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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen an der Oberfläche gehärteter
Bolzen Zur Befriedigung &s außerordentlich großen und ständig «eitersteigenden
Bedarfs an gehärteten Kettenbolzen bedient man sich in letzter Zeit mit Erfolg an
Stelle der umständlichen., zeitraubenden und kostspieligen Einsatzhärtung des Brennhärtens.
Für das Brennhärten kleiner Bolzen sind geeignete Härteautomaten hoher Leistungsfähigkeit
geschaffen worden, die eine wirtschaftliche Herstellung derartiger Kettenbolzen
ermöglichen. Diese Bolzenautomaten arbeiten nach,dem Umlaufverfahren in der Weise,
daß mit einem flachen Brenner, dessen Mundbreite der Länge der zu härtenden Bolzenzone
entspricht, der Bolzen zunächst auf der gesamten Oberfläche auf Härtetemperatur
erwärmt und anschließend abgeschreckt wird. Daraus ergibt sich, daß mit wachsender
Länge des Bolzens auch die Mundbreite des Brenners und damit die von ihm aufzubringende
Wärmeleistung erheblich zunimmt. Da zur Vermeidung einer großen, schädlichen Härtetiefe
beim Oberflächerihärten die Brenner ohnehin bis zur obersten Grenze ihrer Leistungsfähigkeit
beansprucht werden, ergeben sich bei dieser Art des Härtens von Bolzen ganz besonders
hohe Anspruchswerte, die nicht selten über Zoo cbm und mehr Gas je Stunde und r2o
cbm und mehr Sauerstoff je Stunde liegen. Während die Gasversorgung derartiger Anlagen
in vielen Fällen noch sichergestellt werden kann, bietet die Sauerstoffversorgung
außerordentliche Schwierigkeiten; bedeutet doch der vorerwähnte Bedarf einen stündlichen
Verbrauch
von 2o Flaschen Sauerstoff für einen .Brenner, wenn man eine rest- und verlustlose
Ausnutzung des Flascheninhalts, die praktisch nicht zu erreichen ist, unterstellt.
Auch durch Verwendung von flüssigem Sauerstoff kann die Schwierigkeit (der Sauerstoffbeschaffung
nicht immer behoben werden, @da den meisten Werken keine Möglichkeit zum Bezug flüssigen
Sauerstoffs -gegeben ist.
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Es lag daher nahe, wenigstens längere Bolzen nach dem von der Härtung
von Wellen her bekannten Umlaufvorschubverfahren, bei dem die zu härtenden Werkstücke
unter Drehung relativ zu ring-oder segmentförmigen, das Werkstück ganz oder teilweise
umschließenden Brennern axial bewegt werden, zu härten. Bei diesem Verfahren ergeben
sich wesentlich geringere Anschlußwerte, da der Gasbedarf eines Brenners, der nur
den Umfang des Werkstücks zu umschließen braucht, geringer ist als der eines solchen,
dessen Mund sich über die ganze Länge des Werkstücks erstrecken muß. Gleichwohl
hat sich das Umlaufvorschubverfahren zum Oberflächenhärten von Bolzen, auch von
solchen großer Länge, nicht einführen können, weil sich bei ihnen eine gleichmäßige
Härtung nur erzielen läßt, wenn man die Bolzen am Beginn vorwärmt und am Ende nachkühlt.
Außerdem ergaben ' sich aus dem notwendigen Auswechselnder Bolzen und dem Zurückfahren
des Brenners in Ausgangsstellung Zeitverluste, die ein im Vergleich zur automatischen
Umlaufhärtung nur geringes Ausbringen zuließen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung oberflächengehärteter
Bolzen beliebiger Länge, bei dem die beschriebenen Mängel der vorbekannten Verfahren
vermieden sind und das eine wirtschaftliche Fertigung derartiger Werkstücke gestattet.
Bei dem neuen Verfahren wird davon ausgegangen, daß Bolzen, insbesondere Kettenbolzen,
mit großem Erfolg aus, blankgezogenem oder geschältem Material hergestellt werden.
Derartiger Werkstoff wird in Stangen von: 7 bis io m Länge geliefert. Anstatt nun
wie bisher die einzelnen Bolzen vor dem Härten auf Maß abzuschneiden, werden erfindungsgemäß
die Stangen fortlaufend mitgroßer, stufenlos regelbarer Geschwindigkeit und unter
gleichzeitiger Drehung durch einen feststehenden Ring- oder Segmentbrenner geführt.
Von -den auf ihrer ganzen Länge gehärteten Stangen werden die Bolzen in gewünschter
Länge durch Trennschleifen abgeschnitten. Etwa erforderliche Nuten für die Befestigung
von Bolzensicherungen lassen sich gleichfalls in wirtschaftlicher Weise durch -
Einschleifen herstellen.
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Es ist aber auch durchaus möglich, Teile der Bolzenlänge ungehärtet
zu lassen, wenn z. B. Köpfe aasgestaucht oder die-Bolzen sonstwie verformt werden
sollen. In diesem Falle braucht nur die Gaszufuhr zum Brenner während einer der
Vorschublänge des weichzuhaltenden Teils entsprechenden Zeit unterbrochen werden.
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Eine der Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung
an ihrer Oberfläche gehärteter Bolzen dienende Maschine besteht aus einem' ring-
oder segmentförmigen Brenner sowie einer Ringbrause und einer Vorschubvorrichtung,
.die die zu härtenden Stangen unter gleichzeitiger Drehung durch Brenner und Brause
befördert. Sie ist zweckmäßig, was ohne Schwierigkeiten möglich ist, so eingerichtet,
daß die Stangen ohne Totzeiten anschließend nacheinander dem Brenner zugeführt werden.
Zur genauen Zentrierung der Stangen vor dem Brennermund kann .die Brause durch angebrachte
Stege od. dgl. als Führung ausgebildet sein. Das führt zu günstiger Ausnutzung des
beschränkten Raums und hat den besonderen Vorteil, daß die Lagerung der Stege in
nächster Nähe des Brenners erfolgt und zusätzliche Haltemittel erspart werden.
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Der etwa notwendigen Unterbrechung .der Gaszufuhr dient eine auf das
Schnellschlußventil des Brenners wirkende Steuerscheibe. Diese Steuerscheibe läuft
während des Vorschubes um, und zwar mit einer Umfangsgeschwindigkeit, .die der Vorschubbewegung
entspricht. Auf ihrer Umfangfläche trägt,die Scheibe Steuernocken, deren Abstand
der zu härtenden Bolzenstrecke und deren Länge der weichzuhaltenden Strecke entspricht.
Durch geeignete Ausschaltung des Scheibenumfangs ist es auf einfachste Weise möglich,
jeden beliebigen Verlauf des Härtevorgangs zu erzielen und auf der zu behandelnden
Stange gehärtete und ungehärtete Zonen beliebiger Länge und beliebigen Wechsels
zu erzeugen. Die hohe, mit einer derartigen Einrichtung zu erzielende Genauigkeit
in der Begrenzung der einzelnen Zonen gestattet jede gewünschte Nachbearbeitung
der gehärteten und abgetrennten Bolzen.
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Es ist auch möglich, auf einem gemeinsamen Maschinenbett mehrere Härtevorrichtungen
mit zugeordneten Zuführungen und Abschneidern parallel zueinander anzuordnen und
dadurch die Wirtschaftlichkeit der Anlage noch zu erhöhen.
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Infolge der unbedingten Vermeidung jedes Brennerleerlaufs und der
wegen ihrer geringen Verluststrahlung besseren Wärmeausnutzung von Ring-oder Segmentbrennern
gegenüber Flachbrennern ergibt sich eine wesentlich günstigere Ausnutzung der Brenngase.
Außerdem lassen die beim Erfindungsgegenstand benutzten Einrichtungen wesentlich
geringere Anschlußwerte für die Härtebrenner zu, so daß alle Schwierigkeiten, die
sich beim Umlaufverfahren in der Versorgung der Brenner mit Gas und Sauetstoff ergeben,
vermieden sind.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb.
i eine Vorrichtung zum Oberflächenhärten in Vorderansicht und Abb. 2 eine Seitenanßicht,der
Brenneranordnung. In .der Zeichnung ist eine zur Herstellung der Kettenbolzen dienende
Stange i mit ihrem linken Ende in einer drehbar gelagerten Einspannvorrichtung befestigt,
die von einem vorzugsweise regelbaren Antriebsmotor 5 in Drehung versetzt wird.
Auf Führungen eines Maschinenbettes 2 ist ein Schlitten verfahrbar, der einerseits
Härtebrenner 3 und andererseits Abschreckbrausen 4 trägt. Die Abschreckbrausen
4
weisen Stege od. dgl, zur Führung und Zentrierung der Stange i auf. Die Brenngaszufuhr
zum Brenner 3 ist durch ein Ventil 6 steuerbar, das durch eine Nockenscheibe 7 betätigt
wird, die sich beim Verschieben des die Brenner 3 und die Abschreckbrausen 4 sowie
das Ventil 6 tragenden Schlittens nach rechts, beispielsweise durch Abrollen eines
Stirnrades auf einer Zahnstange des Maschinenbettes 2, in Richtung des eingezeichneten
Pfeiles dreht. Der Abstand der Nocken der Scheibe? entspricht der zu härtenden Länge
jedes Bolzens und die Rückenlänge jedes Nockens. dem weich zu haltenden Teil der
Stange.
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Beim Härtender Stange i wird der die Brenner 3 und .die Brausen 4
tragende Schlitten auf dem Maschinenbett 2 mit der erforderlichen Vorschubgeschwindigkeit
von links nach rechts verschoben. Hierbei bewegt sich die durch den Motor 5 in Drehung
versetzte Stange i durch Brenner 3 und Abschreckbrausen 4 hindurch, so daß die gewünschte
Härtung der Stangenoberfläche durchgeführt wird. Bei der Verschiebung des Schlittens
dreht sich die Nockenscheibe 7 im Uhrzeigersinne und bewirkt von Zeit zu Zeit ein
Abschalten .der Brenngaszufuhr für die Brenner 3 für verhältnismäßig kurze Dauer.
Bei den den Nocken der Scheibe 7 entsprechenden Längenabschnitten der Stange i unterbleibt
also die Beheizung durch die Brenner 3, so daß diese Abschnitte weich bleiben.