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Verfahren und Vorrichtung zum autogenen Härten von Werkstücken Gegenstand
vorliegender Erfindung isst ein Verfahren zum Härten der Oberfläche von Werkstücken
aus Eisen oder Stahl durch Erhitzen mittels der Autogenflamme und unmittelbar anschließendes
Abschrecken; insbesondere soll durch das Verfahren, gemäß der Erfindung- eine regelbare
Beeinfluissung der Härtetiefe über bestimmte, Bereiche der zu härtenden Oberfläche
ermöglicht werden, und z-,yar vor allem bei solchen Werkstücken, die entweder an
sich nur eine verhältnismäßig geringe; Dicke aufweüisen oder aber unterhalb deren
zu härtenden Flächen sich in geringem Abstand Bohrungen oder Schlitze befinden,
so daß zwischen Werkstückoberfläche und darunter liegender Ausnehmung nur eine dünne
Werkstoffschicht vorhanden ist.
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Man hat es seither durchweg vermieden, solche Werkstücke autogen zu
härten, unter deren Oberfläche, beispielsweise von einer Stirnseite beginnend, in
geringem Abstand Längsbohrungen runden oder anderen Querschnitts angebracht sind.
Zwischen der Bohrungswand und der zu härtenden Oberfläche sind hierbei meist nur
dünne Wandstärken vorhanden, so daß bei Anwendung der bisher üblichen Verfahren
ein Durchhärten, Aufwölben, Reißen oder Arnschmelzen dünnster Stellen nicht zu vermeiden
ist. Wird die- Ausnehmung durch Ausstopfen mit feuchtem Ton
oder
nassem Asbest od.dgl. gekühlt, so reicht diese Maßnahme höchstens aus, die geschilderten
Chelstände in gewissem Umfange alszuschwächen, ohne daß es jedoch gelingt, sie,
gänzlich zu belieben. Wenn das Werkstück zum Härten in Wasser gelegt wird. so daß
nur die zu härtende Oberfläche Herausragt, so tritt ebenfalls keine genügende Kühlwirkung
ein, weil das ruhende Wasser an der Bohrungsstelle mit der dünnen Zwischenwand zwischen
Au:nehmung und Werkstüekoherfläche verdampft wird und daher nicht kühlend wirken
kann. Wird die Bohrung od. dgl. dagegen mit strömendem Wasser gekühlt, so ist die
Kühlwirkung wiederum so groß, daß eine Erwärmung der zu liärtendcri Oberfläche auf
Härtetemperatur nicht möglich ist. Außerdem teilt sich die Kälte des strömenden
Wassers der seitlichen und gegebenenfalls auch der unteren Wandung der Ausnehmung
mit. wodurch auch deren -Nachbarschaft so viel Wärme entzogen wird, daß noch ein
zusätzlicher Teil der zti härtenden Oberfläche kalt bleibt und infolgedessen nicht
mitgehärtet wird. Ein Abstimmen der Wassermenge auf ,--in solches Maß. daß eine
gerade ausreichende, also weder zu -ringe noch zu starke iäühlun@ eintritt, ist
derart schwierig und zeitraubend. daß diese Maßnahme für den praktischen Gebrauch
nicht in Betracht kommt.
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Aus allen diesen Gründen hat man. wie ,ingangs erwähnt, bisher stets
davon Abstand genommen. Werkstücke mit von der zu härtenden Oberfläche nur durch
eine dünne Zwischenwand getrennten Ausnehmungen oder überhaupt tVerl;stüclce von
geringer Wandstärke autogen zu härten.
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Durch das Verfahren gemäV der Erfindung wird es nun in einfacli-r
und überraschender Weise ermöglicht, auch derartige Werkstücke einwandfrei mittels
der Autogenflamme und nachfolgender Abschreckung oberflächenzuhärten, ohne daß dabei
die vorgeschilderten ehelständc auftreten. Erreicht wird dies dadurch, daß in demjenigen
Werkstückbereich. der auf eine g.-ririgere Tiefe gehärtet werden soll. ein Isü lilmittel
in einer der gewünschten Härtetiefe entsl)recliend-en Menge und Entfernung von der
Erliitzungsstelle auf der Ei.'erhstückot,erfläche auf die dieser gegenüberliegende
Seite aufgespritzt und dabei in dem gleichen MaL1, in dem die in bekannter Weise
auf die zu härtende Oberfläche gerichtet.,- Autogenflamme in dem Behandlungsbereich
weiterhe-,vegt wird, über die zu kühlende Fläche himveggeführt wird. Zweckmäßig
wird hierzu eine Anordnung benutzt, die einen besonderen. die Austrittsdüsen für
das Kühlmittel tragenden, auf den Führungsschienen für den Brennerwagen laufenden
@V agen aufweist. der unabhängig vom Brennerwagen frei lreweglicli ist und von diesem
nach Erreichung des auf geringere Tiefe zu härtenden Werkstückhereiches verschoben
wird. Auf diese. Weise ist es möglich, auch Tiber solche Oberflächenbereiche einwandfrei
und ohne daß Durchbiegungcn, Risse od. dgl. auftreten, autogen zu härten, die allgemein
oder nur gegenüber benachbarten Stellen eine geringere Wandstärke aufweisen.
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Die Zeichnung veranschaulicht in scheinati.scher Weise die Durchführung
des Verfalir2ns gemäß der Erfindung bei der Härtung der Oberfläche eines Werkstückes,
das. an einer Stirnseite beginnend. eine begrenzte Längsbohrung in geringem Abstand
von der Werkstückoberfläche aufweist, und zwar zeigt Abh. i die Anordnung der Teile
von der Seite gesehen und Abh. a einen- Schnitt nach Linie A-B von AM). r.
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Das Werkstück i besitzt- unmittelbar unterhalb der über ihren ganzen
Bereich zu härtenden 0herfläclie zeine Bohrung 3. d1-, sich jedoch nur bis etwa
über die Hälfte der @Verkstücklänge erstreckt. Der Abstand der Boh rung von der
\Verkstückoherfläche ist dabei derart klein. dah im Scheitel der Bohrung nur eine
ganz geringe Wandstärke .4 verbleibt.
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Oberhalb des Werkstückes i sind die Führungsschienen ; für die beiden
\Vagen 6 und ; angeordnet. Der Wagen 6 trägt in bekannter Weise den Brenner ,'#
so«-ie die Al>-schreckvorrichtungg ' mit ihren Zuleitungen, w@ilirend der Wagen
; eine Kühlniittelleitung io aufweist, deren freies Ende in Gestalt eines gebogenen
Röhrchens i i in die zu kühlende Bohrung 3 hineinragt. Während der Brennerwagen
6 durch einen mechanischen Antrieb mit bestimmter Vorschubgeschwindigkeit über das
Werkstück i hin«-eggeführt wird. ist der Kühlrohrwagen ; auf d;-n Schienen ;frei
beweglich.
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Die Härtung des Werkstückes i wird an der Seit-- Beonnen.
, die der Bolirtiitg 3 gegenüberliegt. Der Brenner 8 mit Abschreck-1lratise
i1 wird in bekannter Weise mit Hilfe des Wagens 6 gleichmäßig über die zu härtende
Werkstückoherfläche 2 geführt. Während des Brennervorschuhs wird durch das in die
zu kühlende 1301117u1,2 3 hineinragende Röhrchen i i Kühlwasser gegen die oberste
Stelle der Wandung gespritzt. Die Kühlwassermenge kann durch einen Mengeninesser
festgelegt werden, es genügt indessen auch, den Wasserstrahl außerhalb der Bohrung
auf eine gewisse Steighöhe einzustellen und das Röhrchen darin in die Bohrung einzuführen.
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Sobald der Brennerwagen 6 bei seinem Vorschuü in den Bereich der Bohrung
3 gelangt, trifft er auf die am hühlrohrwagen 7 angebrachte
Stoßstange
12 auf und schiebt nUn.-mehr den Wagen 7 vor sich her, so daß damit auch der aus
dem Röhrchen i i austretende Kühlwasserstrahl mit der gleichen Goschwindigkeit über
die zu kühlende Bohrungswandung hinweg bewegt wird. Die. Menge des Kühlwassers sowie
die durch entsprechende Einsstellung der in ihren wirksamen Länge veränderlichen
Stoßstange 12 regelbare, Lage des i i gegenüber denn Brenner S sind je nach den
Abmessungen der Bohrung, der zwischen Bohrung und Warkstückoberfläche verbleibenden
Wandstärke und deir gewünischten Härtetiefe zu wählen. Im allgemeinen wird die angestrebte
Wirkung dann am sichersten erreicht, wenn der Kühlwasserstrahl entweder unterhalb
der Flamme oder, in Vorschubrichtun.g gesehen, etwas hinter der Flamme auf den Scheitel
der Bohrung 3 auftrifft.
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Durch das Verfahren gemäß der Erfindung können somit Werkstücke der
in Rede stehenden Art in besonders vorteilhafter Weisse mit Hilfe der Autogenflamme-
gehärtet und dabei die Härtetiefe dein jeweiligen örtlichen Verhältnissen weitgehend
angepaßt werden, ohne daß irgendwelche Mängel in Bezug auf ein einwandfreies Ergebnis
der Härtung eintreten.
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Die Erfindung läßt sich, sinngemäß in der verschiedensten Weise verwirklichen.
Insbesondere sind Lage und Ouerschnittsfo.rm der unterhalb der Werkstückoberfläche
gelegenen Aussneh:mungen ohne Bedeutung für die Anwendbarkeit des Verfahrens, wie
auch solche Werkstücke, die übeir den gesamten zu härtenden Bereich -eine geringe
Wandstärke aufweisen, durch eine Kühlbehandlung gemäß dem Vorschlag der Erfindung
in vorteilhafter und einwandfreier Weise gehärtet werden können. Es ist so- beispielsweise
möglich, Hohlwellen, die nach. ihrer Fertigung an bestimmten Stellen abgedreht und
infolgedessen auf eine unterschiedliche Tiefe gehärtet werden müssen, nach dem vorliegenden
Verfahren zu behandeln. Auch die Anordnung und Ausgestaltung der Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens kann in jeder Weise abgeändert werden. Insbesondere
ist die gegenseitige Beeinflussung der beiden Wagen durchaus beliebig, und es kann
je-nach der Art des Werkstückes sowie der Lage und Ausbildung der Ausnehmungen der
Kühlrohrwabglen gegebenenfalls auch vom Brennerwogen gezogen werden, in welchem
Fall an Stelle der. Stoßstange entsprechende, in ihrer- wirksamen Länge veränderliche
Zugglieder treten, die zweckmäßig mit Auskuppe1-vorrichtu.ngen versehen sind.