DE876697C

DE876697C - Hohlachse bzw. -welle fuer Fahrzeuge, insbesondere fuer Schienen-fahrzeuge, und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE876697C
Application number: DEP15913D
Authority: DE
Inventors: Walter Siepmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1953-05-18

Description

Hohlachse bzw. -welle für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge, und Verfahren zu ihrer Herstellung Es sind bereits Hohlachsen .bekannt, deren Herstellung in der Weise erfolgte, daß die mit massiven Achsschenkeln versehenen Vollwellen ausgebohrt und dann in der Mitte verschweißt wurden. Bei diesen im spanabhebenden Verfahren hergestellten Hohlachsen wurde als nachteilig festgestellt, daß von den feinen, radial verlaufenden Dreh- und Bohrriefen nach längerem Gebrauch der Hohlachsen Dauerbrüche ausgingen. Man ging deshalb, um diesen durch die spanabhebende Behandlung des Werkstückes hervorgerufenen Nachteil zu beseitigen, dazu über, den Hohlraum durch Rufdornen und Ziehen des vorgedornten Rohlings zu gewinnen, so daß die durch das Ziehen und Rufdornen entstehenden Zieh- und Dornriefen nunmehr in Längsrichtung der Achse verliefen. Man ließ es aber dabei, die Schweißnaht ungefähr in die Mitte der Achse zu legen. Nun bedingt aber das Vorsehen der Schweißnaht in der Mitte, daß die Hohlräume an der Schweißnaht den größten Durchmesser aufweisen müssen und von der Schweißnaht zu den beiden Achsschenkeln hin leicht konisch verlaufen, da sich sonst die Dorne beim Dornen und Ziehen nicht lösen. Bei Waggonachsen liegen die konstruktiven Grundbedingungen genau umgekehrt wie bei den in der Mitte geschweißten Achsen. Bei den Waggonachsen mulß, um einen einwandfreien Kräfteverlauf sicherzustellen, die Achse vom Radsitz nach der Mitte der Achse hin etwa konisch verlaufen; da die Beanspruchung unmittelbar hinter dem Radsitz (nach der Mitte hin gesehen) größer ist als. in der Mitte der Achse. Außerdem kommt hinzu, däß in der Mitte der Achse bei den vorhandenen Waggons das Bremsgestänge in großer Nähe der Achse verläuft, so daß also eine Einschnürung der Achsen in der Mitte notwendig ist.
Weiterhin ist vorgeschlagen worden, Hohlachsen oder -wellen aus drei Stücken, und zwar aus einem Mittelstück und zwei Endstücken, herzustellen, indem diese. drei Teilstücke miteinander verschweißt werden. Dabei können alle drei Teilstücke aus Rohr bestehen; es können aber auch die Endstücke aus Vollmaterial, das durch Tieflochung hohl gestaltet ist, gefertigt sein. Bei diesen bekannten Hohlachsen liegen die Schweißstellen außerhalb des Nabensitzes der Räder, und zwar dicht an der Nabeninnenseite und damit dicht neben dem -Laufrad, d. h. an einer Stelle, die der höchsten Beanspruchung ausgesetzt ist. Das Verlegen der Schweißnähte an diese höchstbeanspruchten Stellen der Achse erfordert einen dementsprechenden Materialquerschnitt und damit Materialaufwand. Das Mittelstück. ist in seinem Durchmesser abhängig vom Durchmesser der Endstücke.
Die dem Bekannten anhaftenden Nachteile werden durch den Vorschlag der nachstehend beschriebenen Erfindung, der im wesentlichen darin besteht, jede der beiden Schweißnähte der drei zu verschweißenden Teilstücke in die Mitte des Nabensitzes zu verlegen, nicht nur beseitigt, sondern darüber hinaus der große Vorteil erzielt, daß der Außendurchmesser des Mittelstückes unabhängig ist von dem Außendurchmesser der Endteile. Diese Unabhängigkeit ergibt den weiteren Vorteil, daß Hohlachsen bzw. -wellen aus Mittelstücken und Endteilen zusammengeschweißt werden können, bei denen die zu verschweißenden Teile lediglich aufgedornt zu werden brauchen und somit keine weitere Warmverformung erfordern. Ein weiterer der Erfindung eigener Vorteil besteht darin, daß unbrauchbar -gewordene Achsen beliebiger Abmessungen nach dem Vorschlag der Erfindung lediglich durch Aufdornen der Enden der miteinander zu verschweißenden Teile wieder verwendet werden können.
Der Vorschlag, die Schweißnähte in die Nabensitze zu verlegen, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Weise durchgeführt, daß ein aus einem vollen Stab oder aus einem Rohr bestehendes Mittelteil an den Enden konisch aufgedornt wird und zwei die Achsstummel bildende Körper gleichfalls konisch aufgedornt werden, worauf letztere mit ihren offenen Stirnseiten mit den offenen Stirnseiten des Mittelteiles durch Schweißung, vorzugsweise - durch elektrische Stumpfschweißung, verbunden werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung in den Abb. i bis 5 beispielsweise veranschaulicht. Die bildliche Darstellung dient zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens.
Es sei angenommen, daß eine Achse aus Rohlingen gefertigt werden soll, wobei das Mittelstück a von einem Stab gebildet wird. Das die eigentliche Achse bildende Mittelstück a wird an den Enden nach - entsprechender Vorbereitung konisch aufgedörnt..Die konische Höhlung b, c wird errechnet oder auf empirischem Wege ermittelt. Die beiden Mündungen d, d' der Höhlungen b, c sind hierbei derart ausgeweitet, daß ihr Außendurchmesser gleich dem Nabendurchmesser der aufzusetzenden Räder ist. Die Endstücke e und f werden entweder im Gesenk geschmiedet oder auf der Schmiedemaschine geformt, so daß sich Achsstummel mit konischen Hohlräumen g und h ergeben, wobei wiederum darauf Bedacht zu nehmen ist, daß der Außendurchmesser der Hohlraummündungen i und h gleich dem Nabendurchmesser der aufzusetzenden Räder ist. Nunmehr werden die Mündungen der Höhlungen b, g und c, h aneinandergefügt und durch Schweißung, vorzugsweise durch elektrische Stumpfschweißung; verbunden.
Wichtiger erscheint der Erfindungsgedanke bei der Anwendung von im Eisenbahnbetrieb beschädigten Masswachsen. Es ist bekannt, daß ein besonders großer Verlust bei Massivachsen durch Achsenbrand entsteht. Die innerhalb der Radnaben angeschmorten Achsen müssen ausgewechselt und die beschädigten Achsen verschrottet werden. Hier gewinnt die Erfindung in der Anwendung bei solchen Achsen eine besondere Bedeutung. Die Achsstummel werden in der Mitte der Radsitze abgeschnitten. Das Mittelstück wird darauf in der bei einem Rohling beschriebenen Weise bearbeitet. Haben nur die Achsstummel zu sehr gelitten, dann kommen nur diese Teile zum Abfall und werden durch neue Stücke ersetzt. Ist die Beschädigung nicht so stark, dann wird durch Aufdornen des Massivkörpers und Bearbeitung im Gesenk-oder auf der Schmiedemaschine der Körper in die bereits oben erläuterte Form gebracht. Hierbei wird das gesunde Innere des Körpers nach außen gedrückt und die beschädigte Haut durch Abdrehen entfernt. Die .Schweißverbindung der so hergerichteten Teile erfolgt dann, wie bereits oben erläutert wurde. Es liegt klar auf der Hand, daß neben dem bedeutenden technischen Fortschritt die Erfindung einen wirtschaftlichen Vorteil von besonders hohem Wert bringt, da unbrauchbar gewordene Achsen dem erneuten Verbrauch zugeführt werden, wobei ihre technische Eigenschaft nicht vermindert, sondern durch die Herabsetzung des Gewichtes erheblich verbessert wird.
Besonders stark auf Biegung beansprucht wird die Achse an den an die Radsitze angrenzenden, dem Achsmittelteil zugekehrten Stellen. Man hat es in der Hand, beim Schmieden des Achsstummelkörpers und des Mittelteiles diese Stellen zu verstärken, wie in Abb. 3 an den Stellen L, m beispielsweise veranschaulicht ist.
In den Abb, q: und 5 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, nach der das Mittelstück aus einem Rohr gebildet ist. Ein Rohr n von entsprechender Wandstärke wird derart verformt, daß sich den Achsstummeln entsprechende Mundstücke o ergeben. Das Schweißen erfolgt dann in gleicher Weise wie bei den Hohlachsenmittelstücken. Die Verformung erfolgt auf warmemWege ohne mechanische Bearbeitung. Dadurch wird erreicht, daß an den Stellen der höchsten Bruchgefahr keine radial verlaufenden Riefen entstehen. Der Faserverlauf des Werkstoffes wird nicht durchschnitten; vielmehr wird ein Faserverlauf erzeugt, der annähernd parallel zur äußeren Formgebung verläuft, wie dies schematisch in Abb. 5 veranschaulicht ist.
In der gleichen Weise, wie bei Abb. 3 geschildert wurde, kann auch bei dieser Ausführung an den Stellen der höchsten Beanspruchung eine Verdickung p angestaucht werden.
Die Erfindung soll in erster Linie bei Waggonachsen Anwendung finden. Es können aber auch Achsen anderer Art sowie umlaufende Wellen nach dem beschriebenen Herstellungsverfahren gefertigt werden.
Die geschweißten Achsen bzw. Wellen werden vorteilhaft in ihrer Festigkeit noch dadurch verbessert, daß man sie einem Vergütungsprozeß unterwirft. Der Vergütungsvorgang ist in üblicher Weise durchzuführen und hängt von dem zu verwendenden Werkstoff ab. Er besteht in der Regel aus einem Härten und Abschrecken in Wasser oder 01 und in einem anschließenden Anlassen bei entsprechender Temperatur, die den gewünschten Festigkeitseigenschaften angepaßt werden muß. Es besteht ferner die Möglichkeit, die Laufeigenschaften der Achsen dadurch zu erhöhen, daß die Oberflächen der Achsstummel entsprechend bearbeitet werden, und zwar durch Härten der Oberflächen mittels Flammenhärtung oder Nitrierhärtung. Diese Möglichkeit ist jedoch nur dann ausnutzbar und wirtschaftlich tragbar, wenn die ganze Achse nicht aus einheitlichem Material hergestellt wird. Das Verfahren nach der Erfindung läßt es infolge der Unterteilung der Achse zu, die Achsstummel aus einem anderen Werkstoff herzustellen als dem für die eigentliche Waggonachse verwendeten und sie dann entsprechend zu härten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Hohlachse bzw. -welle für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit Sitzflächen für die Naben der Radkörper, wobei die Achse bzw. Welle aus einem Mittelstück und zwei Endstücken in zwei Schweißnähten zusammengeschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden vorzugsweise durch elektrische Stumpfschweißunghergestellten Schweißnähte in der Mitte des Nabensitzes liegt.
2. Verfahren zur Herstellung von Hohlachsen oder -wellen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Mittelteiles (a) durch Aufdornen oder im Schmiedemaschinenverfahren konisch verlaufende Höh-Lungen (b, c) erhalten, deren Mündungen (d, d') dem Nabendurchmesser der Radsitze angepaßt sind, wobei mit diesen Mündungen die Mündungen (i, h) der in bekannter Weise mit entsprechenden Höhlungen hergestellten Endstücke (e, f) verschweißt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsstücke für die Herstellung durch Achsenbrand oder sonstige Einflüsse im Betrieb beschädigte Massivachsen dienen, die durch Schnitte in der Mitte oder annähernd der Mitte der Nabensitze in drei Teile (a, e, f) zerlegt werden. q..
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufdornen und Verformen der unterteilten beschädigten Achsen das gesunde Innere nach außen gedrückt und die beschädigte Außenhaut durch Abdrehen entfernt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittelstück (a) ein rohrförmiger Körper (n) gewählt wird, dessen Enden entsprechend aufgedornt und verformt werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die übergangsstellen vom Achsenmittelteil zum Radsitz ohne mechanische Bearbeitung warm verformt werden. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Warmverformung zwischen Gesenk und Dorn ein Faserverlauf erzeugt wird, der annähernd parallel der äußeren Formgebung verläuft. B. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den höchstbeanspruchten Stellen, unmittelbar hinter dem Radsitz nach der Mitte der Achse zu, eine Verdickung (L, m, p) angestaucht wird. g. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die geschweißten Achsen oder Wellen nach dem Schweißen einem an sich bekannten Vergütungsverfahren unterworfen werden. io. Hohlachse oder -welle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die unterteilte Achse aus solchen unterschiedlichen Werkstoffen besteht, daß die die Räder tragenden Achsstummel (e und f) durch Oberflächenhärtung veredelt werden können. Angezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 8981g2 und 898193.