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Verfahren und Vorrichtung zurr Härten der Oberflächen von Werkstücken
' aus Eisen oder Stahl Zur Oberflächenhärtung von Werkstücken aus Eisen und Stahl
wendet man meist das sog. Acetylenhärteverfahren an. Es besteht darin, daß .die
Werkstücke durch eine Acetylenflamme erhitzt und unmittelbar danach durch Aufspritzen
eines Kühlmittels abgeschreckt werden. Wichtig ist dabei, daß die Erhitzung der
Werkstücke derart geführt wird, daß ein scharfer Wärmestau entsteht und nur eine
dünne Oberflächenschicht äußerst schnell auf die für die betreffende Stahlart geeignete
Härtetemperatur gebracht wird, während die tiefer liegenden Schichten auf niederer
Temperatur gehalten werden und somit an dem Härtungsvorgang nicht teilnehmen. _
Nach diesem Acetylenoblerflächenhärteverfahren hat man Gegenstände in -fortlaufendem
Betrieb gehrtet, wie beispielsweise Schienen, Schlittschuhe, Zahnräder u.a.
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Bekanntlich ist nun aber das-Acetylen ein Gas, ' das wegen seiner
- Zusammensetzung leicht eine Veränderung im Oberflächengefüge des zu härtenden
Gegenstandes - hervorruft. Die Oberfläche wird nämlich durch den von der Flamme
abgegebenen Kohlenstoff aufgekohlt und die Härtung zum Teil auch auf diese Weise
erreicht. Es ist verständlich, daß eine ungewollte Veränderung des Kohlenstoffgehaltes
der Werkstücke an ihrer Oberfläche unter Umständen von NachteiList; vor allem wenn
die Werkstücke aus Stählen mit einem. Kohlenstoffgehalt besehen; der an sich schon
deren pflegliche Behandlung beim Härten notwendig macht. Die Acetylenflamme bedingt
weiter auch die: sorgfältigste Überwachung der Härtearbeit, da schon bei den geringsten
Veränderungen im Acetylen-Sauerstoff-Gemisch öxtliche Überhitzungen und damit bedeutende
Härteuxiterschiede in den Werkstücken auftreten. - Aus diesen und anderen Gründen
ist :es bisher auch nicht gelungen, mit der Acetylenflamme. Werkstücke biesonders
großer Breiten oder großer Durchmesser zu härten. Wenn so auch die in der Ver; wendung
des Acetylengases liegenden und für das Härteverfahren .nachteiligen Umstände-in
der Technik sehr wohlempfunden wurden, so hat man bisher dennoch meist an - der
Verwendung des an sich auch teueren und meist erst an den Verbrauchsstätten hergestellten
Acetylengases festgehalten. _ --::Es war ferner bekaimt, Sägeblätter, -Beißzangen
und- Schlittschuhe _mit Hilfe . einer Leuchtgassäuerstoff- bzw. Leuchtgasluftfiaxnme
vor dem Abschrecken zu erhitzen. Auch im Schrifttum ist die Verwendung einer= Leuchtgassauexstoffflamme
für die Oberflächenhärtung erörtert, aber abgelehnt worden, weil man 'annahm, daß
es infolge der niedrigeren :-Flammehtemperaturund des geringeren Heizwertes
des
Leuchtgases nicht gelingen könne, wie bei der Acetylenflamme den zum Härten einer
dünnen Oberflächenschicht nötigen scharfen Wärmestau hervorzurufen.
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Diesem Stand der Technik gegenüber besteht die Erfindung in der Erkenntnis,
daßes bei der Verwendung von Leuchtgas als Heizmittel für die Oberflächenhärtung,
bei der nur eine dünne Oberflächenschicht sehr schnell auf die Härtetemperatur gebracht
und unmittelbar darauf durch Aufspritzen eines Kühlmittels abgeschreckt wird, von
wesentlicher Bedeutung ist, daß das Leuchtgas, das den Betrieben z. B. durch die
Ferngasleitung mit Drücken von 0,5 bis 1,5 . Atm, .gelieferi wird, dem Brennermund
ohne merklichen Druckverlust, jedenfalls aber mit einem Druck von mehr als
0,3 Atm. zugeführt und daß als Verbrennungsmittel reiner Sauerstöff benutzt
tvird. Die Brenner sind daher" in an sich bekannter Weise so zu gestalten, daß sie
dem durchfließenden Gas möglichst wenig. Widerstand bieten und das Leuchtgas mit
einem Druck von mindestens 0,3 Atm. aus dem Brennermund austreten lassen.
Von besonderem Wert ist @es, im Brennerkopf über dem Gasaustrittsschlitz einen freien
und durch nichts beengten Sammelraum für das . Gas-Sauerstoff-Gemisch vorzusehen.
Durch das in diesem Raum praktisch unter dem Leitungsdruck stehende fertige Gas-Sauerstoff-Gemisch
wird es nämlich erreicht, - claß die- Flamme stets mit. größer lebendiger Kraft
aus.' dem Brennerschlitz -austritt und daß auf 'diese Weise -die erforderlichen-
Gas- bzw. @ Wärmenierigen. schnell an die ztt härtende Stelle herangebracht werden:
Da. bei der - Venen-Jung Von'. Leuchtgas auch die Ga sgemisch= menge wesentlich:
erhöht wirrt, kann auf'diese Weise ein viel gleichmäßigerer und- stärkere Wärmeübergang
,auf das zu härtende- Werkstück als bisher erreicht werden.,Atich-könn@en Veränderungen
im Flammengemisch für die Güte der - Härtearbeit nicht mehr die Bedeutung für' die
Güte der-Härtearbeit wie bei der Verwendung von Acetylen traben.: Erst mit der Leüchtgassauerstöffflamme
ist es gelungen, auch Werkstücke großer Abmessungen, beispielsweise breite Stahlplaftien;.
Walzen großer Durchmesser u. a., an der Oberfläche zu- härten.
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In der Zeichnung ist im Schema, eine Vorrichtung gezeichnet,-wie sie
beispielsweise zur Durchführung ödes .neuen Verfahrens benutzt 'werden kann. . _
:. Abb. i- zeigt die Stellung des Leuchtgasbrenners und der Kühlmittelleitung zu
einem 'stabförmigen Werkstück. In Abb. 2 ist im senkrechten Längsschnitt ein Brennerkopf
dargestellt, wie er zweckmäßig bei der Verwendung von Leuchtgas als Wärmiemittel
benutzt wird.
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Abb.-3 ist ein senkrechter Querschnitt durch den -Brennerkopf nach
Abb. 2.
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Bei .-der in Abb. i gezeichneten und an sich bekannten Härtevorrichtung
ist der Abstand zwischen dem Brenner i und der Kühlmittelzufuhrleitung 2 durch eine
einfache Verschraubuxig 3 beliebig zu verstellen. Der in Abb. 2 dargestellte Brennerkopf
q. hat erfindungsgerriäß -.-über dem eigentlichen Brenn@ermund einen freien Sammelraum
5, von dem aus das darin befindliche Gas-Sauerstoff-Gemisch mit seiner ganzen Kraft
auf die zweckmäßig schlitzförmige GasagstAttsöffnung 6 drückt.
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Die Verwendung von Leuchtgas als Heizmittel bei der .Oberflächenherstellung
ist wirtschaftlich von großer Bedeutung. Sie bringt nicht nur eine wesentliche Vereinfachung
in den Betrieb und beseitigt alle übelstände, die bisher noch mit der Verwendung
von Acetylen als Brennstoff' verknüpft waren, sondern sie bedeutet auch eine ,solche
Verbilligung, daß erst- dadurch die Anwendung dieser Härtungsart bei Werkzeugen
und ähnlicher Massenware möglich wird.