DE693569C - Verfahren und Vorrichtung zum Gasschneiden von Werkstuecken aus Staehlen mit Lufthaertungseigenschaften - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Gasschneiden von Werkstuecken aus Staehlen mit LufthaertungseigenschaftenInfo
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- DE693569C DE693569C DE1937L0092327 DEL0092327D DE693569C DE 693569 C DE693569 C DE 693569C DE 1937L0092327 DE1937L0092327 DE 1937L0092327 DE L0092327 D DEL0092327 D DE L0092327D DE 693569 C DE693569 C DE 693569C
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K7/00—Cutting, scarfing, or desurfacing by applying flames
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Gasschneiden von
Werkstücken aus Stählen, die Lufthärtungseigenschaften aufweisen oder durch Abschrecken
härtbar sind, unter örtlicher Wärmebehandlung oder zusätzlicher Erhitzung auf eine die Entzündungstemperatur nicht übersteigende
Temperatur.
Beim Gasschneiden derartiger Stähle wurde
to gefunden, daß die Wärme von den Schneidflächen oder Kanten mit solcher Geschwindigkeit
abgezogen wird, daß das diesen Flächen oder Kanten benachbarte Metall unzulässig
hart und spröde wird und hohen örtlichen Spannungen ausgesetzt ist, wodurch eine Neigung
zur Oberflächenverwerfung oder zu Sprüngen auftritt, so· daß die Oberflächen
oder Kanten schwieriger zu bearbeiten und im Gebrauch unsicher sind.
Beim Auftreten dieses Zustandes mußte gewohnlich besondere Wärmebehandlung angewendet
werden, um die auftretenden Spannungen zu beseitigen. Wenn das Schneiden auf dem Bau vorgenommen wird, ist eine allgemeine
Wärmebehandlung etwa mittels eines Ofens undurchführbar. Aber selbst in Fabrik-'
anlagen, wo ein Ofen verfügbar sein kann, welcher allen erwünschten Abmessungen von
geschnittenen Metallkörpern genügt, ist eine derartige Wärmebehandlung teuer und zeitraubend
und beansprucht Wartung und genaue Beaufsichtigung durch einen erfahrenen
Arbeiter. Beim Schneiden gewisser Stahlformlinge, wie beispielsweise Manganstahlschienen,
Kreuzungsherzstücke und anderer selbsthärtender Stahlstücke, hat die Anwendung einer nachfolgenden Glühbehandlung im
Ofen die Zerstörung der ursprünglichen
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Kornstruktur zur Folge, was eine zusätzliche Behandlung zu ihrer Wiederherstellung erfordert.
·
Man hat daher bereits zu einer örtlichen Wärmebehandlung, etwa durch- zusätzliche
Wärmezufuhr zur einen Seite des zu schneidenden Metalls, gegriffen, aber dieses Verfahren
ist unter gewissen Bedingungen unbefriedigend, beispielsweise wenn der zu to schneidende Körper zufolge seiner großen
Wärmekapazität die Wärme Von der Schneidkante mit so großer Geschwindigkeit ableitet,
daß eine Abschreckhärtung bewirkt wird. Eine derartige Abschreckhärtung tritt
nicht nur bei dicken Platten auf, welche durch eine auf die eine Fläche gerichtete Flamme
nicht genügend durcherhitzt werden, sondern auch bei gewissen Formungen mit Metallansätzen
nahe der Schneidkante. Wenn beispielsweise ein vergleichsweise dünner Flansch von einem T-Stück oder einer
Schiene mit der Flamme abgeschnitten wird, kann die Wärme durch den verbleibenden
Flansch und den benachbarten Steg so rasch abgeleitet werden, daß Härtungswirkungen
auftreten, selbst wenn der einen Fläche des geschnittenen Flansches zusätzliche Wärme
zugeführt wird.
Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, wodurch
dicke, lufthärtende und durch Abschrecken härtbare Stähle wirtschaftlich geschnitten
werden können, während gleichzeitig nachteilige Änderungen in der metallurgischen
Struktur der Stähle vermieden werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
die örtliche zusätzliche Wärmezufuhr gleichzeitig auf entgegengesetzten· Seiten des Werkstückes
so erfolgt, daß eine Erwärmungszone beiderseits der zu schneidenden Linie geschaffen
wird, die breiter ist als die durch das Schneiden bedingte Erwärmungszone. Vorteilhaft
wird die zusätzliche Wärme auch nach Einwirkung des Schneidstrahles zugeführt. Unter zusätzlicher Wärme wird eine Erhitzung
verstanden, die zusätzlich zu jener angewandt wird, welche durch die Vorwärm- und Schneidsauerstoff strahlen des Schnei d-'
brenners erzeugt wird. Diese zusätzliche Erhitzüng kann durch einen Heizbrenner, elektrischen
Lichtbogen oder eine ähnliche Wärmequelle erhalten werden.
Bei einer zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeigneten Vorrichtung
ist vorteilhaft zwischen dem Schneidbrenner und den Hilfsbrennern ein vorzugsweise wassergekühlter
Wärmeschutzschild angeordnet. Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht.
Fig. ι zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung sowie ein dickes Metallstück, teilweise im Schnitt, welches
von jener Vorrichtung geschnitten wird.
Fig. 2 ist ein Teilgrundriß der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit Teilschnitt nach Linie 2-2
von Fig. i.
Fig. 3 zeigt schematisch und in perspektivischer Ansicht eine Ausführungsform der
Vorrichtung gemäß der Erfindung, welche zum Abschneiden eines Flansches von einem
Bauelement geeignet ist.
Die Zeichnungen zeigen einen Vorwärmkopf 10 oder 10' und einen gegenüber angeordneten
Vorwärmkopf 11 oder 11', welche in solchem Abstand voneinander angeordnet sind,
daß zwischen ihnen in Richtung des Pfeiles das Werkstück M bzw. M' hindurchgeführt
werden kann. In den Fig. 1 und 2 umfaßt der Vorwärmkopf 10 ein hohles Gehäuse oder
einen mit Wassermantel ausgerüsteten Kör- ^o per 12, von welchem eine Mehrzahl von Heizdüsen
13 sich gegen das Werkstück M hin erstrecken.
Die aus den Düsen 13 heraustretenden Flammen schlagen auf das Werkstück
M und erhitzen dieses. Der wassergekühlte Körper.12 schützt die Brennerdüsen
13 gegen die hierbei entwickelte starke Hitze. Ein Schild 14, welches mit dem wassergekühlten Körper 12 in Wärmeaustausch steht, erstreckt
sich zu einem Punkt nahe dem Werkstück M, zwischen die Düsen 13 und einem
Schneidbrenner B. Eine Düse 15, welche einen Teil des Schneidbrenners B bildet, ist
im Abstand von dem Vorwärmkopf 10 und in solcher Stellung angeordnet, daß ein Sauerstoffstrahl
auf das darunter vorbeigeführte Metall auf triff t und dieses durchschneidet..
Die Düse 15 ist mit den üblichen Hilfsmitteln
ausgerüstet, um eine heiße Flamme zur Vorerhitzung des den Schneidegasstrahl unmittelbar
benachbarten Metalls zu liefern. Die Düse 15 kann von üblicher Bauart sein, beispielsweise
eine zentral angeordnete Bohrung für das Schneidgas aufweisen, welche von einer Mehrzahl von Bohrungen für das Brenngas
umgeben ist. Die Düse 15 braucht nicht notwendigerweise mit einem Wassermantel
ausgerüstet oder sonstwie gekühlt sein, da der wassergekühlte Schild 14 die Düse gegen
die aus dem Vorwärmkopf 10 austretenden u°
Heizflammen schützt. In gleicher Weise wie der Kopf 10 umfaßt der gegenüberliegende
Vorwärmkopf 11 einen mit Wasserkühlung ausgerüsteten Körper 16, aus welchem eine
Mehrzahl gegen das Werkstück M gerichtete "5 Düsen 17 hervorragen. Der Kopf 11 kann
ebenfalls einen wassergekühlten Schild 18 aufweisen,
welcher sich zu einem Punkte nahe dem Werkstück M erstreckt und dessen Aufgabe darin besteht, zu verhindern, daß die »2°
von den Düsen 17 austretenden Flammen in den unteren Teil des im Werkstück erzeugten
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Schnittes eintreten und so das aus Düse 15 austretende Schneidgas stören.
Das Werkstück M kann eine vergleichsweise breite und dicke Metallplatte sein,
welche auf den Walzen 19 gelagert ist, die in den Abbildungen in einer Drehrichtung
entgegengesetzt der Uhrzeigerbewegung umlaufend angedeutet sind. Das Werkstück kann
auf diese Weise, um die zusätzliche Erhitzung zu erfahren, zuerst an den Vorheizdüsen 13
und 17 und dann an der Schnerddüse 15 vorbeigeführt
werden. Zu diesem Zwecke kann eine oder mehrere der Walzen 19 in bekannter
Weise angetrieben werden. Es ist jedoch klar, daß die besonderen Erhitzungs- und
Schneidmittel als einheitliche Anordnung auf geeigneten Bewegungseinrichtungen gelagert
und relativ zum ruhenden Werkstück verschoben werden können. Ein oder mehrere Schirme 30 können unterhalb des Werk-■
Stückes M in solcher Lage angeordnet sein, daß die Walzen 19 vor der zerstörenden
Wirkung der Schneid- und Heizstrahlen geschützt werden.
Unter gewissen Bedingungen kann es erwünscht sein, dem Werkstück M oder M' nach
erfolgtem Schnitt zusätzliche Wärme zuzuführen. Demgemäß ist mindestens ein Paar
Nachheizköpfe 20, 20' und 21, 21' vorgesehen, welche in den Fig. 1 und 2 in strichpunktierten
Linien angedeutet sind und in Fig. 3 in ausgezogenen Linien und deren
Bauart ähnlich jener der Vorheizköpfe 10 und 11 ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind
die Nachheizköpfe so angeordnet, daß die aus den Düsen 23 bzw. 27 austretenden Flammen
gegen die beiden Seiten des Werkstücks M gerichtet sind. Die Nachwärmköpfe sind
ferner mit ihren wassergekühlten Schilden seitlich nahe zum Schneidbrenner, in der gezeichneten
Weise angeordnet.
Wie in Fig. 3 ersichtlich, laufen die Heizköpfe hintereinander in einer senkrechten
Ebene, und zwar im wesentlichen längs der Schneidlinie. - Gewünschtenfalls können die
oberen Köpfe schwach geneigt sein, so daß sie senkrecht zur abgeschrägten Fläche des
Flansches F stehen. In ähnlicher Weise können die unteren Heizköpfe in einer oder
mehreren Reihen in irgendeinem Winkel so angeordnet sein, daß die Erhitzung gegen eine
j ede entgegengesetzte oder benachbarte Fläche gerichtet wird. Aus Fig. 3 ist ersichtlich,-daß,
obwohl ein vergleichsweise dünnes Metallstück geschnitten werden soll, eine beträchtliche
Wärmeleitung längs des verbleibenden Flansches F' und in den Steg W
stattfindet. Die Wärmeleitung ist sogar noch ausgeprägter, wenn auf der Oberseite des
Steges ein zweiter Flansch vorhanden ist, wie es bei normalen Balkenkonstruktionen der
Fall ist, oder wenn ein Schienenkopf vorhanden ist. Es wurde daher gefunden, daß
• die örtliche Zuführung von zusätzlicher Wärme zu mehr als einer Fläche nützlich ist,
um die Härtungswirkung bei dicken Platten als auch bei Werkstücken von dünnerem
Querschnitt auszuschalten, welche ein ungewöhnlich großes Wärmeableitungsvermögen
besitzen.
Aus der obigen Beschreibung ist die Wirkungsweise des Verfahrens und der Vorrichtung
der Erfindung ersichtlich. *
Das Werkstück M, M' wird, wie in den Zeichnungen angedeutet, nach links bewegt,
und die zusätzliche Wärme wird ständig sowohl den oberen als auch unteren Flächen des
Werkstücks mit Hilfe der Heizköpfe 10, 10', 11, ii', 20, 20', 21, 21' örtlich zugeführt.
Die eine Seite wird ferner durch die aus der Düse des Schneidbrenners B, B' - austretenden
Brenngasflammen erhitzt, und das Metall wird durch den aus der nämlichen Düse austretenden
Schneidgasstrahl zerschnitten. Die Heizköpfe 10, io', ii; ii', 20, 20', 21, 21'
können auch mit anderen Heizmitteln ausgerüstet sein, beispielsweise mit einem elektrischen
Lichtbogen an Stelle einer heißen Gasflamme.
Das Werkstück M, M' wird so einer Vorerwärmung unterworfen, welche örtlich auf
entgegengesetzten Seiten der Platte ausgeübt wird, und zwar vor der örtlichen Schneidvorerwärmung
und Schneidbehandlung. Die Größe der Flammen und die Vorschubgeschwindigkeit
werden so eingestellt, daß die Vorerhitzung in das" Metall-bis nahe der
Schneidlinie eingedrungen ist, wobei "seine Temperatur auf einen solchen Grad gebracht
wird, daß eine darauffolgende Härtung im wesentlichen oder völlig vermieden wird.
Gleichzeitig unterstützt die Zuführung der Hilfsvorheizung die Vorbereitung des Metalls
zum Schneiden, so daß eine erhöhte Schneidgeschwindigkeit und mithin ein erhöhter
Durchsatz erzielt wird. Die zusätzliche Vorerwärmung kann hinreichend sein, um das
Metall auf die Zündtemperatur zu erwarmen, ■ in welchem Falle die Schneidvorerwärmung
entbehrlich ist. Da die Vorerhitzung sowohl no auf die untere als auf die obere Fläche ausgeübt
wird, können Werkstücke von dickerem Querschnitt geschnitten werden. Wenn zur zusätzlichen örtlichen Nacherwärmung die '
Köpfe 20, 20', 21, 21' für die obere und untere Fläche benutzt werden, sei es allein
oder in Verbindung mit der Vorerhitzung·, dänin wird eine Abkühlung des Metalls nahe der
Schineidkante verzögert und die Abkühlungshärtung auf einen Mindestwert gebracht.
Es wurde gefunden, daß durch geeigneten Abstand der Quelle für die Nacherhitzung
'vom Schneidstrahl und durch richtige Mengenreglung
der Vorerhitzung eine mäßige Abkühlhärtung unmittelbar nach dem Schneiden erhalten werden kann, in welchem Falle
die Nacherhitzung dazu dienen kann, eine ' sekundäre Wärmebehandlung vorzunehmen,
beispielsweise· ein Tempern, Anlassen, Normalisieren oder Beseitigen von anfänglichen
Spannungen im Metall nahe der Schneidro kante.
In jedem Fall ist es mit Hilfe der vorliegenden Erfindung möglich, in wirtschaftlicher
Weise Werkstücke aus Stählen mit Härtungseigenschaften dem Gasschneiden zu
unterwerfen und gleichzeitig mit dem Schneiden die dadurch verursachte Härte zu verringern.
Durch örtliche Anwendung bei aufeinanderfolgenden Flächen bei mehr als einer Werkstücksoberfläche können nunmehr Werkstücke
gewisser Zusammensetzungen von übermäßiger Dicke oder besonderer Form, welche zufolge der Härtung einem Gasschneiden nicht oder nur schwierig unterworfen
werden konnten, nunmehr auf diese
as Weise geschnitten werden, wobei alle damit
zusammenhängenden Vorteile gewonnen werden, ohne daß schädliche Nachwirkungen zu
befürchten sind. Die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen sind besonders geeignet,
um an irgendeiner Baustelle benutzt zu werden. Die Wärmebehandlung kann dadurch geregelt werden, daß die einzelnen Wärmequellen relativ zueinander in gewählten Abstand
gebracht werden. Es kann ferner irgendeine erwünschte Anzahl und gegenseitige
Anordnung der Heizdüsen 13, 17, 23 und 27 gewählt werden, um den besonderen
Erfordernissen des Werkstücks zu genügen. Die besondere Anordnung gemäß Fig. 2 wurde
lediglich gezeigt, um eine Ausbildungsform der Erfindung zu erläutern. Unter gewissen
Bedingungen bildet der nahe der einen Seite des Schnittes verlaufende Streifen einen Abfall und bedarf daher keiner zusätzlichen Erhitzung.
Infolgedessen kann irgendeine erwünschte Anzahl von Heizdüsen in geeigneter
Weise unwirksam gemacht werden, um an Gas zu~ sparen. Unter gewöhnlichen Bedingungen,
wo das zu beiden Seiten des Schnittes vorhandene Metall für eine spätere Verwendung
dient, werden alle Düsen benutzt, wobei die Wärmequellen relativ zum Schnitt hintereinander
angeordnet sind, und eine gleichzeitige örtliche Wärmebehandlung wird auf
den zwei Einzelstücken vorgenommen. Durch die Verwendung einer Gruppe von kleinen
Düsen an Stelle einer einzigen größeren Düse wird ferner eine höhere Wärmeausbeute erzielt.
Claims (3)
1. Verfahren zum Gasschneiden von Werkstücken aus Stählen, die Lufthärtungseigenschaften
aufweisen und/oder durch Abschrecken härtbar sind, unter
örtlicher Wärmebehandlung und Schaffung einer Erwärmungszone beiderseits der zu
schneidenden Linie, die breiter als die durch das Schneiden bedingte Erwärmungszone ist, durch zusätzliche Er-
hitzung auf eine" die Entzündungstemperatur nicht übersteigende Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die örtliche
zusätzliche Wärmezufuhr auf entgegengesetzten Seiten des Werkstücks erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch
gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wärme auch nach Einwirkung des Schneidstrahls
zugeführt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Schneidbrenner (B) und den Hilfsbrennern
(13 bzw. 23) ein vorzugsweise wassergekühlter Wärmeschutzschild (14)
angeordnet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US693569XA | 1936-04-30 | 1936-04-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE693569C true DE693569C (de) | 1940-07-13 |
Family
ID=22088430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1937L0092327 Expired DE693569C (de) | 1936-04-30 | 1937-04-04 | Verfahren und Vorrichtung zum Gasschneiden von Werkstuecken aus Staehlen mit Lufthaertungseigenschaften |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE693569C (de) |
-
1937
- 1937-04-04 DE DE1937L0092327 patent/DE693569C/de not_active Expired
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