DE19737212A1

DE19737212A1 - Workpiece carrier for the heat treatment of workpieces

Info

Publication number: DE19737212A1
Application number: DE19737212A
Authority: DE
Inventors: Ulf Naegele; Joerg Demmel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-03-04
Also published as: EP0899346A3; EP0899346A2; ATE258231T1; EP0899346B1; DE59810622D1

Abstract

The workpiece carrier is a single-piece, monolithic structure. Alternatively it consists of single-piece monolithic fiber reinforced ceramic support elements (51) with holes (55). Connector elements (52, 53) are inserted which consist of fiber-reinforced ceramics and take the form of strips, rods or pipes.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstückträger aus hitzebeständigem faserverbundkeramischem Material zum Wärmebehandeln von darauf angeordneten Werkstücken, mit im Gebrauch nach oben gewandten Werkstückauflagebereichen, die in einer Auflageebene voneinander beabstandet sind, so daß der Werkstückträger insgesamt für flüssige oder gasförmige Behandlungsmedien offen ist. Der Werkstückträger ist also für die Behandlungsmedien durchdringbar, um eine allseitige Beaufschlagung der Werkstücke mit den Behandlungsmedien zu ermöglichen. The invention relates to a workpiece carrier heat resistant fiber composite ceramic material for Heat treatment of workpieces arranged on it, with in Use upward workpiece support areas that are spaced apart in a support plane, so that the workpiece carrier as a whole for liquid or gaseous Treatment media is open. So the workpiece carrier is penetrable for the treatment media to an all-round Loading of the workpieces with the treatment media enable.

Werkstückträger zum Einsatz bei der Wärmebehandlung von Werkstücken, beispielsweise Glühen, Härten, Löten, CVD-Beschichten sind bekannt.Workpiece carriers for use in the heat treatment of Workpieces, for example annealing, hardening, soldering, CVD coating is known.

Mit der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung Nr. 196 51 408.8 wurde bereits vorgeschlagen, einen Werkstückträger aus faserverbundkeramischem Material zu fertigen, der aus streifenförmigen Bauteilen mit randoffenen schlitzförmigen Ausnehmungen gebildet ist, wobei die streifenförmigen Bauteile über die schlitzförmigen Ausnehmungen ineinandergreifend zusammengesteckt sind.With the unpublished patent application No. 196 51 408.8 has already been proposed, a workpiece carrier to manufacture from fiber composite material, which consists of strip-shaped components with slit-shaped edges Recesses is formed, the strip-shaped Components over the slot-shaped recesses are interlocked.

Ein derartiger Werkstückträger ist zwar für viele Verwendungen ausreichend und vorteilhaft; die Fertigung der streifenförmigen Bauteile und die Ausbildung der randoffenen Schlitze ist jedoch aufwendig und erweist sich als kostenintensiv. Die schlitzförmigen Verbindungsstellen schwächen zudem das Material und erfordern eine entsprechend massive Bauweise, womit ein erhöhter Materialverbrauch einhergeht. Beim Handhaben der Werkstückträger können sich die gesteckten Verbindungen mitunter lösen.Such a workpiece carrier is indeed for many Uses sufficient and beneficial; the manufacture of the strip-shaped components and the formation of the edge-open slots, however, is complex and proves to be as costly. The slit-shaped connection points also weaken the material and require one correspondingly massive construction, with which an increased Material consumption goes hand in hand. When handling the Workpiece carriers can get the plugged connections sometimes solve.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstückträger der vorstehend beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß er bei gleichem oder geringerem Materialeinsatz stabiler und preiswerter hergestellt werden kann. Es soll des weiteren sicher verhindert werden, daß sich gefügte Einzelteile unbeabsichtigt lösen.The invention has for its object a Workpiece carrier of the type described above to improve in that he at the same or less material use more stable and cheaper can be manufactured. It should also be safe be prevented that joined parts unintentionally solve.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Werkstückträger einstückig monolithisch ausgebildet ist oder dadurch, daß er aus einstückig monolithisch ausgebildeten faserverbundkeramischen Elementen und aus in Bohrungen in diesen Elementen eingesteckten und diese zusammenhaltenden stangen-, leisten- oder rohrförmigen faserverbundkeramischen Stützprofilen gebildet ist.This object is achieved in that the Workpiece carrier is monolithic in one piece or by being monolithic in one piece trained fiber composite ceramic elements and in Bores inserted into these elements and this cohesive rod, strip or tubular fiber composite ceramic support profiles is formed.

Dadurch, daß der Werkstückträger nach der ersten Variante der Erfindung einstückig monolithisch ausgebildet ist, besteht nicht die Gefahr, daß sich gesteckte Verbindungsstellen lösen. Außerdem können bei geeigneter nachfolgend noch zu beschreibender Herstellungsweise die Produktionskosten gesenkt werden.Because the workpiece carrier according to the first variant of the invention is monolithic, there is no risk of getting stuck Loosen connection points. In addition, if appropriate Production method to be described below Production costs can be reduced.

Wenn vorstehend von einem einstückig monolithischen Werkstückträger gesprochen wird, so ist hierunter eine fugenlose Bauweise zu verstehen, d. h. der Körper bildet im fertigen Zustand eine feste handhabbare Einheit. Bereits beim Herstellungsprozeß des faserverbundkeramischen Materials wird eine endformnahe Formgebung des Werkstückträgers erreicht.If above from a one piece monolithic Workpiece carrier is spoken, there is one among them to understand seamless construction, d. H. the body forms in finished condition a solid manageable unit. Already in the manufacturing process of the fiber composite ceramic Material becomes a near-net shape of the Workpiece carrier reached.

Nach der zweiten Variante der Erfindung sind mehrere monolithisch ausgebildete Elemente durch stangen-, leisten- oder rohrförmige faserverbundkeramische Stützprofile zusammengehalten, die in Bohrungen in den Elementen eingesteckt sind. Es hat sich gezeigt, daß sich hierdurch eine wesentlich stabilere Tragkonstruktion für den Werkstückträger verwirklichen läßt, ohne daß die Wandstärken erhöht werden müssen. Es lassen sich im Vergleich zur Stecktechnik sogar geringere Wandstärken der faserverbundkeramischen Elemente bzw. der Stangen oder rohrförmigen Stützprofile verwirklichen. Die Werkstückauflagebereiche können von den Stützprofilen oder von den die Bohrungen aufweisenden Elementen oder von beiden gebildet sein.According to the second variant of the invention, there are several monolithically designed elements by bar, bar or tubular fiber composite ceramic support profiles held together in holes in the elements are plugged in. It has been shown that this a much more stable support structure for the Workpiece carrier can be realized without the Wall thicknesses need to be increased. It can be in Even smaller wall thicknesses compared to the plug-in technology fiber composite ceramic elements or the rods or Realize tubular support profiles. The Workpiece support areas can be from the support profiles or of the elements having the holes or of both be formed.

Ein Beispiel eines faserverbundkeramischen Materials ist CFC (Carbon Fibre Reinforced Carbon), wobei die Fasern aus Kohlenstoff und ein sogenannter Matrixprecursor aus Pech oder Harz besteht. Der Matrixprecursor wird während des Herstellungsverfahrens in Kohlenstoff bzw. Graphit umgewandelt. Zur Oxidationsbeständigkeit und als Verschleißschutz können die hergestellten monolithischen Elemente auch beschichtet werden. An example of a fiber composite ceramic material is CFC (Carbon Fiber Reinforced Carbon), where the fibers are made of Carbon and a so-called matrix precursor made of pitch or resin. The matrix precursor is used during the Manufacturing process in carbon or graphite converted. For oxidation resistance and as Wear protection can be made monolithic Elements can also be coated.

Zur Herstellung eines einstückig monolithisch ausgebildeten Werkstückträgers kann in vorteilhafter Weise eine Naßwickeltechnik angewandt werden, wobei ein mit Bindemittel getränktes Faserbündel oder auch eine streifenförmige Faserbahn aufeinen sich drehenden Kern aufgewickelt wird. Hierbei entsteht ein Hohlstrang, von dem dann Längsabschnitte zur Bildung des monolithischen Werkstückträgers abgetrennt werden können. Wenn bei Verwendung einer streifenförmigen Faserbahn die Streifenbreite bereits der Höhe des herzustellenden Werkstückträgers entspricht, so wird dieser bereits nach dem Aushärten der gewickelten Form erhalten, ohne daß ein zusätzlicher Trennvorgang erforderlich ist.To produce a monolithic one-piece construction Workpiece carrier can advantageously a Wet winding technology can be applied, one with Binder soaked fiber bundle or also a strip-shaped fibrous web on a rotating core is wound up. This creates a hollow strand from which then longitudinal sections to form the monolithic Workpiece carrier can be separated. If at Using a strip-shaped fiber web Stripe width already the height of the to be manufactured Corresponds to the workpiece carrier, so this is already after the curing of the wound form obtained without a additional separation process is required.

Zur Ausbildung der Werkstückauflagebereiche können vorzugsweise gefräste randoffene Ausnehmungen vorgesehen sein. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Werkstückträger in vorteilhafter Weise übereinanderzustapeln.Can be used to form the workpiece support areas preferably milled recesses are provided be. This opens up the possibility of the workpiece carrier in advantageously stacked on top of each other.

Um ein seitliches Verrutschen von übereinandergestapelten Werkstückträgern zu verhindern, sind in vorteilhafter Weise randoffene Freischneidungen vorgesehen, deren Begrenzungsflächen als Anschläge zwischen den Werkstückträgern dienen und diese in Position halten. To prevent stacked materials from sliding sideways Preventing workpiece carriers are advantageous open cuts provided, whose Boundary surfaces as stops between the Serve workpiece carriers and hold them in position.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines monolithischen Werkstückträgers ist dieser in Form einer geprägten Flachmaterialbahn eines mit Bindemittel getränkten Faserstoffs gebildet, wobei durch die Prägung Erhebungen und Vertiefungen geformt sind. Die Prägung wird vorzugsweise in einer geheizten Pressform durchgeführt, wobei mehrere Flachmaterialbahnen laminatartig übereinander angeordnet sind, so daß der Vorgang des Aushärtens in der erhitzten Pressform durchgeführt werden kann.According to a further preferred embodiment of a monolithic workpiece carrier is in the form of a embossed flat material web one with binder impregnated fiber, formed by the embossing Elevations and depressions are shaped. The imprint will preferably carried out in a heated mold, where several flat material webs laminate one above the other are arranged so that the process of curing in the heated mold can be performed.

In bevorzugter Weise werden durch die Prägung Erhebungen und Vertiefungen mit verrundeter Gestalt gebildet, die in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind, was die Möglichkeit eröffnet, die Werkstückträger unter Verwendung von Distanzstücken in definierter Lage übereinander anzuordnen.The embossing preferably results in elevations and recesses with a rounded shape formed in a regular pattern of what the Possibility opened using the workpiece carrier of spacers in a defined position one above the other to arrange.

Als einstückig monolithisch ausgebildeter Werkstückträger wird auch ein solcher verstanden, der aus einer Mehrzahl von in Naßwickeltechnik hergestellten Hohlstrangelementen mit polygonaler Querschnittsform gebildet ist, die im nassen Zustand miteinander verpreßt und anschließend zur Bildung des monolithischen Körpers ausgehärtet sind (Fig. 3). A one-piece monolithic workpiece carrier is also understood to be one that is formed from a plurality of hollow strand elements with a polygonal cross-sectional shape that are produced using wet winding technology, which are pressed together in the wet state and then hardened to form the monolithic body ( FIG. 3).

Zwischen den miteinander verpreßten Hohlstrangelementen oder auch zur Zusammenfassung einer Gruppe von Hohlstrangelementen können getränkte imprägnierte Fasermatten verwendet werden, die im nassen Zustand zwischen den Hohlstrangelementen angeordnet sind, um deren Anbindung aneinander zu verbessern, oder zur Bildung eines Bündels um die Hohlelemente herumgewickelt sind. In jedem Fall wird nach dem Aushärten ein einstückiger fugenfreier monolithischer Werkstückträger erhalten.Between the hollow strand elements pressed together or to summarize a group of Hollow strand elements can be impregnated Fiber mats are used that are wet are arranged between the hollow strand elements to their To improve connection to each other, or to form a Bundles are wrapped around the hollow elements. In each Case becomes a one-piece joint-free after curing monolithic workpiece carrier received.

Wenn nach der zweiten Erfindungsvariante mehrere monolithisch ausgebildete faserverbundkeramische Elemente durch stangen-, leisten- oder rohrförmige faserverbundkeramische Stützprofile aneinandergefügt sind, so erweist sich eine Ausführungsform als vorteilhaft, bei der senkrecht zur Auflageebene erstreckte Hülsenelemente verwendet sind, in denen Querbohrungen für die Stützprofile eingebracht sind.If after the second variant of the invention several monolithic fiber composite ceramic elements through rod, strip or tubular fiber composite ceramic support profiles are joined together, so an embodiment proves to be advantageous in the sleeve elements extending perpendicular to the support plane are used in which cross holes for the support profiles are introduced.

Die Querbohrungen sind dabei vorzugsweise so zueinander versetzt, daß die in die Querbohrungen eingesteckten Abschnitte der Stützprofile innerhalb der Hülsenelemente übereinander zu liegen kommen. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Stützprofile möglichst weit in die Hülsenelemente einzuschieben oder gar durch eine weitere fluchtende Querbohrung auf der anderen Seite wieder austreten zu lassen, wodurch die Stabilität des Werkstückträgers beträchtlich erhöht wird. Wenn die Stützprofile, wie vorstehend erwähnt, innerhalb der Hülsenelemente übereinander zu liegen kommen, eröffnet dies des weiteren die Möglichkeit, die Hülsenelemente durch Verbindungsmittel, wie Schrauben, Bolzen oder dergleichen, miteinander zu verbinden.The cross bores are preferably so to each other offset that the inserted in the cross holes Sections of the support profiles within the sleeve elements come to lie on top of each other. This opens the Possibility to extend the support profiles as far as possible Insert sleeve elements or even by another aligned cross hole on the other side again to let out, thereby the stability of the Workpiece carrier is increased considerably. If the Support profiles, as mentioned above, within the Sleeve elements come to lie on top of each other, this opens up furthermore the possibility of through the sleeve elements Connecting means, such as screws, bolts or the like, connect with each other.

Die gegenüberliegenden Längsöffnungen der Hülsenelemente können durch kappenartige Verschlußelemente abgedeckt sein.The opposite longitudinal openings of the sleeve elements can be covered by cap-like closure elements be.

Die Werkstückträger können nach einem weiteren Ausführungsbeispiel auch mäandrierend abgewinkelte streifenförmige monolithische Teile umfassen, welche mittels durch Öffnungen hindurchgreifende stangenförmige Stützprofile, insbesondere Schrauben, gegeneinander fixiert sind. Solchenfalls bilden die nach oben gewandten Schmalseiten der Streifen die Werkstückauflagebereiche (Fig. 4).According to a further exemplary embodiment, the workpiece carriers can also comprise meandering, angled strip-shaped monolithic parts which are fixed to one another by means of rod-shaped support profiles, in particular screws, which extend through openings. In such a case, the narrow sides of the strips facing upward form the workpiece support areas ( FIG. 4).

Es können auch in Naßwickeltechnik ausgebildete Hohlstrangsegmente quer zur Längsachse ihrer Öffnung durch die durch Bohrungen hindurchgreifenden Stützprofile miteinander verbunden werden (Fig. 6). Hollow strand segments designed in wet winding technology can also be connected to one another transversely to the longitudinal axis of their opening by the support profiles extending through bores ( FIG. 6).

Nach einem ganz besonders vorteilhaften Erfindungsgedanken, der sich auf sämtliche Ausführungsformen der Erfindung beziehen kann, weist der Werkstückträger Stapelschnittstellen auf, mit denen Distanzstücke derart zusammenwirken können, daß mehrere Werkstückträger übereinander stapelbar sind. In bevorzugter Weise sind diese Stapelschnittstellen durch in Stapelrichtung vorgesehene Ausnehmungen gebildet, in welche Distanzstücke eingreifen können.After a particularly advantageous inventive idea, which relates to all embodiments of the invention can refer to the workpiece carrier Stack interfaces with which spacers such can cooperate that several workpiece carriers are stackable on top of each other. Are preferred these stack interfaces by in the stacking direction provided recesses, into which spacers can intervene.

Diese Ausnehmungen können beispielsweise geprägte oder gestanzte Durchgangsöffnungen in einem einstückig monolithischen Werkstückträger sein. Wenn der Werkstückträger ein flächenhaft geprägtes Erhebungen und Vertiefungen aufweisendes Gebilde ist, so erweist es sich als vorteilhaft, die Öffnungen in den Erhebungen und/oder Vertiefungen vorzusehen.These recesses can be embossed or, for example punched through openings in one piece be a monolithic workpiece carrier. If the Workpiece carrier an area-shaped elevations and It is a structure with deepening, it turns out as advantageous, the openings in the surveys and / or To provide recesses.

Es kann sich insbesondere bei einer Ausführungsform mit in Stapelrichtung orientierten Hülsenelementen als vorteilhaft erweisen, wenn die schnittstellenbildenden Ausnehmungen Gewindeöffnungen sind.It can be particularly in one embodiment with in Pipe direction oriented sleeve elements as advantageous prove if the interface-forming recesses There are threaded openings.

Eine weitere Erfindungsvariante von eigenständiger Bedeutung wird in einem gattungsgemäßen Werkstückträger gesehen, der so ausgebildet ist, daß die Werkstückauflagebereiche von gitterförmig auf eine ebene Profilkonstruktion aufgewickelten Fasersträngen gebildet sind, wobei die Ganghöhe der Wicklung den Abstand der Gitterstruktur definiert (Fig. 7). Bei der Profilkonstruktion kann es sich um eine Konstruktion der vorstehend beschriebenen Art mit monolithisch ausgebildeten Elementen und aus in Bohrungen in diesen Elementen eingesteckten Stützprofilen, auf welche die Faserstränge aufgewickelt sind, handeln.Another variant of the invention of independent importance is seen in a workpiece carrier of the generic type, which is designed such that the workpiece support areas are formed by fiber strands wound onto a flat profile structure, the pitch of the winding defining the spacing of the lattice structure ( FIG. 7). The profile construction can be a construction of the type described above with monolithically designed elements and from support profiles inserted into bores in these elements and onto which the fiber strands are wound.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:Further features, details and advantages of the invention result from the appended claims and the graphic representation and the following description preferred embodiments of the invention. In the Drawing shows:

Fig. 1 eine monolithische Ausführungsform eines erfindungsgemäßen in Naßwickeltechnik hergestellten Werkstückträgers zur Aufnahme von gekröpften Langteilen; Figure 1 shows a monolithic embodiment of a workpiece carrier according to the invention manufactured in wet winding technology for receiving cranked long parts.

Fig. 2 eine monolithische Ausführungsform eines erfindungsgemäßen in Flächenpresstechnik hergestellten Werkstückträgers; FIG. 2 shows a monolithic embodiment of a workpiece carrier according to the invention produced using surface press technology;

Fig. 2a die Verdeutlichung eines Stapelprinzips für den Werkstückträger nach Fig. 2; FIG. 2a shows a stacking principle for the workpiece carrier according to FIG. 2;

Fig. 3 die Herstellungsschritte einer weiteren Ausführungsform eines monolithischen Werkstückträgers; FIG. 3 shows the production steps of another embodiment of a monolithic workpiece carrier;

Fig. 4 eine Ausführungsform eines Werkstückträgers aus mehreren lösbar zusammengefügten monolithischen Elementen; Fig. 4 shows an embodiment of a workpiece carrier of a plurality of detachably assembled monolithic elements;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Werkstückträgers aus mehreren lösbar zusammengefügten monolithischen Elementen; Fig. 5 shows another embodiment of a workpiece carrier of a plurality of detachably assembled monolithic elements;

Fig. 5a verdeutlicht ein Stapelprinzip für den Werkstückträger nach Fig. 5; FIG. 5a illustrates a batch principle for the workpiece carrier according to Fig. 5;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Werkstückträgers aus mehreren lösbar zusammengefügten monolithischen Elementen; Fig. 6 shows another embodiment of a workpiece carrier of a plurality of detachably assembled monolithic elements;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform eines Werkstückträgers aus mehreren lösbar zusammengefügten monolithischen Elementen mit einem Werkstückauflagebereich, der von gitterförmig aufgewickelten Fasersträngen gebildet ist. Fig. 7 shows another embodiment of a workpiece carrier of a plurality of detachably assembled monolithic elements having a workpiece support portion which is formed by lattice-shaped wound fiber strands.

Fig. 1 zeigt einen Werkstückträger 1, der aus einem in Naßwickeltechnik hergestellten Hohlprofil abgetrennt wurde und durch gezielte Fräsbearbeitungen an den Seiten Auflageflächen 12, 13 und Stapelflächen 16, 17 erhält. Dadurch ist es möglich, gekröpfte Längsteile 21 in einem einteiligen Werkstückträger aufzunehmen und mehrere Werkstückträger übereinander zu stapeln 11. Nasen 14 und 15 hindern die Werkstücke daran, auf den Auflageflächen 12, 13 bis an die Seiten heranzurutschen und dadurch das Wärmebehandlungsergebnis negativ zu beeinflussen. Die Werkstückträger 1 können unter einem Winkel von 45° gestapelt werden. Die Stapelflächen 16 und 17 gewährleisten eine sichere Stapelbarkeit, wobei durch Freischneidungen gebildete Anschläge 18 und 19 des darüberliegenden Werkstückträgers eine definierte Position gewährleisten. Die Nasen 14 und 20 verhindern ein Verrutschen in Querrichtung. Fig. 1 shows a workpiece carrier 1 , which was separated from a hollow profile made in wet winding technology and obtained by targeted milling operations on the sides of the support surfaces 12 , 13 and stacking surfaces 16 , 17 . This makes it possible to accommodate cranked longitudinal parts 21 in a one-piece workpiece holder and to stack 11 workpiece holders one above the other. Noses 14 and 15 prevent the workpieces from sliding up to the sides on the contact surfaces 12 , 13 and thereby negatively influencing the heat treatment result. The workpiece carriers 1 can be stacked at an angle of 45 °. The stacking surfaces 16 and 17 ensure secure stackability, with stops 18 and 19 of the workpiece carrier lying above them, which are formed by free cuts, ensuring a defined position. The lugs 14 and 20 prevent slipping in the transverse direction.

Für ungekröpfte Längsteile ist es möglich, den umlaufenden monolithischen Rahmen (Hohlprofil) ohne die Aussparungen der Auflageflächen 12, 13 zu fertigen und durch Aufbohren der Seitenwände 22 und 23 Öffnungen zu erzeugen, durch die mindestens zwei Querrohre als Auflagefläche für die Längsteile gesteckt werden (ohne Abbildung). Der umlaufende Rahmen hält dabei die Werkstücke auf ihrer Position.For non-cranked longitudinal parts, it is possible to manufacture the circumferential monolithic frame (hollow profile) without the cutouts in the support surfaces 12 , 13 and to create openings by drilling out the side walls 22 and 23 through which at least two cross tubes are inserted as a support surface for the longitudinal parts (without Illustration). The surrounding frame keeps the workpieces in their position.

Fig. 2 zeigt einen monolithischen Werkstückträger 2 (Grundrost), hergestellt in Prepreg-Technik. Die mit Matrixprecursor getränkten Gewebe werden aufeine Pressform mit Erhöhungen 24 und Vertiefungen 25 gelegt und anschließend verpreßt. Nach der Aushärtung und Umwandlung in faserverbundkeramisches Material werden in die verwendeten Erhöhungen 24 durch einen Flachschleifprozeß Öffnungen 26 eingebracht, und es entsteht eine plane Oberfläche zur Aufnahme von Werkstücken. Fig. 2 shows a monolithic workpiece carrier 2 (base grating), manufactured in prepreg technology. The tissues impregnated with matrix precursors are placed on a press mold with elevations 24 and depressions 25 and then pressed. After curing and conversion into fiber composite material, openings 26 are introduced into the elevations 24 used by a surface grinding process, and a flat surface is created for receiving workpieces.

Fig. 2a zeigt beispielhaft ein Verbindungs- bzw. Distanzstück 27 als Stapelhilfe für den erfindungsgemäßen Werkstückträger 2 in Fig. 2. Ein Rohr 28 aus faserverbundkeramischem Material wirkt als Distanzstück 27 zwischen oberem und unterem Werkstückträger. Die sechs jeweils am Umfang der Rohrenden angebrachten Zapfen 29 greifen dabei in die Öffnungen 26 und verhindern ein Verrutschen des Distanzstücks 27. Fig. 2a shows an example of a connecting and spacer 27 as the stacking aid according to the invention for the workpiece carrier 2 in Fig. 2. A pipe 28 from faserverbundkeramischem material acts as a spacer 27 between the upper and lower workpiece carrier. The six pins 29 each attached to the circumference of the pipe ends engage in the openings 26 and prevent the spacer 27 from slipping.

Fig. 3 zeigt eine modifizierte Wickeltechnik zur Herstellung einer monolithischen wabenförmigen Struktur bei einem Werkstückträger 3. Die einzelnen Waben werden auf einen entsprechenden Kern 30 aufgewickelt, so daß Hohlprofile 31 entstehen. Anschließend werden die noch nassen, gewickelten Hohlprofile 31 zusammengelegt, verpreßt und ausgehärtet. Es entsteht ein monolithischer Grundkörper 32, der nach Entnahme der Kerne auf die endgültige Form 3 zugeschnitten werden kann. Dabei wird die obere oder untere Schmalseite der Wabensegmente 35 als Auflagefläche für die Werkstücke genutzt. Fig. 3 shows a modified winding technique for preparing shows a monolithic honeycomb structure at a workpiece carrier 3. The individual honeycombs are wound on a corresponding core 30 , so that hollow profiles 31 are formed. Then the still wet, wound hollow profiles 31 are folded together, pressed and hardened. A monolithic base body 32 is formed , which can be cut to the final shape 3 after the cores have been removed. The upper or lower narrow side of the honeycomb segments 35 is used as a support surface for the workpieces.

Da die einzelnen Waben nur über die Matrix verbunden sind, kann die Biegefestigkeit des gesamten Rostes durch Einlegen oder Wickeln von imprägnierten Fasermatten 34 zwischen die einzelnen Hohlprofile 31 oder um das ganze Gebilde herum verbessert werden. Werden die Hohlprofile 31 anschließend verpreßt, ausgehärtet und karbonisiert, so gibt es auch Faserorientierungen zwischen den einzelnen Waben im Verbund.Since the individual honeycombs are only connected via the matrix, the bending strength of the entire grate can be improved by inserting or winding impregnated fiber mats 34 between the individual hollow profiles 31 or around the entire structure. If the hollow profiles 31 are subsequently pressed, hardened and carbonized, there are also fiber orientations between the individual honeycombs in the composite.

Durch Aufwickeln von Fasersträngen können nur langgezogene Hohlkörper 31 gefertigt werden, da die Fasern schräg und über Kreuz aufgewickelt werden müssen. Um einen schmalen Rost zu erzeugen, muß das aus gestapelten, langgezogenen Hohlkörpern hergestellte Gebilde in Segmente 35 getrennt werden. Um das Trennen zu ersparen, kann diese Wickeltechnik modifiziert werden, indem bereits ein auf Rostbreite gewebtes Band imprägniert und dann auf einen Kern gewickelt wird. Dieses Band weist eine Breite, welche der Höhe des herzustellenden Werkstückträgers entspricht, auf und kann gleichzeitig zur Verstärkung der Verbindung zwischen den Hohlprofilen eingesetzt werden.By winding up fiber strands, only elongated hollow bodies 31 can be produced, since the fibers have to be wound up obliquely and crosswise. In order to produce a narrow grate, the structure made from stacked, elongated hollow bodies must be separated into segments 35 . In order to save separation, this winding technique can be modified by already impregnating a tape that has been woven to a grid width and then winding it onto a core. This band has a width which corresponds to the height of the workpiece carrier to be produced and can at the same time be used to reinforce the connection between the hollow profiles.

In Fig. 4 sind mäandrierend abgewinkelte streifenförmige Teile 41 versetzt aneinandergestellt und an den Verbindungsflächen 42 einzeln mit Schrauben 43 zusammengefügt, wobei ein stufenförmiges Teil 41 mit Bohrungen 45 und das angrenzende mit Gewinde 46 versehen ist. Noch günstiger ist eine durchgehende Stange 47, welche Bohrungen 48 in den streifenförmigen Teilen 41 durchsetzt und mit einer Verschraubung am Ende fixiert sein kann. Dadurch kann die Quersteifigkeit erhöht und der Montageaufwand minimiert werden. Gleichzeitig können durch die elastische Wabenstruktur Spannungen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung von Schraubverbindung und der abgewinkelten streifenförmigen Teile 41 ausgeglichen werden.In Fig. 4 meandering angled strip-shaped parts 41 are staggered and assembled individually at the connecting surfaces 42 with screws 43 , one step-shaped part 41 being provided with bores 45 and the adjacent one with thread 46 . A continuous rod 47 is even more favorable, which passes through bores 48 in the strip-shaped parts 41 and can be fixed at the end with a screw connection. This increases the transverse rigidity and minimizes the assembly effort. At the same time, the elastic honeycomb structure can compensate for stresses due to different thermal expansion of the screw connection and the angled strip-shaped parts 41 .

Fig. 5 zeigt einen Werkstückträger 5, der aus faserverbundkeramischen Rohrprofilen 52, 53 zusammengesteckt wurde. Senkrecht stehende Hülsen 51 (hier sechs Stück) werden mit CFC-Rohren 52 und 53 verbunden, die in Bohrungen 55 in den Hülsen 51 eingesteckt werden, und bilden einen Rahmen. Zwischen die drei querliegenden Rohre 53 im Rahmen werden zur Ausbildung eines Rostes dünnere Rohre 54 gesteckt. Die Fügeverbindung die den Rahmen zusammenhält, befindet sich im Inneren der senkrecht stehenden Hülse 51 und ist in der Draufsicht 56 separat dargestellt. Die dünnen Rohre 54 werden durch Bohrungen 55 a in die Querrohre 53 eingesteckt und durch den Rahmen zusammengehalten. Die zwei längsgerichteten Rohre 52 und die tieferliegenden Querrohre 53 des Rahmens sind durch einen Bolzen 57 innerhalb der senkrecht stehenden Hülse 51 verbunden. Die Rohre 52 und 53 können auch beidseitig durch die Hülse 51 gesteckt werden, um damit die Verwindungssteifigkeit zu erhöhen (ohne Abbildung). Die Wärmeausdehnung an den Verbindungsstellen ist nahezu gleich, so daß Eigenspannungen beim Erwärmen nicht zu erwarten sind. Um verschleißfeste Auflagepunkte einzubinden, können die Hülsen 51 an den offenen Stellen durch entsprechende Verschlußelemente 58 aus Stahl oder faserverbundkeramischem Material geschlossen werden (Fig. 5a). Dadurch werden gleichzeitig die Hohlräume des Rohrgebildes von den umgebenden Medien geschützt und abgedichtet. Fig. 5 shows a workpiece carrier 5 , which was put together from fiber composite ceramic tube profiles 52 , 53 . Vertically standing sleeves 51 (here six pieces) are connected to CFC tubes 52 and 53 , which are inserted into bores 55 in the sleeves 51 , and form a frame. Thinner tubes 54 are inserted between the three transverse tubes 53 in the frame to form a grate. The joint connection that holds the frame together is located inside the vertical sleeve 51 and is shown separately in plan view 56 . The thin tubes 54 are inserted through holes 55 a in the cross tubes 53 and held together by the frame. The two longitudinal tubes 52 and the lower transverse tubes 53 of the frame are connected by a bolt 57 within the vertical sleeve 51 . The tubes 52 and 53 can also be pushed through the sleeve 51 on both sides in order to increase the torsional rigidity (without illustration). The thermal expansion at the connection points is almost the same, so that residual stresses during heating are not to be expected. In order to incorporate wear-resistant support points, the sleeves 51 can be closed at the open locations by means of corresponding locking elements 58 made of steel or fiber-composite ceramic material ( FIG. 5a). This simultaneously protects and seals the cavities of the tubular structure from the surrounding media.

Das Stapelprinzip in Fig. 5a des erfindungsgemäßen Werkstückträgers in Fig. 5 zeigt, daß die Hülsen 51 an Ober- und Unterseite mit einem Gewinde 51a versehen werden können. Dadurch entsteht eine definierte Schnittstelle zum Stapeln mehrerer Werkstückträger. Als Distanzstück 59 zwischen den einzelnen Werkstückträgern kann ein an den Enden verjüngtes Rohr 59 eingesteckt werden. Auflage- bzw. Verschlußelemente 58 werden durch eine Schraubverbindung in dem Gewinde 51a befestigt.The stack principle in Fig. 5a of the workpiece carrier according to the invention in Fig. 5 shows that the sleeves 51 can be provided on the top and bottom with a thread 51 a. This creates a defined interface for stacking several workpiece carriers. A tube 59 tapered at the ends can be inserted as a spacer 59 between the individual workpiece carriers. Support or closure elements 58 are fastened by a screw connection in the thread 51 a.

Fig. 6 stellt einen mit gleichartigen senkrecht stehenden Hohlprofilen 61 aufgebauten Werkstückträger 6 dar. Die einzelnen Hohlprofile, die wiederum in Naßwickeltechnik hergestellt sind, werden durch Rohrprofile 62 zusammengehalten und sind durch das diagonal eingeschobene Rohr 63 ausreichend fixiert. Die Rohre 62, 63 sind durch miteinander fluchtende Öffnungen 65 in den Hohlprofilen 61 hindurchgesteckt und können durch eingesteckte Bolzen an ihren Enden gesichert werden (ohne Abbildung). Die Auflagefläche der Werkstücke 64 wird durch die Schmalseite der senkrecht stehenden Hohlprofile 61 erzeugt. Bei einer Variante dieses Konzepts 66 werden die Hohlprofile versetzt angeordnet. Dadurch kann aufeine diagonale Rohrverstrebung verzichtet werden. Fig. 6 illustrates a standing with similar vertical hollow profiles are 61 constructed workpiece carrier 6. The individual hollow profiles, which are in turn produced in Naßwickeltechnik, are held together by pipes 62 and are sufficiently fixed by the diagonally inserted pipe 63. The tubes 62 , 63 are inserted through mutually aligned openings 65 in the hollow profiles 61 and can be secured at their ends by inserted bolts (not shown). The contact surface of the workpieces 64 is generated by the narrow side of the vertical hollow profiles 61 . In a variant of this concept 66 , the hollow profiles are arranged offset. This eliminates the need for diagonal pipe bracing.

Fig. 7 zeigt einen Werkstückträger 7, wobei ein großflächiges Gitterhohlprofil 71 eine gleichmäßige, plane Oberfläche bildet. Dieses Gitterhohlprofil 71 wird in Wickeltechnik hergestellt, wobei die Ganghöhe der Wicklung so groß ist, daß ein Spalt zum benachbarten Faserbündel 72 entsteht. Zur Aufnahme der Schwerkräfte wird das Gitter durch eine Rohrkonstruktion 71 gestützt. Die Rohre 73 werden an einem stirnseitigen Quersteg 74 fixiert. Dabei ist der Quersteg 74 bei 75 genutet, um ein Verrutschen in Querrichtung zu verhindern, und das Rohr 73 ist geschlitzt, um den Steg dazwischen zu klemmen. Die beiden äußeren Rohre werden zusätzlich mit einem Bolzen 76 oder einer Schraube befestigt und halten den Rost zusammen. Um verschleißfreie Auflagepunkte einzubinden, können an diesen Stellen entsprechende Elemente aus Stahl oder faserverbundkeramischem Material 77 angebracht werden. Diese Elemente können auch als definierte Schnittstelle zum Stapeln mehrerer Grundroste aufgebaut werden. FIG. 7 shows a workpiece carrier 7 , a large-area lattice hollow profile 71 forming a uniform, flat surface. This hollow lattice profile 71 is produced using the winding technique, the pitch of the winding being so large that a gap to the adjacent fiber bundle 72 is created. The grating is supported by a tubular structure 71 to absorb the gravitational forces. The tubes 73 are fixed to an end cross bar 74 . The crossbar 74 is grooved at 75 to prevent slipping in the transverse direction and the tube 73 is slotted to clamp the web in between. The two outer tubes are additionally fastened with a bolt 76 or a screw and hold the grate together. In order to incorporate wear-free support points, corresponding elements made of steel or fiber composite ceramic material 77 can be attached at these points. These elements can also be set up as a defined interface for stacking several basic gratings.

Claims

1. Workpiece carrier ( 1-7 ) made of heat-resistant fiber composite material for the heat treatment of workpieces arranged thereon, with the workpiece support areas facing upwards in use, which are spaced apart in a support plane, so that the workpiece carrier as a whole is open to liquid or gaseous treatment media, characterized that it is made in one piece ( 1 , 2 , 3 ) monolithic or that it ( 4 , 5 , 6 ) from one-piece monolithic fiber composite ceramic elements ( 41 , 51 , 61 ) and in bores ( 48 , 55 , 65 ) in these Elements inserted and holding them together rod, strip or tubular fiber composite ceramic support profiles ( 47 , 52 , 53 , 64 ) is formed.

2. Workpiece carrier according to claim 1, characterized in that the one-piece monolithic workpiece carrier ( 1 , 3 ) is made in wet winding technology from a fiber bundle soaked in binder and wound on a rotating core ( 30 ).

3. Workpiece carrier according to claim 2, characterized in that the one-piece monolithic workpiece carrier is separated as a longitudinal section ( 35 ) from a hardened hollow strand ( 31 ) produced in wet winding technology.

4. workpiece carrier according to claim 2, characterized characterized in that the one-piece monolithic trained workpiece carriers in wet winding technology a striped one soaked with binder Fiber web, the width of which corresponds to the height of the workpiece carrier corresponds to and on a rotating core is wound, is manufactured.

5. Workpiece carrier according to one of the preceding claims, characterized in that recesses which are open at the edge are provided for forming the workpiece support regions ( 12 , 13 ).

6. workpiece carrier according to claim 5, characterized characterized in that the edge-open recesses are milled.

7. Workpiece carrier according to one or more of the preceding claims, characterized by open cuts which are limited by narrow surfaces pointing to different sides, and that the narrow surfaces form stops ( 18 , 19 , 20 ) in stacked workpiece carriers ( 1 ) and these in the transverse direction Hold each other in a form-fitting manner to prevent them from slipping sideways.

8. Workpiece carrier according to one of the preceding claims, characterized in that the one-piece monolithically manufactured workpiece carrier ( 2 ) is formed by an embossed flat material web of a fibrous material impregnated with binder and has elevations ( 24 ) and depressions through the embossing.

9. Workpiece carrier according to claim 8, characterized in that the elevations ( 24 ) and depressions have a rounded shape.

10. Workpiece carrier according to claim 9, characterized in that the elevations ( 24 ) and depressions are arranged in a regular pattern.

11. Workpiece carrier according to one or more of the preceding claims, characterized in that it ( 3 ) is formed from a plurality of monolithically formed hollow strand elements ( 31 ) with a polygonal cross-sectional shape and made in wet winding technology by pressing several such hollow strand elements ( 31 ) in the wet state and are then cured to form the monolithic body ( 32 ).

12. Workpiece carrier according to claim 11, characterized in that between the adjacent hollow strand elements ( 31 ) or between groups of several adjacent hollow strand elements impregnated fiber mats ( 34 ) are arranged.

13. Workpiece carrier according to one or more of the preceding claims, characterized by monolithically formed sleeve elements ( 51 ) extending perpendicular to the support plane, in which transverse bores ( 55 ) are made.

14. Workpiece carrier according to claim 13, characterized in that the sections of the support profiles ( 52 , 53 ) inserted into the transverse bores ( 55 ) lie one above the other within the sleeve elements ( 51 ).

15. Workpiece carrier according to claim 12 or 14, characterized in that the inserted sections are connected to one another by connecting means ( 57 ) within the tubular sleeve elements ( 51 ).

16. Workpiece carrier according to one of claims 12-15, characterized in that the sleeve elements ( 51 ) with closure elements ( 58 ) can be locked.

17. Workpiece carrier according to claim 16, characterized in that the closure elements ( 58 ) on the sleeve elements ( 51 ) can be screwed or screwed into this.

18. Workpiece carrier according to one or more of the preceding claims, characterized by meandering angled flat abutting strip-like elements ( 41 ) with openings ( 48 ) which are fixed against each other by support profiles ( 47 ) inserted into the openings ( 48 ).

19. Workpiece carrier according to one or more of the preceding claims, characterized by hollow strand segments ( 61 ) formed in one piece in wet winding technology with narrow sides forming workpiece support areas which are connected to one another transversely to the longitudinal axis of their opening through the support profiles ( 62 , 63 ) passing through bores ( 65 ).

20. Workpiece carrier according to one or more of the preceding claims, characterized by stack interfaces, with which spacers ( 27 , 59 ) cooperate in such a way that a plurality of workpiece carriers ( 2 , 5 ) can be stacked one above the other.

21. Workpiece carrier according to claim 20, characterized in that the stack interfaces are formed by recesses ( 26 ) provided in the stacking direction, in which the spacers ( 27 , 59 ) engage.

22. Workpiece carrier according to claim 21, characterized in that the recesses ( 26 ) are through openings in a monolithic monolithic workpiece carrier ( 2 ).

23. Workpiece carrier according to claim 22, characterized in that the recesses ( 26 ) are embossed or punched.

24. Workpiece carrier according to claim 21, 22 or 23, characterized in that the recesses ( 26 ) are formed in the region of elevations ( 24 ) and depressions.

25. Workpiece carrier according to one of claims 21 to 24, characterized in that the recesses are threaded openings ( 51 a) into which the spacers ( 59 ) can be screwed in with a threaded section or can only be inserted.

26. Workpiece carrier according to claim 25, characterized in that the threaded openings ( 51 a) in tubular monolithically formed in the stacking direction oriented sleeve elements ( 51 ) of a multi-part workpiece carrier ( 5 ) are formed in alignment with the respective tube longitudinal axis.

27. workpiece carrier ( 7 ) made of heat-resistant fiber composite material for heat treatment of workpieces arranged thereon, with the workpiece support regions facing upwards in use, which are spaced apart from one another in a support plane, so that the workpiece carrier as a whole is open to liquid or gaseous treatment media, characterized in that the workpiece support areas are formed by fiber strands ( 72 ) wound in a lattice shape onto a flat profile construction ( 71 ), the pitch of the winding defining the spacing of the lattice structure.