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Herstellung verschleißfester rohrförmiger Körper hoher mechanischer
Festigkeit Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung verschleißfester
rohrförmiger Körper hoher mechanischer Festigkeit aus härtbarem Stahl. Die Forderung,
daß ein rohrförmiger Körper hohe mechanische Festigkeit aufweisen soll, tritt bei
der technischen Verwendung derartiger Körper häufig auf. So müssen beispielsweise
Rohre, die für Spül-oder Blasversatzleitungen benötigt werden, im Inneren dem Verschleiß
durch das geförderte Gut widerstehen und außerdem mehr oder minder äußerlich widerstandsfähig
sein, besonders gegen mechanische Beanspruchung, wie Schlag, Stoß oder Druck. Aber
nicht nur bei Rohrleitungen kommen derartige Beanspruchungen vor, sondern auch bei
anderen Verwendungsarten von rohrförmigen oder zylindrischen Körpern, wie Bohrbuchsen,
Kolbenbolzen, Zylinderbuchsen u. dgl. Es hat daher auch nicht an Vorschlägen gefehlt,
derartige rohrförmige Körper zu härten. Wenn aber ein solcher rohrförmiger Körper
aus härtbarem Stahl zur Gänze gehärtet wird, so hat er zwar die Eigenschaften, dem
Verschleiß zu widerstehen, wird aber im allgemeinen so spröde sein, daß er schlagartigen
Beanspruchungen nicht widersteht, sondern zu Bruch geht. Es ist sodann weiter vorgeschlagen
worden, beispielsweise eine Rohrleitung oder einen sonstigen rohrförmigen Körper,
dessen innere Wandung auf Verschleiß beansprucht wird, von innen zu härten. Die
von innen her durchzuführende Oberflächenhärtung führt aber in den weitaus meisten
Fällen dazu, daß die gehärtete Schicht zu stark wird, d. h. also, unbeabsichtigterweise
das Rohr mehr oder minder zur Gänze gehärtet wird. Außerdem sind die zur Durchführung
des
Verfahrens entwickelten Maßnahmen sehr umständlich und verbürgen, wie dargelegt,
nicht einmal den gewünschten Erfolg.
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Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen und rohrförmige Körper aus
härtbarem Stahl im Innern verschleißfest und im übrigen von hoher mechanischer Festigkeit
herzustellen, wird gemäß der Erfindung ein neuartiges Verfahren vorgeschlagen, daß
grundsätzlich unter Benutzung aller an sich bekannten Wärmebehandlungsverfahren
durchgeführt werden kann, so auch beispielsweise unter Benutzung des elektroinduktiven
Erhitzens oder des Erhitzens mittels Gasbrenner, wobei zum mindesten für einige
der durchzuführenden Erwärmungsarten im Zuge des Verfahrens gemäß der Erfindung
denn elektroinduktiven Erhitzen den Vorzug zu geben ist. Gemäß der Erfindung wird
insbesondere vorgeschlagen, den rohrförmigen Körper zunächst durchgehend zu härten
und sodann vorzugsweise von außen einer zweiten Wärmebehandlung zu unterwerfen,
wobei planmäßig ein ungleichförmiger Temperaturverlauf über den Querschnitt der
Wandung angestrebt wird. Hierbei wird selbstverständlich die zweite Wärmebehandlung
von außen vorgenommen, wenn der rohrförmige Körper von innen verschleißfest sein
soll.
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Insbesondere ist es in Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung
möglich, den gehärteten. Körper von einer Oberfläche aus derart anzulassen; daß
die gegenüberliegende Oberflächenschicht in wählbarem Maß von der Anlaßbehandlung
nicht erfaßt wird. Es ergibt sich so ein Rohr, das beispielsweise innen eine harte
verschleißfeste Oberfläche hat, während die Außenfläche zäh ist. Bei richtiger Abwägung
des Verhältnisses von gehärteter Schicht und angelassener Schicht ergibt sich ein
Rohr, das auch mechanischen Beanspruchungen, wie Schlag oder Druck, gewachsen ist.
Ein solches Rohr eignet sich beispielsweise besonders als Spül- und Blasversatzrohr.
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Das Anlassen von der Außenfläche her kann so geführt werden, daß sie
in Richtung auf die gegenüberliegende Fläche wellenförmig verläuft. Auf diese Weise
wird erreicht, daß unter mechanischen Beanspruchungen, wie Schlag, Druck oder Verbiegung,
der Zusammenhalt zwischen gehärteten Schichten und angelassenen Schichten besonders
gut gewahrt bleibt. Insbesondere wenn das elektroinduktive Erhitzen für die Anlaßbehandlung
benutzt wird, läßt sich ein wellenförmiger Verlauf der Schichten zwischen angelassener
Zone und gehärteter Zone in einfacher Weise erzielen, indem entweder der Induktor
entsprechend geformt oder in fortschreitendem Verfahren die zugeführte elektrische
Energie abschnittsweise verändert wird, so daß die das Gefüge anlassende Wärmebehandlung
einmal tiefer und einmal weniger tief durchgreift.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die zweite Wärmebehandlung
auch so durchgeführt werden, daß die Temperatur an der beeinflußten Oberfläche über
die Härtetemperatur gesteigert wird. Es wird bei nachfolgendem Abschrecken die Oberfläche
auf diese Weise einer doppelten Härtung unterworfen, die bekanntermaßen, in bezug
auf die Ausbildung des Härtegefüges, günstig wirkt. Die Erwärmung verläuft zur gegenüberliegenden
Oberfläche hin derart, daß zwischen der doppelt gehärteten Oberflächenschicht und
der unbeeinflußt bleibenden Oberflächenschicht ein angelassener Bereich hoher Zähigkeit
entsteht. Auf diese Weise ergibt sich ein rohrförmiger Körper, dessen Innenwandung
und Außenwandung gehärtet sind, während die dazwischenliegende Schicht hoher Zähigkeit
dafür sorgt, daß das so gebärtete Rohr auch schlagartigen mechanischen Beanspruchungen
widersteht, wobei sich der besondere Vorteil ergibt, daß eine Fläche zwangsläufig
einer doppelten Härtung unterworfen ist mit den bereits angedeuteten technischen
Vorzügen einer solchen Härtung. Auch in diesem Falle wird vorzugsweise das elektroinduktive
Erhitzen angewendet, weil mit diesem Verfahren die Steuerung der Temperaturverteilung
in besonders günstiger Weise zu erzielen ist.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, bei der zweiten
Wärmebehandlung in Axialrichtung die Temperaturverteilung derart ungleichförmig
zu gestalten, daß behandelte und unbehandelte Abschnitte miteinander abwechseln.
Diese Maßnahme hat zur Folge, daß das zunächst zur Gänze gehärtete Rohr bei der
Anlaßbehandlung je weils abschnittweise entweder ganz bis zur gegenüberliegenden
Fläche erfaßt wird, oder die Behandlung bereits vor Erreichung der gegenüberliegenden
Fläche aufhört. Die Abschnitte, die behandelt sind, können gegenüber den nichtbehandelten
Abschnitten so begrenzt sein, daß die Grenzflächen senkrecht von der einen Wandung
zur anderen Wandung verlaufen. Die Begrenzungsflächen können auch schräg verlaufen,
so daß sich beispielsweise behandelte Abschnitte ergeben, die im Längsschnitt des
Rohres keilförmig aussehen. Es ist aber auch möglich, daß die behandelten Abschnitte
im Längsschnitt Trapezf6rm aufweisen u. dgl. mehr. Im Ergebnis wird ein rohrförmiger
Körper erzielt, dessen eine Oberfläche vollkommen gehärtet und dessen andere Oberfläche
abschnittsweise gehärtet ist und angelassene Abschnitte aufweist. Es ist aber auch
möglich, daß beide Oberflächen abwehselnd gehärtete und angelassene Abschnitte zeigen.
Auch solche Rohre eignen sich in hervorragender Weise als Spül- und Blasversatzrohre,
weil sie einerseits infolge der gänzlichen oder teilweisen Härtung der auf Verschleiß
beanspruchten Fläche den diesbezüglichen Anforderungen, die an solche Rohre gestellt
werden, gewachsen sind. Andererseits weisen sie infolge der vorgesehenen angelassenen
Abschnitte genügend Zähigkeit auf, um den schlag- und stoßartigen Beanspruchungen
gewachsen zu sein, denen solche Rohre unterliegen.
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In manchen Fällen kann die zu erwartende mechanische Beanspruchung
durch Schlag, Druck, Zug o. dgl. so stark sein, daß die geschilderten Maßnahmen
der Erreichung der Zähigkeit durch Anlassen allein nicht ausreichen, um die gewünschten
Eigenschaften zu erzielen. Um auch diesen Forderungen
gerecht werden
zu können, schlägt das Verfahren vor, das Rohr oder den rohrförmigen Körper vor
der durchgehenden Erhitzung durch teilweises Erhitzen und axiales Stauchen mit Verdickungen
zu versehen. Hierzu wird beispielsweise auf elektroinduktivem Wege jeweils ein Einzelabschnitt
des Rohres auf Warmformgebungstemperatur gebracht. Sodann erfolgt ein axiales Stauchen,
wobei das auf Warmformgebungstemperatur erhitzte Material aus der Wandung herausgedrückt
wird und eine ringförmige Verdickung bildet. Dabei ist es möglich, die X'erformung
so zu führen, daß der herausgedrückte `Verkstoft in eine Form oder Schablone eingepreßt
wird und sich auf diese Weise ein Ring vorbestimmter Form bildet. Die Verdickungsringe,
die einen integralen Bestandteil des gesamten Körpers bilden, erhöhen die mechanischen
Eigenschaften des lZohres in beträchtlichem Maße, so beispielsweise wird das llaß
der Durchhiegung verringert und die Steifigkeit erhöht. Das auf diese Weise mit
den Verdickungen versehene Rohr kann alsdann irgendeinem der bereits beschriebenen
Verfahren unterworfen werden. wobei das Rohr zunächst zur Gänze gehärtet und dann
vorzugsweise von außen angelassen wird, wobei dann die Verteilung der Temperatur
auf den Querschnitt planmäßig so gewählt wird, daß die gewünschten, bereits beschriebenen
Schichtenbildungen entstehen.
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In Abwandlung der zuletzt beschriebenen Ausführungsform der Erfindung
kann auch so vorgegangen werden, daß das Rohr zunächst vollkommen gehärtet wird.
Dieser Härtung schließt sich eine zweite Wärmebehandlung an, bei der partiell, und
zwar vorzugsweise der ganze Querschnitt erhitzt und diese Erhitzung zum Anstauchen
von Verdickungen ausgenutzt wird. Da die Temperatur zur Durchführung des Anstauchens
der Verdickungen die der Warmformgebung sein muß, werden diese zu behandelnden Abschnitte
gleichzeitig angelassen. und die entstehenden Verdickungen sind, verglichen mit
den restlichen Rohrabschnitten, weich und zäh. Gegenüber dem erstgenannten Verfahren
hat dieses Verfahren den Vorzug, daß eine Wärmebehandlung eingespart wird. Die Eigenschaften
des erzeugten Rohres oder rohrförmiger Körper sind dem Erzeugnis des erstgenannten
Verfahrens ebenbürtig. Die Verdickungen sollen die durch Schlag, Stoß, Zug o. dgl.
auftretenden Beanspruchungen aufnehmen und, da sie besonders zäh sind, wird dieser
Zweck mit ganz besonders günstigem Ergebnis erreicht.
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Bei diesem Verfahren kann selbstverständlich die Verdickung ebenfalls
gezwungen werden, in einer Schablone oder Form zu entstehen, so daß vorgewählte
Formen erzeugt werden, und es kann ferner durch einen Dorn o. dgl. im Rohrinnern
verhindert werden, daß die Verdickung auch nach innen wächst. Es ist ferner möglich,
indem eine Kugel durch das Rohr gezogen wird, während die Stauchstellen noch warm
sind, die Innenfläche zu glätten.
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Es sei noch einmal darauf hingewiesen, daß für das Härten und für
das Anlassen alle Erhitzungsverfahren benutzt werden können, die an sich für derartige
Maßnahmen entwickelt worden sind. Das durchgehende Härten kann durch Erhitzen im
Ofen mittels Gasbrennern oder elektroinduktiven Hitzegeräten im unmittelbaren Stromdurchgang
o. dgl. ausgeführt werden. Die zweite Wärmebehandlung, d. h. also das Anlassen,
wird entweder elektroinduktiv oder im unmittelbaren elektrischen Stromdurchgang
durchgeführt. An Stelle dieser elektrischen Erhitzungen kann auch ein Erhitzen mittels
Brenner treten.
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Bei der Beschreibung des Verfahrens ist im allgemeinen darauf hingewiesen
worden, daß das Verfahren vorzugsweise benutzt werden kann für die Herstellung von
Spül- oder Blasversatzrohren. Es kann aber auch für alle möglichen anderen rohrförmigen
Körper benutzt werden, bei denen ähnliche Eigenschaften gewünscht «-erden, wie sie
für Spül-und Blasversatzrohre erforderiich sind, so beispielsweise für Zvlinderbuchsen,
Kolbenbolzen, Matrizen, Bohrbuchsen, hohle Walzen o. dgl.