DE102013010237A1 - Method and apparatus for debinding and sintering parts - Google Patents
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Abstract
Es werden ein Verfahren und eine Anlage zum Entbindern und Sintern von Teilen beschrieben. Die Teile werden in einem ersten Batch-Ofen entbindert und vorgesintert und in einem zweiten Batch-Ofen einem Sinterprozess unterzogen. Der Vorsinterprozess wird im gleichen Batch-Ofen wie der Entbinderungsprozess konvektiv unter Umwälzung eines Prozessgases und/oder Schutzgases durchgeführt. Auf diese Weise lässt sich das Entbindern und Sintern von solchen Teilen zeitsparend und energiesparend durchführen.A method and system for debinding and sintering parts are described. The parts are debinded and pre-sintered in a first batch furnace and subjected to a sintering process in a second batch furnace. The pre-sintering process is carried out convectively in the same batch furnace as the debinding process while circulating a process gas and / or protective gas. In this way, debinding and sintering of such parts can be carried out in a time-saving and energy-saving manner.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entbindern und Sintern von Teilen, insbesondere von durch MIM-, PIM- oder CIM-Verfahren hergestellten Teilen, bei dem die Teile in einem ersten Batch-Ofen entbindert und in einem zweiten Batch-Ofen gesintert werden.The present invention relates to a process for debindering and sintering parts, in particular parts made by MIM, PIM or CIM processes, in which the parts are debinded in a first batch furnace and sintered in a second batch furnace.
Unter Entbindern versteht man das Entfernen von Bindemitteln, insbesondere polymeren Bindemitteln, aus Rohlingen. Das verwendete Entbinderungsverfahren hängt vom jeweiligen Binder ab. Es gibt Bindersysteme mit thermisch zersetzbaren Bindern, wie z. B. Wachsen. Andere Binder werden mit Lösemitteln, wie Wasser oder Aceton, entfernt. Das am weitesten verbreitete Verfahren ist das katalytische Entbindern, weil es die kürzesten Entbinderungszeiten gewährleistet.Debinding is understood to mean the removal of binders, in particular polymeric binders, from blanks. The debinding method used depends on the particular binder. There are binder systems with thermally decomposable binders, such. B. waxing. Other binders are removed with solvents such as water or acetone. The most common method is catalytic debinding, because it ensures the shortest debindering times.
Der Binder kann aus zwei Komponenten bestehen, wobei beim Vorentbindern nur eine Komponente entfernt wird. Die zweite Komponente ist notwendig, um dem Rohling die notwendige Festigkeit zu verleihen, damit er beim nachfolgenden Sintern noch gehandhabt werden kann. Diese zweite Komponente wird Restbinder genannt und kann in einem zweiten Entbinderungsschritt (Restentbinderung) entfernt werden.The binder can consist of two components, whereby only one component is removed during the preliminary binder removal. The second component is necessary to give the blank the necessary strength so that it can still be handled during subsequent sintering. This second component is called the residual binder and can be removed in a second debinding step (residual debinding).
Das hier beschriebene Verfahren dient sowohl zur Vorentbinderung, wobei es sämtliche möglichen Entbinderungsverfahren umfasst, als auch zur Restentbinderung.The process described here serves both for the preliminary debindering, encompassing all possible binder removal processes, and for residual debinding.
Einen wichtigen Verfahrensschritt in der Pulvermetallurgie stellt das Sintern dar. Die aus Metallpulvern nach verschiedenen Verfestigungsverfahren hergestellten Rohlinge bzw. Presslinge haben zunächst eine nur geringe Festigkeit und werden zur Verfestigung einer Wärmebehandlung bis nahe an die absolute Schmelztemperatur unterzogen. Diesen Prozess bezeichnet man als Sinterung. Wegen der Oxidationsempfindlichkeit der meisten Sinterwerkstoffe muss unter einer Schutzgasatmosphäre oder unter Vakuum, gesintert werden.An important process step in powder metallurgy is sintering. The blanks or compacts produced from metal powders according to different solidification processes initially have only low strength and are subjected to solidification to a heat treatment close to the absolute melting temperature. This process is called sintering. Because of the oxidation sensitivity of most sintered materials, sintering must be carried out under a protective gas atmosphere or under vacuum.
Unter Sintern versteht man somit ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem das lose Pulvergerüst zum fertigen Bauteil verdichtet wird. Es kommt zu einer fast vollständigen Auffüllung des freien Porenraumes mit Materie. Analog gilt dies auch für Keramikteile, wobei dieses überwiegend unter Luft stattfindet.Sintering is thus understood to mean a heat treatment process in which the loose powder structure is compacted to form the finished component. It comes to an almost complete filling of the free pore space with matter. Analogously, this also applies to ceramic parts, which takes place predominantly under air.
Das vorliegende Verfahren betrifft allgemein das Entbindern und Sintern von Teilen, speziell Metallteilen bzw. Metallformteilen, aber auch von Keramikteilen bzw. Keramikformteilen.The present method generally relates to the debindering and sintering of parts, especially metal parts or metal moldings, but also of ceramic parts or ceramic moldings.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf durch MIM-, PIM- oder CIM-Verfahren hergestellte Teile. Bei dem MIM-Verfahren (Metallspritzgießverfahren) wird durch Extrudieren eines Metallpulvers und eines Binders ein aus Metallpulver und einem Bindersystem bestehendes plastifiziertes Pulver hergestellt, das als homogenes Rohmaterial für das nachfolgende Spritzgießen dient. Durch das nachfolgende Spritzgießen werden Formteil spritzgegossen, die noch ca. 10 Gew.% Binderanteil besitzen. Zur Entfernung dieses Binderanteil erfolgt ein nachfolgender Vorentbinderungs- bzw. Restentbinderungsschritt, woraus ein ungesintertes poröses Metall resultiert. Dieses Metallteil wird schließlich durch einen Sinterschritt zum Endprodukt verfestigt.In particular, the invention relates to parts made by MIM, PIM or CIM processes. In the MIM (Metal Injection Molding) process, by extruding a metal powder and a binder, a plasticized powder consisting of metal powder and a binder system is prepared which serves as a homogeneous raw material for subsequent injection molding. By the subsequent injection molding molded part are injection-molded, which still have about 10 wt.% Binder share. To remove this binder content, a subsequent debinding or residual debinding step takes place, resulting in a unsintered porous metal. This metal part is finally solidified by a sintering step to the final product.
Bei dem CIM-Verfahren werden in entsprechender Weise Keramikformteile hergestellt.In the CIM process ceramic moldings are produced in a similar manner.
Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, mit dem sich Teile mit einer besonders guten Qualität produzieren lassen und das besonders rasch durchführbar ist.The present invention has for its object to provide a method of the type described above, with which parts can be produced with a particularly good quality and is particularly quickly feasible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Teile nach dem Entbindern im ersten Batch-Ofen in diesem Ofen einem Vorsinterprozess unterzogen werden, gemäß dem sie unter Umwälzung eines Prozessgases und/oder Schutzgases konvektiv auf eine Prozesstemperatur in einem Bereich von 650–950°C erhitzt werden.This object is achieved in a method of the type specified by the fact that the parts are subjected to debinding in the first batch oven in this furnace a pre-sintering process, according to which they convection with circulation of a process gas and / or inert gas to a process temperature in one area be heated from 650-950 ° C.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit zusätzlich zur Entbinderung im ersten Batch-Ofen ein Vorsinterprozess durchgeführt. Das hat den Vorteil, dass der Sinterprozess im zweiten Batch-Ofen mit vorgesinterten Teilen durchgeführt werden kann, wodurch eine beträchtliche Zeitersparnis erreicht wird. Da die im zweiten Batch-Ofen (Sinterofen) behandelten Teile bereits vorgesintert sind, kann der eigentliche Sinterprozess schneller ablaufen. Insbesondere kann die Aufheizphase des Sinterofens rascher durchgeführt werden. Für das Vorsintern im ersten Batch-Ofen kann das dort durch den Entbinderungsprozess bzw. Restentbinderungsprozess bereits vorhandene Temperaturniveau ausgenutzt werden, wodurch Zeit und Energie eingespart werden können. So haben Untersuchungen gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahre beispielsweise im ersten Batch-Ofen für das Entbindern und Sintern eine Zeitspanne von 9 h und im zweiten Batch-Ofen für das Sintern eine Zeitspanne von etwa 7 h benötigt werden. Bei einem herkömmlichen Verfahren, bei dem im ersten Batch-Ofen nur entbindert und im zweiten Batch-Ofen der vollständige Sinterprozess durchgeführt wird, ergab sich insgesamt eine Zeitspanne von etwa 24 h.In the method according to the invention, a pre-sintering process is thus performed in addition to debindering in the first batch furnace. This has the advantage that the sintering process can be carried out in the second batch furnace with pre-sintered parts, whereby a considerable time saving is achieved. Since the parts treated in the second batch furnace (sintering furnace) are already pre-sintered, the actual sintering process can proceed more quickly. In particular, the heating phase of the sintering furnace can be carried out more quickly. For pre-sintering in the first batch furnace, the temperature level already present there by the debinding process or residual debinding process can be utilized, saving time and energy can. Thus, investigations have shown that the process according to the invention requires, for example, in the first batch furnace for debinding and sintering a period of 9 hours and in the second batch furnace for sintering a period of about 7 hours. In a conventional process, in which only the binder is removed in the first batch furnace and the complete sintering process is carried out in the second batch furnace, a total time span of about 24 hours resulted.
Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Vorsinterprozess konvektiv, d. h. unter Umwälzung eines Prozessgases und/oder Schutzgases, durchgeführt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Teile während/nach dem Entbindern einem homogenen Temperaturniveau sowie einer homogenen Gasqualität ausgesetzt werden, so dass die Durchführung eines qualitativ hochwertigen Vorsinterprozesses sichergestellt wird. Die zu behandelnden Teile werden hierbei mit dem jeweiligen Prozessgas und/oder Schutzgas direkt beaufschlagt. Durch die realisierte Gasumwälzung wird ein gleichmäßiger Kontakt der Teile mit der entsprechenden Gasatmosphäre gesichert.An essential feature of the method according to the invention is that the pre-sintering process convectively, d. H. under circulation of a process gas and / or protective gas is performed. This ensures that the parts are subjected during / after debindering a homogeneous temperature level and a homogeneous gas quality, so that the implementation of a high-quality pre-sintering process is ensured. The parts to be treated are applied directly with the respective process gas and / or inert gas. The realized gas circulation ensures a uniform contact of the parts with the corresponding gas atmosphere.
Der hier verwendete Begriff „Prozessgas und/oder Schutzgas” soll sämtliche Gase abdecken, die für den Vorsinterprozess eingesetzt werden, d. h. auch Luft. Insbesondere sollen hiermit Gase bzw. Gasgemische abgedeckt werden, die chemische Reaktionen eingehen, oder Gase bzw. Gasgemische, die ausschließlich zu Schutzzwecken dienen. Natürlich sollen auch Gase oder Gasgemische abgedeckt werden, die beide Aufgaben gleichzeitig erfüllen.The term "process gas and / or inert gas" as used herein is intended to cover all gases used for the pre-sintering process, i. H. also air. In particular, it is intended to cover gases or gas mixtures which undergo chemical reactions or gases or gas mixtures which serve exclusively for protective purposes. Of course, gases or gas mixtures are to be covered, which fulfill both tasks simultaneously.
Beispiele für derartige Gase bzw. Gasgemische sind insbesondere Luft, Stickstoff oder Wasserstoff.Examples of such gases or gas mixtures are in particular air, nitrogen or hydrogen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich daher dadurch aus, dass in einem einzigen Batch-Ofen zwei Prozesse durchgeführt werden, nämlich ein Entbinderungsprozess und ein anschließender Vorsinterprozess. In Bezug auf den Entbinderungsprozess kann ein Vorentbinderungsprozess und ein Restentbinderungsprozess ausgeführt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Sintervorgang aufgeteilt in einen Vorsinterprozess und den eigentlichen Sinterprozess, wobei beide Prozesse in verschiedenen Öfen ausgeführt werden. Durch diese Aufteilung ergeben sich die vorstehend geschilderten Vorteile in Bezug auf Zeitersparnis, Energieersparnis und Produktqualität.The method according to the invention is therefore characterized in that two processes are carried out in a single batch furnace, namely a debindering process and a subsequent presintering process. With respect to the debinder process, a pre-deduction process and a residual deduction process can be performed. In the method according to the invention, the sintering process is divided into a pre-sintering process and the actual sintering process, wherein both processes are carried out in different furnaces. This division results in the above-described advantages in terms of time savings, energy savings and product quality.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Teile vor dem Vorsinterprozess unter Umwälzung eines Prozessgases und/oder Schutzgases konvektiv einem Entbinderungsprozess unterzogen. Insbesondere werden hierbei die Teile einem Vorentbinderungs- und/oder Restentbinderungsprozess unterzogen. Natürlich können auch bereits anderweitig vorentbinderte Teile im ersten Batch-Ofen nur einem Restentbinderungsprozes unterzogen werden.In a further development of the method according to the invention, the parts are convectively subjected to a binder removal process prior to the pre-sintering process with the circulation of a process gas and / or protective gas. In particular, in this case, the parts are subjected to a pre-debinding and / or residual debinding process. Of course, other parts already debranched in the first batch furnace can only undergo a residual debinding process.
Erfindungsgemäß wird daher auch zum Entbindern konvektiv gearbeitet, d. h. ein entsprechendes Prozessgas und/oder Schutzgas wird umgewälzt und mit den zu behandelnden Teilen kontaktiert, um die entsprechende Entbinderung durchzuführen. Die Gasumwälzung erfolgt hierbei wie beim Vorsinterprozess. Auch in dieser Prozessphase werden somit ein homogener Gaskontakt sowie ein homogenes Temperaturniveau innerhalb der Ofenkammer sichergestellt. Je nach Art der durchgeführten Entbinderung (mit Lösemittel, katalytisch oder thermisch) kommen unterschiedliche Gase zum Einsatz, die reaktive Funktionen oder Schutzfunktionen erfüllen. Für die katalytische Entbinderung wird insbesondere Salpetersäure eingesetzt.Therefore, according to the invention, convective work is also carried out for binder removal, ie H. a corresponding process gas and / or inert gas is circulated and contacted with the parts to be treated in order to perform the appropriate debindering. The gas circulation takes place here as in the pre-sintering process. Even in this process phase thus a homogeneous gas contact and a homogeneous temperature level are ensured within the furnace chamber. Depending on the nature of the binder removal (with solvent, catalytic or thermal) different gases are used which fulfill reactive functions or protective functions. Nitric acid is used in particular for the catalytic debindering.
Je nach Art der Prozessstufe – Vorentbinderung, Restentbinderung – kommen unterschiedliche Temperaturen zum Einsatz, beispielsweise 100–120°C beim Vorentbindern und bis zu 700°C bei der Restentbinderung. Die eingesetzten Gase sind abhängig vom jeweiligen Produkt.Depending on the type of process stage - pre-debinding, residual debinding - different temperatures are used, for example 100-120 ° C for pre-debinding and up to 700 ° C for residual debinding. The gases used depend on the respective product.
Um das erfindungsgemäße Verfahren noch weiter zu verkürzen, werden die Teile nach dem Vorsinterprozess vorzugsweise einem Kühlprozess unterzogen. Auch hierbei findet vorzugsweise eine konvektive Kühlung unter Umwälzung eines Kühlgases statt. Damit werden ebenfalls eine homogene Kühlgasatmosphäre sowie ein gleichmäßiges Temperaturniveau erreicht.In order to further shorten the process according to the invention, the parts are preferably subjected to a cooling process after the pre-sintering process. Here too, preferably a convective cooling takes place with circulation of a cooling gas. Thus, a homogeneous cooling gas atmosphere and a uniform temperature level are also achieved.
Das Erhitzen und die konvektive Behandlung der Teile während des Entbinderungsprozesses und/oder Vorsinterprozesses erfolgt vorzugsweise so, dass die Teile indirekt über in einem von den Teilen abgetrennten Raum angeordnete Heizeinrichtungen erhitzt werden und direkt mit dem umgewälzten Prozessgas und/oder Schutzgas beaufschlagt werden. Die Kühlung erfolgt vorzugsweise über Umwälzung von Kühlluft innerhalb des Raumes, in dem die Heizeinrichtungen angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird somit der konvektive Bereich, in dem die zu behandelnden Teile angeordnet sind, vom Heiz- und Kühlbereich abgetrennt. Durch diese Maßnahme wird eine besonders schonende homogene Erhitzung der zu behandelnden Teile erreicht.The heating and the convective treatment of the parts during the binder removal process and / or pre-sintering process is preferably carried out so that the parts are heated indirectly via heaters arranged in a space separated from the parts and are directly exposed to the circulated process gas and / or inert gas. The cooling is preferably carried out by circulation of cooling air within the space in which the heaters are arranged. According to the invention thus the convective region in which the parts to be treated are arranged, separated from the heating and cooling area. By this measure, a particularly gentle homogeneous heating of the parts to be treated is achieved.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zu schaffen, mit der sich Teile mit einer besonders guten Qualität besonders rasch produzieren bzw. behandeln lassen.A further object of the present invention is to provide a system with which parts of particularly good quality can be produced or treated particularly quickly.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anlage zum Entbindern und Sintern von Teilen, insbesondere von durch das MIM-, PIM oder CIM-Verfahren hergestellten Teilen, mit einem ersten Batch-Ofen zum Entbindern und einem zweiten Batch-Ofen zum Sintern der Metallteile gelöst, wobei der erste Batch-Ofen eine Ofenkammer, einen Ofenmantel, einen Ofendeckel, eine Prozessgas- und/oder Schutzgaseinführeinrichtung, eine Gasumwälzeinrichtung, eine Gasabzugseinrichtung, eine Chargenaufnahmeeinrichtung und Heizeinrichtungen umfasst. Diese Anlage ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der erste Batch-Ofen in der Ofenkammer eine Retorte aufweist, in der die Chargenaufnahmeeinrichtung und die Gasumwälzeinrichtung angeordnet sind und in die die Gaseinführeinrichtung und die Gasabzugseinrichtung münden, und dass die Heizeinrichtungen zur Ausbildung eines Warmwandofens am Ofenmantel oder benachbart zum Ofenmantel angeordnet sind. This object is achieved by a system for debinding and sintering of parts, in particular produced by the MIM, PIM or CIM process parts, with a first batch oven for debinding and a second batch oven for sintering the metal parts, wherein the first batch furnace comprises a furnace chamber, a furnace shell, a furnace cover, a process gas and / or inert gas introduction device, a gas circulation device, a gas extraction device, a charge receiving device and heating devices. This plant is according to the invention characterized in that the first batch furnace in the furnace chamber comprises a retort, in which the batch receiving means and the gas circulation means are arranged and in which the gas introduction means and the Gasabzugseinrichtung open, and that the heating means for forming a hot wall oven furnace furnace or are arranged adjacent to the furnace shell.
Wie vorstehend ausgeführt, besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, dass der Entbinderungsprozess und der Vorsinterprozess in ein und demselben Batch-Ofen durchgeführt werden, und zwar konvektiv unter Umwälzung eines Prozessgases und/oder Schutzgases. Die zu behandelnden Teile befinden sich hierbei in einer Chargenaufnahmeeinrichtung, die innerhalb einer Retorte angeordnet ist, welche sich in der eigentlichen Ofenkammer befindet. Die Gasumwälzung findet innerhalb der Retorte statt, während die Heizeinrichtungen außerhalb der Retorte direkt am Ofenmantel oder benachbart zum Ofenmantel angeordnet sind, um auf diese Weise einen Warmwandofen auszubilden und dadurch die Teile indirekt zu beheizen sowie eine schonende Temperaturführung zu realisieren. Ferner soll hierdurch das Auskondensieren von gasförmigen Produkten am Ofenmantel vermieden werden. Vielmehr soll hierdurch sichergestellt werden, dass solche Produkte im gasförmigen Zustand über die Gasabzugseinrichtung aus dem Ofen entfernt werden.As stated above, an essential feature of the invention is that the debinding process and the pre-sintering process are carried out in one and the same batch furnace, convective with the circulation of a process gas and / or inert gas. The parts to be treated are in this case in a batch receiving device, which is arranged within a retort, which is located in the actual furnace chamber. The gas circulation takes place within the retort, while the heating means are arranged outside the retort directly on the furnace shell or adjacent to the furnace shell to form in this way a hot wall furnace and thereby indirectly heat the parts and to realize a gentle temperature control. Furthermore, the condensing of gaseous products on the furnace shell is thereby to be avoided. Rather, this is to ensure that such products are removed in the gaseous state via the gas extraction device from the oven.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit nur auf den ersten Batch-Ofen der Anlage, der gleichzeitig zum Entbindern und Vorsintern dient. Der zweite Batch-Ofen, d. h. Sinterofen, kann in üblicher Weise ausgebildet sein und wird daher hier nicht mehr im Einzelnen beschrieben. Die entbinderten und vorgesinterten Teile werden dem ersten Batch-Ofen nach entsprechender Abkühlung entnommen und zur Weiterbehandlung (zum Sintern) in den zweiten Batch-Ofen eingeführt.The present invention thus relates only to the first batch oven of the plant, which simultaneously serves for debindering and pre-sintering. The second batch oven, d. H. Sintering furnace, may be formed in a conventional manner and will therefore not be described in detail here. The debinded and presintered parts are removed from the first batch oven after appropriate cooling and introduced into the second batch oven for further processing (for sintering).
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass Maßnahmen getroffen sind, um eine konvektive Behandlung der Teile während des Entbinderungs- und Vorsinterprozesses im ersten Batch-Ofen sicherzustellen. Hierzu weist der erste Batch-Ofen vorzugsweise innerhalb der Retorte die Chargenaufnahmeeinrichtung zumindest teilweise umgebende Gasführungseinrichtungen auf. Die Gasumwälzeinrichtung ist hierbei insbesondere zwischen der Retorte und den Gasführungseinrichtungen angeordnet. Vorzugsweise befindet sich die Gasumwälzeinrichtung in der Form eines Ventilators in einem Endbereich der Retorte und führt das entsprechende Gas im Raum zwischen der Retortenwand und den Gasführungseinrichtungen zum gegenüberliegenden Endbereich der Retorte, in dem sich eine Gaseintrittsöffnung innerhalb der Gasführungseinrichtungen befindet. In diesem Bereich erfährt das Gas eine Richtungsumkehr um 360° und durchströmt die innerhalb der Gasführungseinrichtungen angeordnete Chargenaufnahmeeinrichtung mit den zu behandelnden Teilen zurück bis zur Gasumwälzeinrichtung und wird von dieser wieder in den Zwischenraum zwischen Retortenwand und Gasführungseinrichtungen abgesaugt. Dieser Gasumwälzvorgang innerhalb der Retorte sorgt daher innerhalb der Retorte für eine homogene Temperatur sowie Gasatmosphäre und eine gleichmäßige Beaufschlagung der zu behandelnden Teile.An essential feature of the invention is that measures are taken to ensure convective treatment of the parts during the debinding and pre-sintering process in the first batch furnace. For this purpose, the first batch oven preferably has inside the retort the gas intake device at least partially surrounding gas guiding devices. The gas circulation device is in this case arranged in particular between the retort and the gas guiding devices. Preferably, the gas recirculation means is in the form of a fan in an end region of the retort and directs the corresponding gas in the space between the retort wall and the gas guide means to the opposite end region of the retort in which a gas inlet opening is located within the gas guiding means. In this area, the gas undergoes a reversal of direction by 360 ° and flows through the arranged within the gas guide devices charge receiving device with the parts to be treated back to the gas circulation device and is sucked by this again in the space between retort wall and gas guide devices. This gas circulation process within the retort therefore ensures within the retort for a homogeneous temperature and gas atmosphere and a uniform loading of the parts to be treated.
Die Gasführungseinrichtungen und die Gasumwälzeinrichtung des ersten Batch-Ofens sind dabei vorzugsweise so angeordnet, dass die Chargenaufnahmeeinrichtung in Längs- oder in Querrichtung durchströmt wird.The gas guiding devices and the gas circulation device of the first batch furnace are preferably arranged so that the charge receiving device is flowed through in the longitudinal or in the transverse direction.
Die Gaseinführeinrichtung mündet in den Raum innerhalb der Gasführungseinrichtungen und ist vorzugsweise als Gaseinführlanze ausgebildet. Die Gasabzugseinrichtung mündet vorzugsweise in den Zwischenraum zwischen Retortenwand und Gasführungseinrichtungen. Über diese Einrichtung werden die entsprechenden Gase abgezogen und ggf. einer thermischen Nachverbrennung unterzogen.The gas introduction device opens into the space inside the gas guiding devices and is preferably designed as a gas introduction lance. The gas extraction device preferably opens into the intermediate space between the retort wall and gas guiding devices. About this device, the corresponding gases are withdrawn and possibly subjected to thermal afterburning.
Vorzugsweise ist der erste Batch-Ofen mit Kühlluftzuführ- und -abzugseinrichtungen versehen, die in den Zwischenraum zwischen Retorte und Ofenmantel münden bzw. hiervon abgehen. Der Raum innerhalb der Retorte wird daher nicht direkt durch Kühlluftbeaufschlagung gekühlt, sondern es erfolgt eine indirekte Kühlung über den Raum, in dem sich die Heizeinrichtungen befinden.Preferably, the first batch furnace is provided with Kühlluftzuführ- and -abzugseinrichtungen that open into the gap between retort and furnace shell and depart therefrom. The space inside the retort is therefore not cooled directly by cooling air admission, but there is an indirect cooling over the space in which the heaters are located.
Vorzugsweise ist der erste Batch-Ofen als liegender Ofen mit seitlichem Ofendeckel ausgebildet. Eine Ausbildung als stehender Ofen ist ebenfalls möglich. Zwischen Ofendeckel und Ofenmantel sind geeignete Dichtungseinrichtungen angeordnet, die vorzugsweise kühlbar sind, um die hohen Temperaturen insbesondere während des Vorsinterprozesses (um 900°C) auszuhalten.Preferably, the first batch furnace is designed as a horizontal furnace with side furnace cover. A training as a standing oven is also possible. Between the furnace cover and furnace shell suitable sealing means are arranged, which are preferably coolable to withstand the high temperatures, in particular during the pre-sintering process (by 900 ° C).
Die hier verwendeten Begriffe „Gaseinführeinrichtung” und „Gaseinführlanze” decken auch die Einführung der Entbinderungssäure bzw. Kombinationen beider Systeme (Gas und Säure) ab.The terms "gas introduction device" and "gas introduction lance" used herein also cover the introduction of the debinding acid or combinations of both systems (gas and acid).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen ersten Batch-Ofen einer Anlage zum Entbindern und Sintern von Teilen.The invention will be explained below with reference to an embodiment in conjunction with the drawings in detail. The single figure shows a longitudinal section through a first batch furnace of a plant for binder removal and sintering of parts.
Der im Längsschnitt dargestellte erste Batch-Ofen
Die im Ofenmantel
Der Batch-Ofen
Eine geeignete Gasumwälzeinrichtung
Im Betrieb des Batch-Ofens wird über die Gaseinführeinrichtung
Ein Teil des umgewälzten Gases, das dann ggf. mit entsprechenden Abfallprodukten des Binders versehen ist, wird nach diversen Umwälzvorgängen durch Öffnen der Gasabzugseinrichtung
Wenn kein Gas zugeführt bzw. abgezogen werden soll, werden die Gaszuführeinrichtung
Auf der Innenseite des Ofenmantels
Um nach der durchgeführten Entbinderung und Vorsinterung ein rasches Abkühlen der behandelten Teile zu erreichen, weist der Batch-Ofen
Nachfolgend wird ein Beispiel in Bezug auf das Entbindern und Vorsintern von Teilen in dem dargestellten Batch-Ofen beschrieben. In einem ersten Schritt werden die entsprechenden Metallteile mithilfe der Chargenaufnahmeeinrichtung
Im vorliegenden Beispiel soll eine katalytische Vorentbinderung durchgeführt werden. Über die Gaseinführeinrichtung
Nach dem Beenden der Zykluszeit für die katalytische Entbinderung erfolgt ein Aufheizen des Nutzraumes mithilfe der Heizeinrichtungen
Für die hier behandelten Metallformteile (PIM oder MIM) wird die katalytische Entbinderung mittels Salpetersäure und N2 durchgeführt. Falls für wässrig entbinderte Teile eine Trocknungsphase durchgeführt wird, so wird diese unter N2 oder H2 oder N2/H2-Mischgas durchgeführt. Das thermische Entbindern erfolgt unter N2 oder H2 oder N2/H2-Mischgas. Auch das Vorsintern und Abkühlen kann unter N2 oder H2 oder N2/H2-Mischgas erfolgen. Sämtliche Verfahrensschritte werden konvektiv durchgeführt.For the metal moldings (PIM or MIM) treated here, the catalytic debinding is carried out using nitric acid and N 2 . If a drying phase is carried out for aqueous binder parts, this is carried out under N 2 or H 2 or N 2 / H 2 mixed gas. The thermal debinding is carried out under N 2 or H 2 or N 2 / H 2 mixed gas. The pre-sintering and cooling can also be carried out under N 2 or H 2 or N 2 / H 2 mixed gas. All process steps are carried out convectively.
Bei Keramikformteilen (CIM) wird der Nutzraum vorzugsweise mit Luft beaufschlagt.In the case of ceramic moldings (CIM), the working space is preferably supplied with air.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102005022242 A1 [0010] DE 102005022242 A1 [0010]
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