DE1045572B - Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen von knueppel- oder stangenfoermigem Halbzeug unter Anwendung der elektrischen Widerstandserhitzung - Google Patents

Description

Um Werkstücke, die warmverformt werden sollen, auf die notwendige Temperatur zu bringen, stehen die verschiedensten Erwärmungsmöglichkeiten zur Verfügung, darunter auch die Anwendung des elektrischen Stromes für diesen Zweck. So ist es beispielsweise auch bekannt, Knüppel aus Stahl für das nachfolgende Warmverformen im unmittelbaren Stromdurchgang, d. h. also durch elektrische Widerstandserhitzung auf die gewünschte Warmformgebungstemperatur zu bringen. So zu verfahren, ist immer dann wirtschaftlich, wenn der elektrische Widerstand des aufzuheizenden Gutes verglichen mit dem Widerstand der notwendigen elektrischen Zuleitungen zuzüglich des Widerstandes an den Kontaktstellen verhältnismäßig hoch ist. Der Widerstand ist, abgesehen vom Einfluß der Werkstoffeigenschaften, abhängig von der geometrischen Ausbildung des zu erwärmenden Stükkes und der jeweiligen. Temperatur. Eine einfache Überlegung ergibt, daß ein Knüppel verhältnismäßig großer Längserstreckung mit gutem Wirkungsgrad und ohne wesentliche Schwierigkeiten an den Kontaktstellen im unmittelbaren Stromdurchgang erhitzt werden kann, weil infolge der großen Längserstreckung die erforderliche Spannung für den Heizstrom bei nicht zu hoher Stromstärke verhältnismäßig hoch ist.

Für das Aufheizen von Knüppeln zum nachfolgenden Warmverformen, beispielsweise in Draht oder Bandstraßen, wird daher das Erwärmen im unmittelbaren Stromdurchgang häufig angewendet.

Es ist aber häufig die Aufgabe gestellt, Blöckchen oder Butzen auf Warmformgebungstemperatur zu bringen, und zwar ist dies der Fall beispielsweise in Verbindung mit Plämmern, Pressen oder Schmiedemaschinen. Diese hier benötigten blockförmigen Vorstücke werden von Knüppeln oder Stangen abgelängt, und aus verformungstechnischen Gründen haben sie im Verhältnis zu ihrem Querschnitt eine verhältnismäßig geringe Längserstreckung. Im allgemeinen überschreitet die Länge den fünf- bis zehnfachen Wert der Kantenlänge oder den des Durchmessers nicht. Die für eine bestimmte Heizleistung erforderliche Spannung des elektrischen Stromes ist infolgedessen sehr klein bei verhältnismäßig hohen Stromstärken. Dies führt zu unverhältnismäßig hohen elektrischen Verlusten in den Zuleitungen und an den Kontaktstellen. Außerdem treten Stromverdrängungen im Bereich der Kontakte ein. Es hat sich daher als praktisch undurchführbar erwiesen, derartige Blockformen, die als Vorstücke für nachfolgendes Warmverformen benötigt werden, durch elektrische Widerstandserhitzung auf die erforderliche Temperatur zu bringen.

Die Erfindung soll die Möglichkeit schaffen, solche Blöckchen oder Butzen, die von Knüppeln, Stangen od. dgl. langgestrecktem Halbzeug abzulängen sind, Verfahren und Vorrichtung

zum Erhitzen von knüppel-

oder stangenförmigem Halbzeug

unter Anwendung der elektrischen

Widerstands erhitzung

Anmelder:
Deutsche Edelstahlwerke

Aktienges ells chaf t,
Krefeld, Oberschlesienstr. 16

Dr.-Ing. Gerhard Seulen, Remscheid,
ist als Erfinder genannt worden

im unmittelbaren Stromdurchgang durch elektrischen Widerstand auf Warmformgebungstemperatur zu bringen, um auf diese Weise die an sich elegante Methode für diesen Zweck ausnutzen zu können. Da eine Schmiedemaschine, Presse od. dgl. aber immer nur ein Vorstück verarbeiten kann, ist es nicht möglich, die gestellte Aufgabe so zu lösen, daß der gesamte Knüppel oder die gesamte Stange jeweils auf Formgebungstemperatur gebracht wird, um alsdann die einzelnen Blöckchen von dem so erwärmten Halbzeug abzuschneiden und dann zu verarbeiten. Während der Verarbeitung der ersten Stücke wären die restlichen bereits auf eine Temperatur abgekühlt, die eine Warmformgebung nicht mehr gestatten würde. Wie eingangs dargelegt, ist aber eine wirtschaftliche Erwärmung nur dann möglich, wenn der gesamte Knüppel oder die Stange beträchtlicher Länge und nicht die einzelnen Blöckchen im elektrischen Widerstandsverfahren erhitzt werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird von einem an sich bekannten Verfahren ausgegangen, das darin besteht, knüppel- oder stangenförmiges Halbzeug unter Anwendung der elektrischen Widerstandserhitzung und Stromdurchgang in Achsrichtung ungleichförmig zu erwärmen, wobei jeweils nur der abzutrennende Endabschnitt auf Warmformgebungstemperatur gebracht wird. Gemäß der Erfindung geschieht dies in der Weise, daß zwei Werkstücke mittels zweier fester

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und zweier beweglicher Kontakte in Reihe an eine folge der sich mit steigender Temperatur ändernden Stromquelle angeschlossen werden und das eine Werk- Widerstandsverhältnisse. Es kommt aber für das VerStück jeweils für das andere als veränderlicher Vor- fahren nicht darauf an, daß die einzelnen Temperaturwiderstand dient. Dabei wird zunächst der bewegliche gebiete scharf voneinander an den Stellen getrennt Kontakt eines Werkstückes schrittweise so weit ver- 5 sind, an denen die einzelnen Blöckchen hernach abgeschoben, bis ein bestimmter, dem feststehenden Kon- längt werden. Es kommt vielmehr lediglich darauf an, takt gegenüberliegender Werkstückabschnitt die ge- daß das jeweils abzulängende Stück die Warmverforwünschte Temperatur erreicht hat, worauf ein Ab- mungstemperatur möglichst gleichmäßig über die längen dieses Abschnittes und ein Vorschieben des Länge aufweist, wobei es dann nicht schadet, wenn Werkstückes bis zum feststehenden Kontakt erfolgt. io diese Temperatur auch einen Teil des nachfolgenden Der Kontakt am anderen Werkstück wird entspre- Abschnittes miterfaßt.

chend der am ersten Werkstück abgeschnittenen In den Abb. 1 bis 3 ist jeweils eine Stromquelle an-

Stücke abschnittsweise zurückgesetzt, worauf der Vor- gedeutet. An diese Stromquelle sind zwei Werkstücke 1

gang sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge weiter- und 2 mit ihren Stirnenden an feststehende Kontakte 3

läuft. Um eine kontinuierliche Erwärmung mehrerer 15 und 4 dieser Stromquelle angeschlossen. Außerdem

Werkstücke zu gewährleisten, kann das jeweils ver- sind zwei bewegliche Kontaktes und 6 vorgesehen,

brauchte Werkstück durch ein neues ersetzt werden. wobei der Kontakt 5 auf dem Werkstück 1 und der

Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Heiz- Kontakt 6 auf dem Werkstück 2 gleiten kann. Die

strom eine verhältnismäßig große Strecke im zu be- beiden Kontakte 5 und 6 sind durch einen flexiblen

heizenden Werkstoff zurücklegen muß und infolge- 20 Leiter 7 miteinander verbunden.

dessen den erforderlichen Widerstand findet, so daß Bei Beginn des Verfahrens ist das Werkstück 1 ein die elektrischen Verluste in den Zuleitungen und an Hilfswerkstück, das später verworfen werden kann, den Kontaktübergangsstellen vergleichweise klein ge- oder aber es kann ein Spezialstück sein, das wasserhalten werden. Infolgedessen werden auch Kontakt- gekühlt ist, oder gar ein besonderer Widerstandskörschwierigkeiten vermieden. 25 per, beispielsweise eine Kupferhülse, die von Kühlwas-

Die beweglichen Kontakte werden an dem Werk- ser durchflossen ist. Für die Beschreibung des Ver-

stück. das abgearbeitet wird, schrittweise jeweils so fahrens sei indes angenommen, daß das Werkstück 1

verschoben, daß zunächst ein Abschnitt, der dem nach Aufbau und Form dem Werkstück 2 entspricht.

Blockformat entspricht, auf eine vergleichsweise nied- Der Kontakt 6 am Werkstück 2 ist so eingestellt,

rige Temperatur aufgeheizt wird. Im nächsten Schritt 30 daß der Abstand von der feststehenden Elektrode der

wird der bewegliche Kontakt so weit zurückgesetzt, Blöckchenlänge entspricht. Der Kontakt 5 auf dem

daß zwei Abschnitte, die der doppelten Abmessung Werkstück 1 ist an einer Stelle angesetzt, die sicher-

des Blockformates entsprechen, unter Strom liegen. stellt, daß der Widerstandswert des in diesem Werk-

Dabei erzielt das vordere Stück während dieses Ar- stück durchflossenen Abschnittes zuzüglich dem Wider-

beitsschrittes eine entsprechend höhere Temperatur 35 standswert des Abschnittes am Werkstück 2 in Ver-

als der rückwärtige Abschnitt. Durch schrittweises Zu- gleich zu dem der Zuleitungen und Kontakte insgesamt

rücksetzen wird schließlich erreicht, daß das vordere hinreichend groß ist.

Stück die Warmformgebungstemperatur erreicht hat Der fließende Strom erwärmt den eingestellten Ab-

und abgeschnitten werden kann, worauf das neue schnitt auf Werkstück 2 auf etwa 250° C. Gleichzeitig

Stirnende in den feststehenden Kontakt eingefahren 4° wird im Werkstück 1 der dort größere Abschnitt zwi-

wird. Gleichzeitig mit diesem schrittweisen Zurück- sehen Kontakts und Kontakt3 ebenfalls auf 250° C

setzen des einen Kontaktes wird auch der andere Kon- erwärmt. Ist diese Temperatur erreicht, so wird, wie

takt auf dem anderen Werkstück verschoben, und aus Abb. 2 ersichtlich, der Kontakte so verschoben,

zwar derart, daß der Stromweg in diesem Werkstück daß die stromdurchflossene Strecke im Werkstück 2

jeweils entsprechend verkürzt wird. 45 doppelt so groß wird.

Das als Vorwiderstand dienende Werkstück kann Am Werkstück 1 wird der Kontakt entsprechend zu-

anfangs und bis zur erstmaligen Aufarbeitung des an- rückgesetzt. Der erste Abschnitt am Werkstück 2 wird

deren Werkstückes wassergekühlt sein. Es ist aber durch den fließenden Strom auf 500 und im zweiten

auch möglich, im Anfangsstadium des Verfahrens das Abschnitt auf 250° C gebracht. Schrittweise wird so

zweite Werkstück durch einen Wasserwiderstand od. 5° weitergearbeitet, bis schließlich der in Abb. 3 darge-

dgl. zu ersetzen. Auf diese Weise wird die zunächst stellte Zustand erreicht ist. Es kann nunmehr mit

überflüssige Erzeugung von Wärme von vornherein Hilfe geeigneter Trennvorrichtungen, wie Scheren

verhindert. Beim taktmäßigen, ununterbrochen ausge- oder Sägen, das auf 1250° C, das ist die gewünschte

übten Verfahren jedoch wird jeweils nach Verbrauch Warmformgebungstemperatur, gebrachte Ende abgeeines Werkstückes durch die Abarbeitung ein neues 55 trennt werden. Das Werkstück 2 wird mit dem fri-

Werkstück eingesetzt, und die beiden Werkstücke die- sehen Stirnende, das eine Temperatur von 1000° C

nen wechselseitig als Vorwiderstand füreinander. aufweist, in den Kontakt 4 eingefahren, und das Ar-

Das Verfahren ist von besonderem Interesse für das beitsspiel kann weitergehen. Das Werkstück 1 hat

Erhitzen von Werkstücken aus Stahl, kann aber sinn- inzwischen irgendeine mittelhohe Temperatur ange^- gemäß selbstverständlich für alle metallischen Werk- 60 nommen und wird verworfen. Statt dessen wird ein

stücke angewendet werden, gleichgültig, ob es sich kaltes Werkstück eingesetzt. Bis zum Abarbeiten des

um reine Metalle oder Legierungen handelt. Werkstückes 2 verbleibt der Kontakt 5 am Kontakt 3.

In der Zeichnung sind drei verschiedene Phasen Am Werkstück 2 bleibt der Kontakt 6 ebenfalls in gleides Verfahrens dargestellt, und zwar in Verbindung eher räumlicher Lage, während dieses selbst schrittmit einer schematisch angedeuteten Vorrichtung, die 65 weise vorgeschoben wird und die einzelnen erwärmten gemäß der Erfindung zur Ausübung des Verfahrens Blöckchenabschnitte abgetrennt werden. Ist eine Restdienen kann. länge erreicht, die dem Fünffachen der Blöckchenlänge

Bei der nachfolgenden Schilderung des Verfahrens entspricht, wandert der Kontakt 6 schrittweise in

ist zu berücksichtigen, daß das als vorliegend ange- Richtung auf Kontakt 4 mit. In gleicher Schrittlänge ncmmene Temperaturbild sich verschieben kann in- 7° wandert Kontakt 5 auf Werkstück 1 in Gegenrichtung.

Wenn Kontakt 6 den Kontakt 4 erreicht hat, hat Kontakt 5 den gleichen Abstand von Kontakt 3 wie Abb. 3 für die Kontakte 4/6 darstellt. Jetzt wird Werkstück 1 bei stillstehendem Kontakt 5 abgearbeitet. An Stelle de? verbrauchten Werkstückes 2 wird ein kaltes Werkstück eingelegt. Das Einlegen des neuen Knüppels muß jeweils dann erfolgen, wenn am anderen Knüppel noch eine Länge vorhanden ist, die der vierfachen Blöckchenlänge entspricht.

In dem gewählten Beispiel sind vier Temperaturschritte vorgesehen, bis schließlich der Endschritt auf die Warmformgebungstemperatur gemacht wird. Es ist aber auch möglich, mit anderen Temperaturintervallen und damit mehr oder weniger Temperaturschritten zu arbeiten, praktisch beispielsweise in einer Schrittfolge von 150 auf 350, auf 600, auf 1000° C. Bei anderer Warmformgebungstemperatur können sich ebenfalls die Temperaturintervalle und ihre Anzahl ändern.

Für das Aufheizen wird zweckmäßigerweise ein Strom normaler Netzfrequenz verwendet, der über einen Transformator den Werkstücken in geeigneter Spannung zugeleitet wird. In an sich bekannter Weise kann durch Anzapfungen oder Umschaltmöglichkeiten an Primär- und Sekundärwicklung des Transformators die Leistungszufuhr geregelt werden. An Stelle eines Stromes mit normaler Netzfrequenz können auch Ströme mit geringerer oder höherer Frequenz benutzt werden, beispielsweise im Bereich von 500 bis 10000 Hz. Es ist auch möglich, mit Gleichstrom aufzuheizen, der entweder durch Generatoren, Kontaktgleichrichter oder Gleichrichtergefäße erzeugt wird.

Bezüglich des Aufbaues der Vorrichtung sind Abwandlungen möglich; so können z.B. die Kontaktes und 4 auch seitlich am Knüppel- oder Stangenende angreifen.

Die Kontakte 3, 4, 5 und 6 können ferner auch als Kontaktpaare ausgebildet sein, die von zwei Seiten her an den Werkstücken angreifen. Innere oder äußere Wasserkühlung kann vorgesehen sein.

Die schrittweise Vorschubbewegung der Werkstücke wird zweckmäßig von Zeitrelais gesteuert. Für den Vorschub selbst werden Rollen, Hubbalkenförderer, Blockstoßer oder ähnliche Transportmittel vorgesehen. Das taktmäßige Versetzen der Kontakte sowie das selbsttätige Öffnen und Schließen werden in Abhängigkeit von der taktweisen Vorschubbewegung der Werkstücke über Nocken, Steuerscheiben, Mitnehmer, Exzenterscheiben od. dgl. gesteuert. Dabei wird das Öffnen und Schließen zweckmäßig mittels pneumatisch oder hydraulisch arbeitender Antriebe durchgeführt. Die gegenseitige Zuordnung der einzelnen Bewegungsabläufe kann mit an sich bekannten Mitteln der Kinematik verwirklicht werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erhitzen von knüppel- oder stangenförmigem Halbzeug unter Anwendung der elektrischen Widerstandserhitzung und Stromdurchgang in Achsrichtung unter ungleichförmiger Erwärmung derart, daß jeweils nur der abzutrennende Endabschnitt auf Warmformgebungstemperatur gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Werkstücke mittels zweier fester und zweier beweglicher Kontakte in Reihe an eine Stromquelle angeschlossen werden und das eine Werkstück jeweils für das andere als veränderlicher Vorwiderstand dient, wobei zunächst der bewegliche Kontakt eines Werkstückes schrittweise so weit verschoben wird, bis ein bestimmter dem feststehenden Kontakt gegenüberliegender Werkstückabschnitt die gewünschte Temperatur erreicht hat, worauf ein Ablängen dieses Abschnittes und ein Vorschieben des Werkstückes bis zum feststehenden Kontakt erfolgt, während der Kontakt am anderen Werkstück entsprechend der am ersten Werkstück abgeschnittenen Stücke abschnittweise zurückgesetzt wird, worauf der Vorgang sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge weiterläuft und gegebenenfalls bei kontinuierlichem Erwärmen das jeweils verbrauchte Werkstück durch ein neues ersetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Vorwiderstand dienende Werkstück anfangs und bis zur erstmaligen Aufarbeitung des anderen Werkstückes wassergekühlt oder durch einen Flüssigkeitswiderstand ersetzt wird.

3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Stromquelle mit zwei feststehenden, zum Anschluß an die Werkstückenden, vorzugsweise Stirnenden, geeigneten Kontakten und zwei beweglichen, durch einen flexiblen Leiter miteinander verbundenen Kontakten, die an wählbaren Stellen der Längserstreckung der Werkstücke an diesen anliegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Trennvorrichtungen, wie Scheren oder Sägen, in Nachbarschaft der beiden feststehenden Kontakte.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 518 905, 1 900 843;
deutsche Patentanmeldung E 4126 VI /18 c (bekanntgemacht am 11. 6. 1952);

Zeitschrift »Werkstatt u. Betrieb«, 1952, H.

5, S. 188.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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