DE935468C - Verfahren zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen einem Koerper aus zaehem Werkstoff und einem diesen eng umschliessenden Koerper aus sproedem Werkstoff - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen einem Körper aus zähem Werkstoff und einem diesen eng umschließenden Körper aus sprödem Werkstoff Im Maschinenbau erweist es sich in vielen Fällen als notwendig, auf rotierenden Teilen, z. B. Stahlwellen, diese umschließende Teile zu befestigen, die spröde und schwer zu bearbeiten .sind. Das ist z. B. der Fall, wenn auf Stahlwellen verwickelte Bauteile aus hoch zunderfesten Werkstoffen, wie Turbinenräder für Verbrennungsturbinen, aufgebracht werden sollen. Es verbietet sich dabei im allgemeinen, den aufzubringenden Bauteil mit der Welle aus einem Stück herzustellen, weil die Wellenteile besonders hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind und zumeist auch einer genauen und umfassenden mechanischen Nachbearbeitung bedürfen. Die üblichen Methoden, die zur Befestigung von Maschinenelementen auf Stahlwellen benutzt werden, wie Aufschrumpfen oder Anordnung einer Innenverzahnung, können bei Teilen aus sprödem Werkstoff nicht angewandt werden, weil spröde Werkstoffe nur eine geringe mechanische Dehnung aufweisen und schwierig zu bearbeiten sind.
• Es ist auch bekannt, aus zähem Stahl bestehende Turbinenräder mit der Welle in der Weise zu verbinden, daß in der zylindrischen Berührungsfläche beider Teile einander gegenüberliegende Axialnuten mit in radialer Richtung schwalbenschwanzförmiger Erweiterung angeordnet sind, in welche Füllkörper (Federn) mit ,doppelkeilförmigem Querschnitt eingesetzt werden. Da diese Füllkörper außer dem Drehmoment auch einen Teil der Fliehkraft des Rades aufzunehmen und auf die Welle zu übertragen haben, bedürfen die genannten Teile einer äußerst präzisen und daher teuren Bearbeitung. Eine derartige Ausführungsweise kommt jedoch in dem Falle nicht in Frage, wo das Turbinenrad aus sprödem, hoch feuerfestem Werkstoff besteht, der eine Bearbeitung von Nuten der angegebenen Form ausschließt.
• Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß in beiderseits der gemeinsamen Berührungsfläche von Welle und Rad axial angeordnete, einander gegenüberstehende Nuten, in welche in an sich bekannter Weise je ein gemeinsamer Füllkörper eingesetzt wird, im Glühzustand befindliche Stücke, insbesondere aus Stahl, eingeführt und zwecks völliger Ausfüllung der Nutenräume während des Erkaltens einem hohen Stauchdruck unterworfen werden. Durch das Verfahren nach der Erfindung wird nicht nur gegenüber der bekannten Aussführungsweise, sondern auch gegenüber dem üblichen Verfahren der Verbindung von Welle und Umlaufkörper durch Nut und Feder, die beide ebenfalls einer genauen Bearbeitung bedürfen, ein bedeutender Vorteil infolge der einfachen Ausbildung und des vereinfachten Arbeitsvorganges sowie- der dadurch bedingten geringen Herstellungskosten erzielt.
• Es ist zweckmäßig, die Ausnehmungen zur Aufnahme der Stifte mit Einschnürungen bzw. Erweiterungen auszubilden. Damit wird eine besonders gute Verankerung dieser Verbindungsstifte und demzufolge eine gute Sicherung der verbundenen Körper gegen gegenseitige Verschiebung erreicht.
• An Hand einiger Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.
• Fig. I und 2 zeigen eine Stahlwelle I, auf der eine Turbinenschaufel 2 aus verhältnismäßig sprödem Werkstoff befestigt wird. Die Turbinenschaufel kann beispielsweise aus zunderfesten Werkstoffen bestehen, die ähnlich wie Hartmetall durch Sintern eines Pulvergemisches hergestellt sind, das aus hochschmelzenden Hartstoffen, z. B. Karbiden, Siliziden, Nitriden, Boriden oder Oxyden, und aus Metallen der Eisengruppe besteht. Sowohl in dem Teil I als auch in dem Teil 2 sind je drei einander entsprechende halbtonnenförmige Kerben 3 vorgesehen. Handelt es sich beim Teil 2 um einen Sinterwerkstoff, so können die Kerben vorteilhaft im vorgesinterten Zustand eingearbeitet werden. Die Bohrung des Teiles 2 wird nun so weit awsgaschliffen, bis der Teil 2 zügig auf den Teil I aufgebracht werden kann, ohne dabei nennenswerte Tangential- oder Radialspannungen aufnehmen zu müssen. Nachdem Teil 2 derart auf den Teil I aufgesetzt würde, daß sich entsprechende- Kerben zu einer tonnenförmigen Ausnehmung ergänzen, werden weißglühende zylindrische Stahlstifte 4 durch Druck mittels einer Presse in diese tonnenförmigen Ausnehmungen satt eingepreßt. Die eingepreßten Stahlstifte ermöglichen die Übertragung des gewünschten Drehmomentes und gewährleisten wegen ihrer tonnenförmigen Ausbildung auch eine Fixierung des Teiles ä auf dem Teil I gegen gegenseitige Verschiebung in axialer Richtung. Fig.3 zeigt eine Verbindung zwischen einer Stahlwelle 5 und einem spröden Hartmetallteil 6, bei denen die Berührungsfläche im Gegensatz zur Anordnung gemäß Fig. I und 2 eine erhebliche Ausdehnung in axialer Richtung aufweist. Aus diesem Grunde sind an beiden Stirnflächen der Verbindung entsprechende Stifte 4 eingepreßt. Eine Verbindung gemäß Fig. 3 kann beispielsweise zur Armierung von Stahlwalzen mit Hartmetall verwendet werden.
• Fig. 4 zeigt. eine ähnliche Ausführungsform ,der Verbindung gemäß der Erfindung wie die Fig. I und 2. In Fig. 4. sind jedoch die Ausnehmungen 7 zur Aufnahme der Stifte 4 so ausgebildet, daß sie in der Mitte dünner sind als an den stirnseitigen Enden. Auch in diesem Falle wird eine Fixierung gegen seitliche Verschiebung des spröden Teiles auf der Stahlwelle erreicht. Die Ausbildung der Ausnehmungen für die Stahlstifte kann sowohl in bezug auf ihre Anzahl als auch auf ihre Formgebung vorteilhaft den jeweiligen Erfordernissen hinsichtlich der mechanischen Beanspruchung und der vorhandenen Fertigungsmöglichkeiten angepaßt werden.
• Fig. 5 zeigt z. B. eine Form von Ausnehmungen 8, deren Umrißlinien aus herstellungstechnischen Gründen nicht gerundet, sondern gebrochen sind.
• Die Erfindung kann auch dann mit Vorteil Anwendung finden, wenn der Innenkörper nur zum Teil, d.. h. an einem großen Teil seines Umfanges, von einem Außenkörper umfaßt wird.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen einem Körper aus zähem Werkstoff, insbesondere einer Stahlwelle, und einem diesen eng umschließenden Körper aus sprödem Werkstoff. .insbesondere einem Rotationskörper; dadurch gekennzeichnet, daß in beiderseits der gemeinsamen Berührungsfläche beider Teile (I, 2) axial =geordnete, einander gegenüberstehende Nuten (3), in welche in an sich bekannter Weise je ein gemeinsames Füllstück eingesetzt wird, -im Glühzustand befindliche Stücke (d.), insbesondere aus Stahl, eingeführt und zwecks völliger Ausfüllung der Nutenräume während des Erkaltens einem hohen Stauchdruck -unterworfen werden.
2. 2. Nuten für das Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten beider Teile in der Einführungsrichtung der Füllstücke (¢) zuerst mit weitem, dann sich verengendem und danach wieder erweiterndem oder _mit zuerst engem, dann sich erweiterndem und danach wieder verengendem Querschnitt ausgeführt werden. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 598 445.