DE102017221882A1

DE102017221882A1 - Tragevorrichtung zur Wärmebehandlung von Bauteilen

Info

Publication number: DE102017221882A1
Application number: DE102017221882.7A
Authority: DE
Inventors: Bert Beirinckx
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2019-06-06
Also published as: WO2019110249A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (101, 201, 301) zur Aufnahme eines ersten Bauteils (103) und eines zweiten Bauteils (103), um einen Ofen zur Wärmebehandlung des ersten Bauteils (103) und des zweiten Bauteils (103) zu beschicken. Die Vorrichtung weist mindestens eine Hülle (201, 301) auf, die das erste Bauteil (103) und das zweite Bauteil (103) mindestens teilweise umgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 6.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Bauteile einer Wärmebehandlung zu unterzeihen. Die Bauteile werden in einem Ofen erwärmt und anschließend wieder abgekühlt. Hierdurch lassen sich gezielt Werkstoffeigenschaften beeinflussen. Bei der Wärmebehandlung kommt es aber häufig zu einem Wärmeverzug.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Wärmebehandlung zu verbessern. Insbesondere soll der auftretende Wärmeverzug verringert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 6. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Vorrichtung ist zur Aufnahme eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils ausgebildet. Die Bauteile können also in die Vorrichtung eingesetzt werden, sodass die Vorrichtung die Bauteile fixiert.
Bei dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil handelt es sich etwa um Zahnräder oder Wellen.
Die Vorrichtung dient dazu, einen Ofen zum Zwecke der Wärmebehandlung des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils zu beschicken. Dies bedeutet, dass mittels der Vorrichtung das erste Bauteil und das zweite Bauteil in den Ofen eingeführt und aus diesem entnommen werden können.
Wenn das erste Bauteil und das zweite Bauteil in der Vorrichtung abkühlen, sinkt die Temperatur ungleichmäßig. Ein Bereich zwischen den beiden Bauteilen wird durch die Bauteile selbst abgeschirmt. Aus diesem Grund kann hier die Wärmestrahlung nicht entweichen. Zwischen den Bauteilen ist daher während der Abkühlphase die Temperatur höher als außerhalb. Es resultiert der eingangs beschriebene Wärmeverzug.
Diese Erkenntnis macht sich die Erfindung zunutze. Eine erfindungsgemäße Hülle, die das erste Bauteil und das zweite Bauteil mindestens teilweise umgibt, sorgt für eine homogene Temperaturverteilung. Die Hülle wird zusammen mit dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil in dem Ofen erhitzt und gibt infolgedessen Wärmestrahlung ab. So wird verhindert, dass die äußeren Bereiche des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils beschleunigt abkühlen.
Um dem der Erfindung zugrunde liegende Effekt zu begünstigen ist die Hülle in einer bevorzugten Weiterbildung ausgebildet, Wärmestrahlung zu reflektieren. Insbesondere kann die Hülle eine helle, etwa weiße Oberfläche haben bzw. mit einem hellen Material beschichtet sein und/oder aus Metall bestehen. Durch die Reflektion konzentriert die Hülle die Wärmestrahlung, die von dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil abgegeben wird, in ihrem Inneren.
Um einen Ofen zur Wärmebehandlung zu beschicken, wird gewöhnlich ein Kran verwendet. Entsprechend ist die Vorrichtung bevorzugt weitergebildet, an einen Kran angehängt zu werden. Insbesondere kann die Vorrichtung eine Öse aufweisen, mit welcher die Vorrichtung an einen Haken des Krans angehängt wird.
Die Hülle ist in bevorzugten Weiterbildungen entweder rohrförmig ausgebildet oder besteht aus Platten. Ein rohrförmiger Körper ist ein Körper, der die Form eines Hohlzylinders mit typischerweise geringer Wandstärke hat. Platten zeichnen sich durch eine Abmessung in eine erste Raumdimension - die Dicke - aus, die signifikant geringer ist, als die Abmessungen in die beiden anderen, orthogonal dazu verlaufende, Raumdimensionen - die Breite und Länge. Insbesondere kann es sich um ebene- und/oder quaderförmige Platten handeln.
Innerhalb der Hülle kann es zu einem Kamineffekt kommen. Platten, die zueinander beabstandet angeordnet sind, so dass zwischen jeweils zwei benachbarten Platten ein Zwischenraum verläuft, wirken dem Kamineffekt entgegen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Wärmebehandlung eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils umfasst die folgenden Schritte:

- Einsetzen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils in die oben beschriebene Vorrichtung;
- Beladen eines Ofens mit dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil;
- Abkühlen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils; wobei

Das Beladen des Ofens mit dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil geschieht unter Zuhilfenahme der Vorrichtung, d.h. die Vorrichtung wird zusammen mit dem darin eingesetzten ersten Bauteil und zweiten Bauteil in den Ofen eingeführt. Analog werden das erste Bauteil und das zweite Bauteil unter Zuhilfenahme der Vorrichtung nach dem Erhitzen aus dem Ofen entfernt.
Um die Wärmebehandlung durchzuführen, muss der Ofen aufgeheizt werden. Dies kann geschehen, bevor der Ofen mit dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil beladen wird, oder während sich das erste Bauteil und das zweite Bauteil bereits in dem Ofen befinden. Im letztgenannten Fall wird der Ofen zusammen mit dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil aufgeheizt.
Das Abkühlen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils kann erfolgen, während sich das erste Bauteil und das zweite Bauteil noch in dem Ofen befinden. Alternativ erfolgt die Abkühlung des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils außerhalb des Ofens. In diesem Fall werden das erste Bauteil und das zweite Bauteil zum Abkühlen aus dem Ofen entnommen.
Eine aus dem Stand der Technik b bekannte Vorrichtung zeigt 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in 2 und 3 dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:

1 einen mit Bauteilen beladenen Träger;
2 einen Träger mit einem Mantel; und
3 ein Träger mit Platten.

Der in 1 dargestellte Träger 101 ist mit vier Bauteilen 103 bestückt. Nach der Wärmebehandlung emittiert jedes Bauteil 103 zu allen Seiten hin Wärmstrahlung. Ein Teil davon wird an die Umgebung abgegeben. Zur Mitte hin jedoch trifft die Wärmestrahlung aller vier Bauteile 103 zusammen. Hier wirkt nicht nur die vielfache Wärmestrahlung, es erfolgt auch eine Reflektion an dem jeweils gegenüberliegenden Bauteil. Infolgedessen sind die Temperaturen in der Mitte höher als in der Randzone.
Um dem beschriebenen Problem entgegenzuwirken, weist der Träger 101 gemäß 2 einen Mantel 201 auf. Die vier Bauteile 103 befinden sich im Inneren des Mantels 201. Der Mantel 201 reflektiert die von den Bauteilen 103 ausgehende Wärmestrahlung. Die Wärmestrahlung wird also nicht mehr an die Umgebung abgegeben, sondern verbleibt innerhalb des Mantels 201. Auf diese Weise wird eine gleichmäßigere Temperaturverteilung erreicht.
Der Mantel 201 gemäß 2 ist rohrförmig ausgebildet. Alternativ kann der Mantel, wie in 3 dargestellt, aus Platten 301 bestehen. Mehrere Platen 301 sind um die Bauteile 103 herum angeordnet, um die on den Bauteilen 103 ausgehende Wärmestrahlung zu reflektieren.
Zwischen jeweils zwei Platten 301 verläuft ein Spalt. Die Spalten verhindern einen Kamineffekt.
Bezugszeichenliste

101: Träger
103: Bauteil
201: Mantel
301: Platte

Claims

Vorrichtung (101, 201, 301) zur Aufnahme eines ersten Bauteils (103) und eines zweiten Bauteils (103), um einen Ofen zur Wärmebehandlung des ersten Bauteils (103) und des zweiten Bauteils (103) zu beschicken; gekennzeichnet durch mindestens eine Hülle (201, 301), die das erste Bauteil (103) und das zweite Bauteil (103) mindestens teilweise umgibt.
Vorrichtung (101, 201, 301) nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (201, 301) ausgebildet ist, Wärmestrahlung zu reflektieren.
Vorrichtung (101, 201, 301) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (101, 201, 301) ausgebildet ist, an einen Kran angehängt zu werden.
Vorrichtung (101, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (201) rohrförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung (101, 301) nach einem der Ansprüche 1 bis 3; dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle aus zueinander beabstandet angeordneten Platten (301) gebildet wird.
Verfahren zur Wärmebehandlung eines ersten Bauteils (103) und einen zweiten Bauteils (103) mit den folgenden Schritten: - Einsetzen des ersten Bauteils (103) und des zweiten Bauteils (103) in eine Vorrichtung (101, 201, 301) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; - Beladen des Ofens mit dem ersten Bauteil (103) und dem zweiten Bauteil (103); - Abkühlen des ersten Bauteils (103) und des zweiten Bauteils (103); wobei die Hülle (201, 301) das erste Bauteil (103) und das zweite Bauteil (103) mindestens zeitweise während des Abkühlens mindestens teilweise umgibt.