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Kettenglied und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft
die Ausbildung und Herstellung von Geqlenkketten, deren einzelne Glieder an den
Enden eingerollte Abschnitte aufweisen, die der gelenkigen Verbindung der Glieder
durch eingesetzte Stifte dienen.
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Die Herstellung von Ketten von ausreichender Festigkeit für die normalen
Verwendungszwecke war bisher nur möglich, wenn der Stahl, aus dem sie gefertigt
waren, nach der Formgebung eine Wärmebehandlung erfuhr, um die Glieder zu härten
und in den eingerollten Abschnitten erzeugte bleibende Spannungen zu beseitigen.
Wenn die Ketten aus dem gewöhnlich als rostfrei bezeichneten Stahl gefertigt werden,
der für eine Wärmebehandlung nach der Formgebung nicht geeignet ist biw. auf eine
Wärmebehandlung nicht anspricht, ist die Elastizitäts- bzw. Fließgrenze wesentlich
herabgesetzt, weil die eingerollten Abschnitte zum Aufrollen neigen, wenn die Kette
unter Belastung kommt. Dies wird teilweise dadurch verursacht, daß die Last in der
Teilungslinie der Kette, also versetzt zum flachen Teil des Kettengliedes angreift
und dadurch an einem Hebelarm angreift, der die eingerollten Abschnitte auszustrecken
sucht.
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Diese Beanspruchung wird noch dadurch gesteigert, daß durch den Einrollvorgang
Spannungen aufgetreten sind, die nahe an die Elastizitäts- bzw.
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Fließgrenze des Materials reichen. Wenn eine der-
artige
Kette unter Zug gesetzt wird, addieren sich die - Beanspruchungen und lassen sie
schon bei einer niedrigen Belastung nachgehen.
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Die Erfindung will diese Nachteile beseitigen und hat in erster Linie
ein Verfahren zur Herstellung von Kettengliedern zum Gegenstand, die in ihren eingerollten
Abschnitten Spannungen aufweisen, die anstatt sich der Belastung zu überlagern,
dieselbe aufzunehmen helfen und dadurch die Lastaufnahme der Kette im Betrieb steigern.
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Die Vorteile der Erfindung kommen nicht nur in Verbindung mit Austenitstählen
zur Geltung, die durch Wärmebehandlung nicht so leicht gehärtet werden können, sondern
auch bei der Verwendung anderer Metalle, die auf Kaltbearbeitung reagieren, gibt
die Erfindung ein Verfahren an die Hand, das eine Wärmebehandlung ersetzen kann.
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Die Erfindung hat ferner den Vorteil, daß die Lagerung der Verbindungsstifte
in den eingerollten Abschnitten der einzelnen Glieder derart verbessert wird, daß
ihnen eine größere Auflagefläche zur Verfügung steht.
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Die Erfindung hat ferner den Vorteil, daß die Festigkeit der Kette
erhöht wird, so daß sie bei starken Belastungen nicht gelängt oder verformt wird.
Demgemäß wird ein besseres Eingreifen der Zähne beim Lauf über ein Zahnkettenrad
erzielt.
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Wenn die Kette als ein flaches Förderband dient, finden die zu befördernden
Gegenstände eine einwandfreie ebene Oberfläche vor.
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Erfindungsgemäß werden diese Vorteile in erster Linie dadurch ermöglicht,
daß an der Innenseite der eingerollten Abschnitte der Kettenglieder an Stelle von
Zugspannungen bleibende Druckspannungen erzeugt werden, die dem obenerwähnten Aufrollen
entgegenwirken und die Elastizitäts- bzw.
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Fließgrenze wesentlich erhöhen.
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Dieser Grundgedanke der Erfindung kann so verwirklicht werden, daß
auf der inneren, tragenden Seite der eingerollten Abschnitte der Kettenglieder ein
eingedrüdftes bzw. vertieftes Gebiet vorgesehen wird, das das Bestreben dieser Abschnitte
ausgleicht, sich bei der Formgebung an den Enden glockenförmig aufzuweiten. Dadurch,
daß dieses eingedrückte Gebiet bis zu dem Bereich ausgedehnt wird, wo der eingerollte
Abschnitt in den glatten Teil des Kettengliedes übergeht, und dadurch, daß dieses
Gebiet in der Weise erzeugt wird, daß das angrenzende Metall sich in kalt verformten
Zustand befindet, wird einem Hochbiegen des eingerollten Abschnittes oder Herausbiegen
desselben aus der tangentialen Ausrichtung mit dem als Förderfläche dienenden flachen
Abschnitt des -Kettengliedes bei der Einwirkung schwerer Belastungen wirksam Widerstand
geleistet. Ferner kann in den Fällen, in denen die Glieder keine Wärmebehandlung
erfahren, die Kette vorbelastet werden, um ihre Elastizitäts- bzw. Fließgrenze ohne
Gefahr einer schädlichen Verformung des Gliedes zu erhöhen.
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Statt dessen können nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung
die bleibenden Druckspannungen an der Innenseite des eingerollten Abschnittes auch
in der Weise erzielt werden, daß zunächst dieser Abschnitt so weit über das gewünschte
Maß hinaus eingerollt wird, daß die Länge des Kettengliedes kleiner als die endgültig
gewünschte Länge ist, und dann dieser Abschnitt wieder etwas aufgerollt wird, um
die Länge auf den gewünschten Wert zu bringen.
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Schließlich können vorteilhaft auch die beiden vorstehend beschriebenen
Maßnahmen zusammen zur Anwendung gelangen, indem zunächst in dem einzurollenden
Abschnitt eine Vertiefung ausgebildet, dann dieser Abschnitt über das endgültig
gewünschte Maß hinaus eingerollt und schließlich der Abschnitt wieder etwas aufgerollt
wird.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung näher veranschaulicht, und zwar
zeigt Fig. I eine Ansicht eines Kettengliedes vor der Verformung, Fig. 2 eine entsprechende
Ansicht nach dem Einrollen Ider dafür vorgesehenen Abschnitte bzw.
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Zungen, Fig. 3 in schaubildlicher Darstellung zwei fertige Kettenglieder
mit zugehörigem Stift vor dem Zusammenfügen, Fig. 4 eine Seitenansicht des Kettengliedes
nach Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4 mit eingesetztem
Stift, wobei die Form des tragenden Teils des Kettengliedes etwas übertrieben ist,
Fig. 6 die entsprechende Darstellung für die bisherige Ausführung, ebenfalls mit
übertriebener Wiedergabe der Lagerungsverhältnisse, Fig. 7 in Seitenansicht einen
aus mehreren Gliedern zusammengesetzten Kettenabschnitt, der zur Ausübung einer
künstlichen Belastung mit Endblöcken versehen ist.
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Das in Fig. I dargestellte Formstück II ist aus einer flachen Metallplatte
ausgestanzt, was den ersten Arbeitsgang der Formgebung darstellt.
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Dieser Arbeitsgang stellt gewöhnlich einen von mehreren aufeinanderfolgenden
Stanz- bzw. Preßvorgängen dar, die in einer einzigen Presse ausgeführt werden und
die das Einprägen des Herstellernamens und der Größeangabe ebenso wie das Herstellen
des rohen Formstückes für das Kettenglied als Teilstufen umfassen. Gemäß der Erfindung
gelangt als Teil dieser Bearbeitung, und zwar unmittelbar vor dem Ausstanzen des
Formstückes, ein anderer Satz von Gesenken bzw. Stempeln zur Anwendung, der eine
Eindrückung oder Vertiefung I2 auf einer Seite des Kettengliedes in demjenigen Teil
der Zunge 13, die später gerollt wird, erzeugt.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, hat die Vertiefung 12 eine rechteckige
Form und erstreckt sich auf beiden Seiten der Randpartien I4, von der die Zunge
13 ausgeht. Der vordere Rand 15 der Vertiefung hat eine solche Lage, daß es nach
dem Einrollen der Zunge an der Unterseite der Einrollung zu liegen kommt, wie aus
Fig. 2 und 4 hervorgeht. Der innere Rand 16 der Vertiefung liegt ziemlich im mittleren
flachen Teil 17 des Kettengliedes.
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Die Vertiefung wird in der Weise erzeugt, daß ein beweglicher Stempel
gegen diejenige Seite des Kettengliedes gepreßt wird, die nach dem Zusammenschluß
der Glieder zu einer endlosen Kette die Innenseite derselben bildet. Somit liegt
die Vertiefung auf der Innenfläche der Einrollung und beeinträchtigt die tragende
Fläche für den Stift.
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Die Vertiefung bewirkt eine Zusammendrückung und bedeutet eine Kaltbearbeitung
des Metalls, wodurch seine Härte gesteigert und Druckspannungen in den dadurch in
Mitleidenschaft gezogenen Zonen hervorgerufen werden. Die Tiefe der Vertiefung ändert
sich mit der Art des verwendeten Materials von sog. rostfreiem Stahl bis zu derjenigen
Art, die auf das Härten leicht anspricht.
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In der Darstellung beträgt die Tiefe etwa I06/o der Dicke der Platte,
aus der das Kettenglied ausgestanzt ist, und die Länge der Vertiefung ist etwa gleich
der Zungenlänge. Wenn unlegierter Kohlenstoffstahl oder wenn rostfreier Stahl einer
Ferritart verwendet wird, braucht die Tiefe der Eindrückung nur etwa 30/0 der Plattendicke
zu betragen.
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Nach dem Einprägen der Vertiefung besteht der nächste Arbeitsgang
im Einrollen der Zunge I3 zu der Einrollung I8, wie sie in Fig. 2 und 4 dargestellt
ist. Zugleich werden die Zungen 19 am anderen Ende des Kettengliedes zu den beiden
Einrollungen 20 umgerollt. Es wird Vorsorge getroffen, daß die Einrollungen 18 und
20 möglichst rund ausfallen, so daß die Lagerflächen an ihrer Innenseite im wesentlichen
zylindrisch sind.
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Fig. 3 veranschaulicht das Zusammenfügen von zwei Kettengliedern
durch Einführen der mittleren Einrollung I8 des einen Gliedes zwischen die beiden
Einrollungen 20 des anderen. Wenn die Stiftlöcher fluchten, wird der Stift 21' eingesetzt
und in den Einrollungen 20 gegen Drehung gesichert, so daß der Drehpunkt in der
Einrollung I8 liegt.
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Aus Fig. 5 und 6 ist ersichtlich, wie durch die Vertiefung 12 die
Lagerung des Stiftes 21 in der Einrollung 18 verbessert wird. Bisher war bei der
Ausbildung des gerollten Teils I8 die Innenfläche 22 konvex, was zur Folge hatte,
daß der Stift nur in der Mitte des Gelenks zur Anlage kam, wie aus Fig. 6 hervorgeht.
Durch Anbringung der Vertiefung 12 wird erreicht, daß das Bestreben des Materials,
sich an den Enden des Stiftloches beim Einrollen glockenartig zu erweitern, kompensiert
wird, derart, daß eine im wesentlichen gerade Lagerfläche bzw. Anlagefläche erzielt
wird, wie aus Fig. 5 hervorgeht. Tatsächlich können die Ränder 23 auf jeder Seite
der Vertiefung 12 im Durchmesser etwas kleiner oder größer als die Mitte des Lagers
sein, was von den Herstellungstoleranzen abhängt, aber selbst wenn sie wie in der
Darstellung kleiner sind, ist die gesamte Fläche viel gestreckter, und sobald sich
die Kette im Betrieb einläuft, wird eine ideale Lagerung erreicht.
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Es ist nicht erforderlich, auch die entgegengesetzte Seite der Einrollung
zu bearbeiten, weil der Stift nur auf einer Seite anliegt, wenn die Kette unter
Zug ist. Demnach braucht die Vertiefung nur die Auflagefläche dieser Teile zu betreffen
und kann am Boden der Einrollung enden, wie es bei 15 in Fig. 2 und 4 angegeben
ist.
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Wenn eine Kette, die aus Gliedern der hier dargestellten Art gebildet
ist, überlastet wird, haben die eingerollten Teile I8 und 20 das Bestreben, sich
aufzurollen, um sich an der Wurzel 24 (Fig. 4) der Einrollung Is aufzubiegen, weil
die Belastung versucht, die Mitten der Einrollungen mit dem ebenen Teil I7 in eine
Flucht zu bringen. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die mittlere Einrollung 18. hierbei
als erste nachgibt, und infolgedessen geht die Erfindung darauf aus, deren Festigkeit
der der eingerollten Abschnitte an den beiden Enden des Kettengliedes anzugleichen.
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In diesem Sinne wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß die Kettenglieder
zunächst etwas kürzer in der Teilung, d. h. in dem Abstand zwischen den Mittelpunkten
der Einrollungen als endgültig erwünscht ausgebildet werden und nachträglich die
Einrollungen und insbesondere die Einrollung 18 etwas aufgerollt werden, bis die
richtige Teilung erreicht ist. Es konnte nämlich festgestellt werden, daß auf diese
Weise bleibende Druckspannungen an der Innenfläche der Einrollung hervorgerufen
werden, wodurch die Fließgrenze des Materials bzw. der Kette weitgehend erhöht wird.
Die Vorteile dieses Verfahrens werden unabhängig davon erreicht, ob die Vertiefung
12 in dem Rohling ausgebildet wird oder nicht, und diese erfinderische Maßnahme
ist daher nicht auf die gleichzeitige Anbringung der Vertiefung beschränkt. Trotzdem
ist die Vertiefung erwünscht, weil die Kettenglieder von vornherein so ausgebildet
werden können, daß die ebenen Abschnitte 17 tangential zu den Einrollungen 18 verlaufen,
d. h. der Abschnitt 24 mit der ebenen Fläche I7 in einer Flucht liegt und, wenn
sie in dem Gebiet, das sich von dem flachen Abschnitt in den angrenzenden gerollten
Abschnitt erstreckt, zuvor kalt bearbeitet worden sind, etwa durch Ausbildung der
dargestellten Vertiefung 12 an ihrer Unterseite, durch diese Kaltbearbeitung die
Festigkeit der Zunge erhöht und ein Aufbiegen derselben bei Ausübung einer Belastung
verhindert wird. Dementsprechend können stärkere Beanspruchungen im Innern der Einrollung
aufgebracht werden, ohne daß die ebene Fläche des Kettengliedes verformt wird. Daher
ist die Fließgrenze der Kette um ein weiteres erhöht.
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Das in Fig. 4 dargestellte Kettenglied ist etwas zu kurz in der Teilung.
Für eine Kette mit einer Teilung von etwa 38 mm sind die einzelnen Glieder um etwa
2,5 mm zu kurz. Daher werden Kettenabschnitte von geeigneter Länge gemäß Fig. 7
zusammengestellt und in der Ebene der Kettenglieder unter Zug gesetzt. Dies erfolgt
mittels der Blöcke 25, die an den außenliegenden GeIeffln der an den Enden des Kettenabschuittes
befindlichen Glieder angreifen, wobei einer der Blöcke in Richtung des Pfeiles in
Fig. 7 beweglich ist. An diesem beweglichen Block läßt man eine Belastung angreifen,
die über der Fließfestigkeit der Kette liegt, so daß sich eine bleibende Verformung
durch Aufrollen der
Augen einstellt. Die Dehnung eines Kettenabschnittes
von etwa 3 m liegt in der Größenordnung von etwa 38 bis 51 mm bei Belastung und
etwa Ig bis 25 mm, wenn die Belastung anschließend aufgehoben wird. Hierdurch erhalten
die einzelnen Glieder ihre richtige Länge, wobei die Dehnung über die ganze Länge
gleichmäßig ist.
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Die Verlängerung erfolgt durch Aufrollen der eingerollten Abschnitte,
wodurch die gewünschten bleibenden Spannungen ausgelöst werden, ohne daß die Einrollung
hochgebogen bzw. aus der tangentialen Ausrichtung in bezug auf den mittleren ebenen
Abschnitt herausgehoben wird.
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Damit die bleibenden Spannungen in der Einrollung nicht aufgehoben
werden, werden die Kettenglieder keiner Wärmebehandlung unterzogen, sondern in ihrem
kalt bearbeiteten Zustand belassen.
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Obgleich die Erfindung vorstehend nur in Verbindung mit der mittleren
eingerollten Zunge 13 beschrieben ist, kann dasselbe Verfahren auch auf die seitlichen
Einrollungen 20 am anderen Ende des Kettengliedes angewendet werden. Aus den zuvor
angegebenen Gründen ist es jedoch unter gewöhnlichen Umständen nicht erforderlich,
diese Behandlung auch an den Zungen 19, aus denen die Einrollungen 20 gebildet werden,
durchzuführen.