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Wärmebehandlung von Schleudergußhohlkörpern Schleudergußhohlkörper
«erden in vielen Fällen vor ihrer Verwendung bzw. \\'eiterverarheitting einer \\'ärmel>eliandlting
unterzogen. So ist es z. 11. erforderlich, in Kokille gegossene gußeiserne Sehleudergußrohre
einer an das Schleudern anschließenden Glühbehandlung hei Temperaturen zwischen
etwa goo und toooJ C zu unterwerfen, tun die weiß erstarrte harte Oberfläche bzw.
Außenzone der Rohre in einen weichen Gefügezustand überzuführen. Ähnlich liegen
die Verhältnisse bei der Herstellung von Zylinderlauflriichsen, Bremstrommeln o.
dgl. Hohlkörpern insbesondere dann, wenn diese in Kokillen gegossen werden, wobei
bei Anwendung künstlicher Kühlung der Kokillen besonders stark und tief ausgeprägte
Schichten weißen Eisens in der Außenzone der Schleudergußhohlkörper entstehen. l@islier
l)entitzt inan zum Glühen derartiger Schleudergulahohlkörper aus Gußeisen oder auch
aus Stahl oder anderen Metallen, wobei es sich in den letztgenannten Fällen z. B.
darum handeln kann, die durch den Guß insbesondere in der Außenzone entstehenden
Spannungen zu beseitigen, im allgemeinen beispielsweise gasgefeuerte Glühöfen, welche
meist von den Erzeugnissen, die dabei allmählich in ihrer Ganzheit die gewünschte
Temperatur annehmen, durchwandert werden und die für den Fall des Glühens von Rohren
verhältnismäßig große Abmessungen haben. Der Nachteil dieser :\rbeitsweise besteht
einmal darin, daß außer der zu enthärtenden Außenzone auch die Innenzone mit erhitzt
wird, wodurch das hier ursprünglich bestehende Gefiige gegebenenfalls in unliebsamer
\1 eise gleichfalls Veränderungen erfahren kann,
und andererseits
darin, daß durch die aufzuheizende große Masse des Ofens, durch unvollkommene Verbrennung,
durch den Wärmeinhalt der Abgase, durch Wärmeleitung und Wärmeabstrahlung verhältnismäßig
große Verluste auftreten, welche die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ungünstig
beein-. flussen.
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In dem Bestreben, hier Abhilfe zu schaffen, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgeschlagen, durch Anwendung des an sich bekannten Verfahrens der stoßweisen
kurzfristigen Oberflächenerhitzung, z. B. durch Brenner oder auf elektroinduktivem
Wege, nur die Oberfläche bzw. Außenzone von in Kokillen gegossenen gußeisernen Schleudergußhohlkörpern,wie
Rohren, Büchsen o. dgl., derart zu erhitzen, daß ohne bzw. ohne wesentliche Veränderung
des Gefüges der gegebenenfalls gekühlten Innenzone dadurch eine Enthärtung der Außenzone
eintritt.
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Es ist zwar bereits bekannt, zum Richten beispielsweise gußeiserner
Muffenrohre die Werkstücke zunächst auf elektroinduktivem Wege zu erhitzen, um sie
alsdann bis zu ihrer Erkaltung als Anker von Polen eines Gleichstromelektromagneten
zu halten. Diese elektroinduktive Erhitzung der Werkstücke muß jedoch zwecks Erzielung
des späteren Richteffektes zwangsläufig so weit getrieben «erden, daß der gesamte
Werkstückquerschnitt auf gleiche, hohe Temperatur erhitzt wird; im Gegensatz hierzu
besteht das Merkmal des neuen Verfahrens gerade darin, bei der Wärmebehandlung von
vorzugsweise in Kokille gegossenen gußeisernen Schleudergußhohlkörpern zwecks Enthärtung
der Außenzone eine nur stoßweise kurzfristige Erhitzung lediglich der Außenzone
unter Kühlhaltung der Innenzone vorzunehmen.
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Diese Maßnahme ist zwar an sich ebenfalls in der Technik längst bekannt
und findet Anwendung z. B. bei der mittels Brennern oder auch auf elektroinduktivem
Wege erfolgenden Härtung von Werkstücken zwecks stoßweiser kurzfristiger Erhitzung
und anschließender Abschreckung ihrer Oberfläche. Fernerhin hat man dieses Verfahren
auch schon angewandt, um die Oberfläche von spanabhebend zu bearbeitenden Werkstücken,
z. B. von Hartmanganstahlwerkstücken, zu erhitzen, um bessere Bearbeitungsbedingungen
zu schaffen.
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Grundsätzlich neu ist jedoch dieses an sich bekannte Verfahren der
stoßweisen, kurzfristigen Oberflächenerhitzung für die Wärmebehandlung nur der Oberfläche
von Schleudergußhohlkörpern zur Enthärtung ihrer Außenzone oder auch zur Spannungsbeseitigung,
und nur hierauf richtet sich die vorliegende Erfindung: Zur .lusführung des Verfahrens
kann man sich in an sich bekannter Weise besonders konstruierter Gasbrenner für
Acetylen, Leuchtgas, Wasserstoff o. dgl. bedienen, oder aber man kann entsprechende
Einrichtungen benutzen, durch welche diestoßweise, kurzfristige Erhitzung nur der
Oberfläche der Schletidergußhohlkörper auf elektroinduktivem Wege hervorgerufen
wird. Wesentlich ist, daß je Zeiteinheit der Oberfläche der zti behandelnden. Schleudergußhohlkörper
eine erheblich größere Wärmemenge zugeführt wird, als nach außen hin und nach dem
Innern des Werkstückes abstrahlen kann. Bei elektroinduktiver Erhitzung der Schleudergußhohlkörper
können durch Wechselströme niedriger (bis etwa ioo Hz), mittlerer (von etwa ioo
bis io ooo Hz) oder höherer (über etwa io ooo Hz) Frequenz in den Werkstücken Wirbelströme
induziert werden, welche sich, je höher die Frequenz ist, immer mehr auf die Werkstückoberfläche
konzentrieren (Skineffekt), so daß es in an sich bekannter Weise ohne weiteres möglich
ist, nur die Oberfläche bzw. Außenzone der Schleudergußhohlkörper zwecks Enthärtung
derselben in ganz kurzer Zeit auf die erforderlichen hohen Temperaturen zu erhitzen
und das Gefüge der Außenzone in der gewünschten Weise umzuwandeln. U m dabei das
Gefüge der Innenzone nicht oder jedenfalls nicht wesentlich zu beeinflussen, empfiehlt
es sich, eine 'künstliche Kühlung der Innenzone, insbesondere jeweils an der der
Erhitzungsstelle gegenüberliegenden Stelle, vorzunehmen.
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Die Vorrichtung zum Erhitzen nur der Oberfläche von Schleudergußhohlkörpern
kann derart ausgebildet sein, daß sie die Werkstücke auf ihrer ganzen Länge umschließt,
so daß die Werkstücke in die Vorrichtung einzeln oder gegebenenfalls auch zu mehreren
eingeschoben werden können und so lange darin belassen «-erden, bis die gewünschte,
für die Enthärtung der Außenschicht notwendige Oberflächentemperatur erreicht ist.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Erhitzung nur der Werkstückoberfläche
zonenweise kontinuierlich vorzunehmen, wobei entweder der Brenner bzw. Induktor
fest stehen kann und das Werkstück durch diesen hindurch bzw. an diesem vorbei bewegt
wird oder aber das Werkstück fest angeordnet sein kann und der Brenner bzw. Induktor
derart am Werkstück entlang bewegt wird, daß nach und nach die ganze Oberfläche
des Werkstückes auf die erforderliche Temperatur gebracht wird. Bei der fortschreitenden
Bewegung der Heizeinrichtung bzw. des Werkstückes kann im übrigen auch gleichzeitig
eine rotierende Bewegung des einen oder des anderen Teiles stattfinden. Die Gestalt
und Ausführungsart des Brenners oder Induktors bzw. die Bewegung desselben wird
den jeweils vorliegenden Verhältnissen angepaßt und muß z. B. bei Wärmebehandlung
der Oberfläche von Schleudergußrohren für-Druck- oder Abflußrohrleitungen mit Muffen
der Gestalt der Muffen Rechnung tragen.
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Im übrigen ist es ferner gegebenenfalls auch möglich, bei dem neuen
Verfahren die den Werkstücken vom Guß her noch innewohnende Hitze auszunutzen, um
dadurch entsprechend an Wärme zu sparen.
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Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, besondere Maßnahmen zu treffen,
welche eine ungewollte Oxydation bei der Oberflächenerhitzung verhindern; so kann
beispielsweise das Verfahren unter gleichzeitiger Anwendung einer Schutzgasatmosphäre
oder auch einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt werden, \vobei diese gegebenenfalls
auf
die erhitzte SrAle bzw. Zone beschränkt sein kann. Diese 'Maßnahme kann ferner auch
noch während der Abkühlung angewandt «-erden, welche im übrigen durch geeignete
Vorrichtungen, wie z. B. Schutzhauben, planmäßig verzögert bzw. geregelt werden
kann.
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Gegenüber dem bekannten Glühverfahren für Schleudergußhohlkörper zwecks
Enthärtung der Außenzonen derselben in Ofen, bei denen die gesamten Werkstücke auf
entsprechende Temperatur erhitzt werden müssen, hat das neue Verfahren den Vorteil
größerer Wirtschaftlichkeit, da zur Erhitzung nur der Außenzonen erheblich geringere
Wärmemengen erforderlich sind und geringere Wärmeverluste durch Abstrahlung entstehen,
während weiterhin auch geringere Verluste durch unvollkommene Verbrennung, den Wärmeinhalt
der Abgase u. dgl. auftreten.
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Besonders bedeutungsvoll ist die Erfindung für die Enthärtung der
Außenzone von Bußeisernen Schleudergußhohlkörpern, wie Druckrohren, Abflußrohren,
Bremstrommeln und Zvlinderlaufbüchsen, deren Außenfläche zwecks späterer Bearbeitung
weich und ferner zähe sein tnuß, doch läßt sich das Verfahren gleichfalls mit Vorteil
beispielsweise bei Schleudergußhohlkörpern aus Stahl oder anderen Metallen anwenden,
welche z. B. zwecks Entfernung von Gußspannungen der Außenzone einer Wärmebehandlung
derselben unterworfen werden sollen.
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Im übrigen kann die Erfindung gegebenenfalls auch Anwendung finden
bei in Kokille ruhend gegossenen Hohlkörpern oder auch Vollkörpern, bei denen es
darauf ankommt, ohne wesentliche Veränderung des inneren Gefüges nur die Außenzone
zu enthärten bzw. spannungsfrei zu machen.