Herstellung geschmiedeter Kurbelwellen in der Lancefield Forge zu Glasgow; von W. L. E. McLean. Mit Abbildungen auf Tafel 10. McLean, über Herstellung geschmiedeter Kurbelwellen. Bei dem älteren Verfahren der Herstellung groſser Kurbelwellen aus Schweifseisen benutzt der Schmied einen Rundschaft (Fig. 1 Taf. 10), der in eine Krahnkette drehbar eingehängt wird und wiederholt als Träger des eigentlichen Werkstückes dient. Die Arbeit beginnt mit der Anfügung von zwei oder drei Platten (slabs) S und deren Erhitzung im Schweifsofen. Diese Platten sind aus Alteisen (scrap iron) durch Schweiſsung hergestellt Sobald dieselben schweifswarm sind, wird das Stück unter dem Dampfhammer sorgfältig geschmiedet. Man wendet es dann um und schweifst auch auf der Gegenseite zwei bis drei Platten S (Fig. 2) auf. Wenn so genügendes Material angehäuft ist, wird der Wellenbund C (Fig. 3) und die nächstliegende Wellenpartie D aus dem Groben gestaltet. Weitere Platten S werden angeschweiſst, um den Kurbelkörper zu bilden. Das Stück nimmt zunächst die Form bei A (Fig. 4) an und weiterhin die Form Fig. 5. Der Wellenbund wird dann bei seiner Fertigstellung rundum eingehauen, wie bei C (Fig. 5) zu ersehen, so daſs späterhin die Abtrennung des fertigen Stückes leicht zu bewirken ist und nur der zur Stützung des Werkstückes erforderliche Querschnitt stehen bleibt. Der Schmied schrotet dann die Seitenfläche EG ab und rundet den Wellenkörper B und Hals N entsprechend aus. Es folgt nun die weitere Materialanhäufung für den Kurbelkörper durch Anfügung von Schweifsplatten. auf beiden Seiten des begonnenen Stückes, wobei dasselbe zuerst nach Maſsgabe von Fig. 7, späterhin nach Fig. 8 im Schweifsofen liegt. Es wird so nach mehreren Hitzen die Form Fig. 9 und 10, endlich durch ähnliche Bearbeitung und Ausbildung des Wellenhalses AB die Form Fig. 11 erreicht, worauf nach Erfordern ein zweiter Bund angefügt wird; in Fig. 11 ist die nachfolgende Herstellung des Kurbelzapfens durch TheilungsoperationenVgl. Malmedie; Guſsstahlfabrikation in der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, 1859 Bd. 3 S. 278. angedeutet. – Soll eine doppelt gekröpfte Welle, wie Fig. 15 zeigt, zu Stande kommen, so muſs nothwendig nach Fertigstellung des ersten Kurbelkörpers A auch der zweite C durch weiteres Anschweiſsen gebildet werden, wenn man nicht die Zusammenschweiſsung zweier isolirt hergestellter Kurbelwellen im Wellenstück B vorziehen will.C. Knight: The mechanician and constructor for engineers, London 1869 S. 74. Das dargestellte Verfahren führt verhältniſsmäſsig rasch zum Ziele, leidet aber an einigen schwer wiegenden Mängeln. Bei Ausbildung des Wellenhalses B (Fig. 5 und 15) werden die in der Kehle N Hegenden Materialfasern infolge des schon beträchtlichen Gewichtes des angefangenen Kurbelkörpers empfindlich beansprucht, was in zahlreichen Fällen – wie den Marine-Ingenieuren bekannt ist – zu einem an dieser Stelle ansetzenden Einbruch führt, wie bei F (Fig. 6) angedeutet. Ferner haben die Schweifsfugen im Kurbelkörper, besonders in derjenigen Partie, welche den Kurbelzapfen liefert, eine ungünstige Lage und Beschaffenheit. Während ein Schnitt nach AB (Fig. 7 und 8) durch den zuerst gebildeten Theil des Kurbelkörpers die durch Fig. 12 charakterisirte Beschaffenheit zeigt, liefert ein Schnitt durch die Mitte des Kurbelkörpers (nach CD Fig. 8) das in Fig. 13 angedeutete Bild; in beiden Figuren soll der punktirte Kreis die Lage des Kurbelzapfens angeben. Die horizontalen Schweifsfugen in Fig. 13 sind ebenso wie diejenigen, welche den Endflächen der angestückten Platten entsprechen, nach der vorherrschenden Richtung der Schlagwirkung von unzuverlässiger Beschaffenheit, ein Umstand, in Folge dessen nicht selten Querbrüche im Kurbelzapfen (scarf ends in the pin) wie bei E (Fig. 14) angedeutet, auftreten. Bei einer zweiten älteren Methode wird der Kurbelkörper zuerst gebildet. An einem Rundschaft werden zuerst Platten S nach der in Fig. 1 und 2 bezeichneten Art angeschweiſst; hiermit wird fortgefahren, bis ein dem Kern des Kurbelkörpers entsprechender Ansatz B (Fig. 16) entstanden, endlich die volle Höhe der Kröpfung (Fig. 17) erreicht ist. Bei sehr groſser Dicke des Kurbelkörpers werden wohl je zwei Platten stumpf an einander gestoſsen wie bei S (Fig. 18); die Kurbel wird jedoch ohne seitliche Aufblattungen (side slabs) der in Fig. 8 bis 10 angedeuteten Art aufgebaut; denn die auf die hohe Seite gerichteten Schläge liefern ausreichendes Material zur Gestaltung der Breitseiten. Die Endfläche G (Fig. 19) wird durch Abschroten, der Wellenhals B im Gesenk gestaltet, der Bund C angeschweiſst, endlich ein schwächerer Schaft s durch Ausstrecken gebildet, mit welchem die Führung des Werkstückes bei Ausbildung des anderen Wellenendes erfolgt. Auch diese Methode, obwohl schon besser als die vorige, hat noch entschiedene Mängel; Querbrüche im Kurbelzapfen treten zwar, seltener auf, aber die Schweifsfugen laufen sämmtlich quer zur Kurbeldicke, wie bei T (Fig. 20) zu ersehen, wo die Lage des Kurbelzapfens durch einen punktirten Kreis angedeutet ist, und die Kurbelarme zeigen bei starker Beanspruchung leicht Einbrüche an den Stellen O (Fig. 21) von der in Fig. 22 und 23 skizzirten Art. Die Erkenntniſs der Schwächen, welche den nach diesen beiden Verfahrungsweisen hergestellten Kurbelachsen anhaften, hat in der Lancefield Forge zu Glasgow ein drittes Arbeitsverfahren zur Ausbildung gebracht, welches in kurzer Zeit auch von anderen Schmiedewerkstätten angenommen wurde. Fig. 24 Taf. 10 zeigt das in gewöhnlicher Art am Rundschaft begonnene Stück, an welchem die Partie A als künftiger Wellenhals cylindrisch gerundet und der den Anfang des Kurbelkörpers bildende Theil B (Fig. 25) aus flach liegenden, der Mittelebene der Kröpfung parallel laufenden Schweifsplatten zusammengesetzt und zunächst quaderförmig ausgeschmiedet wird. Dieser Theil wird zunächst auf einer Seite nach der ganzen Länge AB (Fig. 26) dergestalt nach der Breite gestreckt, daſs die neben Fig. 26 gezeichnete Profilform entsteht; die linke Seitenfläche zeigt hier zwei dachförmig abfallende concave Oberflächen. Auf die breitere dieser Oberflächen, welche der Lage des künftigen Kurbelzapfens entspricht, werden nun drei dünne, passend begrenzte und ausgehöhlte Flachschienen S gebracht nebst zwischengelegten Eisenbrocken, wie Fig. 27 im Aufriſs, Fig. 28 im Querschnitte erkennen läſst; das Stück wird flach liegend in den Ofen gebracht, die aufgehefteten Schienen nach oben; dieselben sollen gleichzeitig aufgeschweiſst werden, was bei geringer Wandstärke und vermöge der freien Zwischenräume, welche den Zutritt der Flamme beim Erhitzen und den Austritt der Schlacken beim Zuschlagen gleichmäſsig ermöglicht, ganz gut gelingt. Die Platten werden um 10 bis 20cm kürzer genommmen, als der künftigen Breite des Kurbelkörpers entspricht, weil der Schweiſsproceſs eine Streckung auch nach der Lauge des Werkstückes liefert. Das Stück wird nunmehr umgewendet und auf der entgegengesetzten Seite in gleicher Art vorgerichtet (vgl. Fig. 29). Nach Beendigung dieser zweiten Schweiſsung wird wieder die erste Seite seitlich ausgetieft (scarfed) und mit Schweifsplatten versehen, dann wieder die zweite Seite (vgl. Fig. 30 und 31) und so fortgefahren, bis die volle Gröſse des Kurbelkörpers erreicht ist. Fig. 32 gibt die Structur desselben in einem Querschnitte normal zur Wellenachse; der punktirte Kreis entspricht der Lage des Kurbelzapfens. Man erkennt, daſs die mittlere Schicht des anfänglichen Körpers (entsprechend der Linie EF in Fig. 25) bis durch den Kurbelzapfen gestreckt wurde, daſs Schweifsfugen, welche den Kurbelzapfen oder die Kurbelarme quer durchsetzen, nicht vorkommen; Schweifsfugen, welche bei T ansetzen, laufen bei R unter spitzem Winkel aus. Durch die vielfach zu wiederholenden Schweiſsungen wird die Entwicklung einer feinfaserigen Structur von erwünschtem Verlaufe befördert Nachdem so der Kurbelkörper seinen vollen Umfang erlangt hat, wird die Endfläche durch Abschroten gestaltet, unter Belassung erforderlichen Materials zu Ausbildung des zweiten Wellenstückes. Es folgt die Anschweiſsung eines Bundes und Streckung eines Schaftes s, wie oben mittels Fig. 19 erläutert wurde. Das Verfahren erfordert mehr Zeit als die vorher beschriebenen älteren Methoden und ist dem entsprechend auch kostspieliger; aber der Mehraufwand ist reichlich aufgewogen durch die solide Beschaffenheit des Schmiedestückes. Indem der Kurbelkörper zuerst hergestellt wird, vermeidet man die gefährliche Beanspruchung des Wellenhalses während der Arbeit, wie sie bei der ersten Methode auftritt; Schweiſsfugen, welche den Kurbelzapfen oder die Kurbelarme quer durchsetzen, sind nicht vorhanden; alle Schweiſsfugen haben einen solchen Verlauf, daſs die auf die Breitseite gerichteten Schläge, welche die Fallhöhe des Hammerbärs möglichst auszunutzen gestatten, die zuverlässigste Schweiſsung sichern. Bei Anwendung genügender Schweifshitze und bei richtiger Führung des Stückes im Hammer wird die Kurbelwelle keinerlei schwache Stellen zeigen. Die gröſsten nach diesem Verfahren hergestellten Kurbelwellen für Schiffsmaschinen haben Kurbelzapfen von 512mm (Oceandampfer Orient) bis 736mm (Great Eastern) Dicke und entsprechen sämmtlich den gehegten Erwartungen. (Nach den Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers aus dem Civilingenieur, 1881 Bd. 27 S. 419.)