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Verfahren zum Sauerstoffhobeln für nicht oxydierende Metallkörper
Die Erfindung behandelt ein thermo-chemisches Hobelverfahren für oxydationsbeständige
Metalle, insbesondere Stahl, mittels Sauerstoffgas, dem Vorerhitzerflammen und brennbares
Metallpulver zugesetzt sind. Beim Sauerstoffhobelverfahren wird insbesondere Stahlpulver
dem Schneidstrahl außerhalb der Düse zugeführt.
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Beim Sauerstoffhobeln ist die Außenpulverspeisung der Innenpulverspeisung
weit überlegen. So hobelt man z. B. Platten aus rostfreiem Stahl mit einer z25 mm
weiten Düse bei Außenpulverspeisung und arbeitet sie dann mit einer Blasdüse mit
Innenpulverspeisung zur Entfernung von Graten an Überlappungen nach. Benutzt man
das Hobelverfahren z. B. als Vorstufe zum Walzen, dann werden die Platten gründlich
dekalibriert und anschließend erhitzt. Bei diesem Vorgehen bleiben die Platten beim
Sauerstoffhobeln mit Außenpulverspeisung verhältnismäßig zunderfrei. Sie färben
sich jedoch an allen Stellen, die mit Innenpulverspeisung behandelt sind, unter
schwerer Zunderbildung dunkel und zeigen so an, daß sich die beiden Oberflächen
unter Hitzeeinwirkung verschieden verhalten haben und wahrscheinlich nunmehr metallurgisch
erheblich verschieden sind. Die mit Außenpulverspeisung behandelten Flächen lassen
sich zu einem hochwertigen Walzprodukt weiterverarbeiten. Die mit
Innenpulverspeisung
behandelten Flächen weisen dagegen dunkle und glänzende Störflecken auf.
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Die Erzeugung einer weitgehend und gleichmäßig oxydierten Schlacke
durch Außenpulverspeisung ist durch metallurgische Untersuchungen erwiesen. Solche
Schlacke läßt sich wegen ihrer Brüchigkeit leicht entfernen und bindet mit der Plattenfläche
an Überläppungsstellen nicht ab, wie dies z. B. bei Innenpülverspeisung der Fall
ist. Da die dunklen und glänzenden Stellen immer an Überlappungsstellen auftreten,
muß@ man zwingend annehmen, daß sie von dem hohen Metall- und Schlackengehalt herrühren,
den der Hobelprozeß mit Innenpulverspeisung in das Grundmetall der Schlackenflächen
an solchen Stellen einbringt.
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Wenn man das Pulver dagegen außerhalb der Düse in den breiten flachen
Sauerstoffstrom, wie er zum Hobeln von Metallkörpern üblicherweise benutzt wird,
einführt, wird das Pulver gleichmäßig und vollständig über die volle Breite des
Stroms verteilt. Zur Behebung dieser Schwierigkeiten hat man vorgeschlagen, das
Pulver in zahlreichen und in geeignetem Abstand voneinander liegenden Strahlen in
die ganze Breite des Sauerstoffstroms einzublasen. Eine solche Vorrichtung kommt
jedoch sehr teuer, weil jeder Strahl mit der gleichen Pulvermenge.- versorgt werden
muß, wenn der Prozeß richtig ablaufen soll. Solche Vorrichtungen eignen sich verständlicherweise
auch nicht ohne weiteres für Handbetrieb.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß das ,pulverbeladene
Gas als dünner, flacher Strom von im wesentlichen gleicher Breite wie der Sauerstoffstrom
ausströmt und die Pulverteilchen im wesentlichen dadurch gleichmäßig über den ganzen
Querschnitt des flachen Trägergasstroms verteilt sind, daß sie vorher in ihrer Ausströmdüse
über eine gegen den Gasstrom gerichtete Falte geführt werden. Der flache Sauerstoffstrom
soll dabei nicht breiter als etwa 7,5 cm sein und mehrere Vorerhitzerflammen an
seiner breiten Oberfläche haben. Das' Pulver, z. B. Stahlpulver, wird in einem spitzen
Winkel durch sein Trägergas durch die Vorerhitzerflammen in den Sauerstoffstrom
eingeblasen. Die Ausströmdüse des pulverbeladenen Trägergases hat ein flaches breites
Mundstück, um einen dünnen flachen Pulverstrom, entsprechend der Breite des flachen
Sauerstoffstroms, zu erzeugen. Durch die Falte in der Düse ist das Pulver vollkommen
gleichmäßig über den ganzen Trägergasstrom verteilt, sobald es das flache Mundstück
der Pulverdüse verläßt. Durch diese einfache Ausbildung wird die ganze Sauerstoffhobelvorrichtung
sehr einfach und leicht und läßt sich ohne Schwierigkeiten auch von Hand bedienen.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird, wie bereits geschildert, eine
Spezialdüse verwendet. Diese Spezialpulverdüse hat zu Beginn des Düsenstücks einen
runden Querschnitt und geht dann unter erheblicher Verbreiterung in ein Flachstück
über, das in einem ganz flachen Mundstück endet. An der Übergangsstelle sitzt die
bereits erwähnte Falte, die sich wie ein Stauwehr an der Innenwand der Pulverdüse
gegen den Trägergasstrom vorwölbt und das Pulver in der erforderlichen Weise gleichmäßig
über die ganze Düsenbreite verteilt. Es liegt auf der Hand, daß diese Art der Verteilung
weit einfacher ist als die bekannte Vorrichtung mit zahlreichen Einzelpulverstrahlen.
Dies bedingt auch die einfache und leichte Bauart des ganzen Sauerstoffhobels. Ein
solcher Sauerstoffhobel ist preiswert herzustellen und hat geringe Betriebsposten.
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Es bat sich -gezeigt, daß die Hobelgeschwindigkeiten mit dem Verfahren
an dem Gerät nach der Erfindung zwei- bis dreimal größer sind als die Hobelgeschwindigkeiten
bei Geräten mit Innenpulverspeisung. Hierdurch wird das Sauerstoffhobeln erheblich
wirtschaftlicher als mechanisches Fräsen öder Schleifen.
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Die Zeichnungen bringen ein Ausführungsbeispiel für den Sauerstoffhobel
nach der Erfindung.
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Fig. i zeigt dabei das Handstück als Sauerstoffhobel mit Außenpulverspeisung
in einer perspektivischen Übersicht; Fig.2 zeigt das Hobeln in Seitenansicht, zum
Teil im Schnitt; Fig. 3 zeigt einen Aufriß der eigentlichen Pulverdüse, zum Teil
im Schnitt, um Einblick in das Düseninnere zu geben; Fig. 4 zeigt einen Seitenriß
der Pulverdüse, zum Teil im Schnitt, nach der Linie A-A der Fig. 3 Fig. 5, 6, 7
und 8 sind Draufsichten und Seitenrisse der Pulverdüse und zeigen verschiedene Abarten
davon.
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Nach den Fig. i bis 4 hat das Hobelhandstück io eine Sauerstoffdüse
12 und eine Pulverdüse 14. Beide Düsen werden von einem Gestell 16 mit einer Gleitstütze
18 zusammengehalten. Die Gleitstütze 18 hat Stabform auf einer Seite und einen Kugelfuß
2o zur Führung auf der Fläche 22 des Werkstücks W. Das andere Ende des 4Stabgriffs
hat ein Lager 24 mittels zwei Lagerjochen 26 an dem Gestell 16 und Schraubbolzen
28, die die Düse 12 mittels einer Klammer 30 zusammenhalten. Das Gestell 16 hat
außerdem noch eine weitere Klammer 32 und hält damit die Pulverdüse 14 in richtiger
Lage zur Düse i2. Das Klammerstück 32 besteht aus einer Platte 34 für die Auflage
der Düse 14 und einem U-förmigen Bügel 36, der in die von der Falte 40 gebildete
Aussparung 38 an der Düse cingreift. Die Bügelenden haben Gewinde und ragen durch
die Platte 34, mit der sie durch Muttern verschraubt sind.
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Die Hobeldüse 12 des Blasstücks io hat ein geschlitztes Mundstück
44 zur Erzeugung eines verhältnismäßig flachen Sauerstoffstroms 45 gegen das Werkstück
W in einem Winkel von etwa 3o bis 5o°, sobald man das Blasstück io mit dem starren
Griff i8 auf das Werkstück W aufsetzt Die Achse des Schleifgasstroms liegt dabei
praktisch parallel zur Werkstückfläche. Die Düse i2 hat außerdem noch eine Reihe
von Brenneröffnungen 46, die die Vorerhitzerflammen 47 über und unter dem Schneidsauerstoffstrom
45 im wesentlichen parallel dazu verteilen.
Die Pulverdüse 14 besteht
aus einem Rohr aus geeignetem Metall, z. B. rostfreiem Stahl, und ist gegen das
untere Mundstück 50, flach ausgeformt. An der Übergangsstelle vom runden
zum Flachquerschnitt sitzt die Falte 4o. Diese Falte hat einen Abstand von etwa
6,5 cm vom flachen Mundstück und ist so tief, daß der Faltenkamm unter der Ebene
des Mundstücks und ebenso unter der mittleren Ebene des kreisförmigen Querschnitts
liegt. Hierdurch läuft der Pulverstrom gegen die Falte auf und wird zu einer gleichmäßigen
und einheitlichen Verteilung im Trägergasstrom beim Verlassen des Mundstücks gezwungen.
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Die Längsachse der Pulverdüse 14 liegt vorzugsweise in einem Winkel
von 35° zur Längsachse der Hobeldüse 12. Es lassen sich auch im Winkel von 25 bis
4oc gute Ergebnisse erzielen. Der Winkel zwischen der Achse der Sauerstoffdüse und
der Werkstückfläche soll etwa zwischen 3o bis 5o° liegen.
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Um auch an den, äußersten Seiten des Pulverdüsenmundstücks eine gute
Pulververteilung entsprechend dem Sauerstoffstrom zu erreichen, ist das Pulverdüsenmundstück
an den Eckseiten etwas nach außen gewölbt. Hierdurch erreicht man eine gute Pulververteilung.
Die Pulverdüse wird mittels eines ILlammerbiigels 36 auf dem Gestell 16 und damit
auch auf der Sauerstoffdüse befestigt.
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Bei dieser Ausbildung ist das Pulver nur an der Führungsfront der
Reaktionszone und der dort vorhandenen Mischung von Sauerstoff, Brenngas und Pulver
wirksam. Hinter der fortschreitenden Reaktionszone ist das Pulver bereits im wesentlichen
verbraucht. Ein Bruchbeil des Sauerstoffstroms genügt deshalb dort zur Beseitigung
der Schlacke. Bei der Erfindung ist der größte Teil des Sauerstoffstroms pulverfrei.
Das Pulver bleibt auf der oberen Zone und Führungsspitze des Sauerstoffstroms beschränkt.
Hierdurch bleibt die Oberfläche frei von glänzenden Flecken. Die nach dem Hobeln
anhängende Schlacke enthält Oxydverbindungen mit einem hohen Gehalt von Fe. 04,
mit nur ganz wenig oder überhaupt keinem F.e O, und ist praktisch frei von Eisen.
Bei Anwendung des Verfahrens auf einige Molybdänstähle ist der träge Endvorgang
sehr von Vorteil, da er die schnelle und gleichmäßige Absorption der Hitze begünstigt
und hierdurch ein örtliches Verbrennen durch Wiedererhitzen von Schlacke auf der
bereits gehobelten Oberfläche verhindert.
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Man kann die Pulverdüse auch mit zwei Falten 54 und 55 nach den Fig.
5 und 6 für eine noch gleichmäßigere Pulververteilung ausrüsten. Die Düse läßt sich
auch etwas gebogen ausbilden, wie z. B. nach den Fig. 7 und 8, wobei man das gleiche
Ziel auch mit nur einer Falte erreicht. Durch die Begrenzung der Breiten von Pulver-und
Schneidgasstrom auf die Größen von 7,5 cm sind die geschilderten Geräte für Handbetrieb
ohne weiteres geeignet.