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Schutzeinrichtung für Bolzen und Löcher sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für Bolzen und Löcher. Gegen rasche
_'11)nutzung von Oberflächen an Bolzen, .'ichsteilen, Löchern bzw. Bohrungen o.
dgl. sind verschiedene Schutzverfahren bekannt. Sie sind jedoch sowohl in der Herstellung
als auch infolge der Eigenschaften des üblichen Ausgangsmaterials umständlich und
kostspielig; wird als Ausgangsmaterial z.13. ein Rohr gewühlt. so» st die genaue
Einhaltung der erforderliche» Passung schwierig. Solche Schutzeinrichtungen sind
daher bis jetzt nur für gewisse Achs-oder Bolzenkonstruktionen durchgeführt worden.
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Zweck jeder Schutzeinrichtung ist es, den Abnutzungswiderstand an
den miteinander in Berührung kommenden Mantelflächen möglichst zu erhöhen. Die Schutzauflage
soll daher außerordentlich verschleißfest sein. Trotzdem wird nach einer gewissen
Zeit der Beanspruchung eine Auswechselting nötig sein, arid diesbezüglich bieten
gerade die bekannten Verfahren wegen ihrer Umständlichkeit Schwierigkeiten.
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So kann z. B. bei langen Achsen, welche durchgehenden gleichen Durchmesser
haben mögen, ein Aufbringen der Einrichtung mit bekannten Maßnahmen nur durch eine
gesamte Wärmebehandlung der Achse, wie Härten oder Vergüten, erfolgen, und zwar
auch dann, wenn nur einzelne Teile innerhalb der Achsenlänge einem Verschleiß ausgesetzt
sind. Die Wärmebehandlung hat bei langen Achsen aber die Gefahr eines Verziehens
zur Folge, was wiederum ein nachträgliches, umständliches Ausrichten bedingt. Eine
solche Achse maß außerdem vor der Härtung mit entsprechend größerem Durchmesser
hergestellt werden, weil nach dem Ausrichten des Härteverzuges die Maßhaltigkeit
durch Schleifen über die gesamte Länge angestrebt werden maß. Nützen sich bestimmte
Stellen derartiger Achsen neuerlich ab, so können sie beispielsweise durch
Aufschweißen
oder Stahlspritzen wieder instand gesetzt werden; aber auch bei diesem bekannten
Vorgang entstehen durch Übertragung der Schweißwärme neuerliche Spannungen und Verformungen,
so daß abermals die Maßhaltigkeit durch einen sorgfältigenSchleif vorgang angestrebt
werden muß; abgesehen davon verändert sich das Materialgefüge durch die Hitzebehandlung,
so daß dieses bekannte Verfahren nicht oft wiederholt werden kann.
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Zum Schutz von Bolzen hat man ferner vorgeschlagen, geschlossene,
außen geschlitzte federnde Büchsen auf den Bolzen aufzupressen; abgesehen von kostspieligen
Vorarbeiten ist einer der wesentlichsten Nachteile dieser Möglichkeit darin gelegen,
daß sie sich nur auf die Enden der Bolzen anwenden läßt, wenn diese nicht einen
vollkommen gleichbleibenden Durchmesser haben. Eine auf bestimmte Teile innerhalb
der Bolzenlänge beschränkte Anwendung ist nicht möglich. Ähnliche Verhältnisse finden
sich beim Ausbüchsen von Bohrungen vor.
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Die Erfindung beseitigt alle diese Nachteile dadurch, daß Schutzauflagen
mit verformbaren Verbindungsstreifen Verbundkörper bilden. Die verformbaren Verbindungsstreifen
bilden Zonen aus weicherem Material zwischen den eigentlichen Schutzauflagen, wobei
im Verhältnis die Summe der i\lantelflächen der Verbindungsstreifen gegenüber der
Summe der Mantelflächen der Schutzauflagen sehr klein ist.
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Die Verbindungsstreifen können als weiche Zonen zwischen den härteren
Schutzauflagen ausgebildet sein. Nach einer Ausführungsmöglichkeit sind sie bereits
im Ausgangsmaterial des Verbundkörpers berücksichtigt, nach einer anderen Ausführungsmöglichkeit
werden sie als Schweißzonen zwischen einzelnen Schutzauflagen erhalten.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt, wobei
die Fig. i bis 4 die Anwendung der Schutzeinrichtung in der Form einer Ummantelung
betreffen und die Fig. 5 bis 9 die Anwendung der Schutzeinrichtung für das Ausbüchsen
von Bohrungen veranschaulichen. Die Fig.4 und 5 sind Längsansichten, Fig.2 ist ein
Querschnitt, und die Fig. 3 und 6 bis 9 sind Seitenansichten. In den Figuren bedeuten
i die Schutzauflagen und 2 die verformbaren Verbindungsstreifen. Sie bilden miteinander
erfindungsgemäß den wirksamen Verbundkörper. Die Schutzauflagen i sind, wie aus
Fig. 2 besonders deutlich zu entnehmen ist, bei diesem Ausführungsbeispiel aus zwei
halbrunden Schalen gebildet, deren Innendurchmesser mit dem Durchmesser des zu ummantelnden
Bolzens übereinstimmt. Die Umfangslänge jeder Schale ist geringer als der halbe
Bolzenumfang. Die Seitenwände der Schalen sind derart schräg angeordnet, daß zwei
benachbarte Seitenwände miteinander einen V-förmigen Schlitz 4 bilden.
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Die Schalen können auf beliebige Weise, beispielsweise aus Rohren,
durch einen Preßvorgang o. dgl. erhalten werden. Ein besonders einfaches Verfahren
hierfür, welches ebenfalls Gegenstand der Erfindung bildet, ist im nachfolgenden
geschildert. Es verwendet als Ausgangsmaterial beispielsweise einsatzfähiges Flacheisen.
Dieses Flacheisen wird nach entsprechender Ablängung im Preßwege zu einer der dargestellten
Schalen verformt. Hierbei stellen sich die Seitenflächen durch die beim Preßvorgang
.erfolgende Verformung von selbst schräg, so daß zwei benachbarte von innen den
V-förmigen Schlitz 4 bilden. Die Breite des Ausgangsmaterials, also beim Ausführungsbeispiel
des Flacheisens, ist so zu wählen, daß nach vollendeter Verformung die innere Umfanglänge
der erhaltenen Schale kürzer ist als der halbe Bolzenumfang. Zwischen zwei derart
ausgebildeten Schalen i bleibt also ein kleiner Zwischenraum 5 frei.
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Nach dieser Verformung werden die Schalen, wenn sie beispielsweise
aus härtbarem Material bestehen, vorzugsweise im Einsatz gehärtet. Zwischen diesen
gehärteten Schalen i werden nun beim Ausführungsbeispiel die verformbaren Verbindungsstreifen
2 durch Schweißnähte hergestellt.
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Zu diesem Zwecke ist in Fig. 3 eine eigene Vorrichtung dargestellt,
welche den erforderlichen Preßsitz der Schutzauflage i am Bolzen 3 gewährleistet.
Das Einschweißen der Verbindungsstreifen erfolgt nämlich zwischen Klemmbacken 6
und 7, welche beispielsweise Hohlräume 8 aufweisen können, um eine Wasserkühlung
zu bewirken, damit die beim Schmelzen der Elektroden 9 entstehende Hitze möglichst
auf die engsten Verschweißungszonen beschränkt bleibt, um dadurch ein Ausglühen
der harten Schalen zu verhindern.
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Beim Erkalten sucht sich die Schweißnaht in ihrem Volumen zu verkleinern,
so daß durch dies ein Impuls zur Annäherung der Schalen i aneinander bewirkt wird,
was eine :@npressung der Schalen bzw. der gesamten Ummantelung an den Bolzen zur
Folge hat.
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Es ist klar, daß auf die beschriebene Weise oder durch andere Verwirklichung
der Erfindung die Ummantelung beliebiger Teile eines Bolzens möglich ist, also auch
an den verschiedensten Stellen zwischen den Enden. Hierbei ist es stets möglich,
bei der Montage dem Umstand Rechnung zu tragen, daß die verformbaren Verbindungsstreifen
2 an sich keine verschleißfeste Oberfläche besitzen. Sie werden also stets an jenen
Stellen anzuordnen sein, an welchen bei der Beanspruchung des geschützten Bolzens
keine oder nur sehr geringe Kräfte zu übertragen sind. Dies ist bei den in der Regel
nur geringen Schwenkbewegungen der üblichen Gelenkverbindungen leicht zu berücksichtigen.
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Die Schweißnaht kann je nach Wunsch die V-förmige Nut 4 ganz ausfüllen
oder 'so hergestellt werden, daß nur ein Teil des Ringprofils ausgefüllt wird. Bei
voller Ausfüllung kann durch nachträgliches Rundschleifen eine vollkommen glatte
Mantelfläche erzielt werden. Die Verschweißung kann jedoch auch gleichzeitig zu
einer Sicherung der Ummantelung gegen Verdrehung benutzt werden, indem sie bis in
den Bereich von im Bolzen 3 vorgesehenen Nuten io getrieben wird. Es kann jedoch
auch erwünscht sein, unter allen Umständen eine Verbindung der Schweißnähte mit
dem Bolzen 3
auszuschließen; dies kann durch eine Stahl- oder Kupfereinlage,
insbesondere in Form eines Drahtes, am Grund des V-förmigen Schlitzes erreicht werden.
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Während leim Ausführungsbeispiel die Ummantelung aus zwei Schalen
als Schutzauflagen und zwei Verbindungsstreifen besteht, ist es ohne weiters möglich,
mehrere, also drei, vier, fünf usw. Schalen anzuordnen, und diese miteinander zu
verbinden. Es ist jedoch auch möglich, von einem Schlitzrohr, also einer einzigen
Schale auszugehen und nach erfolgter Anpressung an den Bolzen in dem verbleibenden
Schlitz durch Verschweißen den einzigen Verbindungsstreifen auszubilden.
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Eine andere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß
von einem an sich weicheren hülsenförmigen Grundmaterial ausgegangen wird, «-elches
an der Oberfläche gehärtet wird, so daß der Kern des Ringmaterials eine genügende
Weichheit und Verformbarkeit behält. Nachträglich werden beispielsweise durch spanabhebende
Bearbeitung nutenförmige Ausnehmungen i i (Fig. 8) vorgenommen, so daß ein Vollkörper
entsteht, der -ins verschleißfesten Teilen 12 und zwischen diesen verbleibenden
verformbaren Teilen erhalten wird.
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In gleicher Weise wie für die Ummantelungen kann die erfindungsgemäße
Einrichtung auch zur Ausbüchsung von Lagern verwendet werden. Hierbei ist das in
Fig. 3 dargestellte Herstellungsverfahren ebenfalls anwendbar, wobei an Stelle des
Bolzens 3 ein gleichdimensionierter Dorn Anwendung findet, der, um jede unerwünschte
Verbindung beim Schweißen auszuschalten, aus Kupfer bestehen kann. Die Schweißnaht
bzw. der verformbare Verbindungsstreifen wird beim Einpressen der Büchse in einen
eine Bohrung tragenden Körper 13 zusammengepreßt. Um hierfür beim Zusammenpressen
des Schweißnahtmaterials den entsprechenden Raum zu gewährleisten, kann die Schweißnaht,
wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt, besonders sparsam hergestellt sein, so
daß die fertige Büchse an den Stellen der Verbindungsstreifen Einziehungen 14 aufweist.
Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung kann nach Fig. 9 auch in nicht umfanggeschlossener
Form hergestellt werden und weist dann einen Schlitz 1,5 auf, der beispielsweise
auch in an sich bekannter Weise, insbesondere bei Ausbüchsungen, zum Eintreiben
eines festspannenden Keilstiftes dienen kann.
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Für die Verwendung der Einrichtung zu Ausbiichsungen ist es vorteilhaft,
die Büchsen an ihren Enden mit Schrägflächen 16 zu versehen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht in außergewöhnlich einfacher
Weise die Herstellung der Schutzkörper, seien sie für Bolzen oder für Bohrungen
verwendet, als Massenartikel, also mit besonders geringen Kosten, und gewährleistet
dennoch durch die verformbaren Verbindungsstreifen eine weitgehende Anpassung an
die gegebenen-Verhältnisse. Zur Erfüllung der Erfindung genügt übrigens scjion ein
einziger Verbindungsstreifen.
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\\'enn auch die Einhaltung genauer Toleranzen beispielsweise zwischen
einem zu schützenden Bolzen und den ihn umgebenden Schutzauflagen von besonderem
Vorteil ist, so ist dennoch eben durch die verformbaren Verbindungsstreifen auch
diesbezüglich eine gewisse Anpassungsfähigkeit zu erwarten. Die Anwendbarkeit ohne
jede Beschränkung auf bestimmte Querschnittformen und auch ohne Beschränkung auf
eine bestimmte Härte der Auflagen bietet in der Praxis große Vorteile. Bei Verwendung
von Einsatzmaterial oder härtbarem Material erfolgt die Härtung vorteilhaft vor
der Herstellung der Verbindungsstreifen, doch kann bei entsprechenden Voraussetzungen
auch an und für sich hartes Material, z. B. Manganstahl, für die Schalen verwendet
werden.
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In allen Fällen zeigt sich der wirtschaftliche Vorteil der Erfindung
in überragendem Ausmaß.