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Verfahren zur Herstellung von geschmiedeten Achsen für Schienenfahrzeuge
Beim Schmieden von Achsen für Schienenfahrzeuge wird in der Regel von einem heissen Stahl- knüppel ausgegangen, der durch Pressen oder Hämmern zwischen Gesenken in eine Form gebracht wird, die in ihren Abmessungen der fertigen Achse möglichst nahe kommen soll. Je besser dies gelingt, desto geringer ist die nachfolgende Bearbeitung auf der Drehhank und desto kleiner auch der Materialverlust. Auch die Qualität der Achsen wird ungünstig beeinflusst, wenn durch eine übermässige Materialabtragung bei der Nachbehandlung gerade die durch Verdichtung vergüteten Schichten an der Oberfläche entfernt werden.
Es sind Verfahren bekannt, bei denen das Werkstück in seiner ganzen Länge von den Gesenken erfasst wird und die Verformung nur durch sehr schwere Hämmer oder Pressen be- werkstelligt werden kann. Wenn hiebei auch das Fliessvermögen des Stahles augenützt werden muss, so sind überhöhte Temperaturen notwendig. Nach einem dieser Verfahren werden Dorne in den Knüppel eingedrückt, der so in die Formen der ihn umschliessenden Gesenke aufgetrieben wird. Die auf diese Weise erzeugten Achsen sind zum Teil hohl und weisen keinerlei Oberflä-
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Andere Verfahren arbeiten mit kurzen Gesenken, die sich nur über einen Teil der Länge des Werkstückes erstrecken und daher mit leichteren Pressen oder Hämmern auskommen.
Nachteilig ist dagegen der Umstand, dass mehrmaliges Erhitzen notwendig ist, dass besonders die Längenabmessungen nicht gewährleistet sind und eine volle Geradheit des fertigen Werkstückes kaum erreichbar ist.
Alle diese Verfahren leiden unter den Nachteilen, dass sie entweder zu schwere Pressen oder Hämmer, zu hohe Temperaturen oder zu oftes Erhitzen und/oder zu viele Vorrichtungen erfordern, dass sie zu umständlich und zu teuer sind, oder dass die Qualität und Genauigkeit des Erzeugnisses nicht befriedigt. Hiebei sind d) ie Pressverfahren noch vorzuziehen, weil beim Pressen der Oberfläche Blasen und ungleiche Stellen ein- geebnet, beim Hämmern aber meist vergrössert werden.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, bei der Herstellung geschmiedeter Achsen für Schienenfahrzeuge durch Pressen in einer Hitze bei verhältnismässig niederer Temperatur in einer Reihe von Gesenken, wobei bei Vermeidung jeder Schlagwirkung die endgültigen Abmessungen der Achse annähernd erreicht werden, die Vorteile , dies sich über die ganze Länge des Werkstückes erstreckenden Gesenikes mit denen des kurzen Gesenkes, das nur einen Teil des Werkstückes erfasst, zu vereinen und dabei die Nachteile beider auszuschalten.
Sie erreicht dies durch einen ersten Arbeitsgang mit Verformung über die ganze Länge des Werkstückes, worauf in weiteren Arbeitsgängen immer nur ein Teil der Innengliederung der Gesenke zur Verformung und Verdichtung dies Werkstückes herangezogen wird, während die andern Teile im wesentlichen nur der Fest-
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gegenDas Verfahren gemäss der Erfindung verwendet eine Reihenfolge von Arbeitsschritten bzw. Verformungen, nachstehend als Arbeitsgänge bezeichnet, wobei der heisse Rohling unter Druck in Gesenken schrittweise im Durchmesser verkleinert und geformt und während jedes dieser Verformungsschritte einer oder mehreren Pressungen ausgesetzt wird, so dass die schliesslich erzielte Form des Rohlings sich den endgültigen Abmessungen der Achse eng annähert.
Während des Verformungsvorganges wird der Rohling an beiden Enden gleichzeitig in Längsrichtung gestreckt. Ein Teil der Gesenke ist für die ersten Verformungsschritte offen ausgebildet, während die Gesenke für die abschliessenden Ar- beitsgänge, wie dies weiter unten genauer beschrieben ist, geschlossene Form aufweisen.
Während der Verformungsschritte kann das Werkstück zwischen den einzelnen Pressungen gedreht werden.
Es muss berücksichtigt werden, dass gemäss den jeweils vorliegenden Umständen mehr oder weniger Druck für die Bearbeitung erforderlich sein
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wird. Wenn es z. B. wünschenswert erscheint, die Erfindung unter Anwendung einer höheren Werkstücktemperatur als der normalerweise verwendeten auszuüben, kann der Druck vermindert werden ; wenn hingegen die Anwendung einer niedrigeren Temperatur erwünscht ist oder vorgezogen wird, wird der Druck erhöht werden müssen. Ebenso wird ein höherer Druck zur Verformung des Werkstückes gemäss den geforderten Umrissen dann nötig sein, wenn Umrisse gefordert werden, die reicher an Einzelheiten sind.
Im allgemeinen wird das Werkstück mit einer niedrigen Anfangstemperatur und in der kürzestmöglichen Zeit bearbeitet.
Wenn zur Durchführung des Verfahrens eine einzelne Presse verwendet wird, kommt hiefür eine geeignete hydraulische Schmiedepresse in Frage, in der der heisse Knüppel schrittweise in Gesenken mit abnehmenden Durchmessern gepresst wird, wobei die Gesenke in der Presse angeordnet sind und das Werkstück der Reihe nach von einem zum andern bewegt wird. Eine solche Presse kann auch mit waagrecht angeordneten, durch eine Wechselvorrichtung betätigten Gesenkhaltern ausgestattet sein, wobei die Wechselvorrichtung einen geeigneten Hub nach beiden Richtungen aufweist und auch eine Ausstossvorrichtung umfasst. In einer solchen Presse wäre es möglich, gemäss den gegebenen Erfordernissen veränderlichen Druck auszuüben und einfache oder mehrteilige Pressstössel zu verwenden.
Der Bedienungsmann bzw. die Bedienungsmannschaft würden sich axial unter rechten Winkeln zur Gesenkhalter-Wechselvorrichtung befinden. Der Auswerfer bzw. die Auswerfer können unten zwischen den Bedienungsleuten an der Mittellinie der Presse angeordnet sein.
Der obere und der untere Gesenkhalter können gelenkig miteinander verbunden und es können
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samten Halter mit den Gesenken mittels der unteren Presskolben vom Bodenamboss abgehoben werden können, um einen Wechsel zu ermöglichen. Beim Wechsel werden die Gesenkhalter, entsprechend dem Werkstijck ein Paar oder mehrere Paare, in der Reihenfolge der Arbeitsgänge nacheinander zwischen die Ambosse gebracht.
Ober-und Unterteil der Gesenkpaare sind durch Passstifte oder andere geeignete Mittel so geführt, dass sie fehlerlos zusammenarbeiten.
In Abwandlung davon können mehrere Pressen verwendet werden. Von den beim ersten Verfahrensstadium, nämlich der Verformung des Knüppels gemäss den ungefähren Umrissen der Achse, verwendeten wird hiebei kein so starker Druck zu fordern sein als von den bei den späteren Arbeitsschritten wirksamen, wo feinere Einzelheiten der Achse zu formen sindl.
Eine eingehendere Erläuterung der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung ge-
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für die Achbe eines Schienenfahrzeuges, vom runden Knüppel bis zum fertigen Schmiedestück, veranschaulicht ist.
Hierin ist Fig. 1 eine Ansicht eines typischen Knuppels von vorzugsweise zylindrischer Form.
Die Fig. 2, 3,4 und 5 sind ähnliche Ansichten, die die fortschreitende Verformung dieses Knüppels bis zur fertig geschmiedeten Achse zeigen.
Um aus dem heissen Knüppel 6 eine geschmiedete Achse zu formen, wird er in die Presse eingeführt und der erste Arbeitsgang eingeleitet wobei er in beiderseits offenen, zusammengehörenden und geführten Gesenken, beispielsweise zweimal auf ISO", gepresst und sein Durchmesser beispielsweise von 200 auf 183 mm verringert wird.
Beim zweiten Arbeitsgang wird d'er Knüppel 6 in den Gesenken gedreht und es wird mit einer Anzahl von Presshüben, beispielsweise vier auf 900, der in Fig. 2 ersichtliche verjüngte Schaft 7 geformt.
Beim dritten Arbeitsgang werden der Schaft 7 und die Radsitze 8 mit einem Presshub fertiggestellt. Dies kann in geschlossenen Gesenken durchgeführt werden.
Beim vierten Arbeitsang wird der Durchmesser der Enden von dem der Radsitze auf den der Hohlkehle 9 (Fig. 3) verjüngt. Hiebei können drei oder vier Pressungen auf 1800 und 906 durch- geführt werden. Die Gesenke für diesen Vorgang sind beiderseits offen.
Im fünften Arbeitsgang werden unter Verwendung eines kurzen Gesenks und durch Schmie-
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gebildet. Ausserdem entsteht dabei der über den Durchmesser der Zapfen 10 vorstehende und deren Länge beschränkende Bund 11 gemäss Fig. 4.
Dieser Arbeitsgang kann in einem geschlossenen Gesenk durchgeführt werden.
Im sechsten und letzten Arbeitsgang, der in geschlossenen Gesenken vor sich geht, werden beispielsweise zwei Pressungen durchgeführt, mit denen die Achse 12 und ihre Enden fertig geformt werden. Diese können bei in Gleitlagern zu verwendenden Achsen, die in Fig. 5 gezeigte Gestalt haben oder auch ohne die Endbünde 13 ausgebildet sein, falls Rollen- oder andere reibungsarme Lager angewendet werden sollen. Für gewöhnlich sind zwei Pressungen auf 1800 not- wendig.
Während dieser Arbeitsgänge klammert der Bedienungsmann die Achse an und dreht sie erforderlichenfalls, nämlich dann, wenn, wie z. B. bei den Arbeitsgängen 2 und 4, eine Mehrzahl von Pressungen in einem Gesenk erforderlich ist. Der Winkel, um den der Knüppel jeweils zwischen den Pressungen gedreht wird, wird durch die Anzahl der für den betreffenden Arbeitsschritt nötigen Pressungen bestimmt.
Es dürfte zweckmässig sein, an der Mittellinie der Presse einen oder mehrere Auswerfer, kleine hydraulische Presskolben, zum Herausheben des Werkstückes aus den Gesenken vorzusehen, um
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dem Bedienungsmann das Anklammern und Halten zu ermöglichen, während der Gesenkhalter gewechselt und das Werkstück für die nächste Pressung gedreht wird.
Die Beschreibung der vorstehend erläuterten Arbeitsgänge und) ihrer Reihenfolge bezog sich im allgemeinen auf eine Achse mit genormten Massen mit Lagerzapfen von 127 mm Durchmesser und 254 mm Länge. Es ist selbstverständlich, dass das Verfahren, z. B. bezüglich der Anzahl der Pressungen, je nach der Art des Knüppels oder der hieraus zu schmiedenden Achse abgewandelt werden kann und dass die Erfindung nicht auf das behandelte Beispiel beschränkt ist.
Vom Durchmesser eines nach diesem Verfahren behandelten Rohlings aus Stahl guter Qualität ist schätzungsweise nur mehr ein Material- überschuss von etwa 1, 5 mm zu entfernen, so dass nur ungefähr 9 kg Stahl abzuarbeiten sind.
In Anbetracht dessen, dass eine so geringe Metallmenge zu entfernen ist, kann an Stelle von Drehen Rundschleifen angewendet werden.
Ferner wird die durch den intensiven Druck in den Gesenken bewirkte höhere Qualität des an der Oberfläche befindlichen Stahles infolge der geringen Dreh-bzw. Schleiftiefe nicht beeinträchtigt, wie überhaupt angenommen werden kann, dass die physikalischen Eigenschaften einer solchen Achse gegenüber einer durch Hämmern erzeugten eine überlegene Qualität ergeben, u. zw. dadurch, dass der Knüppel als Ganzes gründlich und gleichmässig durchgearbeitet wird im Gegensatz zu der unregelmässigen, ungleichen und weniger durchgreifenden Bearbeitung, wie sie normalerweise vorliegt, wenn der Knüppel durch Hämmern in der gewünschten Weise geformt wird.
Des weiteren hat das Zusammenpressen der Oberflächen ein Einebnen von Blasen und un- gleichmässigen. Stellen der Oberfläche zur Folge,
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vergrössert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung geschmiedeter Achsen für Schienenfahrzeuge durch Pressen in einer Hitze in einer Reihe von Gesenken, wobei unter Ausschaltung jeder Schlagwirkung und un-
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ganzegen des Werkstückes annähernd erreicht werden, gekennzeichnet durch einen ersten Arbeitsgang mit Verformung über die ganze Länge des Werkstückes, worauf in weiteren Arbeitsgängen immer nur ein Teil der Innengliederung der Gesenke zur Verformung und) Verdichtung des Werkstükkes herangezogen wird, während die andern Teile im wesentlichen nur der Festlegung des Werk-
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gegendienen.