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Verfahren und Vorrichtung zum Auskleiden von Lagerschalen u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung von Wärmebehandlungen,
d. h. Glühbehandlungen, bei rohrförmigen Werkstücken, insbesondere Lagerschalen,
zum Herbeiführen inniger Verbindungen mit Auflagen oder Einlagen leicht schmelzender
Metalle oder Legierungen, welche in fester Form in die Werkstücke eingebracht und
während deren Umlaufbewegung elektrisch erwärmt werden; weiterhin erstreckt sich
die Erfindung auf eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung dieses: Verfahrens.
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Das neue Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß .die Erwärmung
durch einen elektrischen Lichtbogen erfolgt, der auf aufeinanderfolgende Flächenabschnitte
des Werkstückes zur Einwirkung gebracht wird; hierbei ist zweckmäßig ein möglichst
kurzer Stromübergang zu bewirken.
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Die Neuerung eignet sich insbesondere zur Herstellung von Lagerschalen,
bei welcher die Lagerstützschalen mit dem Lagermetall oder der Lagermetallegierung
durch Ausschleudern zu einer innigen Einheit verbunden werden.
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An sich sind Verfahren zum Ausgießen der Stützkörper für Lagerschalen
bekannt, bei denen das. Lagermetall in fester Form, z. B. Bleibronze, in der Gestalt
von Pulver und Spänen, gegebenenfalls mit Zusätzen von Flußmitteln, in die Lagerschale
eingebracht und diese mit ihrer Füllung in Umlaufbewegung versetzt und der Wirkung
einer Wärmequelle ausgesetzt wird, bis die-Füllung flüssig ist und nun zur Erzielung
eines für die Laufeigenschaften günstigen feinen Gefüges von der Stahlschale her
eine beschleunigte Abkühlung durchgeführt wird.
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Als Wärmequellen verwendete man bisher Öfen, in denen eine Erhitzung
in neutraler reduzierender Atmosphäre stattfindet, z. B. Drehherdöfen oder auch
Hochfrequenzöfen.
Es ist aber auch bekannt, als Erhitzungsquelle
Leuchtgas und Azetylen mit Sauerstoff zu verwenden.
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Die Behandlung mit Öfen hat allgemein den Nachteil, daß der Aufheizabschnitt
bei der Verwendung fester Lagermetalle -wesentlich verlängert wird. Die Verwendung
von Gas macht die Verfahren nicht nur teuer, sondern auch umständlich, da vielfach
Gaserzeugungsanlagen,Kompressoren und Druckregler erforderlich sind.
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Ferner wurde die Anwendung verschiedener elektrischer Beheizungsverfahren,
wie Induktionserhitzung, Widerstandsbeheizung. Hochfrequenz-Wechselstrom -Beheizung
u. dgl., vorgeschlagen, die aber den großen Nachteil aufweisen, daß umfangreiche
elektrische Anlagen erforderlich 'sind, die nicht nur die Anlage sehr verteuern,
sondern den Betrieb sehr umständlich gestalten und eine erhebliche Wartung verlangen.
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Die Nachteile der oben geschilderten, bisher bekannten Erwärmungsverfahren
zum Ausgießen von Hohlkörpern, wie Lagerschalen, werden durch die Erfindung in vollem
Umfange beseitigt. Die neuartige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht
aus einer mit gleichachsig drehbaren Einspannkörpern versehenen Einspannvorrichtung,
an welcher eine oder mehrere verschiebbare Kohleelektroden angeordnet sind und das
Werkstück mittel- oder unmittelbar mit Gegenkohle in Verbindung steht.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen.
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A.bb. i eine Anordnung für das Ausschleudern von Werkstücken besonderer
Form, z. B. Bundlager, in schematischer Darstellung, Abb. 2 einen Ausschnitt der
Abb. i in vergrößertem Maßstab, Abb. 3 die Anordnung :einer Brause zur Abschreckung
des fertiggestellten Werkstückes, Abb. 4 eine Anordnung für glatte Lager in Vorderansicht,
Abb. 5 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß Abb. 4.
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Im einzelnen ist 4 der Maschinenkörper einer Schleudermaschine mit
dem Antriebsspindelstück 5 und dem Leitstück 5'. Mit 6 und 6' sind verstellbare
sogenannte Spannpinolen aus Metall oder aus Kohle bezeichnet, während? und 7' auswechselbare
Einsätze darstellt, die der Einspannung von Werkstücken, z. B. Lagerschalen, dienen.
8 und S' sind Antriebsscheiben. Den elektrisclien Strom für die Lichtbogenerzeugung
liefert ein Gleichstromumformer g, welcher an das Netz angeschlossen ist. io ist
die Leitung für die Positivkohle und i i die für die N eg a tivkohle (Lichtbogen).
An die Leitung kl 1 r bzw. dem Minuspol ist die Stabdochtkohle 13 mittels des Gleitkontakthalters
14 angeschlossen. Der Kontakthalter ist auf einem verstellbaren Support 12 und 12'
angeordnet, welcher die Führung der Kohle über die Lagerschalenmitte in deren Längsrichtung
gest<<ttet. 15 und 15' sind Isolierplatten, 16 ist eine Nachstellschraube
für die Stabkohle bzw. den Lichtbogen. Unterhalb der Lagerschale, gegeniiber der
Stabkohle, liegt federnd angeordnet der Lagerbock 17 für die Kohlerolle (Positivk(--ihle)
1g. Mit 18 ist eine Isolierplatte bezeichnet. Der Lagerbock ist isoliert mit der
Plusleitung an dem Gleichstromumformer angeschlossen. Der Umformer ist regelbar
und wird zur Erzielung des erforderlichen Lichtbogens auf eine Stromstärke von ioo
bis 17o Ampere bei einer Spannung von etwa 30 Volt eingestellt.
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In die Einsätze 7 und 7' wird die Lagerschale 2o, nachdem dieser eine
Bleibronzelegierung in Pulverform eingepreßt wurde, eingesetzt und alsdann mit der
beschriebenen Antriebsanordnung in umlaufende Bewegung versetzt. Die Kohlerollen
ig werden an (las Lager angelegt und durch die Federn angedrückt gehalten und, nachdem
der Umformer eingeschaltet ist, an der Stabkohle ein Lichtbogen erzeugt.
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Durch die günstige Polung und den kurzen Stromübergang entsteht ein
langer Lichtbogen von etwa 25 bis 30 mm mit einer tbeoretischen Temperaturabgabe
von 4ooo° C. Der Lichtbogen wird nunmehr auf der Schale 20 waagerecht entlang geführt,
so daß in dicht aneinanderliegenden Spirallinien die gesamte Oberfläche der Schale
von diesem bestrichen wird.
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Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, um in erster Linie die Oberfläche
des Lagers bei empfindlichem Material durch den Zündvorgang nicht zu beschädigen,
eine Hilfszündeeinrichtung in Gestalt einer verstellbaren Kohleplatte 22 zu verwenden,
die ebenfalls an die Plusleitung angeschlossen ist. Die Bewegung dieser Kohleplatte
erfolgt mit Hilfe der V erstelleinrichtung 21. Die Handhabung erfolgt derart, daß
nach Ansprechen der Hilf szündeeinrichtung die Zündplatte vom Lager fortbewegt wird,
wobei der Lichtbogen sich ohne Stoßzündung bis zur Oberfläche der Lagerschale verlängert.
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Um ferner das Einbrennen und eine Verzunderung der Werkstückoberfläche
zu verhindern, kann außer der zu diesem Zweck bewirkten Umlaufbewegung, wobei die
Umdrehungszahlen je nach der Größe des Lagers verschieden sind, gemäß Erfindung
noch das Werkstück außen mit einer eine reduzierende Atmosphäre erzeugenden Überzugsschicht
überstrichen werden, die die Eigenschaft hat,
gleichzeitig den Lichtbogen
vollständig zu beruhigen, so daß dieser von Hand oder mechanisch an Support oder
in der Längsrichtung gesteuert werden kann.
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Diese besteht beispielsweise aus Kohle oder Graphit oder einer durch
Wärme erweichenden Mischung von Kohlenwasserstoffen., z. B. Harzen, Lacken oder
Wachsen mit Zusätzen 'an kohlenstoffhaltigen Körpern, wie Graphit.
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Durch den starken Lichtbogen tritt eine beschleunigte Erhitzung des
Werkstückes ein, die alsbald der Stützschale Temperaturen verleiht, durch die deren
Füllung an z. B. Bleibronzespänen oder -pulver mit dem verblendeten Flußmittel zum
Schmelzen kommt und unter der Schleuderwirkung eine innige Bindung der sich bildenden
Auskleidung mit der Stahlstützschale stattfindet.
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Über die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens angestellte Versuche haben
ergeben, daß die in dem zweckmäßig gefederten Gleitkontakt 14 nachstellbare Stabdochtkohle
in. der Minute einen Abbrand von nur etwa z mm hat und für die Erhitzung einer Lagerschale
von nur 35 mm Durchmesser und 7o mm Länge eine Zeit von etwa 25 bis 30 Sekunden
benötigt wird. In Verbindung mit dem geringen Stromverbrauch stellt sich somit das
Verfahren als außerordentlich wirtschaftlich dar.
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In der Abb. r ist schließlich noch mit 24 eine Leitung für die Temperaturmessung
und mit 25 das Ableseinstrument des Meßgerätes, z. B. ein Strahlungspyrometer, dargestellt.
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Sobald auf diesem Instrument die erforderliche Verbundgießtemperatur
ermittelt ist und der einwandfreie Anguß angenommen werden kann, wird der Strom
ausgeschaltet, der Kohlehalter seitwärts herausgefahren bzw. durch Schwenkbolzen
3 z (Abb. 3) zurückgeschwenkt und zum Abschrecken .des Lagers die Brause 27 mit
-dem Führungsschlitten z2" und z2"' herangefahren.
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Die oben beschriebene Anordnung mit Kohlerollen ist, wie erwähnt,
insbesondere bestimmt für die Bearbeitung von Profilwerkstücken. Bei glatten Werkstücken
können für die Positivpolung auch Kohlebürsten i g' gemäß Abb. 4 vorgesehen werden.
Diese Kohlebürsten schleifen auf den Einsätzen der Spannpinolen in der Nähe der
Stirnflächen des Werkstückes unter der Wirkung der Andruckfedern 29. ß0 ist eine
Isolierplatte.
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Es hat sich gezeigt, daß diese Art der Polung bei glatten Werkstücken
ausreicht, um einen ruhigen Lichtbogen zu sichern.
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In der gleichen Abbildung ist die Zündung mit Hilfe der Hilfskohle
dargestellt, wobei 28 den Zündvorgang veranschaulichen soll.
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Die gleiche Anordnung, wie vorstehend für die Durchführung des -sogenannten
Schleudergusses beschrieben, eignet sich auch für andere Erhitzungsbehandlungen
von Werkstücken aller Art, wie Rohre u. dgl.; beispielsweise zum Zwecke der Oberflächenhärtung,
für die es ebenfalls bereits bekannt ist, zur Erwärmung der äußersten Schicht des
Werkstückes autogen zu erhitzen, d. h. mit Azetylen oder komprimiertem Leuchtgas
und Sauerstoff oder elektrisch durch Induktionswärme und wobei in beiden Fällen
die schon oben erwähnten Nachteile dieser Verfahren berücksichtigt werden. müssen,
z. B. bei letzterem Verfahren die hohen Anlagekosten. Selbstverständlich kommen
nur Oberflächenhärtungsverfahren in Betracht, bei denen die Werkstoffe den zur Glashärte
benötigten Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,q.0/0 bereits besitzen.
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Versuche haben gezeigt, daß eine Härtung mit bestem Erfolg durchgeführt
werden kann, wenn das- Werkstück in Umdrehung versetzt und mit dem Schutzanstrich
der oben erwähnten Paste versehen wird. Lediglich ist Fürsorge zu treffen, daß der
Wasserstrahl der Brause ,zum Zwecke des Abschrekkens den Lichtbogen nicht gefährdet,
indem eine geeignete Isolierung eingeschaltet wird oder durch die Richtung der Düsen
eine Löschung des elektrischen Lichtbogens verhindert wird.