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Zur Erzielung einer besseren Verarbeitbarkeit wird in vielen Fällen vor einer mechanischen Verformung wie Strangpressen oder Walzen der durch Giessen hergestellten Walzbarren oder Pressbolzen einer Wärmebehandlung unterzogen. Diese Wärmebehandlung nennt man Homogenisieren. Sie erfolgt bei Aluminium in einem Temperaturbereich von etwa 450 bis 6200C.
Üblicherweise werden diese Pressbolzen oder Walzbarren in gas-, öl- oder elektrisch beheizten Kammeröfen erwärmt. Dabei treten folgende Nachteile auf :
1. Die Aufheizzeit im Kammerofen hängt vom Chargengewicht ab.
2. Je nach der Lage des Barrens innerhalb der Charge ergeben sich verschiedene Aufheizzeiten.
3. Die Temperaturregelung der öfen erfolgt über Thermoelemente, die im allgemeinen auf die
Lufttemperatur ansprechen. Dabei erhält man kein exaktes Abbild des Wärmeverlaufes in der
Charge. Eine exakte Temperatursteuerung durch Anbringen von Thermoelementen an der Charge ist mit einem hohen Manipulationsaufwand und einem hohen Verschleiss an Thermoelementen verbunden.
4. Da die einzelnen Bolzen in der Charge zu verschiedenen Zeiten die vorgeschriebenen
Homogenisierungstemperaturen erreichen, ergeben sich für die einzelnen Bolzen verschiedene
Haltezeiten. Dies bedeutet, dass die gesamte Charge so lange im Ofen bleiben muss, bis auch derjenige Bolzen, der als letzter die vorgeschriebene Temperatur erreicht, vollkommen homogenisiert ist (1 bis 20 Stunden).
5. Die Abkühlung der Charge auf Raumtemperatur erfolgt durch Konvektion. Wegen der gleichen unterschiedlichen Verhältnisse wie beim Aufheizen ist die Abkühlzeit der einzelnen Bolzen in
Abhängigkeit von der Lage des Bolzens in der Charge verschieden lang. Bei bestimmten Legierungen ist aber der Temperaturgradient der Abkühlung für die metallurgischen Eigenschaften von besonderer
Bedeutung.
6. Vor der weiteren Bearbeitung beim Strangpressen oder Walzen wird das homogenisierte Material nochmals erwärmt, was in induktiv beheizten öfen in 3 bis 10 min erfolgt. Für das Homogenisieren und für das Erwärmen vor der mechanischen Verformung muss zweimal die Wärmeenergie zur
Erreichung der gewünschten Temperatur aufgewendet werden.
Zur Vermeidung der geschilderten Nachteile der üblichen Verfahren wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die Blöcke in einem Durchlaufanwärmeofen sehr schnell innerhalb eines Zeitraumes von etwa 3 bis 10 min auf die Homogenisierungstemperatur gebracht werden, worauf sie in einen speichernden Warmhalteofen gelangen, wo sie für die zur Homogenisierung notwendige Zeit verweilen und dann im Rhythmus der Verarbeitung der nachgeschalteten spanlosen Verformung wie z. B. Walzen oder Strangpressen gegebenenfalls über eine Abkühlstufe auf Verarbeitungstemperatur zugeführt werden.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren ergeben sich gegenüber dem herkömmlichen Verfahren folgende Vorteile :
1. Die Aufheizzeit der einzelnen Bolzen würde genau gleich gross sein.
2. Die Temperaturverteilung in den einzelnen Bolzen, die den Schnellanwärmeofen verlassen, ist vollkommen gleich.
3. Da in der Warmhaltekammer keine Erwärmung oder Abkühlung stattfindet, entspricht die
Verweilzeit in der Warmhaltekammer exakt der Homogenisierungszeit. Damit kann durch eine
Zeitsteuerung gewährleistet werden, dass jeder einzelne Bolzen gleich lang homogenisiert wird.
4. Da der Pressbolzen in der Kühlzone nur auf die Presstemperatur abgekühlt wird, ist für die gesamte
Wärmebehandlung zur Erreichung der Homogenisierungstemperatur der erforderliche Energieaufwand nur einmal aufzubringen. Gegenüber dem herkömmlichen Verfahren entfällt somit der
Energieaufwand für das Erwärmen der Bolzen auf die Presstemperatur.
5. Da die Charge nicht wie beim herkömmlichen Verfahren nach dem Homogenisieren auf
Raumtemperatur abgekühlt wird, entfällt das Problem der Steuerung der Temperaturgradienten für die Abkühlung. Somit wird vermieden, dass durch verschieden schnelles Durchlaufen kritischer
Bereiche in der Abkühlphase bei verschiedenen Legierungen eine Streuung in den metallurgischen
Eigenschaften einzelner Bolzen der Charge auftritt.
6. Da die Wärmebehandlung in einem Arbeitsfluss vor sich geht, ergibt sich gegenüber dem bisherigen
Verfahren eine Verkürzung der Durchlaufzeit des Materials.
Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung erfolgt die Abkühlung in axialer Richtung über das zu erwärmende Gut ungleichmässig, so dass die hinteren Bereiche des Gutes stärker gekühlt werden als die vorderen um die sich in Wärme umsetzende Formänderungsarbeit an der Matrize während des Strangpressens zu kompensieren (Isothermes Pressen).
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an Hand einer schematischen Skizze erläutert. Die Pressbolzen --l-- gelangen von einer Entstapelungseinrichtung--2--in einen Schnellanwärmeofen --3--, werden
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sie über einen weiteren Übergaberollgang--6--auf eine Kühleinrichtung --7-- und gegebenenfalls über einen Nachwärmeofen--8--zur Strangpresse. Das vorgeschlagene Verfahren kann mit Hilfe von Schnellanwärmeöfen bekannter Ausführungen angewendet werden. Die nachgeschalteten Warmhaltekammern sind als Durchlauföfen auszubilden, so dass gewährleistet wird, dass über eine Zeitsteuerung die Verweilzeit jedes einzelnen Bolzens im Ofen gesteuert werden kann.
Für diesen Zweck sind Ofen, die nach bekannten Prinzipien arbeiten, geeignet, wie z. B. Durchstossöfen, bei denen die Bewegungseinrichtung der Bolzen sowohl parallel zur Bolzenachse als auch quer zur Bolzenachse liegt. Bei Rundbarren ist es ausserdem möglich, bei der Wahl der Bewegungseinrichtung senkrecht zur Bolzenachse den Transport der Bolzen auf schiefen Ebenen vorzunehmen.
Bei geringeren Anforderungen im Hinblick auf die Exaktheit der Einhaltung der Verweilzeit in der Warmhaltekammer sind auch diskontinuierlich arbeitende Anlagen möglich, bei denen das Homogenisieren der Bolzen in mehreren kleineren, voneinander unabhängig arbeitenden Kammern erfolgt. Bei einer Unterteilung der Anlage in mehrere Kammern kann man durch Einblasen von Kühlluft auch in der Kammer das Abkühlen von der Homogenisierungstemperatur auf die Presstemperatur durchführen. Der Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass nicht nur die Verweilzeit für das Homogenisieren, sondern auch die Verweilzeit der Pressbolzen unter Presstemperatur verschieden ist.
Das beschriebene Verfahren beschränkt sich nicht nur auf das Homogenisieren in Verbindung mit der Wärmebehandlung von Pressbolzen aus Aluminium, es ist auch für Walzbarren aus Aluminium oder beliebigen andern Gussstücken aus Aluminium, die einer weiteren mechanischen Verformung unterzogen werden, zu verwenden. Weiters ist dieses Verfahren nicht nur auf Aluminium, sondern auch auf andere Metalle, bei denen ein Homogenisieren metallurgische Vorteile bringt, anzuwenden.
PATENTANSPRÜCHE :
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dass die Blöcke in einem Durchlaufanwärmeofen sehr schnell innerhalb eines Zeitraumes von etwa 3 bis 10 min auf die Homogenisierungstemperatur gebracht werden, worauf sie in einen speichernden Warmhalteofen gelangen, wo sie für die zur Homogenisierung notwendige Zeit verweilen und dann im Rhythmus der Verarbeitung der nachgeschalteten spanlosen Verformung wie z. B. Walzen oder Strangpressen gegebenenfalls über eine Abkühlstufe auf Verarbeitungstemperatur zugeführt werden.
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