Verfahren zur Herstellung von aus Metallen bestehenden Konstruktionselementen unter Erhöhung der Elastizitäts- bezw. Fliessgrenze des Materials. Wird ein zähes und bildsames, hammer bares und streckbares, Metall, wie zum Bei spiel Schmiedeeisen, einer seine Elastizitäts- bezw. Fliessgrenze überschreitenden Zug-, Druck oder Biegungsbeanspruchung unter worfen und dann entlastet, so erleidet das Material hauptsächlich bleibende Formver < inderungen.
Wird nun dieses Material, einer neueren Beanspruchung unterworfen, so fin det man, da.ss die Elastizitäts- bezw. Fliess grenze des Materials beinahe bis zu jener Spannung reicht, bei welcher die vorherige Entlastung stattgefunden hat. Diese Erschei nung ist bekannt.
Bezüglich des Einflusses der Verdre hungsbeanspruchung auf die oben erwähnten Metalle finden sich in der Literatur keine Angaben vor. Der Erfinder hat nun gefun den, :dass die Elastizitäts- bezw. Fliessgrenze des einer Verdrehung unterworfenen metal- lischensMateria.Is(von Konstruktionselementen. sich im Verhältnis zu den entsprechenden Werten des einer Verdrehung nicht unter worfenen Materials gegebenenfalls auch auf ein mehrfaches erhöhen kann.
Das metal lische Material kann demnach in um so höherem Masse verbessert werden, als -die ver bessernde Verdrehungsbeanspruchung die ur- sprüngliehe Fliess- bezw. Elastizitätsgrenze des metallischen Materials überschritten hat.
Der Erfinder hat im Laufe seiner Ver suche festgestellt, dass die 'Verdrehungsbean- spruchung eine die anders gearteten Bean spruchungen weit überragende praktische Methode der Materialverbesserung darstellt. Dies sei a ..n einem Beispiel erläutert.
Soll zum Beispiel -die Festigkeit einer Welle aus Weichstahl derart verbessert wer den, dass .die Ela.stizitäts- bezw. Fliessgrenze des Materials auf das zwei- oderdreifache erhöht werde, und zwar dadurch, da.ss man die Welle. mittelst eines vorherigen Ziehprozesses streckt, so würde hiebei der Umstand prak tische Schwierigkeiten verursachen, dass das Arbeitsstück um 20-30% seiner ursprüng lichen Länge gestreckt werden müsste und sein Querschnitt stark vermindert würde.
Ähnlichen Schwierigkeiten würde man be gegnen, wenn man die Qualität der er wähnten Welle durch vorherige Druckbean spruchung im gleichen Masse verbessern wollte. Abgesehen nämlich von der Gefahr einer Ausbiegung müsste das Stück zumin. dest um 20-30% seiner Länge .gestaucht bezw. verkürzt werden, wobei das Material selbstverständlich eine entsprechende Quer- sehnittsvergrösserung erleiden würde. Im Gegensatz hiezu kann dieselbe Welle mittelst vorherigen Verdrehungsbeanspruchung in äu sserst einfacher Weise verbessert werden.
Man kann das Zwei- oder Dreifache der ursprüng lichen Elastizitäts- bezw. Fliessgrenze auch schon durch eine einmalige Verdrehung er reichen, wobei der Querschnitt und die Länge einer runden Welle praktisch unver ändert bleibt. Aber auch bei quadratischen oder andersförmigen Querschnitten beträgt. die Querschnittsveränderung kaum mehr als einige Perzente.
Das Mass der Erhöhung der Elastizitäts- bezw. Fliessgrenze hängt davon ab, in welchem Masse die Verdrehnngsbean- spruchung die ursprüngliche E.lastizitäts- bezw. Fliessgrenze überschritten hat.
Das auf dieser Erkenntnis beruhende Verfahren bietet daher eine praktische tech nische Möglichkeit der Erhöhung der Elasti- zitäts- bezw. Fliessgrenze, bezw. zur quali tativen Verbesserung von Metallen, haupt sächlich aber von Wellen und dergleichen.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht somit darin, dass man die aus einem geeig- r-eten metallischen Werkstoff zum Beispiel aus Schmiedeeisen hergestellten Konstruk tionselemente, wie zum Beispiel Wellen, Rohren und dergleichen behufs Erhöhung ihrer Elastizitäts- bezw. Fliessgrenze einer die ursprüngliche Elastizitäts- bezw. Fliess grenze des Materials überschreitenden Ver. drehungsbeanspruchung unterwirft und dann entlastet, zum Beispiel vor,
während oder nach der Formgebung. Das erfindungsgemässe Verfahren kanix hauptsächlich bei der Herstellung von Wellen für Transmissionen, für Fahr zeuge, Flugzeuge, Kraftwagen usw., sowie für kriegstechnische Konstruktionselemente, Rohre von Schiesswaffen, und von andern ähnlichen Konstruktionselementen angewen. clet werden.
Bei Herstellung einer Transmissionswelle wird das Verfahren zum Beispiel derart durchgeführt, dass man eine vorgeformte Stange aus Schmiedeeisen kalt oder gege benenfalls mässig erwärmt, ein oder mehr mals in einem die Elastizitäts- bezw. Fliess grenze des Materials überschreitendem Masse verdreht, dann die Verdrehungsbeanspru chung aufhebt und die Welle auf ihre End- foren bearbeitet. Auf ähnliche Weise können die Wellen von Fahrzeugen, wie Kraftwa gen, Flugmaschinen oder dergleichen, ferner Rohre von Feuerwaffen, wie Gewehren oder Kanonen hergestellt werden.
Der grosse Vorteil des Verfahrens gemäss vorliegender Erfindung besteht darin, dass man die Masse der Konstruktionselemente zufolge der erhöhten Elastizitäts- bezw. Fliessgrenze bei gleichem Sicherheitsgrad wesentlich vermindern kann. Bei Transmis- sionswellen genügen zum Beispiel für die gleiche Beanspruchung gegebenenfalls schon Zweidrittel des Gewichtes, womit gleichzei. tig .auch eine Verminderung des Gewichtes der Lager verbunden ist. Bei Wellen von Verkehrsmitteln ist die Wichtigkeit der Herabminderung ihres Gewichtes auf der Hand liegend.
Process for the production of construction elements made of metals while increasing the elasticity respectively. Yield point of the material. If a tough and malleable, hammerable and stretchable metal, such as for example wrought iron, one of its elasticity or When subjected to tensile, compressive or bending stresses exceeding the flow limit and then relieved, the material mainly suffers permanent changes in shape.
If this material is subjected to recent stresses, one finds that the elasticity or The flow limit of the material almost extends to the tension at which the previous relief took place. This phenomenon is well known.
With regard to the influence of torsional stress on the metals mentioned above, there is no information in the literature. The inventor has now found the: that the elasticity respectively. The yield point of the metallic material (of construction elements) that is subject to twisting can possibly also increase several times over in relation to the corresponding values of the material not subject to twisting.
The metallic material can therefore be improved to a greater extent than -the ver improving torsional stress the original flow or. Has exceeded the elastic limit of the metallic material.
In the course of his experiments, the inventor has established that the torsional stress is a practical method of material improvement that is far superior to the other types of stress. This is explained in an example.
If, for example, the strength of a shaft made of mild steel is to be improved in such a way that .the Elasticity or. The flow limit of the material can be increased to two or three times, namely by the fact that the wave. stretched by means of a previous drawing process, the fact that the workpiece would have to be stretched by 20-30% of its original length and its cross-section would be greatly reduced would cause practical difficulties.
Similar difficulties would be encountered if one wanted to improve the quality of the wave mentioned by previous compressive stress to the same extent. Apart from the risk of bending, the piece would have to be at least. at least 20-30% of its length. compressed or. be shortened, whereby the material would of course suffer a corresponding increase in cross-section. In contrast to this, the same shaft can be improved in an extremely simple manner by means of previous torsional stress.
You can double or triple the original elasticity respectively. Yield point can also be achieved with a single twist, with the cross-section and length of a round shaft practically unchanged. But also with square or other shaped cross-sections. the change in cross-section hardly more than a few percent.
The degree of increase in the elasticity respectively. The yield point depends on the extent to which the torsional stress affects the original elasticity and elasticity. Has exceeded the flow limit.
The method based on this knowledge therefore offers a practical technical possibility of increasing the elasticity respectively. Flow limit, resp. to improve the quality of metals, but mainly shafts and the like.
The method according to the invention thus consists in the fact that the construction elements made of a suitable metallic material, for example wrought iron, such as shafts, pipes and the like, are used to increase their elasticity respectively. Yield point of the original elasticity respectively. Flow limit of the material exceeding ver. subject to torsional stress and then relieved, for example before,
during or after shaping. The inventive method can be used mainly in the production of shafts for transmissions, for vehicles, aircraft, motor vehicles, etc., as well as for structural elements of warfare, tubes of guns, and other similar structural elements. be clet.
When producing a transmission shaft, the method is carried out, for example, in such a way that a preformed rod made of wrought iron is cold or, if necessary, moderately heated, one or more times in one of the elasticity or The material is twisted beyond the flow limit, then the torsional stress is removed and the shaft is machined to its end fore. In a similar manner, the shafts of vehicles, such as motor vehicles, flying machines or the like, and also pipes of firearms, such as rifles or cannons, can be produced.
The great advantage of the method according to the present invention is that the mass of the construction elements due to the increased elasticity respectively. Can significantly reduce the flow limit with the same degree of security. In the case of transmission waves, for example, two thirds of the weight may be sufficient for the same load, which means that at the same time. tig. is also associated with a reduction in the weight of the bearings. With waves of transportation, the importance of reducing your weight is obvious.