DE102007040858A1 - Vacuum carburizing device for steel, comprises carburizing chamber for material to be processed, vacuum pump, carburizing gas supply for the chamber in stroke operation, return pipe, opening- and closing valves, and control equipment - Google Patents
Vacuum carburizing device for steel, comprises carburizing chamber for material to be processed, vacuum pump, carburizing gas supply for the chamber in stroke operation, return pipe, opening- and closing valves, and control equipment Download PDFInfo
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- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/20—Carburising
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Aufkohlungs-Vorrichtung für Stähle, und insbesondere eine Aufkohlungs-Vorrichtung, welche Stähle einer Takt-Aufkohlungs-Bearbeitung unterwirftThe The invention relates to a carburizing device for steels, and in particular, a carburizing device which is steel subjected to a clock carburizing processing
Bei
der Vakuum-Aufkohlungs-Bearbeitung von Stählen, wird in
einem Bearbeitungsverfahren, welches Takt-Aufkohlung (Puls-Aufkohlung)
genannt wird, die Bearbeitung durch abwechselndes Wiederholen einer
Aufkohlungs-Periode (Aufkohlungs-Zeitspanne), in welcher in eine
Aufkohlungskammer Aufkohlungsgas zugeführt wird, welche
Aufkohlungskammer in ihrem Inneren ein auf eine hohe Temperatur
aufgeheiztes, zu bearbeitendes Material (Bearbeitungsmaterial) aufnimmt,
wobei die Aufkohlungskammer in ihrem Inneren auf einem vorgegebenen
Niedrig-Vakuum-Niveau (d. h. bei relativ hohem Druck) gehalten wird,
und einer Diffusions-Periode (Diffusions-Zeitspanne), in welcher
das Aufkohlungsgas abgesaugt wird und Kohlenstoff unter einem Hoch-Vakuum-Niveau
(d. h. bei relativ niedrigem Druck) von der Oberfläche
des zu bearbeitenden Materials zu dem Inneren des zu bearbeitenden
Materials diffundiert. Gemäß diesem Verfahren
kann die Aufkohlung bis hin zu einem engen Lochinneren oder einer
großen Lochtiefe, in welche das Aufkohlungsgas nur schwierig
eindringen kann, ausgeführt werden, und kann die Aufkohlung
gleichmäßig auch bei einem unebenen zu bearbeitenden
Material ausgeführt werden. Daher wird die Takt-Aufkohlung
als für diese zu bearbeitenden Materialien geeignetes Aufkohlungs-Verfahren
angesehen (es wird auf die Dokumente
Bei der in den vorstehenden Patentdokumenten vermittelten Lehre treten jedoch die folgenden Probleme auf: In einer Vakuum-Aufkohlungs-Vorrichtung wie sie in jedem der vorstehenden Patentdokumente beschrieben wird, ist in einer Gasabsaug-Leitung, welche eine Auslass-Öffnung eines Ofens mit einem Vakuum-Absang-Gerät verbindet, ein einstellbares Ventil für eine Druckanpassung (umfassend einen beweglichen Blendenmechanismus) installiert. Weiter erfolgt die Drucksteuerung in der Aufkohlungskammer während der Aufkohlungs-Periode und der Diffusions-Periode mittels dieses einstellbaren Ventils, welches die Flussmenge des abgesaugten Gases einstellt. In der Folge legen sich Fremdkörper wie beispielsweise Ruß und Teer, die in dem abgesaugten Gas enthalten sind, welches durch die Gasabsaug-Leitung strömt, an das einstellbare Ventil an und sammeln sich bei dem einstellbaren Ventil. Hierdurch wird leicht eine schlechte Funktion des einstellbaren Ventils hervorgerufen, und die Zuverlässigkeit und die Haltbarkeit der Vorrichtung insgesamt wird herabgesetzt. Weiter muss die Größe des einstellbaren Ventils groß sein, da die Gasabsaug-Leitung einen großen Durchmesser aufweist, was eine Kostensteigerung bewirkt.at the teaching taught in the above patent documents however, the following problems occur: in a vacuum carburizing apparatus as described in each of the above patent documents is in a gas suction line, which is an outlet opening a furnace with a vacuum-Absang-device connects, a adjustable valve for pressure adjustment (comprising a movable shutter mechanism) installed. Continue the pressure control in the carburizing chamber during the Carburizing period and the diffusion period by means of this adjustable Valve, which adjusts the flow rate of the extracted gas. As a result, foreign bodies such as Soot and tar contained in the extracted gas, which flows through the gas suction line to the adjustable Valve and accumulate at the adjustable valve. hereby a bad function of the adjustable valve is easily caused, and the reliability and durability of the device as a whole is lowered. Next must be the size of the adjustable Valve be big, because the gas suction line a big Diameter, which causes an increase in cost.
Zusätzlich
zu dem vorstehend beschriebenen wird, wie in dem vorstehenden Patentdokument
Die Erfindung wurde gemacht, um die vorstehenden Probleme des Standes der Technik zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, bei niedrigen Kosten eine Vakuum-Aufkohlungs-Vorrichtung bereit zu stellen, welche einen gewünschten Aufkohlungs-Periode-Druck eines Niedrig-Vakuum-Niveaus während der Zeit der Takt-Aufkohlung erhalten kann, und welche eine schnelle Umschalt-Charakteristik (Änderungs-Charakteristik) von dem Aufkohlungs-Periode-Druck zu dem Diffusions-Periode-Druck aufweist, und welche hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit und Haltbarkeit hervorragend ist.The This invention was made to solve the above problems of the prior art to solve the art, and it is an object of the invention, at low cost, a vacuum carburizing device ready for which give a desired carburizing period pressure a low-vacuum level during the time of clock carburizing and what a fast switching characteristic (change characteristic) from the carburizing period pressure to the diffusion period pressure and which in terms of their reliability and durability is outstanding.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vakuum-Aufkohlungs-Vorrichtung bereitgestellt, welche umfasst: Eine Aufkohlungskammer, die ein zu bearbeitendes Material (Bearbeitungsmaterial) in ihrem Innern aufnimmt; eine Vakuumpumpe, die Gas aus dem Inneren der Aufkohlungskammer absaugt, um ein Vakuum zu erhalten; eine Aufkohlungsgas-Zufuhr-Einrichtung, welche in einem Takt-Betrieb Aufkohlungsgas in die Aufkohlungskammer zuführt; eine Rücklauf-Leitung, welche eine Einlass-Seite (Saug-Seite) der Vakuumpumpe und eine Auslass-Seite der Vakuumpumpe verbindet; ein Öffne- und Schließe Ventil, welches im Verlauf der Rücklauf-Leitung angeordnet ist; und eine Steuereinrichtung, welche das Öffne- und Schließe-Ventil öffnet, wenn eine Zufuhr des Aufkohlungsgases in die Aufkohlungskammer begonnen wird, und welche Steuereinrichtung das Öffne- und Schließe-Ventil schließt, wenn die Zufuhr endet.According to one embodiment of the present invention, there is provided a vacuum carburizing apparatus comprising: a carburizing chamber to be machined Picking up material (processing material) in its interior; a vacuum pump which sucks gas from inside the carburizing chamber to obtain a vacuum; a carburizing gas supply device which supplies carburizing gas to the carburizing chamber in one stroke operation; a return line connecting an inlet side (suction side) of the vacuum pump and an outlet side of the vacuum pump; an open and close valve, which is arranged in the course of the return line; and a controller that opens the open and close valve when a supply of the carburizing gas into the carburizing chamber is started, and which control means closes the open and close valve when the supply ends.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dabei istA Embodiment of the present invention will be below described in more detail with reference to the accompanying drawings. It is
Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf ein in den
Bezugszeichen
Weiter
bezeichnet Bezugszeichen
Die
Vakuum-Aufkohlungs-Vorrichtung
Andererseits
wird in einem beispielhaften Betriebszustand, in welchem das dritte Öffne-
und Schließe- Ventil
In
der Folge werden der Diffusions-Periode-Druck P0 der
Takt-Aufkohlung innerhalb des vorstehenden Bereiches m und der Aufkohlungs-Periode-Druck
P1 innerhalb des vorstehenden Bereiches
n ausgewählt (genau gesagt ändern sich die vorstehende
Kurve N und der Bereich n im Verlauf der Aufkohlungs-Periode etwas
aufgrund der Einführung des Aufkohlungsgases). Weiter ist
es somit, wie es in
Wie
vorstehend beschrieben wird die Öffne- und Schließe-Betätigung
des dritten Öffne- und Schließe-Ventils
Weiter
ist in
Als
nächstes wird ein konkreter Fall einer Takt-Aufkohlung,
die durch Verwendung der Vakuum-Aufkohlungs-Vorrichtung
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehende Beispiel beschränkt.
Beispielsweise können als Vakuumpumpe Vakuumpumpen von
anderen Arten, als die Art der vorstehende Vakuumpumpe, wahlweise
als einzige Art oder als eine Kombination von mehreren Arten verwendet
werden. Beispielsweise können, falls Vakuumpumpen von mehreren
Arten in der Vorrichtung installiert sind, deren Drehgeschwindigkeiten
simultan gesteuert werden. Weiter kann auf das Flussmenge-Stellventil
Wie vorstehend beschrieben umfasst eine Vakuum-Aufkohlungs-Vorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform eine Aufkohlungskammer, welche in ihrem Inneren ein zu bearbeitendes Material aufnimmt, eine Vakuumpumpe, welche Gas aus dem Inneren der Aufkohlungskammer absaugt, um ein Vakuum zu erhalten, und eine Aufkohlungsgas-Zufuhr-Einrichtung, welche das Aufkohlungsgas in die Aufkohlungskammer zuführt. Weiter ist die Aufkohlungsgas-Zuführ-Einrichtung ausgebildet, das Aufkohlungsgas in einem Taktbetrieb in die Aufkohlungskammer einzuführen, um das zu bearbeitende Material hierdurch einer Vakuum-Aufkohlung auszusetzen. Dabei ist die Vakuum-Aufkohlungs-Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass eine Einlass-Seite (Saug-Seite) und eine Auslass-Seite der Vakuumpumpe miteinander nach Art eines Bypass durch eine Rücklauf-Leitung verbunden sind, welche Rücklauf-Leitung mit einem Öffne- und Schließe-Ventil versehen ist; und dadurch, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche das Öffne- und Schließe-Ventil öffnet, wenn im Taktbetrieb die Einführung des in die Aufkohlungskammer einzuführenden Aufkohlungsgases begonnen wird, und welche das Öffne- und Schließe-Ventil schließt, wenn die Einführung des Aufkohlungsgases endet.As described above includes a vacuum carburizing device according to the exemplary embodiment a carburizing chamber, which in its interior a material to be processed picks up a vacuum pump which releases gas from inside the carburizing chamber sucks to obtain a vacuum, and a carburizing gas supply device, which feeds the carburizing gas into the carburizing chamber. Further, the carburizing gas supply means is formed the carburizing gas in a cyclic operation in the carburizing chamber to introduce the material to be processed thereby to suspend a vacuum carburizing. Here is the vacuum carburizing device characterized in that an inlet side (suction side) and an outlet side of the vacuum pump with each other in the manner of a bypass are connected by a return line, which return line provided with an opening and closing valve is; and in that a control device is provided, which the opening and closing valve opens, when in clock mode the introduction of the carburizing in the chamber carburizing gas to be introduced is started, and which the opening and closing valve closes, when the introduction of the carburizing gas ends.
Bei einer so aufgebauten Vakuum-Aufkohlungs-Vorrichtung wird durch öffnen des Öffne- und Schließe-Ventils, während das Aufkohlungsgas in die Aufkohlungskammer eingeführt wird, ein Teil des Auslass-Gases der Vakuumpumpe (von der Vakuumpumpe ausgegebenes Gas) an die Einlass-Seite der Vakuumpumpe zurückgeführt. In der Folge nimmt die Menge des aus der Vakuum-Kammer abgesaugten Gases ab, und ein Ofen-Innendruck der Vakuum-Aufkohlungs-Vorrichtung (genauer gesagt ein Druck in der Aufkohlungskammer) nimmt zu einem Niedrig-Vakuum-Niveau (Bereich des Atmosphären-Drucks) hin zu. Mit dem gewünschten Aufkohlungs-Perioden-Druck eines Niedrig-Vakuum-Niveaus, welcher durch Auswählen der Menge des zurückfließenden Auslass-Gases über die vorstehende Rücklauf-Leitung erhalten wird, kann in Kombination mit einem Diffusions-Perioden-Druck in einem Zustand, in welchem das Öffne- und Schließe-Ventil geschlossen ist, welcher Diffusions-Perioden-Druck durch die Absaug-Geschwindigkeit bestimmt wird, eine Takt-Aufkohlung durchgeführt werden. Weiter ist es auch möglich, eine schnelle Umschalt-Charakteristik von dem Aufkohlungs-Perioden-Druck zu dem Diffusions-Periode-Druck zu erhalten, da die Vakuumpumpe ihre Absaug-Geschwindigkeit unabhängig von dem wie vorstehend beschrieben bestimmten Aufkohlungs-Periode-Druck auswählen kann.at a thus constructed vacuum carburizing device is opened by of the open and close valve while the carburizing gas is introduced into the carburizing chamber is a part of the outlet gas of the vacuum pump (from the vacuum pump discharged gas) is returned to the inlet side of the vacuum pump. As a result, the amount of gas extracted from the vacuum chamber decreases and a furnace internal pressure of the vacuum carburizing apparatus (more specifically, FIG said pressure in the carburizing chamber) increases to a low-vacuum level (Range of atmospheric pressure) towards. With the desired Carburizing period pressure of a low-vacuum level, which by selecting the amount of the backflowing Outlet gas via the above return line can be obtained in combination with a diffusion period pressure in a state in which the open and close valve It is closed, which diffusion period pressure by the suction speed is determined, a clock carburizing be performed. Furthermore, it is also possible to have a fast switching characteristic from the carburizing period pressure to the diffusion period pressure because the vacuum pump is independent of its suction speed the carburizing period pressure determined as described above can choose.
In dem Gas, welches durch die vorstehende Rücklauf-Leitung strömt, sind aus dem aus der Aufkohlungskammer strömenden Absaug-Gas durch die Vakuumpumpe Fremdkörper wie beispielsweise Ruß und Teer entfernt. In der Folge tritt beim Öffne- und Schließe-Ventil keine Ablagerung und Ansammlung von diesen Fremdkörpern auf, und kann das Öffne- und Schließe-Ventil ohne das Auftreten einer Fehlfunktion oder ähnlichem über eine lange Zeitdauer verwendet werden.In the gas passing through the above return line are flowing from the flowing from the carburizing chamber Suction gas through the vacuum pump foreign body such as Soot and tar removed. As a result, at the opening and clasp valve no deposit and accumulation of these foreign bodies on, and can the opening and Close valve without the occurrence of malfunction or the like a long period of time can be used.
Weiter kann die Rückfluss-Leitung, in welcher ein Teil des Auslass-Gases wie vorstehend beschrieben strömt, einen geringeren Leitungsdurchmesser als ein Leitungsdurchmesser der Auslass-Leitung (Gasauslass-Leitung) des Vakuum-Aufkohlungsofens, mit welchem die Vakuumpumpe verbunden ist, aufweisen. Somit kann das Öffne- und Schließe-Ventil dieser Rücklauf-Leitung auch eine kleine Baugröße aufweisen. In der Folge können, verglichen mit dem Fall, in welchem das einstellbare Ventil in der vorstehenden Absaug-Leitung installiert ist, die Bauteile verkleinert und die Kosten reduziert werden.Further may be the reflux line, in which a part of the outlet gas As described above, a smaller pipe diameter as a pipe diameter of the outlet pipe (gas outlet pipe) of the vacuum carburizing furnace to which the vacuum pump is connected is, have. Thus, the open and close valve This return line also a small size exhibit. As a result, compared to the case, in which the adjustable valve in the above suction line is installed, the components are reduced and the costs are reduced.
Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform möglich, bei niedrigen Kosten eine Vakuum-Aufkohlungs-Vorrichtung zu erhalten, welche während der Takt-Aufkohlungs-Periode einen gewünschten Aufkohlungs-Periode-Druck von einem Niedrig-Vakuum-Niveau erzielen kann, und eine schnelle Umschalt-Charakteristik von dem Aufkohlungs-Perioden-Druck zu einem Diffusions-Perioden-Druck erreicht, und welcher hinsichtlich der Zuverlässigkeit und Haltbarkeit vorzüglich ist.As described above, it is according to an exemplary Embodiment possible, at low cost to obtain a vacuum carburizing device which during the clock carburizing period a desired carburizing period pressure from a low-vacuum level, and a fast one Switching characteristic from the carburizing period pressure to a Diffusion period pressure reached, and which in terms of Reliability and durability is excellent.
Auch wenn die vorstehende Erfindung vorstehend detailliert mit Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele davon beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dabei von dem Geist und dem in den Ansprüchen definierten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.Also when the foregoing invention is described in detail above with reference to specific embodiments thereof has been described it is obvious to the skilled person that numerous changes and modifications are possible without sacrificing the mind and the scope of protection defined in the claims Deviate from the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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US10647400B2 (en) | 2010-02-11 | 2020-05-12 | Ab Volvo Penta | Large outboard motor including variable gear transfer case |
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JP2002194526A (en) | 2000-12-28 | 2002-07-10 | Dowa Mining Co Ltd | Vacuum carburizing method for steel material |
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