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Metallfedern.
[* 2] Mit der zunehmenden Verwendung der als Triebfedern (in Uhrwerken), als Druck-, Spann- und Tragfedern (an Maschinen, Eisenbahnwagen, Flinten, Schlössern), als Tonfedern (in Uhren, [* 3] Spieldosen etc.) hat sich die Fabrikation derselben bedeutend entwickelt und auch verzweigt, indem dieselbe je nach der Größe und Form der Federn verschieden betrieben wird. Das Material zu den ist mit einigen bedeutungslosen Ausnahmen Stahl, und zwar, je nach der Bestimmung der Federn, feiner Tiegelgußstahl (zu Uhrfedern), gewöhnlicher Stahl (zu gröbern Federn) und Bessemerstahl (zu den großen Tragfedern, Waggonfedern, Pufferfedern etc).
Die Vorbereitung des Materials richtet sich nach der Form und Größe der Federn, indem diese entweder aus langen, schmalen Bändern (Uhrwerksfedern), langen Stäben (Schraubenfedern) oder verhältnismäßig kurzen Schienen (Blattfedern) bestehen und dem entsprechend als Vorformen Blech, Stäbe, Draht [* 4] oder Schienen voraussetzen. Die Verarbeitung zu Federn kann auch auf drei Formen zurückgeführt werden, auf die der Uhrfedern, der Schraubenfedern und der Schienen- oder Blattfedern.
Die Uhrfedern sind sowohl in Länge, Breite [* 5] als Dicke sehr verschieden, aber sämtlich dünne, lange, spiralförmig aufgerollte Stahlbänder von bestimmter Härte (Federhärte). Zur Erzeugung derselben wird das Rohmaterial in heller Rotglut auf 1 mm Dicke ausgewalzt und dann kalt (unter wiederholtem Ausglühen) bis zu den üblichen Dicken (bis 0,1 mm abwärts) gestreckt. Die etwa 250 mm breiten Streifen werden darauf sortiert, auf der Oberfläche zwischen rasch rotierenden Schmirgelscheiben abgeschliffen und mittels eines Schneidewerkes aus Kreisscherblättern der ganzen Länge nach in Streifen zerschnitten, welche durch einen Härte- und Anlaßprozeß die erforderliche Elastizität erhalten. Zu diesem Zwecke verwendet man neuerdings Maschinen, deren Einrichtung zwar verschieden, aber im Wesen mit der in [* 1] Fig. 1 (S. 615) dargestellten Maschine [* 6] von Kugler in Paris [* 7] übereinstimmt.
Das auf eine Rolle a gewickelte Stahlband passiert zunächst ein eisernes, mit feuerfestem Material bekleidetes etwa 1 m langes, 100 mm breites und 12 mm hohes viereckiges Rohr b, welches in einem entsprechenden Ofen mit Koksfeuer c so stark erhitzt wird, daß in demselben das Band [* 8] glühend wird. Darauf gelangt das letztere noch glühend unter der Druckwalze e in das Ölbad d, um die nötige Härte zu erlangen. Beim Durchgang durch die durch Gewichte gehörig belasteten Ballen f vom Öl befreit, wird das Band zum Nachlassen unter Druck über die von einem Ofen h erwärmte gußeiserne Platte g ¶
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geführt und zugleich gerade gerichtet. Endlich windet es sich um sechs mit Schmirgel bedeckte Walzen zum Abschleifen auf beiden Seiten und zum Aufwickeln auf die Rolle i. Da sich das Öl in dem Bade bald erhitzt, so wird es stetig aus dem Behälter m durch frisches ersetzt, während das erwärmte durch ein Überlaufrohr o in den Behälter p abfließt. Desgleichen läuft das zwischen den langsam hin- und hergeführten Ballen f abgestreifte Öl in den Behälter p zurück. Bei der Einrichtung von Lüttges in Solingen [* 10] befindet sich an Stelle des Ölbades ein Paar mit durchlaufendem Wasser kalt gehaltener, drehender Eisentrommeln, die aufeinander pressen, um das Verziehen zu verhindern, und natürlich den Ballenapparat überflüssig machen.
Sehr günstige Resultate sollen durch Einschalten der Federn in den Stromkreis einer Dynamomaschine erhalten werden, indem man dadurch die Federn entweder zum Härten oder zum Nachlassen oder zu beiden Vorgängen erwärmt. Namentlich soll diese Methode die gleichmäßigste Härtung sichern. Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtungen findet auch die Härtung von Draht, Krinolinenfedern, Laubsägen u. dgl. statt, die im übrigen häufig statt aus Blechstreifen aus geplättetem Draht erzeugt werden.
Sollen die Federn ihre Anlaßfarben behalten, so wird der Schleifapparat vor dem Nachlaßapparat aufgestellt. Die feinen Uhrfedern bedürfen noch einer genauen Justierung ihrer Breite und Dicke, indem man sie zwischen verstellbaren Schleifwalzen auf das gewünschte Maß abschleift und poliert. In entsprechend lange Stücke zerschnitten, werden die Uhrfedern an den Enden durch Erwärmen weich gemacht, mit Löchern zum Einhängen versehen und endlich auf einem sogen. Federwinder spiralförmig gewunden. Der Federwinder besteht in einer kurzen, kräftigen Achse, die in einem Gestell so gelagert ist, daß beide Enden frei vorstehen. Auf das eine Ende wird eine Drehkurbel gesteckt, auf das andre die Feder mit dem Loche über einen kleinen Haken befestigt, so daß sie durch Drehung mitgenommen und gewickelt wird, während eine einfache Sperrvorrichtung die Rückdrehung verhindert.
Die Schraubenfedern [* 9] (Fig. 2: B, C, D) werden aus runden, seltener viereckigen Drähten oder Stangen oder flachen Schienen aus Stahl in Cylinder- oder Kegelform hergestellt. Zu Drahtfedern (Springfedern) verwendet man, um das Härten und Anlassen zu umgehen, hartgezogenen oder gewalzten Draht, der jedoch vor der Verarbeitung, um die mit solcher Härte entstehende große Brüchigkeit zu verlieren, mindestens acht Tage gelegen haben muß, um kalt verarbeitet werden zu können.
Dicker Draht etc. dagegen ist im rotglühenden Zustand zu verarbeiten. In allen Fällen besteht die Anfertigung der Schraubenfedern darin, daß man das Material um einen passenden eisernen Dorn wickelt, dessen Oberfläche die innere Gestalt der Feder und zweckmäßige Vertiefungen (Schraubennuten) besitzt, in welche sich der Draht etc. legt, oder indem man den Draht nach dem der Biegmaschine zu Grunde liegenden Prinzip biegt. Zu Doppelkegelfedern ist der Wickeldorn aus zwei Kegeln gebildet, die mit den kleinen Grundflächen lösbar verbunden sind, um jeden Kegel aus der gewickelten Feder herausdrehen zu können.
Das Umwickeln des Dornes erfolgt entweder durch Drehung des letztern unter Zuführung des Materials, oder auch bei den großen Federn durch Umschmieden. Zur Drehung bedient man sich je nach der erforderlichen Kraft [* 11] einer einfachen Handkurbel, der Drehbank [* 12] oder besonderer Maschinen. Die eigentlichen Federnwickelmaschinen sind entweder so eingerichtet, daß sie Drähte von abgepaßten Längen unter gehöriger Spannung auf Dorne wickeln, oder die Biegung mittels dreier Rollen [* 13] nach dem Grundsatz der Biegmaschine vollziehen, daß drei Punkte einen Kreis [* 14] festlegen. Auf letzterm Grundsatze beruht die in [* 9] Fig. 3 (S. 616) skizzierte Maschine.
Der Draht FF wird von zwei gehörig zusammengepreßten Rollen MM' gefaßt und gewaltsam durch das Rollenpaar GM geschoben, wo von G an einem höher oder tiefer zu stellenden Schieber N N drehbar befestigt ist. Bei einer bestimmten Stellung von G krümmt sich der Draht nach einem Kreise [* 15] von bestimmtem Durchmesser, z. B. F': es entstehen Cylinderfedern. Wird jedoch G allmählich gesenkt, so werden die Kreise stetig kleiner: einfache Kegelfedern; allmähliche Senkung und Hebung [* 16] von G erzeugen Doppelkegel- oder Bauchfedern.
Die allmähliche Hebung und Senkung von G erfolgt von dem Kreisexzenter E mittels des umdrehbaren Hebels LL, der durch den Zwischenarm L'L' die Einstellschrauben E' E' und Rolle G'' durch Einwirkung auf den Zapfen [* 17] Y des Schiebers N N, indem durch eine Umdrehung von E eine Senkung und Hebung veranlaßt wird. Der Antrieb der Maschine geht von der durch eine Handkurbel oder Riemenscheibe in Drehung versetzten Welle O aus und überträgt sich durch das Zahnrad I auf Zahnräder der Wellen [* 18] P, P', G' und P'', während die Exzenterwelle Z von O aus mittels einer Schraube ohne Ende Drehung erhält. Ein auf Z sitzender Daumen bestimmt dadurch die zu jeder Feder nötige Drahtlänge, daß er nach je einer Umdrehung
[* 9] ^[Abb.: Fig. 1. Federhärtmaschine.]
[* 9] ^[Abb.: Fig. 2. Federformen. A Waggonfedern, B C D Schraubenfedern.] ¶
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von E einen Hammer [* 20] zum Fallen [* 21] bringt, welcher den Draht abhaut. Endlich ist noch zu bemerken, daß BBB das Gestell bedeutet, die Druckrolle M' von dem um Q drehbaren Hebel [* 22] J getragen und mittels der Schraube K angepreßt wird. Die Blattfedern haben außerordentlich verschiedene Formen (Schloßfedern, Korsettfedern, U-förmige Federn an Werkzeugen, Kutschenfedern, Waggonfedern etc.), werden aber auf sehr einfache Weise hergestellt:
1) aus Stahlblech durch Ausschneiden und Biegen;
2) aus geplättetem Stahldraht (Korsett- und Krinolinenfedern);
3) durch Schmieden in Gesenken und Biegen nach Schablonen;
4) durch Walzen auf exzentrischen Walzen (Waggonfedern, [* 19] Fig. 2 A). Die geeignetste Stahlsorte zu den großen Tragfedern ist halbweicher Stahl, der rotwarm in Wasser von 30° C. gehärtet und blau angelassen wird. Die Tonfedern werden entweder aus hartem Stahldraht (Schlagfedern) oder Stahlblech (Zungenfedern in Musikwerken) hergestellt.
[* 19] ^[Abb.: Fig. 3. Federwickelmaschine.]