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Wärmeschutz für die autogene Oberflächenhärtung Bei Oberflächenhärten:
von Werkstücken mit Bohrungen, Aussparungen, Ausnehmungen u. a. ist es notwendig,
deren Ränder wirksam geigen die Einwirkung der Härteflamme zu schützen:, da sie
sonst wegen des eintretenden Wärmestaues tiefer als der umgebende Werkstoff einhärter.
Derartige zu tiefe Kanteneinhärtungen bringen leicht -durch eine ungünstige Verteilung
der Härtespannungen Rißbildung und'' Abplatzungen der Härteschicht mit sich, die
entweder gleich beim Märten oder erst später, beim Gebrauch des Teiles auftreten.
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Als Vorkehrung zum Schutz der Kanten von Bohrungen, Aussparungen u.
a. gegen zu tiefe Einhärtung werden diese entweder durch Abdecken mit. knetbarer
sehr feiner Masse oder durch Ausfüllen der Bohrungen und Aussparungen mit sehr feinen.
Formsteinen, die, im Fall der Bohrungsrand oder eine Ringzone um diesen aus Gründen
einer möglicherweise vorzunehmenden Nachbearbeitung urgehärtet bleiben soll, über
die zu schützenden Ränder übertragen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, gehört aber noch nicht zum Stand
der Technik, die Formstücke in ihrem Oberteil derartig kragenförmig auszubilden,
daß die Breite dies. Kragens an der zuerst der Erwärmung durch die Heizvorrichtung
ausgesetzten Stelle größer ist als an der zuletzt erwärmten Stelle.
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Es hat sich nun gezeigt, d'aß die bisher verwendeten plastischen Massen
wie ' die gebrannten,
Formsteine, die beide aus Tonerde bzw. Kaolin
hergestellt wurden, :den Anforderungen, insbesondere bezüglich der Feuerfestigkeit,
in keiner Weise genügten. Die außerordentlich große Wärmei entwicklung der Härteflamme
und die geringe Wärmeleitfähigkeit der Tonerdemassen. lassen auf deren O:be!rfläche,
Temperaturen von 2ooo° und mehr entstehen, so daß diese beträchtlich aufschmilzt.
Es wurde beobachtet, daß insbesondere die in dünner: Schicht aufgetragene plastische
Masse und die Kragen: der Steine, die aus verfahrenstechnischen Gründen nicht dicker
als 3 bis 4 mm gestaltet werden können, schon bevor sie. von denn Kern .der Härteflamme
überstrichen werden, nahezu vollständig weggeschmolzen sind; so daß ihre Schutzwirkung
illusorisch wird.
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Gegenstand dieser Erfindung ist nun, an Stelle von Tonerde Kohlei
als Werkstoff für Formsteine und knetbare Massein zum Wärmeschutz der Kanten von
Bohrungen, Aussparungen, Ausnehmungen u. dgl. bei der autogenen Oberflächenhärtung
zu verwenden. Da die Härteflamme bei richtiger Einstellung keinen Sauerstoffüb:erschuß
aufweist, braucht ein Verbrennen, insbesondere wenn man die kristalline Form des
Graphits verwendet, nicht befürchtet zu werden. Letzterer hat außerdem noch den
Vorteil großer Temperaturwechselbeständigkeit. Diese Eigenschaft ist für vorliegenden
Zweck wegen der unmittelbar nach der Erhitzung erfolgenden Wasserabschreckung unerläßlich.
Es dürfte nun in wirtschaftlicher, aber auch in wärme:-technischer Hinsicht vorteilhaft
sein, die Kohle bziv. den Graphit mit anderen sehr feinen Massen, wie Tonerde (Kaolin)
und Schamotte, zu mischen. Als zweckmäßig haben sich Mischungsverhältnisse erwiesen,
wie sie bei der Graphittegelherste:llung Verwendung finden (max. 50 Graphit, Reist
Ton oder Ton und Schamotte). Derartige Mischungen können entweder als knetbare Massen
oder in gebrannter Form als beliebig geformte Steine verwendet werden. Sie haben
sich als äußerst beständig erwiesen, insbesondere bei Verwendung von großflinzigem
Graphit und gut aufgeschlossenem Ton. Letzterer umhüllt die Graphitteilchen, wodurch
die Gefahr des Verbrennens weiter verringert wird.
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Auf diese Weise hergestellte Formsteine ändern ihre: Form auch an
dünneren Querschnitten während des Gebrauchs nicht, da ein Abbrennen und Schmeilzen
nur in praktisch unbedeutendem Maße stattfindet; sie können daher mehrmals verwendet
werden (bei Limenhärteverfahren mindestens 4obis 50mal), so daß sie auch bezüglich
ihrer Wirtschaftlichkeit trotz höherer Herstellungskosten dein Tonerdesteinen überlegen
sind. Ganz besonders vorteilhaft dürften sie sich bei dem soggenanntem. Aufsatzhärteverfahren
erweisen, bei dem der Brenner nicht kontinuierlich fortschreitend über das zu härtende
Werkstück geführt wird, sondern, wie der Name sagt; auf das Werkstück aufgesetzt
wird und dieses auf Härtetemperatur erhitzt; die Erhitzungsdauer beträgt je nach
Werkstückgräße bis nahezu i Minute. Daß hierbei an eine wirk-Same Wärmeschutzmasse
ganz besonders hohe Anforderungen; ,gestellt werden, ist leicht einzusehen.
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Falls. die Formsteine und knetbare Masse! nach der Erfindung bei der
linienförmig fortschreitenden Oberflächenhärtung verwendet werden., empfiehlt es
sich, ihre oberen, über die Ränder der Bohrungen u. dgl. überragenden Teile derartig
kragenförmig auszubilden, daß die Breite des Kragens an der zuerst der Erwärmung
durch die Heizvorrichtung ausgesetzten Stelle größer ist als an der zuletzt erwärmten
Stelle. Be,is.pie1 Aus einer Mischung von Graphit, Quarzsand, Ton; und Natriumsilikatwerden
Formkörper hergestellt, die eine wirksame Abdeckung des Werkstückes an spannungsgefährdeten.
und nicht mitzuhärtenden Partien bei der Oberflächenhärtung von Stahlblechen und
Stahlformstücken gewährleisten und eine Gefährdung der oft sehr kostspieligen Werkstücke
weitgehend ausschließen.
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Die aus der Masse hergestellten Formkörper zeichnen sich durch eine
hohe Feuerfestigkeit, günstige Wärmeleitfähigkeit und sehr hohe Wi,derstan.dsfähigkeit
gegen schroffsten Temperaturwechsel aus, so daß die Flammentemperatur von 2ooo'°
beim Anwärmen und das unmittelbar darauffolgende Abschrecken des Werkstückes mit
fließendem Wasser sogar vielfach ausgehalten werden, ohne bei öfteren Gebrauch desselben
Formkörpers: das Werkstück zu gefährden. Die Herstellung der Mischung kann entweder
erfolgen, indem alle Einzetlsto:ffe zunächst trocken miteinander gemischt und dann
mit Wasser auf den gewünschten Feuchtigkeitsgrad gebracht werden, oder es, kann
der Ton mit der erforderlichen Menge Wasser aufgeschlossen und die übrigen Stoffe
daruntargemischt werden. Der Zusatz von Natrumsilikat kann sowohl als Pulver wie
auch in gelöstem Zustand erfolgen. Natriums.ilikatkann durch Kaliumsilikat ersetzt
werden.
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Der Wassergehalt der Masse kann so bemessen werden, daß die Formkörper
entweder unter Druck in ihre Form gepreß:t oder in plastischem Zustand in die Form
eingestrichen oder geknetet werden. Letztere Formgebung ist einfacher und wirkt
sich günstig auf die Eigenschaften der Formkörper im Gebrauch aus. Die Verfestigung
erfolgt durch Trocknen und nachfolgendes Brennen bei etwa 700 bis iooo° unter Sauerstoffabsch:luß.
Die Trocknung kann zur Zeitersparnis in der Wärme erfolgen. Bei öfterem Gebrauch
der Farmkörper verbessert sich deren mechanische Festigkeit, ohne die sonstigen
Eigenschaften sichtlich zu verschlechtern. Der Abbrand im Gebrauch wird durch eine
bei der ersten Benutzung gebildeten Glasur verhütet und dadurch eine, lange Lebensdauer
der Formkörper erzielt.
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Die Stoffe werden zweckmäßig in folgenden Verhältnissen miteinander
gemischt: 32 bis 33 0/a flokkiger Graphit, 16 bis 17% Silbersand, 32 bis 330/0 Blaufon
(od. ä.) oder Kaolin, 2,.q bis 3% trockenes Natron-Wasserglas bzw. entsprechende
Mengen
flüssiges Wasserglas und 12 bis 13% Wasser für eine preißfähige oder 26,5 bis 27%
flockiger Graphit, 13,3 bis 13,7% Silbersand, 26,5 bis 270/a Blauton (od. ä.) oder
Kaolin, 1,8 bis 1,g % trockenes Natron-Wasserglas bzw. entsprechende .Mengen flüssiges
Wasserglas und 30 bis 32% Wasser für eine plastische Masse.
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Da die Verformbarkeit von der Aufbereitung der Masse abhängig ist,
kann sich der Wassergehalt etwas ändern.
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Es kann vorteilhaft sein, den Anteil an Silbersand unter Anwendunggeeigneter,
auch bituminöser oder anderer kohlenstoffabscheidender Bindemittel so weit zu erhöhen,
daß .die Masse als sauer anzusprechen ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, den zuzusetzenden
Quarz in umgewandelter Form, d. h. als Cris.tobalit bzw. Tridymit, z. B. als Mahl
alter Silikasteine od. dgl., anzuwenden.