DE1173498B - Verfahren zum Haerten und Kuehlen von auf kritische Temperaturen erhitzten Werkstuecken - Google Patents

Verfahren zum Haerten und Kuehlen von auf kritische Temperaturen erhitzten Werkstuecken

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DE1173498B
DE1173498B DEE16330A DEE0016330A DE1173498B DE 1173498 B DE1173498 B DE 1173498B DE E16330 A DEE16330 A DE E16330A DE E0016330 A DEE0016330 A DE E0016330A DE 1173498 B DE1173498 B DE 1173498B
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Apalachin N. Y. William Edward Engelhard (V. St. A.)
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62Quenching devices
    • C21D1/63Quenching devices for bath quenching

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

Description

  • Verfahren zum Härten und Kühlen von auf kritische Temperaturen erhitzten Werkstücken Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten und Kühlen von auf kritische Temperaturen erhitzten Werkstücken. das weitgehend selbsttätig arbeitet und den Härte- und Kühlvorgang von menschlicher Aufmerksamkeit weitgehend unabhängig macht.
  • Zum Härten und Kühlen ist es bereits bekannt, die Werkstücke zunächst in ein auf wesentlich tieferer Temperatur liegendes Abschreckmittel zu tauchen und später zusammen mit dem die Werkstücke unmittelbar umgebenden Abschreckmittel mit einem Schirm einzuschließen, der nach der Härtung das Temperaturgefälle zwischen den Werkstücken und dem abgeteilten Abschreckmittel verringert und die Abkühlung der Werkstücke zur Vermeidung von Härtespannungen verzögert. Dabei muß jedoch die Bedienungsperson selbst den Zeitpunkt bestimmen, wann der Schirm über die Werkstücke gezogen werden soll. Dies setzt Erfahrung und Aufmerksamkeit voraus. Außerdem gestattet dieses bekannte Verfahren nicht ohne weiteres die Verwendung brennbarer öle als Abschreckmittel, weil der Luftsauerstoff an das Abschreckmittel heran und sich das Abschreckmittel dadurch unter Umständen entzünden kann.
  • Das Verfahren nach der Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten und erlaubt einen weitgehenden automatischen Ablauf des Härte- und Kühlvorgangs dadurch, daß der Schirm durch die aus dem Abschreckmittel während der ersten Kühlung entwickelten Gase in einem gewissen Abstand über den gekühlten Werkstücken gehalten und erst durch das Abklingen der Gasentwicklung selbsttätig durch sein Eigengewicht gesenkt wird. Die vom Abschreckmittel anfangs erzeugten Gase halten den Schirm dabei in der Schwebe. Das Abstimmen des Siedepunkts des Abschreckmittels, des Schirmgewichts und der Masse der Werkstücke erreicht man dabei eine selbsttätige Steuerung der Schirmbewegung und damit des Härte- und Kühlvorgangs mit gleichmäßiger Behandlung der aufeinanderfolgenden Einsätze. Beim Verfahren nach der Erfindung kann man auch mit brennbaren Abschreckmitteln, z. B. Ölen, arbeiten, weil ein nach oben geschlossener glockenförmiger Schirm den Zutritt von Luftsauerstoff zum hocherhitzten Abschreckmittel verhindert. Man darf dabei auch über der Siedetemperatur des Abschreckmittels arbeiten.
  • Damit der Vorgang bei einer Reihe von Einsätzen immer gleich abläuft, muß beim Verfahren nach der Erfindung die gleiche Schirmbewegung gegenüber den Werkstücken bei jedem Einsatz gesichert sein. Dazu sind bei der Vorrichtung nach der Erfindung am Schirmhalter Führungen vorgesehen, die den Schirm senkrecht führen. Das Austauchen des Schirms aus dem Abschreckmittel wird durch einen Anschlag an der Führung begrenzt. Die erste Bewegung des Schirms wird durch eine Betätigungsvorrichtung eingeleitet, die von einem in das Abschreckmittel tauchenden Thermostaten gesteuert ist.
  • Die Zeichnung erläutert Verfahren und Vorrichtung. Dabei zeigt F i g. 1 Ausschnitte der Vorrichtung mit aufsitzender Glocke im Vertikalschnitt, kurz vor dem Eintauchen in den Behälter, F i g. 2 dieselbe Vorrichtung kurz nach dem Eintauchen, wobei die Schirmglocke durch die beim Eintauchen der Körper in die Flüssigkeit aufsteigenden Gase von den Körpern abgehalten wird, F i g. 3 dieselbe Vorrichtung, nachdem der Halter den Boden des Behälters erreicht hat, wobei die Glocke nach dem Auftreffen auf der an dem mit dem Halterboden 16 verbundenen Stab 17 befestigten Stop-Platte 11 mitgezogen wurde, F i g. 4 dieselbe Vorrichtung nach Abschluß der Gasentwicklung. Die Glocke ist nun ebenfalls ganz herabgesunken und sitzt wie in F i g. 1 auf dem Halterboden auf, F i g. 5 einen Vertikalschnitt einer andersartigen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und F i g. 6 Ausschnitte aus einer Seitenansicht einer weiteren Abwandlung der Vorrichtung.
  • Wie aus der Zeichnung hervorgeht, befaßt sich die Erfindung mit dem Härten von festen Körpern, z. B. eines Körpers 10 in F i g. 1, nachdem sie zuerst in üblicher Weise (z. B. in einer Esse oder einem anderen Ofen) auf die gewünschte Temperatur erhitzt wurden. Die Körper können schon vor dem Erhitzen auf einen Halter oder einer Platte 16 (F i g. 1) mit einer daran befestigten und die Handhabung erleichternden Tragstange 17 aufgesetzt werden.
  • Die erhitzten Körper werden in den mit der Härteflüssigkeit 14 bis zum Spiegel 35 gefüllten Behälter 13 eingeführt. Eine Wärmeabschirmung 18 (z. B. in Form einer Glocke, F i g. 3) sitzt durch ihr Gewicht (das wahlweise auch erhöht werden kann), auf dem äußeren Rand der Platte 16 auf, so daß sie die Körper 10 am Anfang und im letzten Abkühlstadium (Fig. 4) einschließt. Die Glocke 18 ist zweckmäßig in 20 gleitend auf der Stange 17 befestigt (F i g. 3 und 4); eine Verschiußkappe 19 auf der Glocke 18 sitzt auf einem Verschlußring 12, der das Gleiten der Glocke auf der Stange 17 gewährleistet. Die gleitende Verbindung 20 läßt eine schmale Öffnung für die Stange frei, die jedoch nicht hermetisch abschließen muß. Der Durchmesser der Öffnung in der Glocke 18 bzw. in dem auf der Stange 17 gleitenden Verschlußring 12 kann verschieden groß sein, so daß das Entweichen des in die Glocke 18 aufgestiegenen Gases und damit die Zeit für das Sinken der Glocke 18, wie im folgenden näher erläutert, regulierbar ist.
  • Im Beispiel nach F i g. 5 ist eine zweite Stange 17 a auf der Platte 16 vorgesehen. Die Glocke 18 steht zwischen den beiden Stangen und gleitet mit dem verlängerten Arm 21 in einem Führungslager 22, das in üblicher Weise an einem Träger oder einem Bügel 23 mit den in den Schienen 25 laufenden Rollen 24. Eine Winde 26 dreht sich auf der Welle 27 am Bügel 23 und ist über das Seil 28 und den Haken 29 mit dem oberen Ende des Arms 21 verbunden. Dadurch entfernt oder nähert sich die Glocke 18 den Körpern 10, und zwar automatisch während der Gasentwicklung und nachher in der obenerwähnten Weise. Die Glocke 18 kann sich im Beispiel nach F i g. 5 bis zu der durch die gestrichelten Linien angedeuteten Stellung während der intensiven Gasentwicklung heben und danach in die durch die ausgezogenen Linien dargestellte Lage zurückkehren.
  • Das Verfahren nach der Erfindung hat folgende Arbeitsgänge: Die Platte 16 mit den erhitzten Werkstücken wird senkrecht über den Härteflüssigkeitsbehälter 13 gebracht (F i g. 1). Die Stange 17 mit der Platte und den Werkstücken wird in die Härteflüssigkeit getaucht (F i g. 2). Die Flüssigkeit 14 (z. B. Öl oder Wasser bei Zimmertemperatur oder andere kühlende Flüssigkeiten, die bei diesem Verfahren nicht künstlich erhitzt werden müssen) hat eine wesentlich niedrigere Temperatur als die erhitzten Körper. Beim Eintauchen der Körper und noch kurze Zeit danach entsteht eine heftige Gas- und Dampfentwicklung auf Grund dieses Temperaturunterschieds. Das Gas steigt in die Glocke und hindert sie am Absinken, während die Werkstücke beim weiteren Senken der Stange 16 immer tiefer eintauchen und so eine Zeitlang der vollen Kühlung der ganzen Flüssigkeitsmenge ausgesetzt sind. Dadurch kühlen die Werkstücke rasch ab und erreichen in kurzer Zeit die für das Härten erforderliche Temperatur.
  • Beim Abkühlen der Werkstücke kondensiert der Dampf im Inneren der Glocke 18, so daß ein Vakuum entsteht. durch das die Glocke nach unten auf die Platte 16 gezogen wird (F i g. 4) und die Körper mit einem Teil 33 der Flüssigkeit einschließt. Danach geht das Abkühlen der Werkstücke mit der eingeschlossenen Flüssigkeit allmählich und gleichmäßig vor sich, so daß die Werkstücke langsam und gleichmäßig ohne Reißen und Werfen abkühlen.
  • An der Stange 17 ist eine Stop-Platte 11 (F i g. 3) vorgesehen, die die Glocke beim Senken der Platte 16 mit den Werkstücken auf den Behälterboden mitzieht. Sie verhindert damit ein zu starkes Heben der Glocke durch den beim Eintauchen entstehenden Gasdruck. Die Glocke kann je nach Bedarf schneller oder langsamer als beim normalen Ablauf gesenkt werden. Dazu ist nach F i g. 5 ein mit der Glocke 18 verbundener Bedienungshebel 30 vorgesehen. F i g. 6 zeigt eine entsprechende automatisch wirkende Vorrichtung als eine von vielen verschiedenen Möglichkeiten dieser Art. Dabei ist ein Thermostatschalter 40 mit einem Relais 41 im Behälter 13 vorgesehen. Ein Motor 42 wird über das Relais 41 in Betrieb gesetzt und treibt die Welle 44 mit dem Exzenter 45 an, der die Stange 43 mit dem am oberen Glockenteil vorgesehenen Bolzen 46 in Bewegung setzt.
  • Der Behälter 13 ist mit einer vorher nicht erhitzten Flüssigkeit 14 mit annähernder Zimmertemperatur gefüllt. Beim Eintauchen der erhitzten Körper wird die Flüssigkeit zum Kochen gebracht (F i g. 3), so daß die Körper zuerst von der ganzen Flüssigkeitsmenge umgeben sind und nach dem Senken der Glocke 18 mit einem Teil der Flüssigkeit von der Glocke eingeschlossen sind und allmählich abkühlen.
  • Die für die Werkstücke erforderliche Temperatur ist dem Fachmann bekannt und im übrigen aus vielen Tabellen ersichtlich. Sie richtet sich nach der Art des Werkstoffs, aus dem die Stücke gefertigt sind. Aus den verfügbaren Tabellen sind solche Angaben sowie die einschlägigen Temperaturen der Werkstücke und damit die zu verwendende Härteflüssigkeit, die bei den erforderlichen Temperaturen siedet, ersichtlich. In diesem Zusammenhang wird besonders auf Standardwerke wie das »Metals HandbookK, Ausgabe 1948, ASM Verlag, Seite 607 bis 612 verwiesen.

Claims (6)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Härten und Kühlen von auf kritische Temperaturen erhitzten Werkstücken, bei dem anfangs die Werkstücke zunächst in ein auf wesentlich tieferer Temperatur liegendes Abschreckmittel getaucht und anschließend zusammen mit dem sie unmittelbar umgebenden Anteil des Gesamtvolumens des Abschreckmittels mit einem Schirm eingeschlossen werden, d a -durch gekennzeichnet, daß der Schirm durch die aus dem Abschreckmittel während der ersten Kühlung entwickelten Gase in einem gewissen Abstand über den gekühlten Werkstücken gehalten und erst durch das Abklingen der Gasentwicklung selbsttätig durch sein Eigengewicht gesenkt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Bewegung zwischen dem abgesenkten Schirm und Werkstücken begrenzt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm bei während des ersten Kühlschritts unter den Spiegel des Abschreckmittels tauchend gehalten wird.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einem mit Abschreckmittel gefüllten Behälter und einem in den Behälter absenkbaren Werkstückträger, einem glockenförmig nach unten offenen und die Werkstücke und das diese unmittelbar umgebende Abschreckmittel beim Absenken umhüllenden Schirm, gekennzeichnet durch eine Führung (17) am Werkstückträger (16) zur vertikalen Führung des Schirms (18) gegenüber den Werkstücken (10).
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, durch ein das Austauchen des Schirms (18) aus dem Abschreckmittel verhindernden Anschlag (11) an der Führung (17).
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungsvorrichtung (42, 43) zum Fassen und Absenken des Schirms (18) über die Werkstücke (10) vorgesehen ist, die von einem auf die Temperatur des Abschreckmittels im Behälter (13) entsprechenden Thermostaten (40) gesteuert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 391 368.
DEE16330A 1958-08-21 1958-08-21 Verfahren zum Haerten und Kuehlen von auf kritische Temperaturen erhitzten Werkstuecken Pending DE1173498B (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE391368C (de) * 1923-03-18 1924-03-07 Poldihuette Verfahren und Vorrichtung zum Haerten und Abkuehlen von Werkstuecken

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE391368C (de) * 1923-03-18 1924-03-07 Poldihuette Verfahren und Vorrichtung zum Haerten und Abkuehlen von Werkstuecken

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