DE1483029A1

DE1483029A1 - Furnace for the heat treatment of metallic objects

Info

Publication number: DE1483029A1
Application number: DE19641483029
Authority: DE
Inventors: Peter Schmetz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-12-05
Filing date: 1964-12-05
Publication date: 1969-02-20
Also published as: BE672092A; GB1085360A; CH458635A

Description

Furnace for the heat treatment of metallic objects

Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Wärmebehandlung metallischer Gegenstände, insbesondere zur Wärmebehandlung von hochwertigen legierten Stählen, wie Ohrom-Niekel-Stählen,The invention relates to a furnace for the heat treatment of metallic materials Objects, in particular for the heat treatment of high-quality alloyed steels, such as Ohrom-Niekel steels,

-2 beim Löten unter einem Vakuum vom Io Torr und darüber.-2 when soldering under a vacuum of Io Torr and above.

Zur Wärmebehandlung legierter Stähle beim Löten unter Vakuum benutzt man in der Regel evakuierte Behälter, in deren Innerem eine elektrische Heizung angebracht iat, die den Raum umgibt, in den das zu lötende Gut eingebracht wild. Um Abstrahlungsverluste zu vermeiden und die durch die Heizung erzeugte Strahlungswärme möglichst schnell auf das lötgut zu übertragen, ist der Lötraum außerhalb der Heizung allseitig mit Prallblechen umgeben. Nach Einführung des lötgutes wird der Behälter evakuiert und anschließend aufgeheizt. Nach der Behandlung muß das Lötgut so lange unter Vakuum bleiben, bis es sich auf eine Mindesttemperatur abgekühlt hat, bei der nach Ablassen des Vakuums keine-Veränderungen an der Oberfläche der behandelten Gegenstände, z.B. durch Oxydation, mehr auftreten. Nach Abschalten der Heizung hält sich die eingebrachte Wärme sehr lange im Behandlungsraum, so daß für das Abkühlen viel Zeit benötigt wird.For the heat treatment of alloyed steels during soldering under vacuum, evacuated containers are usually used, in their Inside an electric heater is attached, which surrounds the space in which the item to be soldered is introduced. In order to avoid radiation losses and to transfer the radiant heat generated by the heater to the item to be soldered as quickly as possible, the soldering space is outside the heater surrounded on all sides with baffles. After the item to be soldered has been introduced, the container is evacuated and then heated. After the treatment, the item to be soldered must remain under vacuum until it has cooled down to a minimum temperature has, in which no changes on the surface of the treated objects, e.g. by oxidation, occur more. After switching off the heating, the introduced heat remains in the treatment room for a very long time, so that it takes a long time for cooling.

Aus dem österreichischem Patent 2ol 865 ist eine Vorrichtung zum Blankglühen von Metallen bekannt, die in einem Glühtopf angeordnet werden, in dem ein Vakuum gezogen wer-From the Austrian patent 2ol 865 is a device known for bright annealing of metals, which are arranged in an annealing pot in which a vacuum is drawn

9 0 9808/0579 0 9808/057

ü.1^=333. v.4,9.1967}ü.1 ^ = 333. v.4.9.1967}

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den kann. Der Glütopf wird dabei in einen Ofen gefahren in dem ebenfalls ein Vakuum- erzeugt werden kann. Zum Abkühlen des Gutes wird das Yakuum in dem Ofen entfernt und der Topf aus dem Ofen herausgezogen.can. The glow pot is moved into an oven which a vacuum can also be generated. To cool the food, the yakuum in the oven is removed and the pot pulled out of the oven.

Der aus der DAS 1 169 977 bekannte Vakuumofen beruht auf dem gleichen Prinzip; bei diesem ist der Rezipient fest angeordnet, während das Heizaggregat nach oben und unten verfahrbar ist. Eine Kühlung unter Vakuum ist bei beiden Anord- ψ nungen nicht vorgesehen.The vacuum furnace known from DAS 1 169 977 is based on the same principle; in this case, the recipient is fixed, while the heating unit can be moved up and down. Cooling under vacuum is ψ voltages at two arrange- not provided.

Gegenstand der DAS 1 171 877 ist ein Vakuumofen, bei dem das Gut im Vakuum oder unter Schutzgas abgekühlt werden kann.Bei diesem Ofen stellt der Ofenraum gleichzeitig den ßezipienten dar, so daß keine getrennten Bäume vorliegen und beim Beschicken und Entleeren stets der gesamte Ofen geflutet werden muß.The subject of DAS 1 171 877 is a vacuum furnace in which the goods are cooled in a vacuum or under protective gas In this furnace, the furnace chamber also represents the ßzipient, so that there are no separate trees and the entire furnace must always be flooded when loading and unloading.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung, die zum Löten von hochwertigen legierten Metallen im Vakuum geeignet ist, so auszubilden, daß nach der Wärmebehandlung eine schnelle Abkühlung unter Vakuum möglich ist, der-art, daß das gelötete Gut eine kritische Temperatur schnell durchläuft. Hierzu sind dünne Rezipienten erforderlich die nicnt nur eine schnelle Aufheizung, sondern auch ein schnelles Abkühlen zulassen. Diese Aufgabe konnte mit den bisher bekanntgewordenen Einrichtungen nicht in befriedigender Weise gelöst werden, weil entweder der Rezipient unter Vakuum im Ofen belassen wurde oder der Rezipient mit Schutzgas geflutet werden mußte bevor man ihn aus dem Einwirkungsbereich der Heizung entfernte. .The invention is based on the object of a device for heat treatment, which is used for soldering high-quality alloyed Metals in a vacuum is suitable to form so that after the heat treatment, a rapid cooling under vacuum it is possible such that the soldered item quickly passes through a critical temperature. For this are thin recipients required that not only allow rapid heating, but also rapid cooling. This task could not be solved in a satisfactory way with the previously known facilities, because either the recipient was left under vacuum in the oven or the recipient had to be flooded with protective gas before it was removed from the area affected by the heating. .

Bei einem Ofen zur Wärmebehandlung von hochwertigen, legierten Stählen, wie z.B. Chrom-Nickel-Stählen, beim Löten unterIn a furnace for the heat treatment of high-quality, alloyed steels, such as chrome-nickel steels, when soldering under

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einem Vakuum van Io ÜJorr und darüber, bei dem das Lötgut in einem mit einem Vakuumanschluß versehenen Rezipienten mittels einer diesen umgebenden elektrischen Heizung aufgeheizt und unter Vakuum abgekühlt wird, wobei Rezipient und Heizung nach der Wärmebehandlung derart gegeneinander verschoben werden, daß der Recipient außerhalb des Einwirkungsbereiches der Heizung liegt, besteht die Erfindung darin, daß der mit einem abnehmbaren Deckel versehene Recipient dicht in den mit einem getrennten Vakuumanschluß versehenen Ofen eingesetzt ist und die elektrische Heizung mit der zugehörigen Isolierung in an sich bekannter Weise derart verschiebbar in dem Ofen angeordnet ist, daß sie in der Herstellung den Rezipienten umgibt, während sie in der ausgefahrenen Stellung den Hezipienten freigibt, der auch während der Beschickung durch die vom Deckel verschlossene öffnung in dem ständig unter Vakuum gehaltenen Ofenraum verbleibt. a vacuum van Io ÜJorr and above, in which the item to be soldered in a recipient provided with a vacuum connection by means of an electrical heater surrounding it is heated and cooled under vacuum, with the recipient and heater against each other after the heat treatment be moved so that the recipient is outside the area of action of the heater, the invention consists in that the provided with a removable cover Recipient tightly into the with a separate vacuum connection provided furnace is used and the electrical heater with the associated insulation in a known manner is arranged so slidably in the oven that it is in the production surrounds the recipient, while in the extended position it releases the recipient, who also remains in the furnace chamber, which is constantly kept under vacuum, during the loading through the opening closed by the lid.

Der wesentliche Vorteil gegenüber den aus dem österreichischem Patent 2ol 865 und der DAS 1 369977 bekannten Anordnungen besteht darin, daß die Heizung innerhalb des Ofenraumes verschiebbar ist, so daß die Abkühlung im Vakuum auch dann erfolgen kann, wenn die Wandungen des Rezipienten verhältnismäßig dünn ausgebildet sind, weil sowohl während des Aufheize,ns als auch beim Abkühlen im Ofenraum und im Rezipienten* ein annähernd gleich hohes Vakuum aufrechterhalten werden kann. Gegenüber der DAS 1 177 877 ist der Ofen gemäß vorliegender Erfindung insofern technisch fortschrittlich, als |erl&ezipient dicht in den Ofen eingesetzt ist und von außen beschickt werden kann, während der Ofenraum ständig unter ^ikuum bleibt. Beim Beschicken und Entleeren ist alBO nur der ,Rezipient, d.h. ein sehr kleiner Raum zu fluten·The main advantage over the arrangements known from Austrian patent 2ol 865 and DAS 1 369977 consists in the fact that the heater can be displaced within the furnace chamber, so that the cooling in the vacuum even then can take place when the walls of the recipient are proportionate are thin, because both during heating, ns and cooling in the oven and in the recipient * an approximately equally high vacuum can be maintained. Compared to DAS 1 177 877, the furnace is in accordance with The present invention is technically advanced in that it is inserted tightly into the furnace and from can be loaded from the outside, while the furnace chamber is constantly remains under ^ ikuum. When loading and unloading, alBO only the, recipient, i.e. to flood a very small room

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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung besteht der Ofen aus einem zylindrischen Mantel, in den von oben ein ebenfalls zylindrischer Rezipient kleineren Durchmessers eingesetzt ist, der von einem Heizzylinder umgeben ist, der aus Heizelementen und einer Isolierschicht besteht und innerhalb des Mantels soweit nach unten verschiebbar is daß er¹außerhalb der eigentlichen Heizzone des Ofens liegt und den Rezipienten freigibt. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Isolierung des Heizzylinders aus einer Schicht aus einer feuerfesten Auskleidung sowie einer Schicht aus Isolierwolle, die von dem Mantel des Heizzylin«* ders umgeben ist.In an expedient embodiment of the invention, the furnace consists of a cylindrical jacket into which a cylindrical recipient of smaller diameter is inserted from above, which is surrounded by a heating cylinder, which consists of heating elements and an insulating layer and can be moved downwards within the jacket that it is ¹ outside the actual heating zone of the oven and releases the recipient. According to a further feature of the invention, the insulation of the heating cylinder consists of a layer of a fireproof lining and a layer of insulating wool which is surrounded by the jacket of the heating cylinder.

Zweckmäßigerweise wird der Heizzylinder, während er ver_T schoben wird, durch am Ofenmantel angeordnete Rollpaare oder dergleichen geführt. Das Verschieben kann beispielsweise mittels einer Hubeinrichtung oder durch Zugmittel über einen außerhalb des Ofens angeordneten elektrischen Antrieb erfolgen.Appropriately, the heating cylinder, while it is _{pushed ver T} , is guided by pairs of rollers or the like arranged on the furnace shell. The shifting can take place, for example, by means of a lifting device or by means of traction means via an electrical drive arranged outside the furnace.

Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, den Boden des Heizzylinders mit einer, etwa dem Durchmesser des Rezipient en entsprechenden öffnung zu verseilen, die in abgesenktem (ausgefahrenen) Zustand durch eine entsprechend geformte Scheibe aus Isoliermaterial verschlossen wird und unterhalb des Hezipienten eine entsprechende Seheibe aus Isoliermaterial anzubringen, die im abgesenktem Zustand die obere Öffnung des Heizzylinders verschließt, durch die der Rezipient in diesen eintritt.It has also proven to be useful to have the bottom of the heating cylinder with a, approximately the diameter of the recipient to strand the corresponding opening, which in the lowered (extended) state through a correspondingly shaped Disc made of insulating material is closed and a corresponding Seheibe made of insulating material is to be attached below the Hezipient, the upper disc in the lowered state The opening of the heating cylinder, through which the recipient enters it, closes.

Es ist ferner vorgesehen, in an sich bekannter Weise an dem Deckel des Rezipienten eine Schicht aus Isoliermaterial und darunter Prallbleche anzubringen, die ebenso wieIt is also provided, in a manner known per se, to place a layer of insulating material on the lid of the recipient and to attach baffles underneath, as well as

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die Schicht aus Isoliermaterial fest mit dem Deckel verbunden und mit diesem abnehmbar sind. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die innere Fläche des Ofenmantels, insbesondere im Oberteil des Ofens, geschwärzt.the layer of insulating material is firmly connected to the cover and are removable with this. According to a further feature of the invention, the inner surface of the furnace shell, especially in the upper part of the furnace, blackened.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigernIn the drawing is an embodiment of the invention shown. Show it

Fig. 1 einen Ofen zur Wärmebehandlung beim Löten im Längsschnitt undFig. 1 shows a furnace for heat treatment during soldering in Longitudinal section and

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linfen H-II der lig.Fig. 2 shows a cross section according to the Linfen H-II of the lig.

Der Ofen besteht aus einem z.B. mit Wasser gekühlten zylindrischen Mantel 1 mit einer oberen kreisförmigen Öffnung. Der Mantel ist mit einem nicht dargestellten Anschlußstutzen für eine Vakuum!eitung versehen, durch die ein Vakuum im Inneren des Ofens erzeugt werden kann. In die obere Öffnung des Mantels ist dicht, z.B..durch eine Flanschenverbindung, der Eezipient 2 eingesetzt, der ebenfalls lösbar und dicht mit einem Deckel 3 verschlossen werden kann, in dem ein weiterer Stutzen 4 zum Anschluß einer Vakuumleitung 5 vorgesehen ist, über die im Inneren des Rezipienten ein Vakuum gezogen werden kann, das unabhängig von dem im Mantelraum herrschenden Vakuum ist.The furnace consists of a cylindrical one cooled with water, for example Sheath 1 with an upper circular opening. The jacket has a connecting piece, not shown for a vacuum line through which a vacuum can be generated inside the furnace. In the upper opening of the jacket is tight, e.g. by means of a flange connection, the eezipient 2 used, which can also be releasably and tightly closed with a lid 3, in which a further nozzle 4 is provided for connecting a vacuum line 5, via the inside of the recipient a vacuum can be drawn that is independent of the vacuum prevailing in the shell space.

An der Innenseite des Deckels 3 sind eine Isolierung 6_r beispielsweise aus Isolierwolle, und darunter eine Anzahl von Prallblechen 7 angebracht, die den Innenraum des Rezipienten nach oben isolieren.On the inside of the cover 3 an insulation 6 _r, for example made of insulating wool, and underneath a number of baffle plates 7 are attached, which insulate the interior of the recipient from above.

Den Rezipienten umgibt ein Heizzylinder 8, mit einer oberen und einer unteren kreisförmigen öffnung, die etwa den gleichen Querschnitt haben wie der Sezipient. Der auf der Zeichnung im oberen Teil des Ofens befindliche Heizzylinder A heating cylinder 8 surrounds the recipient, with an upper and a lower circular opening which have approximately the same cross-section as the recipient. The heating cylinder located in the upper part of the furnace in the drawing

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kann nach unten verschoben werden, wobei er durch Rollenpaare 9 geführt wird. Das Verschieben kann mittels eines Kettenzuges Io erfolgen, der Über einen außerhalb des Ofens angeordneten elektrischen Antrieb 18 betätigt wird. Der Heiazylinder 8 besteht aus den"Heizstäben 11 einer diese umgebenden feuerfesten Auskleidung 12 und einer Schicht 13 aus Isolierwolle, die bis an den äußeren Mantel 14 des Heizzylinders^ reicht.can be moved downwards by means of pairs of rollers 9 is performed. The movement can be done by means of a chain hoist Io, the one outside of the furnace arranged electric drive 18 is operated. The heating cylinder 8 consists of the "heating rods 11" surrounding them refractory lining 12 and a layer 13 of insulating wool, which extends to the outer jacket 14 of the heating cylinder ^ enough.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt«The device works as follows «

Das zu behandelnde Gut wird zunächst in den Rezipienten 2 gebracht und dieser mit dem Deckel 3 verschlossen. Dann wM sowohl im Mantelraum als auch im Inneren des Rezipienten ein Vakuum erzeugt. Während zum löten von Gegenständen ausThe items to be treated are first placed in the recipient 2 and this is closed with the lid 3. Then wM A vacuum is created both in the shell space and inside the recipient. While for soldering objects

hochwertigen Stählen in dem Rezipienten ein Vakuum von Io""^high quality steels in the recipient a vacuum of Io "" ^

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oder Io Torr gezogen werden muß, kann das Vakuum im Mantelraum sehr viel geringer sein, beispielsweise lo~\ Torr, d.h. nur so hoch, daß ein Einfallen des Rezipienten verhindert wird. Dies ist insofern vorteilhaft, als der Raum, in dem ein Hochvakuum aufrechterhalten werden muß, verhältnismäßig klein sein kann, und der Raum innerhalb des Mantels 1 unabhängig von dem im Rezipienten herrschenden Vakuum ist, so daß er auch nicht bei jeder neuen Charge geflutet zu werden braucht. Ferner kann die Wandstärke des Rezipienten verhältnismäßig dünn sein, so daß ein schneller Wärmeübergang stattfindet.or Io Torr must be drawn, the vacuum in the shell space be much lower, for example lo ~ \ Torr, i.e. only so high that the recipient is prevented from collapsing. This is advantageous in that the space in a high vacuum must be maintained, proportionately can be small, and the space inside the jacket 1 is independent of the vacuum prevailing in the recipient, so that it does not have to be flooded with every new batch. Furthermore, the wall thickness of the recipient can be proportionate be thin so that a rapid heat transfer takes place.

Nach dem Evakuieren wird die Heizung eingeschaltet, wobei sich 'der Heizzylinder in der auf der Zeichnung dargestellten Stellung befindet, in der er den Rezipienten umgibt und das in diesem befindliche Gut erwärmt. Die Strahlungswärme der Heizrohre wird durch die gute Isolierung weitgehend innerhalb des Heizzylinders gehalten; die Prallflächen 7 und die Isolierung 6 verhindern Wärmeverluste durch den DeckelAfter evacuation, the heating is switched on, whereby 'the heating cylinder is shown in the drawing Position is in which it surrounds the recipient and heats the goods located in this. The radiant heat the heating pipe is largely kept within the heating cylinder due to the good insulation; the baffles 7 and the insulation 6 prevent heat loss through the cover

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Die Abschirmung nach unten wird durch eine am Rezipienten befestigte Isolierscheibe 15 besorgt, die die untere Öffnung des Heizzylinders, wenn er in der dargestellten Stellung ist und die obere Öffnung verschließt, wenn der Heizzylinder nach unten ausgefahren ist. In dieser Stellung wild die untere Öffnung des Heizzylinders durch eine Isolierscheibe 16 auf dem Boden des Mantels 1 abgeschlossen.The downward shielding is provided by an insulating disk 15 attached to the recipient, which forms the lower opening of the heating cylinder when it is in the position shown and closes the upper opening when the heating cylinder is extended downwards. In this position, the lower opening of the heating cylinder wildly through an insulating washer 16 completed at the bottom of the shell 1.

Nach Beendigung der Wärmebehandlung wird die Heizung abgeschaltet und der Heizzylinder nach unten ausgefahren, so daß ä die Abkühlung durch Strahlung zum oberen Teil des gekühlten zylindrischen Hantele 1 erfolgen kann, was nach Fortfall der aeitlichen Isolierung verhältnismäßig schnell vonstatten geht. Um die Abkühlung zu beschleunigen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Innenfläche des Mantels 1 im oberen Abschnitt des Ofens zu schwärzen. Me geschwärzte Sohicht ist mit 17 bezeichnet. Auf diese Weise gelingt es, das in dem Rezipienten befindliche Gut schneller als bisher abzukühlen, so daß das Lot kurz nach Ausfahren des Heizzylinders erstarrt.After completion of the heat treatment, the heating is switched off and the heating cylinder is extended downward so that it can be made like the cooling by radiation to the upper portion of the cooled cylindrical Hantele 1, which relatively quickly goes after elimination of the isolation aeitlichen vonstatten. In order to accelerate the cooling, it has proven to be useful to blacken the inner surface of the jacket 1 in the upper section of the furnace. Me blackened Sohicht is marked 17. In this way it is possible to cool the material in the recipient faster than before, so that the solder solidifies shortly after the heating cylinder has been extended.

Wenn sich der Rezipient genügend abgekühlt hat, läßt manWhen the recipient has cooled down sufficiently, one leaves

durch den Stutzen 4 das Vakuum ab, worauf der Deckel entfernt ( und das Gut herausgenommen wird. Dabei bleibt selbstverstäxllich der Rezipient dicht mit dem Mantel verbunden, so daß das in diesem herrschende Vakuum bestehen bleiben kann.the vacuum is released through the nozzle 4, whereupon the lid is removed ( and the goods are taken out. The recipient remains, of course, tightly connected to the jacket, so that the vacuum prevailing in this can remain.

Claims

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Claims

- 8 claims

1. Furnace for the heat treatment of high-quality, alloyed steels, such as i3. Chromium-Nicfcel-steel, when soldering under one.

_2

Vacuum of Io Torr and above, in which the item to be soldered in one with a vacuum connection is provided by means of an electric heater surrounding the recipient and heated is cooled under vacuum, whereby the recipient and heater are shifted against each other after the yiarm treatment, that the recipient is outside the sphere of influence the heater is, characterized in that the provided with a removable cover (3) Recipient (2) is inserted tightly into the oven, which is provided with a separate vacuum connection, and the electric The heater with the associated insulation (11, 12, 13) is arranged in a manner known per se such that it can be displaced in the furnace is that it surrounds the recipient in the heating position, while in the extended position it surrounds the recipient releases, which also during the loading through the opening closed by the cover (3) in the constantly under Vacuum-held furnace chamber remains.

2. Oven according to claim 1, characterized in that the oven consists of a cylindrical jacket (1) into which from above a likewise cylindrical recipient (2) of smaller diameter is inserted, which is surrounded by a heating cylinder (8) which consists of heating elements (11) and an insulating layer (12, 13) and within the jacket (1) so far can be moved downwards so that it lies outside the actual heating zone of the furnace and releases the recipient (2).

3. Oven according to claim 1 and 2, characterized in that the heating cylinder (8) is guided by pairs of rollers (9) or the like arranged on the furnace shell (1), while

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he is postponed.

4 «Furnace according to claim 1 to 3, characterized in that the displacement by means of a lifting device or by pulling means (Io) takes place via an electric drive (18) arranged outside the furnace.

5. Oven according to claim 1 to 4, characterized in that the bottom of the heating cylinder (8) with an approximately the diameter of the Hezipient (2) corresponding opening is provided, which in the lowered state by a correspondingly shaped Disc (16) made of insulating material is closed, and that below the recipient (2) a corresponding disc (15) made of insulating material, which closes the upper opening of the heating cylinder when lowered, through which the recipient enters it.

6. Oven according to claim 1 to 5, characterized in that 'in a manner known per se, on the cover (3) of the Hezipienten (2) a layer (6) of insulating material and baffle plates (7) underneath, which, like the layer of Insulating material is firmly connected to the cover (3) and can be removed with it.

7. Oven according to claim 1 to 6, characterized in that the inner surface (17)> especially in the upper part of the furnace, is blackened.

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