen Bauteilen, die im Betriebe hohen Spannungen ausgesetzt sind, kann man bekanntlich eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen diese Betriebsspannungen dadurch verleihen, d.aß man in ihnen bei der Herstellung absichtlich eine Spannung .erzeugt, die der Betriebsspannung entgegenwirkt. So kann man z. B. einer mit Querbohrung versehenen, auf Schwingung beanspruchten Welle, die am Lochrand ein gefährliches Maximum der Biegezugspannung im Betriebe aufweist, eine erhöhte Dauerfesti,gkeit dadurch verleihen, daß man an der gefährdeten Stelle von vornherein eine Druckspannung erzeugt, die die gefährdende Zugspannung mindestens teilweise ,aufhebt und dadurch die Gefahr eines Dauerhruches herabsetzt. Es ist auch bekannt, die, den Betriebsspannungen entgegenwirkenden Vorspannungen bei Stählen durch Abschrecken von einer Temperatur unterhalb A1 zu erzeugen.
Nach der Erfindung werden die Vorspannun,gen, die eine Herabsetzung bzw. eine Aufhebung der den Bauteil gefährdenden Spannungen bewirken sollen, nur durch Ausscheidungshärtung .an bestimmten Stellen der Bauteile erzeugt, wobei ein Abschrecken vorn der Temperatur, auf die zwecks Herheiführung der Ausscheidungshärtung angelassen wird, oder etwas niedrigerer Temperatur nicht stattfindet. Die bei der Ausscheidungshärtung eintretende Volumenabnahme kann für jede Legierung sehr genau bestimmt werden. Man kann daher ,auch die durch die Ausscheidungshärtung erzeugten Spannungen im voraus genau bestimmen.
Daß die Ausscheidungshärtung mit einer Schruunpfun;g verbunden ist, war bekannt. Es ist ,auch schon vorgeschlagen worden, gehörte jedoch nicht zum Stande der Technik und soll auch nicht durch das vorliegende Patent geschützt werden, in Gegenständen, die aus ausscheidungshärtenden Legierungen bestehen, Vorspannungen dadurch zu erzeugen, daß die Gegenstände nach entsprechen der Vorbehand= lung zur ErzeugungderAusscheidungshärrung einer Glühbehandlung unterworfen werden und dann zur Erzeugung der Vorspannüngen von der Glühtemperatur oder etwas niedrigerer Temperatur abgeschreckt werden. Bei dem Verfahren nach der Erfindung soll dagegen. i!m-Anschluß ,an die Ausscheidungshärtung ein Abschrecken zur Erzielung von Vorspannungen nicht mehr stattfinden; die Vorspannungen werden vielmehr nur durch Ausscheidungshärtung erzeugt.
Den Gegenstand der Erfindung bildet dem. gemäß ein Verfahren zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit von :aus Metallegierungen bestehenden Bauteilen gegen die Auswirkung von im Betriebe auftretenden Spannungen, bei welchem Vorspannungen in den Bauteilen. erzeugt werden, die den gefährdenden Spannullgen entgegenwirken bzw. diese :aufheben., und zwar werden erfindungsgemäß die Vorspannun,gen nur durch Ausscheidungshärtung an bestimmten Stellen der Bauteile erzeugt, ohne daß ein Abschrecken von der Temperatur, auf die zwecks Herbeiführung der Ausscheidungs, härtung angelassen wird, oder etwas niedrigerer Temperatur stattfindet.
Die Verwendung der Ausscheidungshärtung zur Erzeugung der Vorspannung bat den Vorteil, daß es bei den von höherer Temperatur abgekühlten ausscheidungshärtenden Legierungen nur eines Anlassens auf verhältnismäßig niedrige Temperaturen oder eines längeren Lageras bedarf, um die Ausscheidungshärtung zu erzeugen. Durch die Ausscheidungshärtung kann eine Volumenabnahme erzielt werden, die so groß ist, daß ganz erhebliche Spannungen erzeugt werden. So hat z. B. eine Stahllegierung mit o, i o bis o, 15 % Kohlenstoff, 18 o;o Chrom, 8 % Nickel, 0,50 % Titan und i .% Wolfram beim Anlassen auf 58o° C nach dem Schmieden bei etwa 95o° C und Luftabkühlung eine Verkürzung von bis zu o,67 0/0 erfahren.
Als Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung sei auf den eingangs erwähnten Fall der aalt Querbohrungversehenen Welle verwiesen. Bei. dieser Welle kann durch Ausscheidungshärtung in .dem gefährdeten Quersichnitt eine Drucksp=ung erzeugt werden, die der gefährdenden Zugspannpng entgegenwirkt.
In der Zeichnung ist in Abb. i eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht und in Abb. 2 ein Querschnitt nach 2-2 der Abb. i einer gelochten Welle dargestellt. Bei dieser auf Schwingung beanspruchten Welle wird im Betriebe am Lochrand b1 und b2 ein gefährliches Maximum der Biegezugspannung eintreten. Um dieses zu verhindern, werden die von den punktierten, Linien cl und. c2 umschlossenen Zonenar, a2 der Welle durch Erhitzen der Welle an diesen Stellen mittels Ausscheidungshärtung gehärtet bzw. stärker durch Ausscheidung gehärtet als die übrigen Teile der Welle, die weniger hoch erwärmt werden. Die Zonen a1 und a2 haben daher das Bestreben, sich stark zusammenzuziehen und erzeugen daher in den weniger oder nicht schrumpfenden, die Bohrung begrenzenden Längsfasern eine Druckspannung, die der im Betriebe auftretenden Biegezugspannung entg eg enwirkt.
Bei Gegenständen, die aus mehreren miteinander verbundenen Bauteilen bestehen, kann man die Vorspannung dadurch erzeugen; daß nicht ;alle, sondern npr bestimmte Bauteile der Ausscheidungshärtung unterworfen werden. Will man z. B. einen aus mindestens zwei Schichten bestehendem Hohlkörper, beispielsweise einen aus zwei durch Schrumpfen verbundenen Mänteln bestehenden Hochdruckbehälter herstellen, so mußte man bisher den äußeren Mantel -erhitzen und bei erhöhter Temperatur auf den inneren- Behälter aufschrumpfen. Es liegt auf der Hand, daß ein solches Verfahren infolge der schnellen Abkühlung großer, aber verhältnismäßig dünnwandiger Körper große Schwierigkeiten bereitet. Nach der Erfindung wird der äußere Mantel z. B. aus einer ausscheidungshärtenden Stahllegierung hergestellt, die die sich ausscheidende Stahlleg:ierungskomponente infolge geeigneter Wärmebehandlung, z. B. Abschrecken von hoher Temperatur, in Lösung enthält. Der äußere Mantel wird hierauf in kaltem Zustand über den inneren Behälter geschoben und dann auf eine der Anlaßtemperatur entsprechende verhältnismäßig niedrige Temperatur erwärmt. Dieses Anlassenbewirkt die Ausscheidungshärtung des äußeren- Mantels und hat zufolge der mit der Ausscheidungshärtung verbundenen Volumenabnahme eine Aufschrumpfung des äußeren Mantels.auf den inneren Mantel zur Folge. Die das. Aufschrumpfen bewirkende Spannung ist der beim Betrieb des Hochdruckbehälters wirksamen Spannung entgegengesetzt gerichtet und verringert daher die Gefahr eines Dauerbruches oder einer unerwünschten bleibenden Dehnung des Hochdruckbehälters in erheblichem Maße.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit von, aus Metallegierungen bestehenden Bauteilen gegen die Auswirkung von irn Betriebe auftretendem Spannungen, bei welchem Vorspannungen in den Bauteilen erzeugt werden, die den gefährdenden Spannungen entgegenwirken bzw. diese aufheben, dadurch gekennzeich-_ net, daß die den gefährlichen Spannungen entgegenwirkenden Vorspannungen nur durch Ausscheidungshärtung än bestimmten Stellen der Bauteile hervorgerufen werden. -2. Verfahren zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit von aus Metallegierungen bestehenden Bauteilen gegen die. Aus- Wirkung von im Betriebe auftretenden Spannungen, bei welchem Spannungen in den Bauteilen erzeugt werden, die den gefährdenden Spaanungenentgegenwirken bzw. diese aufheben, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mehreren miteinander verbundenen Bauteilen die Vorspannung dadurch erzeugt wird, daß nur ein Teil der Bauteile der Ausscheidungslhärtung unterworfen wird. -3. Verfahren nach Anspruch i oder z, dadurch ,gekennzeichnet, daß die Vorspannung durch verschiedene Grade der Ausscheidungshärtung erzielt wird.