DE10312394A1 - Process for heat treating a component made from a metal alloy comprises cooling a region of the component with a gas stream before quenching with a liquid medium - Google Patents

Process for heat treating a component made from a metal alloy comprises cooling a region of the component with a gas stream before quenching with a liquid medium Download PDF

Info

Publication number
DE10312394A1
DE10312394A1 DE2003112394 DE10312394A DE10312394A1 DE 10312394 A1 DE10312394 A1 DE 10312394A1 DE 2003112394 DE2003112394 DE 2003112394 DE 10312394 A DE10312394 A DE 10312394A DE 10312394 A1 DE10312394 A1 DE 10312394A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
liquid medium
gas stream
cooled
thick
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2003112394
Other languages
German (de)
Inventor
Wolfgang Dr. Blümlhuber
Georg Böhm
Johann Wolf
Heinz Paschen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE2003112394 priority Critical patent/DE10312394A1/en
Publication of DE10312394A1 publication Critical patent/DE10312394A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0062—Heat-treating apparatus with a cooling or quenching zone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/613—Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/63—Quenching devices for bath quenching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Process for heat treating a component made from a metal alloy comprises cooling a region of the component with a gas stream before quenching with a liquid medium. An independent claim is also included for a device for carrying out the process comprising a solution annealing oven (1) containing a nozzle for cooling the component.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Bauteils aus einer Metalllegierung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a Heat treatment process a component made of a metal alloy according to the preamble of Claim 1 and an apparatus for performing this method.

Um für Guss- und Schmiedeteile aus warmauslagerbaren Aluminiumlegierungen eine Festigkeitssteigerung zu erreichen, wird eine sogenannte T6-Wäremebehandlung durchgeführt, d.h. ein Lösungsglühen, dem ein Abschrecken, also ein schnelles Abkühlen am Ende des Glühprozesses und anschließend eine Warmauslagerung folgt. Durch das Abschrecken wird gewährleistet, dass der während des Glühens homogenisierte Zustand der Metalllegierung „eingefroren" wird.In order for castings and forgings from hot-aging Aluminum alloys will achieve an increase in strength a so-called T6 heat treatment carried out, i.e. a solution glow to which quenching, that is, rapid cooling at the end of the annealing process and subsequently warm aging follows. Quenching ensures that during the glow homogenized state of the metal alloy is "frozen".

Zum Abschrecken werden die Bauteile in Wasser oder eine Polymerbademulsion getaucht. Das Abschrecken in einer Polymerbademulsion erfolgt im Vergleich zu Wasser langsamer und kommt dort zum Einsatz, wo aufgrund der hohen Abkühlgeschwindigkeiten in Wasser kritische Eigenspannungen erster Art entstehen können.The components are used to deter dipped in water or a polymer bath emulsion. The deterrent in a polymer bath emulsion is slower than water and is used wherever due to the high cooling speeds critical residual stresses of the first kind can arise in water.

Kritische Eigenspannungen entstehen vor allem in Bauteilen mit großen Wandstärkeunterschieden. Aufgrund der Wandstärkeunterschiede entstehen während des Abschreckens hohe Temperaturgradienten zwischen dickwandigen und dünnwandigen Bereichen. Diese Temperaturunterschiede können aufgrund des Wärmeausdehnungskoeffizienten und den bei hohen Temperaturen noch sehr geringen Streckgrenzen der Metalllegierung vor allem in den dickwandigen Bereichen durch lokale plastische Dehnungen zu Eigenspannungen führen. Große Eigenspannungen können jedoch die Dauerfestigkeit reduzieren, da sie sich in ungünstigen Fällen mit der Betriebslast aufaddieren können.Critical residual stresses arise especially in components with large Wall thickness differences. Because of the wall thickness differences arise during high temperature gradients between thick-walled and thin-walled Areas. These temperature differences can be due to the coefficient of thermal expansion and the very low yield strengths at high temperatures Metal alloy especially in the thick-walled areas by local plastic strains lead to residual stresses. Large residual stresses can, however reduce the fatigue strength, as they result in unfavorable make can add up with the operating load.

Um das Auftreten hoher Eigenspannungen zu verhindern, werden in jüngster Zeit sogenannte Luftabschreckverfahren angewendet. Hierbei wird das gesamte Bauteil nach dem Lösungsglühen mit Hilfe von erzwungener Konvektion mit Luft angeblasen. Durch das Anblasen mit Luft erfolgt das Abkühlen zwar langsamer, sodass geringere Eigenspannungen entstehen, andererseits sinkt aber die maximal erreichbare Festigkeit und Härte des Bauteils, da sich die Legierung wieder entmischt.To prevent the occurrence of high residual stresses prevent being young Time so-called air quenching process applied. Here is the entire component after solution annealing with the help blown by forced convection with air. By blowing on cooling takes place with air although slower, so that lower residual stresses arise, on the other hand but the maximum achievable strength and hardness of the Component because the alloy segregates again.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, um durch die Wärmebehandlung die Dauerfestigkeit eines Bauteils aus einer Metalllegierung zuverlässig zu erhöhen.The object of the invention is a Method and apparatus to provide to go through the heat treatment the fatigue strength of a component made of a metal alloy increases reliably increase.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem in Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren erreicht, das durch die Maßnahmen der Ansprüche 2 bis 12 weiter ausgebildet wird.This is according to the invention with the characterized in claim 1 achieved by the activities of claims 2 to 12 is trained.

Im Anspruch 13 ist eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gekennzeichnet, welche durch die Maßnahmen der Ansprüche 14 bis 17 weiter ausgebildet wird.In claim 13 is a preferred one Implementation device of the method according to the invention characterized by the measures of claims 14 to 17 is trained.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch das Abschrecken bestimmter Bereiche des Bauteils unmittelbar nach dem Lösungsglühen mit einem Gasstrom und das unmittelbar daran anschließende Abschrecken des gesamten Bauteils in einem flüssigen Medium eine hohe Dauerfestigkeit erreicht.According to the inventive method by quenching certain areas of the component directly after solution annealing with a gas stream and quenching immediately thereafter the entire component has a high fatigue strength in a liquid medium.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei in erster Linie dazu bestimmt, Bauteile hoher Dauerfestigkeit mit unterschiedlichen Wandstärken zu erhalten. Dies wird mit einem Bauteil hoher Festigkeit und geringen Eigenspannungen erreicht.The method according to the invention is first Line designed for components with high fatigue strength with different wall thickness to obtain. This is done with a component of high strength and low Internal stresses reached.

Dazu werden erfindungsgemäß die dickwandigen Bereiche des Bauteils unmittelbar vor dem Abschrecken in dem flüssigen Medium mit dem Gasstrom angeblasen. Das Bauteil wird damit in dem dickwandigen Bereich abgekühlt, bevor unmittelbar danach der Abschreckvorgang des gesamten Bauteils in dem flüssigen Medium mit sehr hoher Abkühlgeschwindigkeit erfolgt.According to the invention, the thick-walled Areas of the component immediately before quenching in the liquid medium blown with the gas stream. The component is thus in the thick-walled Area cooled, before immediately quenching the entire component in the liquid Medium with a very high cooling rate he follows.

Durch das Anblasen mit dem Gasstrom werden die dickwandigen Bereiche vor dem Abschrecken des Bauteils in dem flüssigen Medium vorzugsweise auf eine Temperatur abgekühlt, die niedriger ist als die Temperatur des restlichen Bauteils. Beim Abschrecken in dem flüssigen Medium kühlen die dünnwandigen Bereiche des Bauteils schneller ab als die dickwandigen Bereiche. Da erst ein Temperaturausgleich zwischen dem mit dem Gasstrom gekühlten, kälteren, dickwandigen Bereich und dem heißeren dünnwandigen Bereich des Bauteils erfolgen muss, wird beim Abkühlen in dem flüssigen Medium der maximal auftretende Temperaturgradient zwischen dickwandigen und dünnwandigen Bereichen des Bauteils, welche einer der Ursachen für die Eigenspannungen ist, reduziert.By blowing with the gas stream become the thick-walled areas before quenching the component in the liquid Medium preferably cooled to a temperature which is lower than the temperature of the rest of the component. When quenching in the liquid Cool medium the thin-walled Areas of the component from faster than the thick-walled areas. Since only a temperature compensation between the colder, cooled with the gas stream, thick-walled area and the hotter thin-walled area of the component must be done when cooling in the liquid Medium the maximum temperature gradient between thick-walled and thin-walled Areas of the component which are one of the causes of the internal stresses is reduced.

Die Streckgrenze eines Werkstoffs ist bei hohen Temperaturen geringer als bei niedriger Temperatur. Die geringen Streckgrenzen bei hohen Temperaturen haben lokal plastische Dehnungen zur Folge, die vor allem in den dickwandigen Bereichen zu Eigenspannungen führen. Da die dickwandigen Bereiche des Bauteils durch die Vorkühlung mit dem Gasstrom eine niedrigere Temperatur und damit eine höhere Streckgrenze aufweisen, wird erfindungsgemäß in den dickwandigen Bereichen die Streckgrenze beim Abschrecken nicht überschritten, sodass keine, jedenfalls nur geringe plastische Dehnungen auftreten. Damit wird auch dieser weiteren Ursache für Eigenspannungen entgegengetreten.The yield strength of a material is lower at high temperatures than at low temperatures. The low yield strengths at high temperatures are locally plastic Strains result, especially in the thick-walled areas lead to residual stress. Since the thick-walled areas of the component with the pre-cooling the gas flow has a lower temperature and thus a higher yield strength have, according to the invention in the thick-walled areas do not exceed the yield strength when quenching, so that no, at least only slight, plastic stretching occurs. This also counteracts this further cause of residual stresses.

Durch das rasche Abschrecken des Bauteils in dem flüssigen Medium wird eine Entmischung des Werkstoffs verhindert. Zwar führt die hohe Abkühlgeschwindigkeit in dem flüssigen Medium auch zu einem Temperaturgradienten, jedoch bei einem niedrigeren Temperaturniveau. Damit tritt der Temperaturgradient bei höheren Streckgrenzen des Werkstoffs auf, wodurch diese nicht mehr überschritten werden.The rapid quenching of the component in the liquid medium prevents segregation of the material. The high cooling rate in the liquid medium also leads to egg temperature gradient, but at a lower temperature level. The temperature gradient thus occurs at higher yield strengths of the material, as a result of which these are no longer exceeded.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zwar in erster Linie dazu bestimmt, unterschiedliche Wandstärken aufweisende Bauteile hoher Festigkeit mit geringen Eigenspannungen zu erhalten, jedoch kann erfindungsgemäß auch ein Bauteil mit besonders hoher Eigenspannung in einem bestimmten Bereich erzeugt werden. Beispielsweise kann bei einem Gussbauteil, das bei seinem Einsatz in einem bestimmten Bereich stark zugbelastet wird, in diesem Bereich eine lokale Druckbelastung durch entsprechende Eigenspannung eingestellt werden. Dazu werden die übrigen Bereiche des Bauteils einer Vorkühlung mit dem Gasstrom unterzogen, sodass in dem Bereich, der beim Einsatz des Bauteils einer hohen Zugbelastung ausgesetzt ist, eine hohe Eigenspannung und damit Druckbelastung erzeugt wird.The method according to the invention is first Line designed to have higher wall components with different wall thicknesses To obtain strength with low residual stresses, but can also be according to the invention Component with particularly high internal stress in a certain area be generated. For example, in the case of a cast component, its use in a certain area is subject to high tensile loads, in this area a local pressure load by appropriate Internal stress can be set. The other areas the component of a pre-cooling subjected to the gas flow so that in the area that is used the component is exposed to a high tensile load, a high one Internal stress and thus pressure load is generated.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für Bauteile aus warmauslagerbaren Aluminiumlegierungen geeignet, und zwar für Guss- und Schmiedeteile.The method according to the invention is particular for components made of hot-aging aluminum alloys, for cast iron and forgings.

Das Lösungsglühen der Bauteile erfolgt beispielsweise 10 bis 20°C unter der Solidustemperatur der Legierung, bei Aluminiumlegierungen also beispielsweise bei 510 bis 530°C. Es kann z.B. zwei bis zehn Stunden lösungsgeglüht werden.The solution annealing of the components takes place, for example 10 to 20 ° C below the solidus temperature of the alloy, for aluminum alloys for example at 510 to 530 ° C. For example, two to ten Solution annealed for hours.

Als Gasstrom zum Abkühlen des dickwandigen Bereichs des Bauteils vor dem Abschrecken des Bauteils in dem flüssigen Medium kann ein Luftstrom verwendet werden, gegebenenfalls auch ein Sprühnebel.As a gas stream to cool the thick-walled area of the component before quenching the component in the liquid Medium, an air stream can be used, if necessary also a spray.

Die Abkühlgeschwindigkeit in dem dickwandigen Bereich durch Anblasen mit dem Gasstrom kann bei einem Luftstrom 2 bis 30°C/Sek., insbesondere 5 bis 20°C/Sek. betragen; bei einem Sprühnebelstrom liegt sie aufgrund der Verdunstung höher, beispielsweise zwischen 30 und 50°C/Sek. Um eine hohe Abkühlgeschwindigkeit mit dem Gasstrom zu erzielen, kann die Geschwindigkeit und/oder der Druck des Gasstroms entsprechend eingestellt werden. Das gezielte kurzzeitige Anblasen des dickwandigen Bereichs mit dem Gasstrom kann mittels Düsen oder Leitblechen erfolgen.The cooling rate in the thick-walled area by blowing with the gas stream can with an air stream 2 up to 30 ° C / sec., in particular 5 to 20 ° C / sec. be; in the case of a spray mist flow, it is higher due to evaporation, for example between 30 and 50 ° C./s In order to achieve a high cooling rate with the gas flow, the speed and / or the pressure of the gas flow can be adjusted accordingly. The targeted short-term blowing of the thick-walled area with the gas stream can be done by means of nozzles or baffles.

Der dickwandige Bereich des Bauteils wird von der Lösungsglühtemperatur durch Anblasen mit dem Gasstrom vorzugsweise auf eine Temperatur abgekühlt, die niedriger ist als die Temperatur des restlichen Bauteils. Dazu kann das Anblasen beispielsweise 1 bis 10 Sekunden durchgeführt werden.The thick-walled area of the component is from the solution annealing temperature by blowing with the gas stream preferably cooled to a temperature that is lower than the temperature of the rest of the component. This can the blowing can be carried out for 1 to 10 seconds, for example.

Unmittelbar nach dem Abkühlen des dickwandigen Bereichs mit dem Gasstrom wird das Bauteil in dem flüssigen Medium abgeschreckt. Um eine Entmischung des Werkstoffs zu verhindern, ist die Abkühlgeschwindigkeit in dem flüssigen Medium höher als die Abkühlgeschwindigkeit des dickwandigen Bereichs zuvor mit dem Gasstrom. Vorzugsweise beträgt die Abkühlgeschwindigkeit in dem flüssigen Medium mehr als 50°C/Sek., insbesondere 80 bis 200°C/Sek. Das flüssige Medium kann Wasser oder eine handelsübliche Polymerbademulsion zum Abschrecken lösungsgeglühter Bauteile sein.Immediately after cooling the thick-walled area with the gas flow, the component is in the liquid medium deterred. To prevent segregation of the material, is the cooling rate in the liquid Medium higher than the cooling rate the thick-walled area beforehand with the gas flow. The cooling rate is preferably in the liquid Medium more than 50 ° C / sec., especially 80 to 200 ° C / sec. The liquid Medium can be water or a commercially available polymer bath emulsion Quenching solution annealed components his.

Nach dem Abschrecken wird das Bauteil beispielsweise bei 150–200°C zwei bis zehn Stunden warm ausgelagert.After quenching the component for example at 150-200 ° C two to stored for ten hours.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für Bauteile von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen geeignet. So kann z.B. ein Kurbelgehäuse aus einer Aluminiumlegierung erfindungsgemäß wärmebehandelt werden. Dazu wird nach dem Lösungsglühen der dickwandige Lagerstuhlbereich des Kurbelgehäuses der Vorkühlung mit dem Gasstrom unterzogen, bevor das Kurbelgehäuse zum Abschrecken in das flüssige Medium getaucht wird. Ebenso können bei einem Kolbenmotor die Kolben aus einer Aluminiumlegierung erfindungsgemäß wärmebehandelt werden, wobei nach dem Lösungsglühen der Kolben das Pleuellagerauge als dickwandiger Bereich der Vorkühlung mit dem Gasstrom vor dem Abschrecken des Kolbens in dem flüssigen Medium unterworfen wird.The method according to the invention is particular for components suitable for internal combustion engines of motor vehicles. For example, a crankcase be heat treated according to the invention from an aluminum alloy. This will after solution annealing thick-walled bearing chair area of the crankcase with the pre-cooling subjected to the gas flow before the crankcase is quenched into the liquid Medium is immersed. You can also in the case of a piston engine, the pistons made of an aluminum alloy are heat-treated according to the invention be, after the solution annealing the Piston the connecting rod bearing eye as a thick-walled area of the pre-cooling the gas flow before quenching the piston in the liquid medium is subjected.

Um insbesondere auch schwere Bauteile unmittelbar nach dem Lösungsglühen durch Anblasen der dickwandigen Bereiche und anschließendes Eintauchen in das flüssige Medium abschrecken zu können, wird erfindungsgemäß vorzugsweise ein Ofen zum Lösungsglühen verwendet, in dem eine Düse vorgesehen ist, mit der der dickwandige Bereich des Bauteils mit dem Gasstrom nach dem Lösungsglühen angeblasen werden kann.Especially heavy components immediately after solution annealing Blow on the thick-walled areas and then immerse them in the liquid medium to be able to deter is preferred according to the invention used a solution annealing furnace, in which a nozzle is provided with which the thick-walled area of the component with the gas flow blown after solution annealing can be.

Da der Ofen im Allgemeinen zur Aufnahme mehrerer Bauteile ausgelegt ist, ist für jedes Bauteil eine solche Düse vorgesehen. Die Düsen sind dabei an ein Gaszufuhrrohr angeschlossen, das in den Ofen ragt.Since the oven generally holds several Is designed for each component has such a nozzle intended. The nozzles are connected to a gas supply pipe that protrudes into the furnace.

Durch den Einbau des Gaszufuhrrohrs und der Düsen in den Ofen werden diese auf Lösungsglühtemperatur erwärmt, sodass der Gasstrom eine zu hohe Temperatur besitzen würde, falls keine Gegenmaßnahmen getroffen werden. Um das Gaszufuhrrohr und die Düsen während des Lösungsglühens abzukühlen, sind das Gaszufuhrrohr und die Düsen vorzugsweise in einer Kammer angeordnet, durch die ein Gasstrom, vorzugsweise ein Luftstrom geleitet wird.By installing the gas supply pipe and the nozzles in the furnace these are heated to solution annealing temperature heated so the gas flow would be too high a temperature if no countermeasures to be hit. To cool the gas supply pipe and nozzles during solution annealing, the gas supply pipe is and the nozzles preferably arranged in a chamber through which a gas flow, preferably an air stream is passed.

Um insbesondere schwere Bauteile nach dem Anblasen der dickwandigen Bereiche sofort in dem flüssigen Medium abschrecken zu können, wird der Behälter mit dem flüssigen Abschreckmedium unter dem Ofen zum Lösungsglühen angeordnet. Der Boden oder das Unterteil des Ofens ist dazu entfernbar, beispielsweise verschiebbar, sodass die Bauteile, die sich auf einer Aufnahmeeinrichtung unter den Düsen in dem Ofen befinden, nach dem Lösungsglühen und Abkühlen der dickwandigen Bereiche mit den Düsen durch Absenken sofort in dem flüssigen Medium abgeschreckt werden können.Especially heavy components after blowing on the thick-walled areas immediately in the liquid medium to be able to deter becomes the container with the liquid Quench medium placed under the solution anneal furnace. The floor or the lower part of the furnace can be removed, for example displaced, so that the components that are located on a receiving device the nozzles in the furnace after solution annealing and cooling down the thick-walled areas with the nozzles by lowering them immediately the liquid Medium can be quenched.

Nachstehend ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:An embodiment is below the device according to the invention explained in more detail using the drawing as an example. In each show schematically:

1 einen Querschnitt durch einen Lösungsglühofen; und 1 a cross section through a solution annealing furnace; and

2 einen Querschnitt durch den Lösungsglühofen und durch das Bad mit dem flüssigen Abschreckmedium, wobei das Ofengehäuse weggelassen ist. 2 a cross section through the solution annealing furnace and through the bath with the liquid quenching medium, wherein the furnace housing is omitted.

Gemäß 1 weist der Lösungsglühofen 1 ein Gehäuse 2 mit einem Boden 3 auf. In dem Gehäuse 2 ist in dem Ofenraum 4 ein Rost oder dergleichen Aufnahmeeinrichtung 5 vorgesehen, welche mehrere Bauteile 6 aufnimmt, die in dem Ofen 1 lösungsgeglüht werden.According to 1 shows the solution annealing furnace 1 a housing 2 with a bottom 3 on. In the case 2 is in the oven room 4 a grate or the like receiving device 5 provided which several components 6 picks up that in the oven 1 be solution annealed.

Oberhalb der Aufnahmeeinrichtung 5 mit den Bauteilen 6 erstreckt sich quer durch den Ofenraum 2 ein Luftzufuhrrohr 7, das mit mehreren Düsen 8 versehen ist, die jeweils von oben gezielt auf einen Bereich der Bauteile 6 ausgerichtet sind. Das Luftzufuhrrohr 7 ist mit einem Ventil 9 oder dergleichen Organ absperrbar.Above the reception facility 5 with the components 6 extends across the furnace space 2 an air supply pipe 7 that with multiple nozzles 8th is provided, each targeted from above onto an area of the components 6 are aligned. The air supply pipe 7 is with a valve 9 or the like organ lockable.

Das Luftzufuhrrohr 7 mit den Düsen 8 ist in einer durch ein Außenrohr 10 gebildeten Kammer 11 angeordnet, durch welche Luft zur Kühlung des Luftzufuhrrohrs 7 mit den Düsen 8 geleitet wird. Die Kammer 11 ist ebenfalls durch ein Ventil oder dergleichen Organ 12 absperrbar.The air supply pipe 7 with the nozzles 8th is in one through an outer tube 10 formed chamber 11 arranged through which air to cool the air supply pipe 7 with the nozzles 8th is directed. The chamber 11 is also through a valve or the like organ 12 shut off.

Der Boden 3 des Gehäuses 2 des Ofens 1 ist entfernbar, beispielsweise zur Seite verschiebbar. Damit können gemäß 2 die Bauteile 6 auf der Aufnahmeeinrichtung 5 aus dem Ofen 1 in das Bad 13 mit dem flüssigen Abschreckmedium abgesenkt werden.The floor 3 of the housing 2 of the oven 1 can be removed, for example moved to the side. So that according to 2 the components 6 on the receiving device 5 from the oven 1 in the bathroom 13 be lowered with the liquid quenching medium.

Mit dieser Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt werden, dass zwischen Lösungsglühen, Anblasen mit dem Gasstrom und Abschrecken in dem flüssigen Medium keine Verzögerungszeiten auftreten, und zwar auch beim Wärmebehandeln schwerer Bauteile.The method according to the invention can be used with this device done so that between solution annealing, blowing with the gas flow and quenching in the liquid medium no delay times occur, even during heat treatment heavy components.

Dazu werden die Bauteile 6 in dem Ofenraum 4 zum Lösungsglühen auf der Aufnahmeeinrichtung 5 angeordnet, und zwar derart, dass die Düsen 8 exakt auf den dickwandigen Bereich des Bauteils 6 ausgerichtet sind, der nach dem Lösungsglühen mit dem Gasstrom abgekühlt werden soll, also z.B. bei Kurbelgehäusen als Bauteile 6 auf den Bereich des Lagerstuhls.To do this, the components 6 in the furnace room 4 for solution annealing on the receiving device 5 arranged, such that the nozzles 8th exactly on the thick-walled area of the component 6 are aligned, which is to be cooled with the gas stream after solution annealing, for example in crankcases as components 6 to the area of the camp chair.

Da sich das Außenrohr 10 und das darin angeordnete Luftzufuhrrohr 7 mit den Düsen 8 während des Lösungsglühen erwärmt, wird in der Endphase des Lösungsglühens kalte Luft durch das Außenrohr 10 geblasen. Die Ofentemperatur des Lösungsglühofens 1 sinkt damit nicht. Ist das Luftzufuhrrohr 7 mit den Düsen 8 in der mit kalter Luft durchströmten Kammer 11 abgekühlt, kann am Ende des Lösungsglühens sofort mit dem Zuführen von kalter Luft oder einem anderen kalten Gas, beispielsweise Sprühnebel, in das Luftzufuhrrohr 7 begonnen werden. Das kalte Gas strömt aus den Düsen 8 auf die Bauteile 6 und kühlt deren dickwandigen Bereich. Dieses lokale Anblasen wird solange durchgeführt, bis die Bauteile 6 in das Bad 13 mit dem flüssigen Abschreckmedium getaucht werden. Das Außenrohr 10 mit dem Luftzufuhrrohr 7 und den Düsen 8 kann dazu mit der absenkbaren Aufnahmeeinrichtung 5 fest verbunden sein.Because the outer tube 10 and the air supply pipe disposed therein 7 with the nozzles 8th heated during solution annealing, in the final phase of solution annealing, cold air is passed through the outer tube 10 blown. The furnace temperature of the solution annealing furnace 1 does not decrease. Is the air supply pipe 7 with the nozzles 8th in the chamber through which cold air flows 11 cooled, can be immediately at the end of the solution annealing with the supply of cold air or other cold gas, such as spray, into the air supply pipe 7 be started. The cold gas flows out of the nozzles 8th on the components 6 and cools their thick-walled area. This local blowing is carried out until the components 6 in the bathroom 13 be immersed in the liquid quenching medium. The outer tube 10 with the air supply pipe 7 and the nozzles 8th can do this with the lowerable receiving device 5 be firmly connected.

Für kleinere Chargen oder kleinere Bauteile kann die Anblasvorrichtung auch außerhalb des Ofens angebracht sein, da aufgrund der geringen Massen und der damit eingehenden realisierbaren hohen Beschleunigungen kurze Verzögerungszeiten zwischen Öffnen des Ofens 1 und Justage der Bauteile vor der Anblasvorrichtung eingehalten werden können. In diesem Fall kann also ein Lösungsglühofen ohne weitere Einrichtungen verwendet werden. Auch kann in diesem Fall ein Luftzufuhrrohr mit Düsen ohne Außenrohr verwendet werden.For smaller batches or smaller components, the blowing device can also be fitted outside the furnace, since, due to the low masses and the high accelerations that can be achieved, short delay times between opening of the furnace 1 and adjustment of the components in front of the blowing device. In this case, a solution annealing furnace can be used without any additional equipment. An air supply pipe with nozzles without an outer pipe can also be used in this case.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Bauteile mit reduzierten Eigenspannungen ohne Reduzierung der Festigkeit oder Härte erhalten werden. Durch lokales Glühen können Eigenspannungen gezielt eingestellt werden. Dadurch kann die Dauerfestigkeit von Bauteilen erhöht werden. Durch die variablen voneinander unabhängigen Abkühlvarianten, also Gasstrom und flüssiges Medium, kann insgesamt sogar schneller abgeschreckt werden, sodass größere Härten und höhere Festigkeitswerte erzielbar sind.With the method according to the invention can Components with reduced internal stresses without reducing the strength or harshness be preserved. Local annealing can target residual stresses can be set. This can increase the fatigue strength of components elevated become. Due to the variable, independent cooling variants, i.e. gas flow and fluid Medium, can be quenched even faster overall, so greater hardships and higher Strength values can be achieved.

Claims (17)

Verfahren zur Wärmebehandlung eines Bauteils aus einer Metalllegierung durch Lösungsglühen, Abschrecken in einem flüssigen Medium und Warmauslagern, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bereich des Bauteils vor dem Abschrecken mit dem flüssigen Medium mit einem Gasstrom abgekühlt wird.Method for the heat treatment of a component made of a metal alloy by solution annealing, quenching in a liquid medium and hot aging, characterized in that at least a region of the component is cooled with a gas stream before quenching with the liquid medium. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil Bereiche unterschiedlicher Wandstärke aufweist und der dickwandige Bereich des Bauteils mit dem Gasstrom abgekühlt wird.A method according to claim 1, characterized in that the component has areas of different wall thickness and the thick-walled area of the component is cooled with the gas stream. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit dem Gasstrom an dem dickwandigen Bereich auf eine Temperatur abgekühlt wird, die niedriger ist als die Temperatur des restlichen Bauteils.A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the component with the gas flow on the thick-walled area cooled a temperature lower than the temperature of the rest of the component. Verfahren nach einem der vorstehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil aus einer warmauslagerbaren Aluminiumlegierung besteht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the component from a heat-aging Aluminum alloy is made. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Guss- oder Schmiedeteil ist.Method according to one of the preceding An sayings, characterized in that the component is a cast or forged part. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlgeschwindigkeit zum Abkühlen des dickwandigen Bereichs des Bauteils mit dem Gasstrom auf 2 bis 50°C/Sek. eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the cooling rate to cool down the thick-walled area of the component with the gas flow to 2 to 50 ° C / sec. adjusted becomes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gasstrom ein Luftstrom verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that an air flow is used as the gas flow. Verfahre nach einem der Ansprüche 1 – 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Gastrom ein Sprühnebel verwendet wird.Method according to one of claims 1-6, characterized in that that as a gas stream a spray is used. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlgeschwindigkeit mit dem Luftstrom auf 2 bis 30°C/Sek. eingestellt wird.Method according to claims 6 and 7, characterized in that that the cooling rate with the air flow to 2 to 30 ° C / sec. is set. Verfahren nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlgeschwindigkeit mit dem Sprühnebel auf 20 bis 50°C/Sek. eingestellt wird.A method according to claim 6 and 8, characterized in that the cooling rate with the spray to 20 to 50 ° C / sec. is set. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als flüssiges Medium zum Abschrecken des Bauteils Wasser oder eine Polymeremulsion verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that as a liquid medium water or a polymer emulsion is used to quench the component becomes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlgeschwindigkeit in dem flüssigen Medium auf mehr als 50°C/Sek. eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the cooling rate in the liquid Medium to more than 50 ° C / sec. is set. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Ofen (1) zum Lösungsglühen, in dem wenigstens eine Düse (8) vorgesehen ist, mit der der wenigstens eine Bereich des Bauteils (6) durch Anblasen mit dem Gasstrom nach dem Lösungsglühen abgekühlt wird.Device for carrying out the method according to one of the claims, characterized by an oven ( 1 ) for solution annealing, in which at least one nozzle ( 8th ) is provided with which the at least one area of the component ( 6 ) is cooled by blowing with the gas stream after solution annealing. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Düse (8) in dem Ofen (1) in einer mit einem Luftstrom kühlbaren Kammer (11) angeordnet ist.Device according to claim 13, characterized in that the at least one nozzle ( 8th ) in the oven ( 1 ) in a chamber that can be cooled with an air stream ( 11 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Düse (8) an einem Gaszufuhrrohr (7) vorgesehen ist, welche in der mit dem Luftstrom kühlbaren Kammer (11) angeordnet ist.Device according to claim 13 or 14, characterized in that the at least one nozzle ( 8th ) on a gas supply pipe ( 7 ) is provided, which is in the chamber which can be cooled with the air flow ( 11 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch eine Aufnahmevorrichtung (5) für das Bauteil (6) in dem Ofen (1) unter der Düse (8).Device according to one of claims 13 to 15, characterized by a receiving device ( 5 ) for the component ( 6 ) in the oven ( 1 ) under the nozzle ( 8th ). Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (3) des Ofens (1) entfernbar und die Aufnahmeeinrichtung (5) mit dem Bauteil (6) in ein Bad (13) mit dem flüssigen Abschreckmedium unter dem Ofen (1) absenkbar ist.Device according to claim 16, characterized in that the bottom ( 3 ) of the oven ( 1 ) removable and the receiving device ( 5 ) with the component ( 6 ) in a bath ( 13 ) with the liquid quenching medium under the furnace ( 1 ) can be lowered.
DE2003112394 2003-03-20 2003-03-20 Process for heat treating a component made from a metal alloy comprises cooling a region of the component with a gas stream before quenching with a liquid medium Withdrawn DE10312394A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003112394 DE10312394A1 (en) 2003-03-20 2003-03-20 Process for heat treating a component made from a metal alloy comprises cooling a region of the component with a gas stream before quenching with a liquid medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003112394 DE10312394A1 (en) 2003-03-20 2003-03-20 Process for heat treating a component made from a metal alloy comprises cooling a region of the component with a gas stream before quenching with a liquid medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10312394A1 true DE10312394A1 (en) 2004-09-30

Family

ID=32921011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2003112394 Withdrawn DE10312394A1 (en) 2003-03-20 2003-03-20 Process for heat treating a component made from a metal alloy comprises cooling a region of the component with a gas stream before quenching with a liquid medium

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10312394A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004053745A1 (en) * 2004-11-06 2006-05-11 Bayerische Motoren Werke Ag Heat treatment of a component made from a metal alloy for cast or forged parts comprises heating a hollow body open on its lower side during solution annealing
DE102009024190A1 (en) * 2008-06-10 2010-02-18 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Sequential outsourcing of aluminum-silicon casting alloys

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3443226C1 (en) * 1984-11-27 1986-03-13 Årdal og Sunndal Verk A/S, Oslo Method and device for improving the dynamic strength of wheel disks of vehicle wheels made of hardenable aluminum alloys
DE2928460C2 (en) * 1978-07-15 1987-01-15 Daidotokushuko K.K., Nagoya, Aichi, Jp
DE3627941A1 (en) * 1985-08-20 1987-02-26 Komatsu Mfg Co Ltd HEAT TREATMENT DEVICE WITH FLUID BED
DE19901508A1 (en) * 1999-01-16 2000-08-17 Bayerische Motoren Werke Ag Process for the production of castings from aluminum alloys
DE10019306C1 (en) * 2000-04-19 2001-09-13 Vaw Mandl & Berger Gmbh Linz Process for the controlled quenching of light metal cast pieces in a liquid bath comprises subjecting the cast pieces in the bath to gas bubbles which are uniformly distributed at the base of the bath
DE10016187C2 (en) * 2000-03-31 2002-05-08 Daimler Chrysler Ag Process and device for the heat treatment of castings made of aluminum, in particular of cylinder heads
DE10110756A1 (en) * 2001-03-07 2002-09-19 Bayerische Motoren Werke Ag Heat treatment of hypereutectic Al-Si alloys

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2928460C2 (en) * 1978-07-15 1987-01-15 Daidotokushuko K.K., Nagoya, Aichi, Jp
DE3443226C1 (en) * 1984-11-27 1986-03-13 Årdal og Sunndal Verk A/S, Oslo Method and device for improving the dynamic strength of wheel disks of vehicle wheels made of hardenable aluminum alloys
DE3627941A1 (en) * 1985-08-20 1987-02-26 Komatsu Mfg Co Ltd HEAT TREATMENT DEVICE WITH FLUID BED
DE19901508A1 (en) * 1999-01-16 2000-08-17 Bayerische Motoren Werke Ag Process for the production of castings from aluminum alloys
DE10016187C2 (en) * 2000-03-31 2002-05-08 Daimler Chrysler Ag Process and device for the heat treatment of castings made of aluminum, in particular of cylinder heads
DE10019306C1 (en) * 2000-04-19 2001-09-13 Vaw Mandl & Berger Gmbh Linz Process for the controlled quenching of light metal cast pieces in a liquid bath comprises subjecting the cast pieces in the bath to gas bubbles which are uniformly distributed at the base of the bath
DE10110756A1 (en) * 2001-03-07 2002-09-19 Bayerische Motoren Werke Ag Heat treatment of hypereutectic Al-Si alloys

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004053745A1 (en) * 2004-11-06 2006-05-11 Bayerische Motoren Werke Ag Heat treatment of a component made from a metal alloy for cast or forged parts comprises heating a hollow body open on its lower side during solution annealing
DE102004053745B4 (en) 2004-11-06 2017-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and device for heat treatment of a metal alloy component
DE102009024190A1 (en) * 2008-06-10 2010-02-18 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Sequential outsourcing of aluminum-silicon casting alloys
US8728258B2 (en) 2008-06-10 2014-05-20 GM Global Technology Operations LLC Sequential aging of aluminum silicon casting alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005046459B4 (en) Process for the production of cold-finished precision steel tubes
AT14897U1 (en) Continuous annealing furnace for processing aluminum alloy sheet material
DE102010009118B4 (en) Process for the heat treatment of castings
DE3837544C2 (en) Process for heat treating a Ti-6246 alloy
EP2097194A1 (en) Method and unit for production of a cast component
DE102011080528B3 (en) Method and tool for heat treatment of aluminum sheet material and heat treated aluminum sheet material according to such a method
DE102011105447B4 (en) Process for the production of aluminum die-cast parts
DE102008032024B4 (en) Density-reduced UHC steels
WO2005093114A1 (en) Uphill method for the heat treatment and reduction of internal stresses of cast parts produced from a light metal melt, especially an aluminium melt
EP0839923B1 (en) Heat treatment process for a part made from a heat resistant iron-nickel superalloy and heat treated part
DE102012017711B4 (en) Method for heat treating a component
DE10312394A1 (en) Process for heat treating a component made from a metal alloy comprises cooling a region of the component with a gas stream before quenching with a liquid medium
DE102006025737B4 (en) Device for gas quenching of heat-treated components and method for carrying out gas quenching
DE10322309B4 (en) Cylinder head for internal combustion engines and method for its production
DE69825734T2 (en) DEMOLITION PROCESS FOR HEAT-TREATABLE ALLOYS
DE10352622A1 (en) Method and device for quenching workpieces
EP1820871B1 (en) Process and device for precipitation hardening of highly alloyed light metals by induction
EP0611832B1 (en) Process for producing castings
DE102016113542B3 (en) Method for producing a tank component
AT411269B (en) ALUMINUM-SILICON ALLOYS WITH IMPROVED MECHANICAL PROPERTIES
DE102004053745B4 (en) Method and device for heat treatment of a metal alloy component
DE3307041A1 (en) Method and apparatus for the low-distortion series hardening of workpieces and application of the method
MacKenzie Quenching aluminum for residual stress and distortion control
DE102012010696A1 (en) Heating aluminum and magnesium casting components by heating light metal components in solution at predetermined temperature for time, and quenching components with predetermined quenching gradient of medium for predetermined delay time
DE102020208972A1 (en) bearing arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee