DE102011120547B4 - Kiln furniture, as a carrier for components in a heat treatment - Google Patents

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Abstract

Brennhilfsmittel, als Träger für Bauteile bei einer Wärmebehandlung, wobei das Brennhilfsmittel vollständig aus keramischem Werkstoff und als ein Teil ausgebildet ist, das eine dreidimensionale Struktur mit Stegen aufweist, und das Brennhilfsmittel als Monolith oder aus mehreren einzelnen Elementen (2, 3, 3'), die stoffschlüssig durch Sinterung miteinander verbunden sind, ausgebildet ist und sämtliche Stege oder einzelnen Elemente (2, 3, 3') eine Dicke/Wandstärke von maximal 2,5 mm aufweisen; wobei plattenförmige Elemente (3) oder anders geometrisch gestaltete Elemente (3'), die in unterschiedlichen Ebenen zwischen plattenförmigen Elementen (2) angeordnet sind, versetzt zueinander oder mit voneinander abweichender Ausrichtung angeordnet sind.A kiln furniture, as a support for components in a heat treatment, wherein the kiln furniture is formed entirely of ceramic material and as a part having a three-dimensional structure with webs, and the kiln furniture as a monolith or of a plurality of individual elements (2, 3, 3 ') , which are materially interconnected by sintering, is formed and all webs or individual elements (2, 3, 3 ') have a thickness / wall thickness of a maximum of 2.5 mm; wherein plate-shaped elements (3) or other geometrically shaped elements (3 '), which are arranged in different planes between plate-shaped elements (2), offset from each other or are arranged with a different orientation.

Description

Die Erfindung betrifft Brennhilfsmittel, als Träger für Bauteile bei einer Wärmebehandlung. Bei der Wärmebehandlung handelt es sich im Wesentlichen um die Sinterung von metallischen oder keramischen Bauteilen. Die Erfindung kann aber auch bei anderen Wärmebehandlungen, insbesondere im Hochtemperaturbereich eingesetzt werden. Brennhilfsmittel werden dabei in der Regel dazu genutzt, um Bauteile innerhalb eines Ofens zu positionieren und die Bauteile werden dabei auf oder auch zwischen Brennhilfsmitteln, dann in gestapelter Form, platziert. Es können auch mehrere Bauteile einem Brennhilfsmittel zugeordnet sein.The invention relates to kiln furniture, as a carrier for components in a heat treatment. The heat treatment is essentially the sintering of metallic or ceramic components. However, the invention can also be used in other heat treatments, in particular in the high temperature range. Kiln furniture are usually used to position components within a furnace and the components are placed on or between kiln furniture, then in a stacked form. It can also be assigned to a kiln furniture several components.

Dabei werden verschiedene Anforderungen an die Brennhilfsmittel gestellt. Selbstverständlich müssen sie ausreichend temperaturstabil sein und den hohen Temperaturen bei der Wärmebehandlung mit ausreichender Festigkeit widerstehen. Sie müssen temperaturwechselbeständig sein und es sollen möglichst geringe Wärmespannungen bei Temperaturwechsel auftreten. Sie sollen aus einem Werkstoff gebildet sein, der eine Beeinflussung des Bauteilwerkstoffs bei der Wärmebehandlung vermeidet. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Wärmekapazität, die möglichst klein gehalten werden soll, um den erforderlichen Energieverbrauch nicht weiter nachteilig zu beeinflussen. Der Wärmeeintrag in den Bauteilwerkstoff sollte ebenfalls günstig beeinflusst werden, um einen homogenen Werkstoff zu erhalten bzw. auch beizubehalten.Various requirements are placed on the kiln furniture. Of course, they must be sufficiently temperature stable and withstand the high temperatures during the heat treatment with sufficient strength. They must be resistant to thermal shock and the lowest possible thermal stresses should occur during temperature changes. They should be formed of a material that avoids influencing the component material during the heat treatment. Another important aspect is the heat capacity, which should be kept as small as possible in order not to adversely affect the required energy consumption. The heat input into the component material should also be favorably influenced in order to obtain or maintain a homogeneous material.

So wurden in der Vergangenheit Brennhilfsmittel aus keramischen Werkstoffen eingesetzt.For example, kiln furniture made of ceramic materials has been used in the past.

In DE 298 16 572 U1 wird vorgeschlagen, eine keramische Platte mit Durchgangsöffnungen als Brennhilfsmittel einzusetzen. Dadurch wird die Masse und demzufolge auch die Wärmekapazität reduziert. Es gibt aber konstruktionsbedingt Bereiche neben den Durchgangsöffnungen, die eine erhebliche Werkstoffanhäufung aufweisen und dort lokal eine erhöhte Wärmekapazität zu verzeichnen ist. Dadurch treten thermisch bedingte Spannungen auf, die wegen der erforderlichen Festigkeit durch eine entsprechende größere Dimensionierung kompensiert werden müssen.In DE 298 16 572 U1 It is proposed to use a ceramic plate with through holes as kiln furniture. As a result, the mass and consequently the heat capacity is reduced. However, due to the design, there are areas in addition to the passage openings, which have a considerable accumulation of material and locally there is an increased heat capacity. As a result, thermally induced stresses occur, which must be compensated because of the required strength by a corresponding larger dimensions.

Bei dieser bekannten technischen Lösung ist auch die Handhabbarkeit nachteilig, wenn eine mehrlagige gestapelte Anordnung von Bauteilen in einem Ofen erfolgen soll. Hierfür ist eine Ständeranordnung vorgesehen, bei der Ständer zwischen zwei Platten angeordnet werden können. Dies erfolgt in losem Verbund aus mehreren einzelnen Teilen, was eine erhöhte Geschicklichkeit von einem Bediener erfordert.In this known technical solution, the handling is disadvantageous when a multi-layer stacked arrangement of components in an oven should be made. For this purpose, a stator assembly is provided, can be arranged in the stator between two plates. This is done in loose composite of several individual parts, which requires increased skill by an operator.

Die Handhabbarkeit stellt auch ein Problem bei dem in DE 199 31 306 A1 beschriebenen Bausatz dar. Dabei soll aus einer Vielzahl von Profilteilen ein Bauteil als Brennhilfsmittel gefügt werden. Die Profilteile sollen durch einen Kleber oder eine keramische Masse miteinander verbunden werden. Konstruktionsbedingt treten dabei ebenfalls lokal Bereiche auf, an denen eine erhöhte Menge an Keramikwerkstoff auftritt, was insbesondere die Verbindungsbereiche betrifft. Dadurch ist die Wärmekapazität ebenfalls lokal differenziert und insgesamt gesehen erhöht.The handleability also poses a problem in the DE 199 31 306 A1 This kit is to be added from a variety of profile parts a component as kiln furniture. The profile parts are to be connected by an adhesive or a ceramic mass. As a result of the design, local areas also occur on which an increased amount of ceramic material occurs, which relates in particular to the connection areas. As a result, the heat capacity is also locally differentiated and increased overall.

Aus WO 2005/087690 A2 ist ein Brennhilfsmittel bekannt, das eine geringe Masse durch eine kleine Dichte unterhalb von 40 % erreichen soll.Out WO 2005/087690 A2 is a kiln furniture known to achieve a low mass by a small density below 40%.

Die US 2007/0264376 A1 betrifft ein Brennhilfsmittel für keramische Honigwaben aufweisende Körper, bei dem die Oberfläche mit alternierend angeordneten Erhebungen ausgebildet ist.The US 2007/0264376 A1 relates to a kiln furniture for ceramic honeycombs having bodies in which the surface is formed with alternately arranged elevations.

Eine ähnliche Anordnung mit Rillenlatten ist in DE 18 74 455 U offenbart.A similar arrangement with grooved slats is in DE 18 74 455 U disclosed.

Die DE 10 2007 012 855 A1 betrifft ein Sintergestell mit wenigstens einem Ablageelement für ein Sinterprodukt. Das Ablageelement soll eine Oberlage und eine Unterlage aufweisen, zwischen denen Distanzelemente angeordnet sind.The DE 10 2007 012 855 A1 relates to a sintered frame with at least one storage element for a sintered product. The storage element should have a top layer and a base between which spacer elements are arranged.

Ein Brennhilfsmittel in Gitterform ist aus FR 1 419 676 A bekannt.A kiln-based kiln furniture is out FR 1 419 676 A known.

Die DE 35 16 490 A1 betrifft Brennhilfsmittel mit einer Aufsetzfläche mit Fasermatte und mehreren Grundkörpern aus keramischem Material.The DE 35 16 490 A1 relates to kiln furniture with a footprint with fiber mat and several basic bodies of ceramic material.

Ein Verfahren zur Herstellung dünnwandiger Formkörper aus keramischer Masse ist in DE 41 02 469 A1 beschrieben.A method for producing thin-walled shaped bodies of ceramic mass is in DE 41 02 469 A1 described.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Brennhilfsmittel zur Verfügung zu stellen, die eine geringe Wärmekapazität, eine geringe Eigenmasse bei ausreichender mechanischer Festigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit aufweisen. Außerdem sollen sie einfach handhabbar sein und eine einfache Beschickung eines Ofens ermöglichen.It is therefore an object of the invention to provide kiln furniture available which have a low heat capacity, a low intrinsic mass with sufficient mechanical strength and thermal shock resistance. In addition, they should be easy to handle and allow easy loading of a stove.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Brennhilfsmittel, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst.According to the invention this object is achieved with a kiln furniture, which has the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.Advantageous embodiments and further developments can be achieved with features described in the subordinate claims.

Ein erfindungsgemäßes Brennhilfsmittel ist vollständig aus keramischem Werkstoff und als ein Teil ausgebildet. Es weist eine dreidimensionale Struktur mit Stegen auf. Es kann als Monolith oder aus mehreren einzelnen Elementen, die stoffschlüssig durch Sinterung miteinander verbunden sind, ausgebildet sein.An inventive firing aid is made entirely of ceramic material and as a part. It has a three-dimensional Structure with bars on. It can be formed as a monolith or from a plurality of individual elements, which are materially interconnected by sintering.

Dabei sollen sämtliche Stege oder einzelnen Elemente eine maximale Dicke/Wandstärke von 2,5 mm, bevorzugt von maximal 2 mm aufweisen. Dadurch können eine sehr geringe Masse und Wärmekapazität eingehalten werden. Lokale Werkstoffanhäufungen sind reduziert und beschränken sich im Wesentlichen auf Sinterbrückenbereiche, insofern solche Bereiche überhaupt an einem erfindungsgemäßen Brennhilfsmittel vorhanden sind.In this case, all webs or individual elements should have a maximum thickness / wall thickness of 2.5 mm, preferably of at most 2 mm. As a result, a very low mass and heat capacity can be maintained. Local material accumulations are reduced and are essentially limited to sintered bridge areas, insofar as such areas are present at all on a kiln furniture according to the invention.

Dies ist insbesondere nicht der Fall, wenn ein monolithisches Brennhilfsmittel als ein verformtes dreidimensionales Gebilde ausgebildet ist. Dabei kann beispielsweise ein plattenförmiger Grünkörper, wie dies vorteilhaft eine keramische Grünfolie sein kann, verformt werden. Es kann eine wellen-, mäander-, trapez- oder keilförmige Geometrie ausgebildet und diese Geometrie nach der Sinterung beibehalten werden. Ein so geformter Monolith kann bereits als Brennhilfsmittel eingesetzt werden. Dabei können geeignete Bauteile aufgesetzt und in einem Ofen der Wärmebehandlung unterzogen werden.This is especially not the case when a monolithic kiln furniture is formed as a deformed three-dimensional structure. In this case, for example, a plate-shaped green body, as may advantageously be a ceramic green sheet, be deformed. It can be a wave, meander, trapezoidal or wedge-shaped geometry formed and this geometry can be maintained after sintering. Such a shaped monolith can already be used as a kiln furniture. In this case, suitable components can be placed and subjected to heat treatment in an oven.

Es besteht aber auch die Möglichkeit an mindestens einer Oberfläche eines Keramikschaumkörpers ein ebenes planares Element durch Sinterung zu befestigen, so dass eine ebene Abstellfläche für Bauteile erhalten wird. Der Keramikschaumkörper bildet dann eine Stützstruktur. Für das planare Element kann ebenfalls eine keramische Grünfolie eingesetzt werden.However, it is also possible to attach at least one surface of a ceramic foam body a planar planar element by sintering, so that a flat storage space is obtained for components. The ceramic foam body then forms a support structure. For the planar element can also be used a ceramic green sheet.

Es besteht auch die Möglichkeit, das Brennhilfsmittel mit mindestens einem plattenförmigen Element, an dem senkrecht oder in einem schräg geneigten Winkel ausgerichtete stab-, faser-, rohrförmige oder verformte nichtplanare plattenförmige Elemente stoffschlüssig befestigt sind, herzustellen.It is also possible, the kiln furniture with at least one plate-shaped element, are attached to the vertically or at an obliquely inclined angle aligned rod, fiber, tubular or deformed non-planar plate-like elements materially connected to produce.

Das eine plattenförmige Element kann dabei eine Basis bilden und Bauteile können dann auf die nach oben weisenden Stirnbereiche der mit dem plattenförmigen Element verbundenen Elemente aufgesetzt oder auch in Zwischenräume eingesetzt werden.The one plate-shaped element can form a base and components can then be placed on the upwardly facing end portions of the elements connected to the plate-shaped element or used in spaces.

Werden solche Elemente zwischen zwei plattenförmigen Elementen angeordnet und mit ihren Stirnflächen durch Sinterung mit ihnen verbunden, bilden sie eine Stützstruktur mit Abstandshaltefunktion.If such elements are arranged between two plate-shaped elements and connected with their end faces by sintering with them, they form a support structure with spacer function.

Durch die geringe Dicke oder Wandstärke dieser Elemente kann die Wärmekapazität klein gehalten und dabei gute Strömungsverhältnisse der Atmosphäre innerhalb des Ofens eingehalten werden, was eine gute und gleichmäßige Erwärmung und auch wieder Abkühlung von Bauteilen ermöglicht.Due to the small thickness or wall thickness of these elements, the heat capacity can be kept small while maintaining good flow conditions of the atmosphere within the furnace, which allows a good and uniform heating and cooling of components again.

Außerdem können die entsprechend erhöhten mechanischen Widerstandsmomente der an plattenförmigen Elementen befestigten Elemente, in der Hauptbelastungsachse der Brennhilfsmittel, ausgenutzt werden, um eine ausreichende mechanische Festigkeit bei kleinster Masse und Volumen für diese Elemente, zu gewährleisten.In addition, the correspondingly increased mechanical moments of resistance of the elements attached to plate-shaped elements, in the main load axis of the kiln furniture, can be exploited to ensure sufficient mechanical strength at the lowest mass and volume for these elements.

Bei einer Entbinderung von Bauteilen während der Wärmebehandlung ist es günstig, wenn ein plattenförmiges Element, auf dem ein Bauteil bei einer Wärmebehandlung abgestellt ist oder mit dem Bauteil in berührendem Kontakt steht, porös ausgebildet ist und/oder es Durchbrechungen aufweist. Dadurch können die frei gesetzten gasförmigen Bestandteile durch das jeweilige plattenförmige Element hindurch strömen und auch über dieses abgeführt werden, wodurch der Vorgang der Entbinderung in den Bauteilen homogener gestaltet werden kann. Außerdem können durch eine Porosität die mechanischen Spannungen oder Spannungsgradienten reduziert werden. Bei vorhandenen Durchbrechungen und ggf. auch bei einer Porosität wird die Schwindung von Bauteilen bei einer Sinterung als Wärmebehandlung weniger behindert. Eine reduzierte Kontaktfläche zwischen der Oberfläche eines Brennhilfsmittels und dem darauf angeordneten Bauteil führt auch zu einer reduzierten Reibung.In a debindering of components during the heat treatment, it is advantageous if a plate-shaped element on which a component is placed in a heat treatment or is in touching contact with the component, is porous and / or has openings. As a result, the released gaseous constituents can flow through the respective plate-shaped element and can also be removed therefrom, as a result of which the process of debindering in the components can be made more homogeneous. In addition, porosity can reduce mechanical stress or stress gradients. With existing openings and possibly also with a porosity, the shrinkage of components during sintering as a heat treatment is less hindered. A reduced contact surface between the surface of a kiln furniture and the component disposed thereon also leads to a reduced friction.

Bei der Erfindung besteht die Möglichkeit, unterschiedliche keramische Werkstoffe für unterschiedliche Elemente einzusetzen, die die jeweiligen unterschiedlichen erforderlichen Eigenschaften berücksichtigen. So kann ein Brennhilfsmittel, das aus mindestens einem plattenförmigen Element mit mindestens einem daran befestigten Element gebildet ist, mit einem ersten keramischen Werkstoff für das/die plattenförmige Element(e) und einem zweiten keramischen Werkstoff für das/die daran befestigten Elemente(s) hergestellt sein. Dabei kann der erste Werkstoff besonders inert in Bezug zu dem Bauteilwerkstoff sein und der zweite Werkstoff kann eine entsprechend erhöhte mechanische Festigkeit aufweisen.In the invention, it is possible to use different ceramic materials for different elements, taking into account the respective different required properties. Thus, a kiln furniture formed of at least one plate-shaped member having at least one member attached thereto may be manufactured with a first ceramic material for the plate-shaped member (s) and a second ceramic material for the member (s) attached thereto be. In this case, the first material may be particularly inert with respect to the component material and the second material may have a correspondingly increased mechanical strength.

Geeignete Werkstoffe für plattenförmige Elemente sind beispielsweise: Al2O3, Calcium-Aluminat, Cordierit, Mullit, SiC, SiSiC, RSiC, Al2O3-SiO2 und ZrO2 (MgO-PSZ, CaO-FSZ). Dabei steht PSZ für teilweise stabilisiertes und FSZ für vollständig stabilisiertes Zirkonoxid.Suitable materials for plate-shaped elements are, for example: Al 2 O 3 , calcium aluminate, cordierite, mullite, SiC, SiSiC, RSiC, Al 2 O 3 -SiO 2 and ZrO 2 (MgO-PSZ, CaO-DSZ). PSZ stands for partially stabilized zirconia and FSZ for fully stabilized zirconia.

Für daran befestigte Elemente können die gleichen keramischen Werkstoffe eingesetzt werden. Dabei sollten die zweiten Werkstoffe im Gegensatz zu den ersten Werkstoffen dicht gesintert werden, da es bei ihnen im Wesentlichen auf die mechanische Festigkeit ankommt. Die ersten Werkstoffe können zu einem porösen Werkstoff verarbeitet werden.For attached elements, the same ceramic materials can be used. The second materials should be densely sintered in contrast to the first materials, since It essentially depends on the mechanical strength. The first materials can be processed into a porous material.

Bei der Auswahl können die jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und auch das Schwindungsverhalten berücksichtigt werden. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich eine nahezu vollständige Übereinstimmung zu erreichen bzw. einzuhalten. Bei der Auswahl können natürlich auch die Werkstoffkosten berücksichtigt werden und lediglich teure Werkstoffe für Elemente eines Brennhilfsmittels genutzt werden, für die dies auch erforderlich ist.In the selection, the respective thermal expansion coefficients and the shrinkage behavior can be taken into account. It is not absolutely necessary to achieve or comply with an almost complete agreement. In the selection, of course, the material costs are taken into account and only expensive materials for elements of a kiln furniture are used for which this is required.

So kann beispielsweise eine geeignete Verformung eines plattenförmigen Elements, beispielsweise eine konkave Wölbung, die bei der Sinterung auftritt, toleriert oder gar bewusst ausgenutzt werden, um eine entsprechend gewölbte Ablagefläche eines Brennhilfsmittels zu erhalten.Thus, for example, a suitable deformation of a plate-shaped element, for example a concave curvature which occurs during sintering, can be tolerated or even deliberately exploited in order to obtain a correspondingly curved storage surface of a kiln furniture.

Ein mit einem plattenförmigen Element verbundenes Element kann eine vor direkter Wärmestrahlung schützende Ummantelung bilden. Hierbei kann eine entsprechend geformte keramische Grünfolien mit einer Stirnfläche auf eine weitere keramische Grünfolie oder ein keramisches plattenförmiges Element vor dem Sintern aufgesetzt und bei geringer Druckkraftbeaufschlagung die beiden Teile ge- und miteinander versintert werden. Analog können natürlich auch andere bereits vorab beschriebene Elemente durch Sinterung stoffschlüssig miteinander verbunden werden.An element connected to a plate-shaped element can form a jacket which protects against direct thermal radiation. In this case, a correspondingly shaped ceramic green sheets with an end face placed on another ceramic green sheet or a ceramic plate-shaped element before sintering and at low Druckkraftbeaufschlagung the two parts are GE and sintered together. Analogously, of course, other elements already described above can also be connected to one another by sintering.

Eine Ummantelung kann ebenfalls porös und/oder mit Durchbrechungen ausgebildet werden.A jacket can also be formed porous and / or with openings.

Die bereits angesprochenen verformten nichtplanaren Elemente sollten eine Gesamtlänge in eine Richtung aufweisen, die mindestens dem 1,15-fachen der Länge von einer Stirnkante bis zu einer gegenüberliegenden Stirnkante in der Richtung, die senkrecht zu den Verformungen ausgerichtet ist, aufweist. Dadurch kann eine ausreichende Größe der dreidimensionalen Gestalt eines Brennhilfsmittels, eine ausreichende dauerhafte Festigkeit wegen der ausreichend großen Krümmungsradien in Eck- oder Kantenbereichen der Konturierung gesichert werden.The deformed non-planar elements already mentioned should have an overall length in a direction at least 1.15 times the length from one end edge to an opposite end edge in the direction perpendicular to the deformations. As a result, a sufficient size of the three-dimensional shape of a kiln furniture, a sufficient permanent strength due to the sufficiently large radii of curvature in corner or edge regions of the contouring can be secured.

Bei der Erfindung kann auf einfache etablierte Herstellungsverfahren und auch geeignete Halbzeuge, wie dies die bereits erwähnten keramischen Grünfolien sind, zurück gegriffen werden. Eine gewünschte Formgebung kann im Grünzustand leicht erfolgen und dabei die unterschiedlichen oben genannten Elemente und Anordnungen berücksichtigt bzw. ausgebildet werden.The invention can be based on simple established production methods and also suitable semi-finished products, such as the already mentioned ceramic green sheets. A desired shaping can be carried out easily in the green state and the different elements and arrangements mentioned above can be taken into account or formed.

Nach dem Sintern ist vorteilhaft, dass in der Regel keine weitere formgebende Nachbearbeitung erforderlich ist.After sintering is advantageous that usually no further shaping post-processing is required.

Es ist eine einfache Anpassung, bei der Herstellung der Brennhilfsmittel, an die durch die jeweiligen Bauteile bedingten Anforderungen, was die Geometrie und Dimensionierung betrifft, möglich. Dabei kann auch die erforderliche Festigkeit und die für die Wärmebehandlung günstige Gestaltung der Brennhilfsmittel an die jeweiligen zu behandelnden Bauteile berücksichtigt werden.It is a simple adaptation, in the production of the kiln furniture, to the requirements of the respective components requirements, as regards the geometry and dimensioning, possible. In this case, the required strength and favorable for the heat treatment design of kiln furniture to the respective components to be treated can be considered.

Die Brennhilfsmittel können, was ihr Volumen und ihre Wärmekapazität betrifft, optimiert werden. Die einzelnen Teile, Bereiche und Elemente aus keramischem Werkstoff können sehr klein dimensioniert sein und trotzdem für die Anwendung eine ausreichende Festigkeit aufweisen. Dadurch können auch Temperaturgradienten klein gehalten werden.The kiln furniture can be optimized in terms of their volume and their heat capacity. The individual parts, areas and elements made of ceramic material can be very small in size and still have sufficient strength for the application. As a result, temperature gradients can be kept small.

Die erfindungsgemäßen Brennhilfsmittel sind thermoschockbeständig, so dass höhere Heiz- und Kühlraten nutzbar sind.The kiln furniture according to the invention are thermoshock resistant, so that higher heating and cooling rates are available.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by way of example in the following.

Dabei zeigen:

  • 1A und 1B ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Brennhilfsmittels in perspektivischer Darstellung;
  • 2 ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Brennhilfsmittels;
  • 3 ein Beispiel mit einem verformten nichtplanaren Element;
  • 4 ein Beispiel mit einem verformten nichtplanaren Element, das zwischen zwei plattenförmigen Elementen angeordnet ist;
  • 5 ein Beispiel mit mehreren in verschiedenen Ebenen angeordneten verformten nichtplanaren Elementen und
  • 6 ein Beispiel mit mehreren in verschiedenen Ebenen angeordneten verformten nichtplanaren Elementen, die unterschiedlich zueinander ausgerichtet sind.
Showing:
  • 1A and 1B an example of a kiln furniture according to the invention in a perspective view;
  • 2 another example of a kiln furniture according to the invention;
  • 3 an example with a deformed non-planar element;
  • 4 an example with a deformed non-planar element, which is arranged between two plate-shaped elements;
  • 5 an example with a plurality of deformed non-planar elements arranged in different planes and
  • 6 an example with a plurality of deformed non-planar elements arranged in different planes, which are aligned differently.

In den 1A und 1B ist ein Beispiel gezeigt, bei dem rohrförmige Elemente 3' zwischen zwei plattenförmigen Elementen 2 angeordnet und durch Sinterung über Sinterbrücken an ihren Stirnseiten mit den plattenförmigen Elementen 2 verbunden sind. Die rohrförmige Ausbildung der Elemente 3' ist in 1B erkennbar. Dabei wiesen die rohrförmigen Elemente 3' eine Wandstärke von 0,2 mm auf und die plattenförmigen Elemente 2 haben eine Schichtdicke von 0,5 mm. In the 1A and 1B an example is shown in which tubular elements 3. ' between two plate-shaped elements 2 arranged and sintered through sintered bridges at their ends with the plate-shaped elements 2 are connected. The tubular design of the elements 3. ' is in 1B recognizable. This showed the tubular elements 3. ' a wall thickness of 0.2 mm and the plate-shaped elements 2 have a layer thickness of 0.5 mm.

Die plattenförmigen Elemente 2 weisen eine Porosität von maximal 90 % auf und die rohrförmigen Elemente 3' sind soweit dicht gesintert, dass sie eine Dichte aufweisen, die mindestens 92 % der theoretischen Dichte entspricht. Die plattenförmigen Elemente 2 und die rohrförmigen Elemente 3' sind bei diesem Beispiel aus Calcium-Aluminat gebildet. The plate-shaped elements 2 have a maximum porosity of 90% and the tubular elements 3. ' are so densely sintered that they have a density which is at least 92% of the theoretical density. The plate-shaped elements 2 and the tubular elements 3. ' are formed in this example of calcium aluminate.

Die Rohrförmigen Elemente 3' bilden eine regelmäßige Reihen- und Spaltenanordnung, so dass über die Fläche der plattenförmigen Elemente 2 eine zumindest nahezu konstante Festigkeit und Steifigkeit erreicht werden kann. In nichtdargestellter Form besteht aber auch die Möglichkeit eine Anordnung rohrförmiger Elemente 3' zu wählen, bei denen in bestimmten Bereichen mehr bzw. rohrförmige Elemente 3' mit höherer Festigkeit/Widerstandsmoment vorhanden sind und diese Bereiche dann für ein Aufsetzen von Bauteilen vorgesehen sind, während andere dann nicht so feste und steife Bereiche frei von Bauteilen gehalten werden können.The tubular elements 3. ' form a regular row and column arrangement, so that over the surface of the plate-shaped elements 2 an at least nearly constant strength and rigidity can be achieved. In non-illustrated form but there is also the possibility of an arrangement of tubular elements 3. ' to choose more or tubular elements in certain areas 3. ' are present with higher strength / resistance moment and these areas are then provided for a placement of components, while other then not so firm and rigid areas can be kept free of components.

An Stelle der rohrförmigen Elemente 3' können auch andere solche Elemente, wie sie im allgemeinen Teil der Beschreibung erwähnt sind, eingesetzt werden, wie dies hierzu vorab beschrieben worden ist.Instead of the tubular elements 3. ' It is also possible to use other such elements as are mentioned in the general part of the description, as has been previously described.

An einem Brennhilfsmittel 1 können auch unterschiedliche Elemente 3' vorhanden sein.On a kiln furniture 1 can also have different elements 3. ' to be available.

Es kann auch auf das hier oben angeordnete plattenförmige Element 2 verzichtet werden. Dann können Bauteile unmittelbar auf die Stirnflächen der röhrenförmigen Elemente 3' während der Wärmebehandlung aufgesetzt werden.It can also on the plate-shaped element arranged here above 2 be waived. Then components can be placed directly on the end faces of the tubular elements 3. ' be placed during the heat treatment.

Bei dem in 2 gezeigten Beispiel ist ein wellenförmiges nichtplanar verformtes Element 3 zwischen zwei plattenförmigen Elementen 2 angeordnet und im Bereich der vertikal oben und unten angeordneten Krümmungsradien mit den plattenförmigen Elementen 2 versintert. Die plattenförmigen Elemente 2 weisen bei diesem Beispiel eine Wandstärke von 0,5 mm und die Wandstärke des Elements 2 beträgt 0,5 mm. Alle Elemente sind aus Aluminiumoxid hergestellt.At the in 2 The example shown is a wave-shaped non-planar deformed element 3 between two plate-shaped elements 2 arranged and in the region of the vertically arranged above and below radii of curvature with the plate-shaped elements 2 sintered. The plate-shaped elements 2 in this example have a wall thickness of 0.5 mm and the wall thickness of the element 2 is 0.5 mm. All elements are made of aluminum oxide.

Dabei kann ein einziges entsprechend geformtes nichtplanares Element 3 vorhanden sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit dieses aus mehreren Einzelteilen, wie dies in 2 erkennbar ist, herzustellen. In beiden Fällen kann für die Herstellung mindestens eine keramische Grünfolie eingesetzt werden, die leicht in die gewünschte Form gebracht werden kann.In this case, a single correspondingly shaped non-planar element 3 to be available. But there is also the possibility of this from several parts, as in 2 it is recognizable to produce. In both cases, at least one ceramic green sheet can be used for the production, which can be easily brought into the desired shape.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann auf ein oberes plattenförmiges Element 2 verzichtet werden, wie dies bei dem in 3 gezeigten Beispiel der Fall ist. Dort ist ein keilförmig verformtes Element 3 mit einem plattenförmigen Element 2 verbunden. Bauteile können während der Wärmebehandlung direkt auf die keilförmigen Spitzen des Elements 3 aufgesetzt werden, wodurch eine sehr kleine Kontaktfläche zwischen dem Element 3 und Bauteilen erreicht werden kann.Also in this embodiment, can on an upper plate-shaped element 2 be waived, as is the case in the 3 example shown is the case. There is a wedge-shaped element 3 with a plate-shaped element 2 connected. Components can be applied directly to the wedge-shaped tips of the element during the heat treatment 3 be placed, creating a very small contact surface between the element 3 and components can be achieved.

In 4 ist zusätzlich ein oberes plattenförmiges Element 2 mit dem keilförmigen Element 3 verbunden, wodurch die Festigkeit und Stabilität erhöht werden kann.In 4 is additionally an upper plate-shaped element 2 with the wedge-shaped element 3 connected, whereby the strength and stability can be increased.

Das in 5 gezeigte Beispiel zeigt einen Aufbau in mehreren Ebenen. Dabei sind jeweils zwischen zwei plattenförmigen Elementen 2 keilförmige Elemente 3 vorhanden und mit den plattenförmigen Elementen 2 verbunden.This in 5 Example shown shows a structure in several levels. In each case between two plate-shaped elements 2 wedge-shaped elements 3 present and with the plate-shaped elements 2 connected.

Mit dem in 6 gezeigten Beispiel soll verdeutlicht werden, dass die Festigkeit und Stabilität weiter erhöht werden kann, wenn die nichtplanar verformten hier keilförmigen Elemente 3 in den unterschiedlichen Ebenen abweichend zueinander ausgerichtet sind. Hier ist eine senkrechte Ausrichtung zueinander gezeigt. Bei weiteren zusätzlichen Ebenen, wie beispielsweise einem analog zu 5 ausgebildeten Beispiel kann auch eine Ausrichtung mit kleinerer Winkelabweichung, beispielsweise 30° oder 60 ° in den jeweilige Ebenen gewählt werden.With the in 6 The example shown should clarify that the strength and stability can be further increased if the non-planar deformed here wedge-shaped elements 3 are aligned differently in the different levels. Here is shown a vertical orientation to each other. For additional additional levels, such as an analogous to 5 trained example, an orientation with a smaller angular deviation, for example, 30 ° or 60 ° can be selected in the respective levels.

Eine ähnliche Wirkung, wie mit der in 6 gezeigten Anordnung kann auch mit anderen Elementen 3', wie beispielsweise rohrförmigen Elementen erreicht werden, in dem solche Elemente 3' in den unterschiedlichen Ebenen versetzt zueinander angeordnet werden.A similar effect as with the in 6 The arrangement shown can also be used with other elements 3. ' how to achieve, for example, tubular elements in which such elements 3. ' in the different planes offset from each other.

Für die Elemente 3 kann an Stelle der Keilform auch eine trapezförmige Geometrie gewählt werden. Dadurch erhöht sich die mechanische Festigkeit und Stabilität und die Gesamtfläche, die mit einem oder mehreren plattenförmigen Elementen 2 in Kontakt steht und über die die stoffschlüssige Verbindung erreicht ist, ist ebenfalls größer.For the elements 3 can be chosen instead of the wedge shape and a trapezoidal geometry. This increases the mechanical strength and stability and the total area associated with one or more plate-shaped elements 2 is in contact and over which the cohesive connection is reached, is also larger.

Bei den in den 4 bis 6 gezeigten oder ähnlichen Beispielen können die plattenförmigen Elemente 2 aus Calcium-Aluminat und die nichtplanar verformten Elemente 3 aus Al2O3 hergestellt werden. Für alle diese Elemente können entsprechende keramische Grünfolien genutzt werden. Die Formgebung der verformten Elemente 3 kann mit geeigneter Anlagentechnik im Grünzustand erfolgen. Anschließend können die plattenförmigen Elemente 2 und die nichtplanar verformten Elemente 3 gefügt und mit leichtem Druck aufeinander gepresst werden, bevor eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, bei der eine Sinterung der keramischen Werkstoffe erfolgt und die stoffschlüssige Verbindung über Sinterbrücken ausgebildet wird.In the in the 4 to 6 As shown or similar examples, the plate-shaped elements 2 made of calcium aluminate and the non-planar deformed elements 3 be prepared from Al 2 O 3 . For all these elements corresponding ceramic green sheets can be used. The shape of the deformed elements 3 Can be done with suitable plant technology in the green state. Subsequently, the plate-shaped elements 2 and the nonplanar deformed elements 3 be joined and pressed with light pressure on each other before a heat treatment is carried out, in which a sintering of the ceramic materials takes place and the cohesive connection is formed via sintered bridges.

Claims (9)

Brennhilfsmittel, als Träger für Bauteile bei einer Wärmebehandlung, wobei das Brennhilfsmittel vollständig aus keramischem Werkstoff und als ein Teil ausgebildet ist, das eine dreidimensionale Struktur mit Stegen aufweist, und das Brennhilfsmittel als Monolith oder aus mehreren einzelnen Elementen (2, 3, 3'), die stoffschlüssig durch Sinterung miteinander verbunden sind, ausgebildet ist und sämtliche Stege oder einzelnen Elemente (2, 3, 3') eine Dicke/Wandstärke von maximal 2,5 mm aufweisen; wobei plattenförmige Elemente (3) oder anders geometrisch gestaltete Elemente (3'), die in unterschiedlichen Ebenen zwischen plattenförmigen Elementen (2) angeordnet sind, versetzt zueinander oder mit voneinander abweichender Ausrichtung angeordnet sind.A kiln furniture, as a support for components in a heat treatment, wherein the kiln furniture is formed entirely of ceramic material and as a part having a three-dimensional structure with webs, and the kiln furniture as a monolith or of a plurality of individual elements (2, 3, 3 ') , which are materially interconnected by sintering, is formed and all webs or individual elements (2, 3, 3 ') have a thickness / wall thickness of a maximum of 2.5 mm; wherein plate-shaped elements (3) or other geometrically shaped elements (3 '), which are arranged in different planes between plate-shaped elements (2), offset from each other or are arranged with a different orientation. Brennhilfsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Stege oder einzelnen Elemente (2, 3, 3') eine Dicke/Wandstärke von maximal 2 mm aufweisen.Kiln furniture after Claim 1 , characterized in that all webs or individual elements (2, 3, 3 ') have a thickness / wall thickness of at most 2 mm. Brennhilfsmittel nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass ein monolithisches Brennhilfsmittel (1) ein dreidimensional verformtes Gebilde ist.Kiln furniture after Claim 1 or 2 characterized in that a monolithic kiln furniture (1) is a three-dimensionally deformed structure. Brennhilfsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennhilfsmittel (1) mit mindestens einem plattenförmigen Element (2), an dem senkrecht oder in einem schräg geneigten Winkel ausgerichtete stab-, faser-, rohrförmige oder nichtplanare plattenförmige Elemente (3, 3') stoffschlüssig befestigt sind, gebildet ist.A kiln furniture according to one of the preceding claims, characterized in that the kiln furniture (1) is provided with at least one plate-shaped element (2) on which rod-shaped, fiber-shaped, tubular or non-planar plate-shaped elements (3, 3) aligned perpendicular or at an obliquely inclined angle ') are firmly bonded, is formed. Brennhilfsmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein plattenförmiges Element (3), auf dem ein Bauteil bei einer Wärmebehandlung abgestellt ist oder mit dem Bauteil in berührendem Kontakt steht, porös ist und/oder Durchbrechungen aufweist.Kiln furniture after Claim 4 , characterized in that a plate-shaped element (3) on which a component is placed in a heat treatment or is in touching contact with the component, is porous and / or has openings. Brennhilfsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein monolithisches Brennhilfsmittel (1) oder ein nichtplanares plattenförmiges Element (2) wellenförmig, mäanderförmig, trapezförmig oder keilförmig ausgebildet ist.Kiln furniture according to one of the preceding claims, characterized in that a monolithic kiln furniture (1) or a non-planar plate-shaped element (2) is wave-shaped, meander-shaped, trapezoidal or wedge-shaped. Brennhilfsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brennhilfsmittel (1), das aus mindestens einem plattenförmigen Element (2) mit mindestens einem daran befestigten Element (3) gebildet ist, mit einem ersten keramischen Werkstoff für das/die plattenförmige Element(e) (2) und einem zweiten keramischen Werkstoff für das/die daran befestigten Elemente(s) (3) hergestellt ist.Kiln furniture according to one of the preceding claims, characterized in that a kiln furniture (1), which is formed from at least one plate-shaped element (2) with at least one attached element (3), with a first ceramic material for the / the plate-shaped element ( e) (2) and a second ceramic material for the attached element (s) (3). Brennhilfsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein nichtplanares Element (3) eine Gesamtlänge in eine Richtung aufweist, die mindestens dem 1,15-fachen der Länge von einer Stirnkante bis zu einer gegenüberliegenden Stirnkante in der Richtung, die senkrecht zu den Verformungen ausgerichtet ist, aufweist.A kiln furniture according to any one of the preceding claims, characterized in that a non-planar element (3) has a total length in one direction at least 1.15 times the length from one end edge to an opposite end edge in the direction perpendicular to the one Deformations is aligned. Brennhilfsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bauteile vor direkter Wärmestrahlung schützende Ummantelung vorhanden ist.Kiln furniture according to one of the preceding claims, characterized in that a component is provided against direct heat radiation protective sheathing.
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