DE50388C - Verfahren zum Stauchen, Verstärken, Trennen oder Strecken von Metallstücken mittelst des elektrischen Stromes - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

elektrischen Stromes.

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Apparat zum Formen, Zusammenschweifsen und zum anderweitigen Bearbeiten von Metallen unter Benutzung eines elektrischen Stromes zum Erhitzen der zu behandelnden Stücke. Die Erfindung umfafst eine neue Methode zum Anstauchen der Enden von Metallstangen und einen neuen, eventuell auch zum Zusammenschweifsen von Theilen anwendbaren Apparat, unter Anwendung von Gesenken, Walzen oder anderen Werkzeugen. Nach dem neuen Verfahren wird zunächst ein starker elektrischer Strom durch das Arbeitsstück geleitet, so dafs dasselbe dadurch erhitzt wird, worauf mittelst einer Prefs- oder Hämmeroperation das Anstauchen in solcher Weise bewirkt wird, dafs das Arbeitsstück annähernd die schliefsliche Form erhält.

Die Erfindung kann dazu benutzt werden, an langen Stangen centrische oder seitliche Köpfe, sowie Nasen oder andere Ansätze dadurch herzustellen, dafs eine Stauchung des durch Einwirkung des elektrischen Stromes schweifsbaren Theiles in der Längsrichtung und hierdurch eine seitliche Verschiebung der erhitzten Theile stattfindet.

Die Erfindung umfafst ferner einen Apparat zum Formgeben oder Schweifsen, welcher zwei Klemmen oder Halter besitzt, die von einander isolirt und derart elektrisch verbunden sind, dafs ein elektrischer Strom durch die Metallstücke der Klemmen oder Halter geleitet werden kann. Durch zweckmäfsige Isolirung eines der Klemmfutter einer gewöhnlichen Drehbank wird ein Apparat hergestellt, welcher für die Zwecke der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann. .

Das in den Apparat eingespannte Arbeitsstück wird durch geeignete Vorrichtungen in Umdrehung versetzt und seitlich der Druckwirkung von Gesenken oder Walzen ausgesetzt, während ein elektrischer Strom durch dasselbe getrieben wird. Die in Anwendung kommenden Gesenke oder Walzen sind an ihren Arbeitsflächen mit einer Masse aus Kohle, Speckstein oder einem anderen schlecht wärmeleitenden feuerbeständigen Körper bekleidet.

Aufserdem wird das Verfahren in Anwendung zum Abtrennen von Metallstangen oder Stücken oder zur stellenweisen Verjüngung eines Theiles des zu bearbeitenden Metalles behandelt, wobei das Erhitzen des Metalles durch einen sehr starken elektrischen Strom bewirkt und in diesem Zustande die Trennung oder stellenweise Bearbeitung ausgeführt wird.

Es wird bemerkt, dafs die in Anwendung kommende Elektricität von einer starken Elektricitätsquelle ausgeht, wie z. B. einer secundären Wickelung einer Inductionsspule von wenigen Windungen, deren primäre durch Wechselströme gespeist wird, oder einer secundären Batterie von grofser Oberfläche, oder einer Dynamomaschine mit sehr kräftigen Leitern, oder einer Wechselstrommaschine, deren Armatur nur mit wenigen Windungen einer starken Leitung versehen ist, oder einer Gleichstrommaschine des Unipolarsystems, in welcher die Ströme durch die Umdrehung von Kupfer-

rühren oder Scheiben durch ein gleichmä'fsiges magnetisches Feld erzeugt werden. Die Stromstärke wird zweckmäfsig nach der Gröfse und dem Charakter des zu bearbeitenden Theiles regulirbar eingerichtet.

Fig. ι der beiliegenden Zeichnung ist ein theilweiser Schnitt durch eine Inductionsspule, welche zum Erzeugen der starken elektrischen Ströme benutzt werden kann.

Fig. 2 ist eine Endansicht derselben und

Fig. 3 und 4 veranschaulichen einen Apparat zum Anstauchen von Köpfen an den Enden von Stangen.

Fig. 5,6, 7 und 8 zeigen die Herstellung von Köpfen und Ansätzen.

Fig. 9 und 10 geben Darstellungen eines Apparates zum Erzeugen von Ansätzen an den Seiten von Metallstangen.
. Fig. 11, 12, 13 und 14 veranschaulichen weitere Anwendungen des Verfahrens.

Fig. 15 und 16 sind Grundrifs bezw. Seitenansicht einer Drehbank, welche beim Bearbeiten von Metallstücken sowie Zusammenscbweifsen derselben unter Anstauchen Anwendung findet.

Fig. 17, 18 und 19 geben verschiedene Darstellungen, bei welchen Gesenke oder Walzen in Anwendung kommen.

Fig. 20 veranschaulicht eine Modification in der Anwendung der Walzen etc.

Fig. 21 und 22 sind Vorder- bezw. Seiten-, ansieht eines Apparates zürn Theilen von Metallstücken.

Fig. 23 zeigt ein durch den Apparat getrenntes Metallstück.

Fig. 24 ist eine Seitenansicht eines Apparates zum Zertrennen von Metallstücken durch Zerreifsen nach vorheriger Erwärmung durch den elektrischen Strom.

Fig. 25, 26 und 27 zeigen Arbeitsstücke, welche durch den Apparat getrennt sind.

Fig. 28 zeigt eine Modification in dem Verfahren zum Trennen eines Metallstückes und

Fig. 29 das in dieser Weise getrennte Metallstück.

In Bezug auf die Fig. 1 und 2 ist N eine Stange oder ein Bündel von Kupferstangen, welche die Leitungen C und C¹ bilden, die den in der Stange erzeugten Strom den Klemmen oder Haltern der zu bearbeitenden Stücke zuführen. Diese Stange bildet die seeundäre Wickelung einer Inductionsspule, deren Wickelung V durch Wechselströme gespeist wird; die Form der seeundären Wickelung ist eine solche, dafs ein Strom von niedrigem Potential und grofsem Volumen entwickelt werden kann.

Die oblonge Spule V geht an der Seite der Leitung N entlang, besteht aus isolirtem Draht und ist mit einer Wechselstrommaschine oder einer anderen Elektricitätsquelle verbunden. Der durch die Spule V gehende Stroru kann durch einen Rheostaten oder einen künstlichen Widerstand R geregelt werden.

Um die beiden von einander isolirten Leitungen N und V ist eine Eisenmasse oder Eisendraht gewunden, um die inducirende Wirkung an den Theilen, wo die Leitungen neben einander liegen, zu vergröfsern. Der Querschnitt der Stange N sollte ein bedeutend gröfserer sein als derjenige des zu bearbeitenden und durch die in der Leitung N erzeugten Ströme erhitzten Körpers, wenn das speeifische Leitungsvermögen des letzteren nicht bedeutend geringer als das der Stange N Und der 'zu denselben führenden Leitungen C und C¹ ist.

In den Fig. 3 bis 14 wird die Herstellung von Verstärkungen oder seitlichen Ansätzen an Stangen B gezeigt, welche durch die feste Einspannvorrichtung E festgehalten werden.

D ist ein Contactblock, welcher so geführt wird, dafs er in der Längsachse von E durch Einwirkung einer Feder 5 bewegt wird. Die Stange B legt sich gegen D, welcher massiv und ein guter Leiter ist und dessen Ende hohl oder in anderer Weise ausgebildet sein kann, wie in der Fig. 4 dargestellt.

C C¹ sind die beiden Pole des erhitzenden Stromkreises, dessen Strom durch den festen Block E, die Metallstange B und den Block D geht. Die Einspannvorrichtung E und das Contactstück D liegen der Bequemlichkeit wegen dicht neben einander, so dafs die Stange, welche durch E hindurchgeht und nur um ein kurzes Stück vorsteht, mit dem Contactstück in Berührung tritt. Beim Durchgehen des Stromes wird das Ende der Stange B erhitzt, so dafs die Anstauchung derselben unter Einwirkung der Federpressung stattfindet und der in Fig. 4 veranschaulichte Κορί'ΛΓ erzeugt, wird.

Dasselbe Verfahren wird angewendet, wenn Verstärkungen oder Ringe an anderen Theilen der Stange als an den Enden hergestellt werden sollen. Hierzu braucht nur das Arbeitsstück an zwei Stellen eingespannt zu werden, welche das zu verstärkende Stück einschliefsen, und hierauf wird der elektrische Strom hindurchgeleitet, so dafs die Stange an der zu bearbeitenden Stelle erhitzt und durch Druck auf das bewegliche Contactstück die Verstärkung hergestellt wird. In der Fig. 5 sind die einzelnen Theile in ihren bezw. Lagen bei der Herstellung einer solchen Verstärkung dargestellt, und ist B, Fig. 5, die Stange, welche wie oben durch die feste Klemme E gehalten wird. D ist eine bewegliche Klemme oder das Contactstück (Fig. 3), welches durch eine Feder S gegen die Klemme E geprefst wird. Die Klemme D umfafst die Stange an irgend einer Stelle, so dafs durch die Lage gegen die Einspannvorrichtung E der Theil des Arbeits-

Stückes, welcher zu erhitzen und anzustauchen ist, bestimmt wird.

Indem der Strom angesetzt und die Klemme D gegen die Einspannvorrichtung E in Richtung der Stange B bewegt wird, wird die Stange zwischen den beiden Klemmen erhitzt und dieser Theil durch Stauchung nach aufsen gedrückt, so dafs, wie aus Fig. 6 ersichtlich, ein Kopf an der Stange gebildet wird. Diesej: Kopf oder diese Verstärkung K der Stange kann natürlich in einer Drehbank bestimmte Formen KK¹, Fig. 7 und 8, erhalten.

Sollen nur an den Seiten des Arbeitsstückes Ansätze oder Anstauchungen erzeugt werden, so wird das Arbeitsstück zweckmäfsig in eine nicht leitende Muffe oder Form eingeschlossen; es mufs aber darauf gesehen werden, dafs diese Form den Raum zwischen den Klenv men D und E nicht ausfüllt und eine Endbewegung des Arbeitsstückes entsprechend der Druckäufserung auf dasselbe zuläfst. Fig. 9 und 10 stellen die bezügliche Einrichtung in Ansicht und Schnitt dar. Die Form besteht danach aus einem getheilten Rohrstück aus feuerfestem Thon etc., welches das Arbeitsstück an der Stelle, wo es erhitzt werden soll, lose umgiebt und durch umgelegte Bänder zusammengehalten wird. Eine seitliche Oeffnung a gestattet die Ausdehnung des heifsen Arbeitsstückes beim Anstauchen durch den auf die Enden desselben ausgeübten Druck. Arbeitsstücke mit derartigen seitlichen Ansätzen können in verschiedener Weise benutzt werden, wie dies aus den Fig. 11 bis 14 ersichtlich ist.

In Fig. 15 und 16 ist eine gewöhnliche Drehbank dargestellt, deren Kopf N von dem Bett isolirt ist, damit die beiden mit einander nicht in elektrischer Verbindung stehen. Der Strom wird durch ein sehr starkes Kabel zugeführt. Das Bett und der Kopf R sind durch ein anderes Kabel mit den Stromquellen verbunden. CC¹ sind Docken, welche die Arbeitsstücke, durch welche der Strom geleitet wird, centriren und halten; der erforderliche Druck auf das Arbeitsstück kann z. B. durch entsprechende Bewegung von R ausgeübt werden.

Nachdem das Anstauchen etc. ausgeführt ist, kann die Docke C in Umdrehung gesetzt werden, wobei die Docke C¹ (die sich frei drehen kann) mitläuft. Eine Walze oder Rolle G kann alsdann gegen die Schweifsstelle geprefst werden, um die äufsere Form des Arbeitsstückes zu bestimmen, oder es kann ein anderes Werkzeug, z.B. ein Stichel etc., angesetzt werden, um das Arbeitsstück nach Erfordern abzudrehen.

Die Walze G kann durch den Werkzeugträger der Drehbank gehalten werden. Nach Fig. 17 wird eine Rolle G gegen die heifse Stange B geprefst, so dafs dieselbe aufsen bearbeitet wird. Es empfiehlt sich, mindestens drei Walzen oder Rollen anzuwenden, welche gegen die Stange geprefst werden, ebenso wie zweckmäfsig eine Einrichtung getroffen wird, dafs das Arbeitsstück während der Bearbeitung sich in Richtung seiner Längsachse bewegen kann. ■ ■

Die Erhitzung durch die Stromdurchführung dauert so lange, als die Stange umläuft, und die Walzen (Fig. 18) können fortgezogen werden, um diese Erhitzung zuzulassen.

Fig. 20 zeigt die Bearbeitung einer Stange am Ende. Dies geschieht dadurch, dafs die Stange in die Docke C der Drehbank eingespannt wird und genügend weit aus der Docke vorsteht, um gegen einen Metallblock, welcher vom Kopf JR getragen wird, anzuliegen. Der durchtretende Strom erhitzt das vorstehende Stangenende, und die nun folgende Bearbeitung durch die drei Walzen erzeugt die in Fig. 20 dargestellte Form. Es empfiehlt sich, die Walzen mit Kohle, Speckstein oder anderem Wärme nicht leitenden und feuerfesten Material zu bekleiden.

. Zum Theilen oder Strecken von Metallstücken können die in Fig. 21, 22, 24 und 28 dargestellten Einrichtungen Anwendung finden. Mit Bezug auf Fig. 21 und 22 sind C C¹ leitende Einspannvorrichtungen, die auf einem Tisch P Platz finden und das Arbeitsstück B halten. Die Einspannvorrichtungen C C¹ sind von einander gut isolirt und durch Kabel oder starke Leitungen K Κ^Λ mit der Quelle für starke Ströme verbunden. Sie können erforderlichenfalls gegen einander verstellbar eingerichtet sein, um die Länge des zu bearbeitenden Theiles des Arbeitsstückes ändern zu können. Durch die Kabel K K¹ wird so lange starker Strom dem Arbeitsstück zugeführt,, bis dasselbe etwa bis zur Rothglut (wenn Eisen und Stahl bearbeitet wird) oder bis zu einer geringeren Temperatur erhitzt wird. An das heifse Arbeitsstück wird alsdann eine Kreissäge S oder ein anderes Schneidzeug gebracht und das Stück in der Mitte durchgetrennt. Nach der Darstellung wird die Kreissäge S von einem Gestell E getragen, das auf der Hauptantriebwelle X montirt und mit Handhabe H versehen ist. Es empfiehlt sich, die Stromzuführung zu unterbrechen, ehe die Durchtrennung vollzogen wird, die bei rothglühendem Eisen und Stahl in sehr kurzer Zeit bewirkt ist.

Fig. 23 zeigt eine in zwei Theile B B¹ getheilte Stange; die Trennungsfiä'che ist glatt und eine Deformation der Stange an der Schnittstelle ist nicht wahrzunehmen.

Nach der Einrichtung Fig. 24 werden die Einspannvorrichtungen C C¹, welche von einem passenden Träger getragen werden, von einander isolirt und die eine (C¹J kann gegen die andere durch eine Schraube 5' mit Kurbel H¹

Claims (2)

1. verstellt werden. Bei Anwendung dieser Vorrichtung wird das Arbeitsstück B fest eingespannt und durch den von C nach C' durchgehenden Strom so lange erhitzt, bis das Arbeitsstück weich ist, worauf die Einspannvorrichtungen aus einander gezogen werden, so dafs eine Streckung des Arbeitsstückes an der erhitzten Stelle, event, ein Zerreifsen desselben, eintritt.

   Ist das Arbeitsstück aus Eisen und Stahl, die unter der Einwirkung von Wärme plastisch werden, so kann das Metall bis zu einer Spitze (Fig. 25) ausgezogen werden, und wenn die Erwärmung mehr auf ein kleines Stück beschränkt wird, d. h. die Einspannvorrichtungen .näher an einander liegen, wird durch das Ausziehen, wenn dasselbe schnell vollzogen wird, das Arbeitsstück, etwa wie aus Fig. 26 ersichtlich, getheilt. Wenn ein Arbeitsstück bis zu einer sehr hohen Temperatur, die dem Schmelzpunkt nahe liegt, erhitzt und alsdann durch Zuganwendung zerrissen wird, so haben die Trennungsflächen etwa die in Fig. 27 dargestellte Form, wobei ein Ausziehen fast gar nicht mehr eintritt. Ein solches Theilen tritt auch bei Metallen oder Legirungen ein, welche vor dem Schmelzen nicht in einen weichen plastischen Zustand übergehen.

   Wenn die Trennung eines Arbeitsstückes durch Ausziehen bei Bildung gerader Trennungsfla'chen gefordert wird, empfiehlt es sich, das Arbeitsstück mittelst Stempel DD¹, Fig. 28, einzudrücken, die entweder vor oder nach dem Erhitzen angelegt werden können. Durch Anwendung dieses Hülfsmittels wird das Arbeitsstück in der in Fig. 29 angegebenen Weise getrennt.

   Pateντ-Ansprüche:

   ι . Ein Verfahren zum Anstauchen, Verstärken oder Formgeben bezw. Trennen oder Strecken von Metallstücken, darin bestehend, dafs dieselben in Einspannvorrichtungen gebracht werden, denen ein starker elektrischer Strom zugeführt wird, und welche die Stauch- und Trennstelle freilassen, so dafs nach Erweichen des Metalles durch den Strom ein Stauchen oder Formgeben durch Nähern und ein Trennen oder Strecken durch Auseinanderbewegen der Einspannvorrichtungen bewirkt wird.
2. 2. Zur Ausführung des unter 1. genannten Verfahrens:

   a) die Anwendung einer auf das Arbeitsstück aufzuziehenden, mit seitlicher Öeffnung versehenen Muffe T, Fig. 9 und 10, aus nichtleitendem Material zur Erzeugung seitlicher Ansätze an dem Arbeitsstück;

   b) die Anwendung einer mit verstellbarer Einspannvorrichtung versehenen Dreh-■ bank oder anderen ähnlichen Vorrichtung zur Metallbearbeitung, welche das Arbeitsstück halten und drehen kann, das nach Erweichen durch den Strom durch seitlichen äufseren Druck mittelst bekleideter Walzen etc. die bestimmte Form erhält.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.