DE2005807B - Einrichtung zur kontinuierlichen ther mischen Behandlung von dünnwandigen metalli sehen Werkstücken, insbesondere aus Aluminium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen thermischen Behandlung von dünnwandigen, insbesondere von aus Aluminium verfertigten Metallgegenständen.

Bei der Herstellung von dünnwandigen, aus Aluminium verfertigten Werkstücken — in erster Reihe von Tuben — besteht immer die Notwendigkeit, dieselben bei einer Temperatur von 500° C thermisch zu behandeln. Da die Erweichungstemperatur des Aluminiums verhältnismäßig niedrig ist, können die Erzeugnisse im Laufe ihrer bei dem Herstellungsverfahren durchgeführten Bewegungen leicht eine schädliche Formänderung erleiden.

Um die einzelnen Werkstücke gegen Beschädigung zu schützen bzw. ein Zusammenkleben der einzelnen Stücke während der thermischen Behandlung zu vermeiden, werden dieselben voneinander sorgfältig getrennt bewegt. Zu diesem Zweck sind die Werkstücke auf eine, mit Dornen versehene Gliederkette aufzubringen, was durch Aufblasen derselben auf die langen, schlanken Dornen mittels komprimierter Luft erfolgt.

Die Länge dieser Dornen erreicht oder übersteigt sogar das Maß von 300 mm, und ihr Durchmesser liegt in der Nähe von einigen Millimetern, so daß die Dornen selbst dazu neigen, deformiert zu werden. Dies ist vom Gesichtspunkt der thermischen Behandlung deshalb wichtig, da die Dornenkette im »aktiven Raum« des zur thermischen Behandlung dienenden Ofens, zwischen zwei Heizkörperreihen fortbewegt ist, so daß die Gefahr besteht, daß die an den deformierten Dornen sitzenden und selber leicht deformierten Werkstücke die elektrischen Heizkörper berühren. Diese Berührung führt aber zu einem Kurzschluß der Einrichtung, so daß die den Schluß verursachenden Werkstücke zu Ausschuß werden; dabei erfolgt aber auch ein rascher Verbrauch der Heizkörper.

Das in Rede stehende Problem ist durch die Erhöhung des Abstandes zwischen den Dornen und den Heizkörpern nicht zu beheben, da die Wärmeübertragung auf die Produkte in erster Reihe durch Wärmestrahlung erfolgt, deren Wirksamkeit sich mit Vergrößerung des Abstandes in quadratischem Verhältnis vermindert. Die mittels Strahlung erfolgende Wärmeübertragung ist aber auch deshalb nachteilig, weil die helle glänzende Oberfläche der Aluminiumwerkstücke die Lichtstrahlen im hohen Maß reflektiert, wodurch sich die Wärmeaufnahme noch weiter verschlechtert.

Ein geringerer Teil der Wärme wird auf die Werkstücke durch Konvektion übertragen, was aber eine wesentlich langsamere Wärmeaufnahme bedeutet. Zufolge dieser Umstände ist die Dauer der thermischen Behandlung der Werkstücke, also die Zeitdauer — wodurch eine erwünschte Temperatur erreicht wird — und die Durchlaufzeit der Werkstücke in der Behandlungsvorrichtung unvorteilhaft verlängert.

Die erwähnte Verbiegung der Dornen der Dornenkette führt auch zur Verringerung der spezifischen Leistungsfähigkeit der Maschine, weil auf die gebogenen Dornen kein Werkstück aufgeblasen werden kann. Wenn nämlich das Maß der Verbiegung größer als die Hälfte des Gegenstandsdurchmessers ist, trifft das Material nicht mehr auf den Dorn.

Vom Gesichtspunkt der Wärmeausnützung ist jener Umstand, daß die Dornenkette den beheizten Raum des thermisch behandelnden Ofens verläßt und so eine große Wärmemenge in Verlust gerät, überaus unvorteilhaft. Dieser Wärmeverlust hat eine nicht geringe Bedeutung, wenn man berücksichtigt, daß die Dornenkette täglich etwa 250mal durch die Ofentür aus- und eintritt und nach jedem Austreten wieder neuerlich zu erwärmen ist. Die hierbei verbrauchte Wärmemenge ist bedeutend, da die Abmessung der Dornenkette etwa das lOfache der daran

ίο hängenden Werkstücke beträgt.

Bei den bekannten Konstruktionen ist es auch nachteilig, daß, nachdem die Dornenkette sich in einem Raum von etwa 500° C bewegt, von einer entsprechenden Schmierung der Kettenglieder keine Rede sein kann. So sind die gelenkigen Elemente der Kette einer starken Abnützung ausgesetzt und müssen also häufig getauscht werden. Bei den gelenkigen Gliedern ist nur eine ganz geringe Abnützung zulässig, da eine abgenützte Kette die gerade Lage der Dornen nicht mehr sichert und das Werkstück im Laufe des Anblasens die Dornen ebenso nicht mehr treffen kann, als ob sie verbogen sein würden. Es ist auch nachteilig, daß sich die Herstellungskosten der viele Bronzebestandteile besitzenden Kette sehr hoch stellen und die Dornen auf Grund der sich täglich mehrere hundert Male wiederholenden Temperaturschwankung von zwischen 500 und 50° C erweichen, so daß die Lebensdauer der ganzen Kette ziemlich begrenzt ist.

Ein weiterer Nachteil der gegenwärtigen Einrichtungen liegt darin, daß bei denselben ein rasches Entfernen der im Laufe des technologischen Vorgangs freiwerdenden Dämpfe aus dem Ofenraum nicht gesichert ist. Im geheizten Ofenraum verdampfen nämlich die Schmiermittel (Zinkstearat), Lacke bzw. Lösungsmittel. Dieser Verdampfungsvorgang geht um so schwerer und langsamer vor sich, je stärker der Verdampfungsraum gesättigt ist; und dieser gesättigte Raum bildet sich an der Decke des Ofens, d. h. gerade dort, wo sich die Werkstücke bewegen.

Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile der bekannten Einrichtungen, welche zu Formänderungen neigende Elemente von kurzer Lebensdauer beinhalten. Der Erfindung liegt des weiteren die Aufgabe zugrunde, daß eine vorteilhaftere Wärmeübertragung statt mittels Wärmestrahlung mit einer auf Wärmeleitung basierten Übertragung gesichert werden kann, welche eine raschere Erwärmung der Werkstücke sowie eine kürzere Durchlaufzeit, kleinere Abmessungen der Einrichtung und wesentlich kleinere Wärmeisolierungsverluste ermöglicht.

Der Erfindungsgedanke gründet sich auf die Erwägung, daß die nicht genug starren Konstruktionselemente der bekannten Einrichtungen durch entsprechende Tragfähigkeit besitzende, starre Elemente zu ersetzen sind. Zu diesem Zweck bieten aber die gegenwärtig verwendeten Wärmeübertragungsarten

(d. h. die durch Strahlung erfolgende und die an Konvektion gegründete Wärmeübertragung) keine Möglichkeit dar, weil sie lange Durchlaufzeiten erfordern, woraus sich irreal große konstruktive Maße ergeben.

Die Grundidee der Lösung liegt darin, daß die gute Leitfähigkeit des Aluminiums ausgenützt und daher die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung gesichert werden soll. Zur Verwirklichung dieses

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Gedankens werden die Werkstücke in den Zellen Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vor-

eines sich drehenden Rades so angeordnet, daß sie richtung liegt darin, daß dieselbe selbst für einen

mit der Wandung der Zellen in Berührung stehen Betrieb mit Gasheizung geeignet ist, da in die im

und daß ihr vorzeitiges Entfernen aus den Zellen unteren Teil des Ofens liegenden Zellen noch keine

durch Verwendung von zweckmäßigen Leitplatten 5 Werkstücke eingebracht sind und dieser Teil dem-

verhindert wird. nach unmittelbar mit Flammen erhitzt werden kann.

Der Zielsetzung entsprechend wird die erfindungs- Außer den obigen Ausführungen ist auch noch jener gemäße Einrichtung zur kontinuierlichen Wärmebe- Umstand zu berücksichtigen, daß die erfindungshandlung von dünnwandigen, insbesondere von aus gemäße Vorrichtung — betreffend ihrer Abmessun-Aluminium hergestellten Werkstücken so ausgebildet, io gen — viel kleiner als die bisherigen Vorrichtungen daß sie ein Wärmebehandlungsgehäuse und ein im ist und einen, vom Gesichtspunkt der Wärmeisolie-Wärmebehandlungsgehäuse vorgesehenes, um eine rung vorteilhafteren und einfacheren Aufbau besitzt, waagerechte Hauptwelle rotierbares, mit an seinem Auch die Investierungskosten belaufen sich nur auf Umfang zur Aufnahme des Werkstückes dienenden etwa 60 °/o der bisherigen Vorrichtung, wobei auch Zellen versehenes Rad, ferner ein die Werkstücke 15 die Heizleistung wesentlich günstiger ist.
in die Zellen des Rades einführendes Beschickungs- Wie bereits erwähnt, ist bei den bekannten Konorgan, sowie mit ein nach der erfolgten Wärme- struktionen der obere Teil des Ofenraumes, wo sich behandlung die Werkstücke aus den Zellen des die wärmebehandelten Werkstücke bewegen, überaus Rades ausschleusendes Organ aufweist. reich an entstandenen Dämpfen, was eine Verdamp-

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen 20 fung der an der Oberfläche der Werkstücke befind-

Einrichtung besteht darin, daß zur Einfächerung der liehen Substanzen hindert. Demgegenüber folgt aus

einzelnen Werkstücke aus dem Beschickungsorgan der Kreissymmetrie der erfindungsgemäß vorgeschla-

in die Zellen des rotierenden Rades das Wärmebe- genen Vorrichtung, daß die Werkstücke nicht an der

handlungsgehäuse in der Nähe des Beschickungs- ganzen Länge ihres Weges, sondern nur an einer ver-

organs mit einer Leitfläche versehen ist. Zur Ver- 25 hältnismäßig kurzen Strecke desselben in dem durch

hinderung des vorzeitigen Austretens der einzelnen Dämpfe gesättigten Teil verweilen.

Werkstücke aus den Zellen des Rades vor der Stelle Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs-

des Austragsorgans ist eine Leitplatte an der Innen- beispiels und durch die dazugehörigen Abbildungen

seite des Wärmebehandlungsgehäuses angeordnet ausführlicher erläutert.

und schließlich zur Herausführung der behandelten 30 In der Zeichnung ist F i g. 1 die erfindungsgemäße

Werkstücke aus den Zellen des Rades ist das Wärme- Vorrichtung in einem senkrechten Schnitt dargestellt;

behandlungsgehäuse in der Nähe des ausschleusenden F i g. 2 veranschaulicht den senkrechten Querschnitt

Organs mit einer Leitplatte vorgesehen. längs der Linie II-II von Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat, im Ver- In Fig. 1 gelangt das Werkstück 1 durch das gleich mit den ähnlichen Wärmebehandlungsvorrich- 35 Beschickungsorgan 2 in das mit einer Zellenausbiltungen, zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften. Die dung versehene rotierende Rad 3. Wie aus der Figur wichtigste derselben ist der Umstand, daß keine ersichtlich, rollen die Werkstücke 1 aus dem Beschlanken und deshalb leicht deformierbaren Dorne schickungsorgan 2 in die Zellen 17 des Rades 3 und sowie keine das Produkt auf diese Dorne aufblasende nehmen so lange neben der einen Begrenzungswand Vorrichtung notwendig sind. Die eine verhältnis- 40 der Zelle Platz, wie dieselbe den Zeitpunkt des Rades mäßig kurze Lebensdauer besitzenden gelenkigen nicht erreicht, wo das Werkstück 1 an der anderen Ketten kommen gleichfalls nicht in Frage. Das erfin- Begrenzungswand der Zelle 17 zu liegen kommt,
dungsgemäß die Werkstücke befördernde, mit För- Das Werkstück 1 bewegt sich aus der Zelle des derzellen versehene Rad ist eine Konstruktion von Rades 3 unter der Wirkung der Schwerkraft in das großer Starrheit, die in Lagern läuft und einer 45 Organ 4, das die Ausschleusung der einzelnen Werk-Abnützung kaum ausgesetzt ist. stücke aus dem Ofen sichert. Um die einzelnen

Auch jener Umstand ist vorteilhaft, daß die Werk- Werkstücke 1 in der Nähe des Beschickungsorgans 2 stücke mit den elektrischen Heizelementen nicht in in die Zellen 17 gelangen zu können, bzw. bei dem unmittelbare Berührung treten können, so kein Kurz- ausschleusenden Organ 4 aus denselben entfernt zu Schluß und kein Ausbrennen der Heizelemente ent- 50 werden, ist in der Nähe des Beschickungsorgans 2 stehen kann. Eine solche Berührung kann selbst eine Leitfläche 5 und in der Nähe des ausschleusendann nicht erfolgen, wenn das Werkstück aus irgend- den Organs 4 eine Leitfläche 7 angeordnet. Damit einem Grunde aus dem Rad herausfällt. Da die die Werkstücke 1 unter der Wirkung der Schwerkraft Produkte mit der Wand des Rades unmittelbar in aus den Zellen 17 des Rades 3 nicht vorzeitig ausBerührung stehen, erfolgt die Wärmeübertragung in 55 treten können, ist an der inneren Fläche des thererster Linie durch Wärmeleitung und ist deshalb mischen Behandlungsgehäuses eine Leitplatte 6 viel wirksamer, so auch schneller als bei den be- angeordnet,
kannten Einrichtungen. Obwohl es zwar im allgemeinen nicht vorkommt,

Auch der Wärmehaushalt der Vorrichtung ist vor- daß das Werkstück 1 auch nach dem ausschleusen-

teilhafter, da sich das Rad aus dem Ofenraum nicht 60 den Organ 4 im Rad 3 verbleibt, ist in der Nähe des

entfernt (wie die Dornenkette bei den bekannten tiefsten Punktes des Rades 3 ein Sicherheitssammel-

Vorrichtungen). Nur das Beschickungsorgan und das raum 8 ausgebildet, in den die eventuell doch in den

Austragsorgan treten aus dem Ofen heraus. Diese Zellen 17 gebliebenen Werkstücke 1 einfallen können,

haben kleine Abmessungen und halten sich nur An der innerhalb der Zellen 17 liegenden Seite des

durch eine kurze Zeit im Inneren des Ofens auf. 65 Rades 3 nehmen die zur Wärmeübertragung dienen-

Es besteht demnach keine Zeit zur Aufnahme der den Heizkörper 9 Platz. Das rotierende Rad 3 dreht

inneren Temperatur. Der Wärmeverlust wird dem- sich um die Hauptwelle 10 in der Richtung des

entsprechend auch ermäßigt. Pfeiles 18.

Wie dies aus F i g. 2 ersichtlich, ist das das Rad 3 aufnehmende Wärmebehandlungsgehäuse so ausgebildet, daß die Wärmebehandlung des Produktes 1 unter einem möglichst kleinen Wärmeverlust gesichert wird. Zu diesem Zweck ist die Stirnwand des Wärmebehandlungsgehäuses 11 mit einer Abschlußtür 12 versehen, die in bezug zur Hauptwelle 10 zweckmäßig konzentrisch angeordnet ist. Das Ende der Hauptwelle 10 ist übrigens in der Abschlußtür 12 und der inzwischen liegende Teil außerhalb des Wärmebehandlungsgehäuses 11 im Lager 13 gelagert. Zur Herabsetzung der Wärmeverluste dienen auch die zwischen der Nabe 14 des Rades 3 und den Zellen 17 eingebrachte wärmeisolierende Schicht 15, die zweckmäßig aus irgendeinem keramischen Material besteht, sowie der mit der Hauptwelle 10 fluchtende in der Abschlußtür 12 ausgebildete wärmeisolierende Stopfen 16.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann außer bei der Herstellung von aus Aluminium erzeugten Tuben zweckmäßig an zahlreichen anderen Gebieten verwendet werden, wo eine Wärmebehandlung von Metallprodukten kleiner Abmessungen für eine gewisse Zeitdauer und bei einer Temperatur von einigen hundert Celsiusgraden durchzuführen ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von dünnwandigen, metallischen Werkstücken, insbesondere aus Aluminium, gekennzeichnet durch ein Wärmebehandlungsgehäuse (11), ein in diesem um eine waagerechte Hauptwelle (10) rotierbares Rad, das an seinem Umfang zur Aufnahme der Werkstücke (1) dienende Zellen (17) aufweist, deren Wandungen durch Heizvorrichtungen (9) auf Glühtemperatur gehalten werden, ferner durch ein die Werkstücke (1) in die Zellen (17) des Rades (3) einfächerndes Beschickungsorgan (2) sowie ein nach der erfolgten Wärmebehandlung die Werkstücke (1) aus den Zellen des Rades ausschleusendes Organ (4).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einfächerung der einzelnen Werkstücke (1) aus dem Beschickungsorgan (2) in die Zellen (17) des rotierenden Rades (3) das Wärmebehandlungsgehäuse (11) in der Nähe des Beschickungsorgans (2) mit einer Leitfläche (5) versehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verhindern des vorzeitigen Austretens der Werkstücke (1) aus den einzelnen Zellen (17) des Rades (3) eine Leitplatte (6) vor dem ausschleusenden Organ (4) an der Innenseite des Wärmebehandlungsgehäuses (11) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herausführung der behandelten Werkstücke (1) aus den Zellen (17) des Rades (3) das Wärmebehandlungsgehäuse (11) in der Nähe des ausschleusenden Organs (4) mit einer I eitplatte (7) versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen