DE102012015844B4 - Process for the heat treatment of components - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Wärmebehandlung von Bauteilen (3), bei dem die Bauteile (3) in ein in einer Wärmekammer (1) befindliches fluidisiertes Sandbett (2) einer Wärmebehandlungsanlage eingesetzt werden, wobei die Fluidisierung des Sandbetts (2) abgestellt wird, nachdem ein Bauteil (3) in das fluidisierte Sandbett (2) eingesetzt wurde, dass dann das für eine vorgegebene Verweildauer im statischen Sandbett (2) eingebettete Bauteil (3) einer Wärmebehandlung unterzogen wird, und dass nach der Wärmebehandlung eine erneute Fluidisierung des Sandbetts (2) erfolgt und das Bauteil (3) aus dem fluidisierten Sandbett (2) entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Sandbett (2) während der Wärmebehandlung wenigstens einmal kurzzeitig fluidisiert und dabei das Bauteil (3) gedreht oder in anderer Weise bewegt wird, und dass danach die Wärmebehandlung im statischen Sandbett (2) fortgesetzt wird.Method for heat treatment of components (3), in which the components (3) are inserted into a fluidized sand bed (2) of a heat treatment plant in a heat chamber (1), the fluidization of the sand bed (2) being stopped after a component ( 3) in the fluidized sand bed (2) was used, that then for a given residence time in the static sand bed (2) embedded component (3) is subjected to a heat treatment, and that after the heat treatment, a re-fluidization of the sand bed (2) and the component (3) is removed from the fluidized sand bed (2), characterized in that the sand bed (2) during the heat treatment briefly fluidized at least once while the component (3) is rotated or moved in any other way, and that thereafter Heat treatment in the static sand bed (2) is continued.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Bauteilen, insbesondere dünnwandigen Bauteilen für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for heat treatment of components, in particular thin-walled components for motor vehicles, according to the preamble of
Im Fahrzeugbau werden verstärkt dünnwandige Druckgussteile verwendet, die zur Erzielung gewünschter Bauteileigenschaften einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Durch eine gezielte Wärmebehandlung von Fahrzeugbauteilen kann eine Verbesserung der Verformungseigenschaften erreicht werden, was insbesondere bei Unfällen wesentlich ist. Das Lösungsglühen ist ein bekanntes Wärmebehandlungsverfahren, bei dem ein Bauteil in einer Wärmekammer über eine vorgegebene Verweildauer wärmebehandelt wird. Bei herkömmlichen Verfahren beträgt die Verweildauer je nach Größe und Beschaffenheit des Bauteils ca. 1 bis 2 Stunden.In vehicle construction, thin-walled die-cast parts are increasingly used, which are subjected to a heat treatment in order to achieve desired component properties. By a targeted heat treatment of vehicle components, an improvement in the deformation properties can be achieved, which is essential in particular in accidents. Solution heat treatment is a known heat treatment process in which a component in a heat chamber is heat treated for a predetermined residence time. In conventional methods, the residence time is about 1 to 2 hours, depending on the size and nature of the component.
Aus der
Auch aus der
Aus der
Diese bekannten Wärmebehandlungsverfahren sind nicht zur Durchführung eines Lösungsglühens vorgesehen, mit dem aus Legierungen bestehende Bauteile wärmebehandelt werden, um homogene Gefüge- und Werkstoffeigenschaften zu erhalten.These known heat treatment processes are not intended for carrying out a solution annealing, with which components consisting of alloys are heat-treated, in order to obtain homogeneous structural and material properties.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Bauteilen in einem Sandbett anzugeben, mit dem eine Wärmebehandlung der Bauteile bei Einhaltung einer hohen Maßhaltigkeit durchgeführt werden kann.The invention has for its object to provide a method for heat treatment of components in a sand bed, with which a heat treatment of the components can be carried out while maintaining a high dimensional accuracy.
Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen offenbart.The solution to this problem is obtained by the features specified in
Gemäß dem Patentanspruch 1 wird bei dem Verfahren zur Wärmebehandlung von Bauteilen die Fluidisierung des Sandbetts abgestellt, nachdem ein zur Wärmebehandlung vorgesehenes Bauteil in das fluidisierte Sandbett eingesetzt wurde. Daraufhin wird das im statischen Sandbett eingebettete und dadurch fixierte Bauteil für eine vorgegebene Verweildauer einer Wärmebehandlung unterzogen. Nach der Wärmebehandlung erfolgt eine erneute Fluidisierung des Sandbetts und das Bauteil wird aus dem fluidisierten Sandbett entnommen. Durch die Fluidisierung des Sandbetts erhält dieses einen fließfähigen Zustand, der ein problemloses Eintauchen und Entnehmen eines Bauteils ermöglicht. Während der eigentlichen Wärmebehandlung ist aber die Fluidisierung abgestellt, so dass das Bauteil im statischen Sand fixiert ist, wodurch für das Bauteil eine wesentlich höhere Maßhaltigkeit erreicht wird, als wenn das Bauteil in einem fluidisierten Sandbett einer Wärmebehandlung unterzogen würde. Durch die Fixierung des Bauteils durch das statische Sandbett ergibt sich der weitere Vorteil, dass höhere Prozesstemperaturen zur Wärmebehandlung angewendet werden können. Dadurch lässt sich die erforderliche Zeit für den Wärmebehandlungsprozess deutlich verkürzen. Die Dauer des Lösungsglühens für ein Bauteil kann je nach Beschaffenheit des Bauteils von ca. 1 bis 2 Stunden auf etwa 5 bis 10 Minuten reduziert werden.According to
Je nach Beschaffenheit des Bauteils, welches einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wird während der Wärmebehandlung wenigstens einmal kurzzeitig das Sandbett fluidisiert und dabei das Bauteil gedreht oder in anderer Weise bewegt, um danach die Wärmebehandlung im statischen Sandbett fortzuführen. Diese Maßnahme ist gerade bei komplexen Bauteilen dazu geeignet, dass eine möglichst gleichmäßige Wirkung der Wärmebehandlung am Bauteil erreicht wird.Depending on the nature of the component which is subjected to a heat treatment, the sand bed is at least once briefly fluidized during the heat treatment, thereby rotating or otherwise moving the component in order to then continue the heat treatment in the static sand bed. This measure is particularly suitable for complex components that the most uniform effect of the heat treatment on the component is achieved.
Um als Wärmebehandlung ein Lösungsglühen bei metallischen Bauteilen im Sandbett durchzuführen, wird das Sandbett bevorzugt auf einer Wärmebehandlungstemperatur von 500° Celsius bis 600° Celsius gehalten. Damit können aus metallischen Legierungen bestehende Bauteile, wie sie im Fahrzeugbau eingesetzt werden, mit hoher Maßhaltigkeit und gleichzeitig geringer Verweildauer im Sandbett wärmebehandelt werden.In order to carry out a solution annealing in metallic components in the sand bed as heat treatment, the sand bed is preferably kept at a heat treatment temperature of 500 ° Celsius to 600 ° Celsius. In this way, components consisting of metallic alloys, as used in vehicle construction, can be heat-treated in the sand bed with high dimensional accuracy and, at the same time, a short residence time.
Die Verweildauer während der Wärmebehandlung kann insbesondere weniger als 15 Minuten betragen, was eine erhebliche Zeitersparnis gegenüber herkömmlichen Verfahren darstellt.In particular, the residence time during the heat treatment can be less than 15 minutes, which represents a considerable time saving over conventional methods.
Die Fluidisierung des Sandbetts wird vorzugsweise bei geringem Überdruck durchgeführt, um eine geeignete Fließfähigkeit zu erreichen, die ein problemloses Eintauchen bzw. Entnehmen eines Bauteils in den bzw. aus dem fluidisierten Sand ermöglicht.The fluidization of the sand bed is preferably carried out at a slight overpressure in order to achieve a suitable flowability which allows a problem-free immersion or removal of a component into and out of the fluidized sand.
In der Wärmekammer, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden soll, befindet sich ein fluidisierbares Sandbett, welches vorzugsweise aus Zirkonsand besteht. Versuche haben gezeigt, dass die Verwendung von Zirkonsand aufgrund seiner hohen Wärmekapazität besonders gut geeignet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.In the heat chamber in which the process according to the invention is to be carried out, there is a fluidizable sand bed, which preferably consists of zircon sand. Experiments have shown that the use of zircon sand is particularly well suited due to its high heat capacity in order to carry out the method according to the invention.
Alternativ kann anstelle von Zirkonsand auch jeglicher anderer geeigneter Sand verwendet werden. Insbesondere eignen sich Sande mit hoher Dichte und hoher Wärmekapazität.Alternatively, any other suitable sand may be used instead of zircon sand. In particular, sands with high density and high heat capacity are suitable.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.The invention will be explained with reference to an embodiment shown in the drawing.
Die einzige Zeichnungsfigur
Die in
Das im Sandbett
Zur Beheizung der Wärmekammer
Zur Wärmebehandlung eines Bauteils
Eine erfindungsgemäße Verfahrensvariante besteht darin, dass während der Wärmebehandlung wenigstens einmal ein kurzzeitiges Fluidisieren des Sandbetts
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