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Vorrichtung zur Wärmebehandlung von- durch Schweißen, Brennschneiden
u. dgl. in ihrem Gefüge veränderten oder zum Teil mit Spannung behafteten Zonen
von Werkstücken Die E,rfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beseitigen
der durch Schweißen, Brennschneiden, Scherenschnitt, Stauchen u. d-1. Vorgänge hervorgerufenen
Gefügeänderungen und der damit verbundenen Spannungen in den Anschlußzonen unter
Anwendung des bekannten Verfahrens, des sog. Normalisierens und Entspannungsglühens,
und auf die Anwendung dieser Vorrichtung insbesondere bei sperrigen Gegenständen,
wie Kessel- und Rohrschüssen, Behältern u. dgl. von erheblichen Abmessungen.
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Es ist bekannt, zur Beseitigung der erwähnten Erscheinungen das ganze
Werkstück in einem Glühofen unter ganz bestimmtem zeitlichem Temperaturverlauf zu
behandeln. Für Werkstücke von großen Abmessungen sind aber solche Öfen sehr teuer.
Außerdem sind mit der Erhitzung eines ganzen Schusses über den oberen Umwandlungspunkt
(Ac3) Verformungsgefahren verbunden.
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Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß in
an sich schon bekannter Weise nur die durch das vorhergegangene Arbeitsverfahren
beeinflußten Zonen eine der Art ihrer Veränderung entsprechende örtliche Wärmebehandlung
erfahren, indem als Vorrichtung zum Anwärmen, Normalisieren und Entspannungsglühen
mit hierauf folgendem Abkühlen ein aus mehreren, vorzugsweise drei hintereinander
angeordneten, trogartig ausgebildeten Glühkammern bestehender, an einer Seite offener
Muldenofen angewandt wird, wobei das warm zu behandelndeWerkstück als Abschluß der
Öffnung der Muldenkammern dient und jeweils die Breite der Öffnung der einzelnen
Kammern durch Deck- oder Paßstücke entsprechend der gerade zu behandelnden Zonenbreite
eingestellt wird.
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Es sind zwar schonVorrichtungen bekannt, mit denen an laufendem Gut
oder auch an sperrigen Gegenständen eine örtlich begrenzte, etwa auch in verschiedenen
Zonenbreiten verschiedene, stufenweise oder gleichmäßig fortschreitende Erhitzung
zwecks Wärmebehandlung vorgenommen wird, ohne daß sie durch einen sie ganz umschließenden
Ofen geführt werden. Solche Vorrichtungen hatten die Eigenschaft, daß der .Übergang
zwischen deren .Erhitzungsvorgang und in freier Luft stattfindenden Abkühlung so
rasch vor sich geht, daß im Verlauf dieser Abkühlung infolge Voreilung der weiter
ab liegenden, weniger hoch erhitzten Zonen gegenüber der Nahtzone neue Spannungen
entstehen können, die, zumal bei besonders hartem oder sprödem Werkstoff, unerwünscht
sind.
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Der Fortschritt der Erfindung beruht darin, daß die örtliche und zonenweise
Behandlung mit Hilfe einer verhältnismäßig wenig kostspieligen Vorrichtung unter
ausreichender Verzögerung der Abkühlung durch Ausschaltung des freien Luftzutritts
gescbicht
und daß der Normalisierungsvorgang an der schmalen Zone
in den Entspannungsglühvorgang der breiteren ohne schroffen Übergang übergeleitet
und insbesondere auch der Entspannungsglühvorgang mit dem der allmählichen Abkühlung
zu einem Vorgang verbunden wird, so daß die Entstellung von neuen Spannungen infolge
voreilender Abkühlung der nur einer Entspannungsglühung unterworfenen Zonen vermieden
wird.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Vorrichtung
nach der Erfindung dargestellt. Es ist Abb. z ein Längsschnitt einer Vorrichtung
nach der Erfindung, Abb. 2 ein Querschnitt nach Linie A-B in Abb. r, Abb.3 ein Querschnitt
durch eine besondcreVorrichtung zum Ausglühen vonArbeitsnähten an flachen Gegenständen,
Abb. q. ein Querschnitt durch eine besondere Vorrichtung zum Ausglühen von Rundnähten
o. dgl.
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Die Vorrichtung nach Abb. z und 2 dient zur Behandlung von Längsnähten
an Rohren, Kesseln, Rinnen, Kästen u. dgl. Sie besteht aus dem mehrteiligen, etwa
dreigeteilten Ofengestell a mit den Ofenkammern I, II, III und darunterliegender
Luftzuführungskammer b und neben ihm liegenden Luftvorwärmkammern c, d. Jede Ofenkammer
ist mit einer Mehrzahl - beispielsweise drei -Brennern e, e, e, f, f, f, g, g,
g ausgerüstet, z. B. für Gas und Luft oder Öl und Preßluft, oder mit einer entsprechenden
Anzahl von geeigneten elektrischen Heizelementen sowie mit den betriebsmäßig erforderlichen
Regel- bzw. Ab-
schaltvorrichtungen versehen. Die Luft für die Brenner strömt
durch die Öffnung h an der Vorderseite der Kammer b ein und am anderen Ende durch
Öffnungen i, k in die beiden Seitenkanmern c, d, aus denen sie dann durch Leitungen
1, h in die Warmluftverteilungskarhmer in strömt, aus der sie den einzelnen
Brennern zugeführt wird. Bei Verwendung von Ölbrennern kann zwischen die Vorwärmkammern
c, d und die Verteilungskammern ;st ein Gebläse eingeschaltet werden, um der Luft
den für die Zerstäubung erforderlichen Druck zu verleihen, oder es kann eine besondere
kleinere Kammer zur Aufnahme und Verteilung von Druckluft zum Ölzerstäuben und Ansaugen
der Verbrennungsluft aus der Kammer in vorgesehen werden. Bei elektrischer Beheizung
fallen diese Hilfseinrichtungen fort. -Der Ofen besitzt drei Kammern I, II und HI,
voii denen I zumAnwärmen, II zum -Normalisieren oberhalb des oberen Umwandlungspunktes
Acs und III zum Abkühlen bzw. Entspannungsglühen bei etwa 4oo° bis Acl dient. Da
. die auszulösenden Spannungen sich auf eine breitere Zone erstrecken, wird die
Kammer III so ausgebildet, daß sie eine entsprechend breitere Zone des Werkstücks
umschließt, wie aus Abb. r und 2 ersichtlich ist.
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Das Arbeitsstück tt liegt auf dem trogartig ausgebildeten Ofengestell
a, auf welches zur Anpassung an verschiedene Durchmesser bzw. Formen des Werkstücks
bzw. auch an die verschiedene Breite der warm zu behandelnden Zone bei den verschiedenen
Schweißarten besondere, mit entsprechenden Öffnungen versehene Paß- oder Deckstücke
aufgesetzt werden können. Die äußeren Stirnwände können finit Aussparungen versehen
werden, in welche Füllstücke a1, a'= mit entsprechendem Profil zwecks Abschlusses
eingesetzt werden.
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Die Zahl der Brenner oder ihre Stärke kann verschieden sein, da in
den Kammern I und III die Hitze nicht so groß sein darf wie in der Normalisierungskammer
II.
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Bei Gasheizung können nach Wahl, Gas und Luft, beide vorgewärmt werden
oder nur eines von beiden. Im ersteren Fall kann etwa die Gaszuleitung durch die
Luftkammer in geführt werden. Auf ähnliche Weise kann auch bei Ölheizung das Öl
vorgewärmt werden.
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Der Ofen kann beweglich sein, um unter die verschiedenen Werkstücke
gefahren zu werden, oder er kann feststehen und etwa seitlich mit Rollen versehen
sein, auf welchen die Werkstücke über den Ofen hinweggeschoben werden.
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Zur Verminderung der Wärmeverluste sowie zur gleichmäßigen Durchwärmung'
der Nahtdicke können die Außenwände des Ofens mit Wärrneisolierstoffen belegt werden.
Ebenso kann die auszuglühende Zone des Werkstücks auf der dein Ofen entgegengesetzten
Seite der Wand mit Wärmeisolierstoff -etwa feuerfesten Steinen, Sand o. dgl. - belegt
werden, um dieWärmeausstrahlung möglichst zu verringern. Zweckmäßig wird die Auskleidung
so hergestellt, daß der über der Ofenöffnung hängende Werkstoff möglichst ganz entlastet
ist.
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In Abb. 3 ist eine Vorrichtung dargestellt, die zum Glühen von flachen
Werkstücken o dient. Dieselben werden zwischen zwei trogartig ausgebildeten Ofenkammern
p, p eingelegt, von denen jede mit einer entsprechenden Anzahl von Brennern
q, q und Gasabzugslöchern r, r ausgerüstet ist. Auch hier kann das Werkstück
festliegen, und die Ofenteile können all ihm vorbei bewegt werden, oder diese letzteren
könngn festliegen und .das Werkstück zwischen ihnen hindurch bewegt werden.
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Abb. 4 zeigt eine Ofenausführung s zur Behandlung von Rundnähten.
Dieselbe ist sektorförmig, wie dargestellt, oder auch vollkreisförmig, und die drei
Kammern I, II, III
liegen hier nebeneinander. Sie können voneinander
unabhängig betrieben werden und lassen sich finit entsprechenden Paßstücken den
verschiedenen Werstückdurchmessern anpassen. Das Werkstück ii wird hier zweckmäßig
während derWärinebehandlung stufenweise in Richtung I-II-III gedreht.
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Es ist selbstverständlich, daß die Vorrichtung sich auch zum Behandeln
von Ecknähten an kantigen Gegenständen herrichten läßt.
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Zur Regelung der Vergütungsvorgänge können Temperaturmeß- und -regelvorrichtungen
bekannter Art an der Vorrichtung angebracht werden, wie auch die Brenner mit Vorrichtungen
zur Regelung der Ofenhitze versehen sind. Ebenso kann eine Regelung durch Verschieben
der Brenner näher an das Werkstück oder weiter von ihm ab erfolgen.
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Mine vereinfachte Form der Vorrichtung kann auch mit nur zwei Kammern
hergestellt werden, wobei dann entweder in der ersten das Anwärmen und Normalisieren
oder in der zweiten das Normalisieren und Entspannungsglühen mit nachfolgender Abkühlung
durch entsprechende Regelung der vorhandenen Brenner vereinigt werden.
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Das Verfahren, das mit den beschriebenen Vorrichtungen ausgeführt
werden soll, besteht darin, daß die durch Schweißen, Schneiden, Stäuchen o. dgl.
veränderte bzw. zum Teil finit Spannungen behaftete Werkstoffzone im Bereich der
durch das Bearbeitungsverfahren in ihrem Gefüge v eriinderten Zone nacheinander
langsam angewärmt und dann auf Normalisierungstemperatur (oberhalb :1c3) gebracht
und über die erforderliche Zeitspanne gehalten und zuletzt in einer entsprechenden
erweiterten Zone in den Entspanntingsglühvorganj unterhalb Aci übergeleitet und
firn Verlauf desselben allmählich abgekühlt wird, indem Werkstück und Ofen stufenweise
entsprechend den verschiedenen vorzunehmenden Warmbehandlungen gegeneinander verschoben
werden. Die Wahl der verschiedenen möglichen Wärmequellen kann von den erwarteten
Eigenschaften 'der betreffenden Werkstücke abhängig gemacht werden. Z. B. kann die
Vermeidung einer Aufkohlung der Werkstückoberfläche ausschlaggebend sein.
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Die Form der Vorrichtung kann sich ganz allgemein der Forin der zu
behandelnden Werkstücke bzw. Nähte anpassen.