DE890851C - Gluehkopf, insbesondere zum Erwaermen von gleichzeitig einer Verformung unterworfenen Werkstuecken - Google Patents

Description

• Glühkopf, insbesondere zum Erwärmen von gleichzeitig einer Verformung unterworfenen Werkstücken Für das Anwärmen von kleinen Metallteilen zur Herstellung von Verbindungen durch Nietung, Stauchung usw. wurde bisher mit Vorteil der elektrische Strom benutzt, wobei die zu verformenden Teile in den Stromkreis eingeschaltet wurden und die Wärme durch direkte Widerstandserhitzung erzeugt wurde.
• Dazu ist ein guter elektrischer Kontäkt'erforderlich, der durch Aneinanderpressen der Teile erreicht wird. Kontaktpressung und Verformungsdruck werden auf diese Weise kombiniert, so daß das Erwärmen und Verformen zum Stauchen, Nieten usw. in einem Arbeitsgang durchgeführt werden kann. In letzter Zeit sind auch auf diese Weise Verbindungen von metallischen mit nichtmetallischen Teilen, beispielsweise mit Keramik hergestellt worden.
• Die Stromleitung durch das Werkstück bringt in manchen Fällen Nachteile mit sich, weil dann bei ungenügender Kontaktgabe Lichtbogenbildung und Überhitzung auftritt; auch werden beim Stromdurchgang die Metallteile im ganzen erwärmt, während oft nur eine teilweise Erwärmung erwünscht ist. Außerdem ist die Erwärmung vom spezifischen Widerstand der verwendeten Metalle und von den Querschnitten der zu verarbeitenden Teile abhängig. Massive und gut leitende Teile erzeugen bei gleichen Spannungen geringere Stromwärme. Dies bedingt eine entsprechende Anpassung der elektrischen Einrichtung. Es sind daher verhältnismäßig große und teuere Umformer erforderlich, da die Ströme bei Widerstandserhitzung ziemlich groß sein müssen. Endlich ist eine genaue und kompliziertere Formgebung der Werkstücke mit dieser Methode kaum möglich.
• Diese Mängel können behoben werden, wenn gemäß der Erfindung mit einem elektrisch beheizten Glühkopf gearbeitet wird, der im Innern eine Lichtbogenheizung erhält. Diese Anordnung stellt auch eine grundsätzlich andere Lösung dar als die bekannten, elektrisch beheizten. Lötkolben und ähnliche Einrichtungen, welche `durch elektrische Widerstände erwärmt werden. Denn mit einem derartig widerstandsbeheizten Kopf wäre es unmöglich, die hohe Wärmeleistung zu erreichen, welche für derartige Arbeiten notwendig ist. Es sind auch lichbogenbeheizte Lötkolben bekanntgeworden, bei denen das dem Kolbenkopf abgekehrte Ende durch einen von außen auf das Kupfer wirkenden Lichtbogen erwärmt wird, wobei ebenfalls Leistung und Temperatur begrenzt sind.
• In den Abb. z bis S sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
• Es bedeutet b ein unten geschlossenes Rohr aus hochfeuerfestem Material. Der untere Teil. a, nachstehend Kopf oder Glühkopf genannt, kann entweder rund ausgebildet sein oder dem jeweiligen Arbeitszweck angepaßt- werden. In Abb. r ist ein runder Glühkopf dargestellt; in -Abb: :2 ein besonderes Profil. Das Rohr b kann ganz aus Metall oder auch aus hochfeuerfestem keramischem Material bestehen. Es kann aber auch aus verschiedenen Werkstoffen zusammengesetzt sein. Abb, 3. zeigt :ein Beispiel einer Kombination eines Metallrohres b mit einem eingesetzten Glühkopf a aus keramischem Material.
• Das Rohr b wird unter Zwischenschaltung einer elektrisch isolierenden Büchse c mittels Arm d fest mit derSäule e verbunden, welche durch einen geeigneten Mechanismus gehoben und gesenkt .werden kann, wodurch ein Druck zum Stauchen oder einer anderen Formgebung auf den Glühkopf a übertragen werden kann.
• In den Glühkopf a ist eine Elektrode f in Form eines zylindrischen Tiegels aus Graphit, Kohle oder ähnlichen die Wärme und Elektrizität gut leitenden Materialien höchster Feuerbeständigkeit eingesetzt. Zur Herstellung eines guten elektrischen Kontaktes kann der Zwischenraum zwischen Elektrode f und Glühkopf a mit Graphitpulver oder ähnlichen leitenden Materialien ausgefüllt werden, sofern der Glühkopf a aus Metall besteht. Die Elektrode f hat außer der Stromleitung die besondere Wirkung, die auf den kleinsten Raum konzentrierte Lichtbogenwärme höchster Temperatur vermöge ihrer guten Wärmeleitfähigkeit auszubreiten und auszugleichen, so daß .der Glühkopf a vor lokaler Überhitzung geschützt. ist. Trotzdem ist es möglich, am Glühkopf a bei geeigneter Material-Wahl sehr hohe Temperaturen zu erzeugen, wodurch sich die beschriebene Einrichtung besonders von den bisher bekannten Anordnungen unterscheidet.
• Bei Verwendung eines Glühkopfes aus keramischem Werkstoff kann die Elektrode f so dimensioniert werden, daß noch eine elektrische Verbindung mit dem Metallrohr b möglich ist. Diese Verbindung kann beispielsweise auch durch ein Schraubgewinde hergestellt weiden, wie in Abb. 3 dargestellt. Es kann auch eine besondere Stromzuleitung g aus einem Graphitstab -in Elektrode f eingesetzt werden, besonders darin, wenn a und b aus keramischen Werkstoffen bestehen, wie dies in Abb: 4 dargestellt ist. Statt der Elektrode f kann auch nur Pulver aus Graphit oder ähnlichen leitenden Materialien gemäß Abb. 5 verwendet werden, .da auch auf diese Weise ein Schutz des. Glühkopfes a gegen lokale Überhitzung erzielt werden kann.
• Als Gegenelektrode dient ein Stab h aus Graphit oder ähnlichem Werkstoff, welche in den Glühkopf a mit Rohr b eingesetzt ist und durch ein elektrisch und Wärme isolierendes Rohr i zentrisch geführt wird. Dieses Rohr i kann entweder oberhalb der Elektrode f aufhören, wie in Abb. z dargestellt, oder in die Elektrode f hineinreichen (Abb. 3 und q.). In der Darstellung gemäß Abb. q. dient i gleichzeitig als elektrische Isolierung zwischen den Elektroden f und ei bzw. dei# Elektrode h und der Stromzuführung g.
• Um den Zutritt der Luft zu verhindern, wird zum Abschluß des Rohres b eine Dichtung k angewendet. Aus dem - gleichen Grunde werden die Luftzwischenräume innerhalb des Glühkopfes a mit Rohr b möglichst klein gehalten oder gut ausgefüllt. Es wird beispielsweise das Distanzrohr i so lang als möglich ausgeführt.
• Die elektrische Stromzuführung zum Rohr b bzw. zum Stab g erfolät durch den flexiblen Anschluß m. Die Elektrode h wird in einem. Ring mit Federn o festgehalten.. Die Stromzuführung zur Stabelektrode h erfolgt über eine Metallkappe n mittels flexiblem Anschluß p. Federring o ist unter Zwischenschaltung einer isolierenden Büchse r in einen Arm q eingesetzt, welcher -mit der Säule s fest verbunden ist und in vertikaler Richtung verstellt werden kann. Zu diesem Zweck kann die Säule s in einer Führung t geführt werden, welche zweckmäßig auf den Arm d befestigt wird. Die Verstellung der Elektrode h kann mittels der Säule s entweder von Hand erfolgen oder selbsttätig in Abhängigkeit von den elektrischen Größen des Lichtbogens, beispielsweise der Spannung, des Stromes oder des Widerstandes nach bereits be-.kannten Methoden.
• Der Betrieb der Vorrichtung ist sehr einfach. Durch Berühren der beiden Elektroden f und h wird der Stromübergang hergestellt und . durch geringes Auseinanderziehen von f und k der Lichtbogen gezogen. Bei Regelung von Hand kann z. B. so vorgegangen werden, daß durch Senken der Säule gegen den Druck einer Feder u ein zeitweises Brennen des Lichtbogens je nach Wärmebedarf. des jeweiligen Arbeitsprozesses hervorgerufen wird. Diese Steuerung kann zweckmäßig durch geeignete Hebelanordnung mit der Bewegung für die Formgebung kombiniert und sehr ,feinfühlig ausgebildet werden, da die starke Wärmeentwicklung: des Lichtbogens eine sofortige Wirkung und genaueste Dosierung der Hitze ermöglicht. Es kante aber auch eine bestimmte Einstellung des Lichtbogens mittels Stellschrauben oder ähnlichen Mitteln für längere Zeit festgehalten werden, bis wieder eine neue Einstellung erforderlich ist. Die grobe Einstellung, die nur von Zeit zu Zeit vorgenommen werden muß, geschieht durch Nachschieben der Elektrode h im Federring o. Der Lichtbogen brennt, einmal gezündet, sehr ruhig und erfordert nur eine geringe Nachstellung der Elektroden, weil die Luft keinen Zutritt hat und praktisch kein Abbrand entsteht. Aus diesem Grunde eignen sich für .die Teile a und b des Glühkopfes besonders Metalle oder für höhere Temperaturbereiche keramische Werkstoffe mit dichtem Scherben.
• Anstatt eines Glühkopfes können auch mehrere Glühköpfe in beliebiger Anordnung zur Anwendung kommen. Dabei können zwei gegenüberliegende Köpfe Formen erhalten, die einander entsprechen.
• Als elektrische Einrichtungen genügen im Gegensatz zu der für direkte Widerstandserhitzung erforderlichen großen Apparatur mit hohen Stromstärken nur kleine Streutransformatoren, wie sie beispielsweise für Kinolampen Verwendung finden.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Glühkopf, insbesondere zum Erwärmen von gleichzeitig einer Verformung unterworfenen Werkstücken aus beliebigen Stoffen, bei denen z. B. die Erwärmung bis zur Erweichung, Sinterung oder Schmelzung mit einer gleichzeitigen spanlosen Formgebung durch Pressen, Stauchen, Ziehen oder Schmelzformen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkopf im Innern eine Lichtbogenbeheizung erhält.
2. 2. Glühkopf nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkopf aus einem Rohr (b) aus hochhitzebeständigem Werkstoff metallischen oder keramischen Charakters mit dichtem Scherben besteht, dessen unterer Teil (a) geschlossen ist und als eigentlicher Glühkopf eine den jeweiligen Zwecken angepagte Formgebung nach Art einer Matrize oder einer kleinen Schmelzform erhält.
3. 3. Glühkopf nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (a und b) aus verschiedenem Material bestehen, z. B. der obere Teil (b) aus hochhitzebeständiger Metalllegierung und der untere Teil (a) aus hochfeuerfesten keramischen Werkstoffen mit dichtem Scherben, um auch noch bei höchsten Temperaturen eine ausreichende mechanische und thermische Festigkeit zu erzielen. q..
4. Glühkopf nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei zweiteiliger Ausführung der untere Teil (a) ausgewechselt werden kann.
5. 5. Glühkopf nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des elektrischen Lichtbogens im geschlossenen Kopf (a) eine untere, tiegelförmige Elektrode (f) und eine obere, stabförmige Elektrode (h) aus Graphit oder ähnlichen leitenden Werkstoffen verwendet wird derart, daß die Stabelektrode (h) in die Tiegelelektrode (f) hineinreicht und von dieser konzentrisch umschlossen wird.
6. 6. Glühkopf nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Elektrode (f) gut wärmeleitende Stoffe Verwendung finden, wodurch eine gleichmäßige Wärmefortleitung und eine günstige Wärmebeanspruchung des Kopfes (a) erzielt wird.
7. 7. Glühkopf nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Elektrode (h) eine Büchse (i) aus hochfeuerfestem Material verwendet wird, welche gleichzeitig zur Isolierung und Distanzierung der beiden Elektroden (f und h) dient. B.
8. Glühkopf nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines keramischen Kopfes (a) der elektrische Kontakt für die Tiegelelektrode (f) durch Verlängerung dieser Elektrode und Verschraubung mittels Gewinde mit dem Metallrohr (b, Abb. 3) erzielt wird. g.
9. Glühkopf nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines ganzen aus keramischem Material bestehenden Glühkopfes der elektrische Kontakt für die Tiegelelektrode (f) durch eine besondere Zuleitung in Form eines Graphitstabes (g) erfolgt, der in die Elektrode (f) eingesetzt und aus dem Bereich hoher Temperatur zu einer elektrischen Anschlußstelle (Abb. q.) herausgeführt wird. io.
10. Glühkopf nach Anspruch i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (b) sowohl an den Ausführungen der Elektrode (h) als auch an den übergangsstellen bei Verwendung von geteiltem Rohr (b) und Glühkopf (a) durch geeignete Mittel, beispielsweise durch eine Dichtung (k) luftdicht verschlossen wird. ii.
11. Glühkopf nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Elektrode (h) von Hand erfolgt, wobei die Betätigung der Verstelleinrichtung in geeigneter Weise mit der Bewegung des Niederdrückens des Glühkopfes kombiniert werden kann und auch nur zeitweises Einschalten des Lichtbogens möglich ist.
12. 12. Glühkopf nach Anspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Elektrode (h) mit bekannten Mitteln selbsttätig in Abhängigkeit von den elektrischen Größen des Lichtbogens, beispielsweise des Stromes, der Spannung oder des Widerstandes erfolgt. 13. Glühkopf nach Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Glühköpfe in beliebiger Anordnung angewendet werden, die von verschiedenen Seiten auf das zu verarbeitende Material einwirken, wobei auch die Form der oberen und unteren Elektrode vertauscht werden kann und die Köpfe alle möglichen Formen erhalten können.
13. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 393 266.