DE2010433B2 - Vorrichtung zur gleichmaessigen erwaermung ringfoermiger metallteile im durchlaufverfahren - Google Patents

Description

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dem Wege über die Beheizung des Rohres erfolgt, in- Die Figur zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindern das Rohr beispielsweise in eine Ofenkammer dung zur gleichmäßigen Erwärmung ringförmiger eingesetzt wird. Metallteile im Durchlaufverfahren, im axialen

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Schnitt, in einer Seitenansicht, in schematischer Dareine Vorrichtung zur gleichmäßigen Erwärmung 5 stellung.

ringförmiger Metallteile im Durchlaufverfahren, wie In einem Ofen 1 ist ein eine Heizzone bildendes sie eingangs angeführt worden ist, zu schaffen, die zylindrisches Rohr 2 aus feuerfestem Material eingeeine wahlweise Beheizung mit Brennstoff oder auf fügt, in dem Führungseinrichtungen in Gestalt einer elektrischem Wege gestattet und eine gleichmäßige von Führungsleisten 30 gebildeten Führungsbahn anErwärmung der Ringe gewährleistet und ein Ver- io geordnet sind. Die Führungsleisten 30, deren Abschleiß der Rohrinnenwandung, beispielsweise durch stand von der Rohrlängsachse zur Anpassung an den an dieser entlanggleitende Ringe, vermieden wird, jeweiligen Außendurchmesser der zu erwärmenden wobei die Möglichkeit vorhanden sein soll, die Vor- ringförmigen Teile vestellbar ist, dienen zur Führung richtung ohne wesentlichen Mehraufwand mit einer aus einzelnen aufeinandergefügten ringförmigen Schutzgas bei geringem spezifischem Schutzgasbedarf 15 Teilen 3 bestehenden geschlossenen Säule 4, die in betreiben zu können. Richtung der Rohrlängsachse durch das Rohr 2 hin-

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung ge- durchführbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungs-

mäß der Erfindung gekennzeichnet durch an der In- beispiel ist die Anordnung derart getroffen, daß das

nenwand des Rohres angeordnete Führungsleisten Rohr 2 eine vertikal ausgerichtete Längsachse auf- und durch einen Innendurchmesser des Rohres, der 20 weist, so daß die Säule 4 aufrechtstehend von unten

mehr als l,5mal so groß ist wie der Außendurchmes- nach oben durch das Rohr hindurchbewegbar ist.

ser der Ringe. Dem Rohr 2 ist am unteren Ende, d. h. im Berei-

Die Führungsleisten halten die Ringe in einem defi- ehe des Rohreinganges, eine taktweise wirkende Zu-

nierten Abstand von der Rohrinnenwandung, wäh- rühreinrichtung zugeordnet, welche es gestattet, kalte

rend sie gleichzeitig die auftretenden Reibungskräfte 25 ringförmige Teile 3 taktweise einzeln an das untere

wesentlich verringern. Dadurch, daß der Innendurch- Säulenende anzufügen. In entsprechender Weise ist

messer des Rohres mehr als l,5mal so groß ist wie am anderen Rohrende, d.h. im Bereiche des Ausgan-

der Außendurchmesser der Ringe ergibt sich ein be- ges des Rohres 2, eine im gleichen Takt wie die Zu-

siimmter Ringraum rings um die Ringe, der, wie die rühreinrichtung 5 wirkende Entnahmevorrichtung 6

praktische Erfahrung gezeigt hat, für die Gleichmä- 30 zugeordnet, durch die erwärmte ringförmige Teile

ßigkeit der Erwärmung besonders günstig ist. von dem oberen Ende der taktweise durch das Rohr

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der hindurchgeführten Säule 4 taktweise einzeln abnehm-

Innendurchmesser des Rohres mehr als 2mal so groß bar sind.

sein wie der Außendurchmesser der Ringe. Zur An- Die Zufuhreinrichtung 5 weist eine in dem Berei-

passung der Vorrichtung an unterschiedliche Ring- 35 ehe unterhalb der Säule 4 angeordnete Hubvorrich-

durchmesser ist es außerdem zweckmäßig, wenn die tung in Gestalt eines Hubzylinders 7 mit einem takt-

Führungsleisten radial verstellbar sind. weise vorschiebbaren Hubstempel 8 auf, dessen Hub-

Außer einer liegenden Anordnung kann das Rohr stempel einen Hubteller 9 trägt, welcher auf die Säuauch senkrecht angeordnet werden, wobei dann die lenlängsachse ausgerichtet ist. Der Hubstempel 8 ragt aus einem Hubstempel mit einem Hubteller beste- 40 mit dem Hubteller 9 in einen Zufuhrkanal 10, in dem hende Zuführeinrichtung am unteren Ende und ein kalte ringförmige Teile 3 einzeln seitlich heranführ-Ausstoßstempel am oberen Ende des Rohres an- bar und auf den Hubteller 9 bei abgesenktem Hubgeordnet ist und unterhalb der Führungsleisten ela- stempele auflegbar sind. Der Zufuhrkanal 10 ist stisch seitlich bewegbare Klinken vorgesehen sind, durch eine verschwenkbare Klappe 11 eingangsseitig auf denen die von dem Glühgut gebildete Säule ruht. 45 verschlossen; auch der Hubstempel 8 ist in der Wan-Sollen die Ringe anschließend an die Erwärmung ge- dung des Zufuhrkanals 10 abgedichtet geführt, so härtet werden, so kann die Anordnung derart getrof- daß die Atmosphäre in dem Rohr 2 nach außen abfen werden, daß der Ausstoßkanal zu einem Ab- geschlossen ist.
schreckbad führt. Unterhalb der Führungsleisten 30 sind als Teile

Erfolgt die Erwärmung der Ringe in einer Schutz- 50 der Führungseinrichtung nach innen vorragende, gasatmosphäre, so muß Vorsorge getroffen werden, seitlich bewegbare Klinken 12 vorgesehen, auf denen daß das Schutzgas nicht aus dem Rohrinnenraum die Säule 4 in der aus der Figur ersichtlichen Weise entweicht und die Schutzgasverluste möglichst klein mit dem zuunterst liegenden ringförmigen Teil abgehalten werden. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn der stützbar ist.

Zuführkanal durch eine Klappe verschließbar ist, der 55 Bei Durchführung seines Arbeitstaktes hebt der Hubstempel im Bereiche des Rohres abgedichtet ge- Hubstempel 8 den auf dem Hubteller 9 liegenden führt ist und der Ausstoßkanal endseitig durch eine ringförmigen Teil 3 an, bis er an der Unterseite der in das Abschreckbad eintauchende Abschlußwand Säule 4 zur Anlage kommt, wobei die Klinken 12 abgeschlossen ist. Schließlich kann es bei der Be- elastisch seitlich zurückweichen. Im weiteren Verlauf handlung von Präzisionsringen zweckmäßig sein, 60 der Hubbewegung wird die ganze Säule 4 kurzzeitig zum Ausschluß jeder Gefahr einer ungleichmäßigen so weit angehoben, daß der letzte (zuoberst liegende) Erwärmung die Vorrichtung derart auszubilden, daß erwärmte ringförmige Teil 3 der Säule 4 über die der Hubstempel mit dem Hubteller während der Austrittsmündung des Rohres 2 hinaus in eine bei 13 Hubbewegung um einen bestimmten Winkel drehbar gestrichelt angedeutete Stellung überführt wird. Der ist, so daß die Ringe während des Durchlaufens der 65 in dieser Stellung 13 befindliche ringförmige Teil Heizzone eine Drehung erfahren. wird sodann durch die Entnahmevorrichtung 6 seitin der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des lieh abgeführt, worauf die Säule 4 von der Hubvor-Gegenstandes der Erfindung dargestellt. richtung wieder in das Rohr 2 abgesenkt wird.

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Die Entnahmevorrichtung 6 weist einen Ausstoß- kritisch; sie kann für ringförmige Teile in einem gekanal 14 und einen seitlich vorschiebbaren Ausstoß- wissen Durchmesserbereich (etwa 15%) beibehalten stempel 15 auf, der durch einen Arbeitszylinder 16 werden. Für die gleichmäßige Erwärmung der Säubetätigbar ist. Der taktweise vorschiebbare Ausstoß- Ie 4 kann es auch vorteilhaft sein, die Säule um ihre stempel 15 stößt den jeweils in der Stellung 13 be- 5 Längsachse zu drehen. Dies kann in einfacher Weise findlichen erwärmten ringförmigen Teil in den Aus- dadurch geschehen, daß der Hubstempel 8 bei seiner stoßkanal 14, welcher mit einem Abschreckbad 17 in Vorschubbewegung eine Drehbewegung um einen Verbindung steht, in das der durch den Ausstoßkanal bestimmten Winkel ausführt. Die Drehbewegung 14 ankommende ringförmige Teil durch eine Tauch- kann ihm beispielsweise über eine Spindelmutter und vorrichtung 18 absenkbar ist und aus dem der abge- io ein entsprechendes Steilgewinde erteilt werden,
schreckte Teil sodann entnommen werden kann, Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung

nachdem er das Bad entsprechend der einge- gegenüber herkömmlichen Anlagen sollen an einem zeichneten Pfeilrichtung (vgl. die Figur) durchlaufen Beispiel erläutert werden:
hat. Wälzlagerringe aus Stahl 100 Cr 6 mit einem

Auch der Ausstoßkanal 14 ist endseitig durch eine 15 Außendurchmesser von 100 mm, einer Breite von in das Abschreckbad 17 ragende Abschlußwand 19 20 mm und einer mittleren Wandstärke von 19 mm gasdicht abgedichtet, so daß die Atmosphäre in dem (Stückgewicht 0,445 kp) sollen für die nachfolgende Rohr 2 auch auf dieser Seite abgeschlossen ist. Wird Härtung gleichmäßig erwärmt werden. Die stündlisomit das Rohr 2 mit einer Schutzgasatmosphäre be- ehe Leistung der Anlage soll 200 kp betragen, was trieben, so ergibt sich ein sehr geringer spezifischer 20 einer Taktzeit von 8 Sekunden entspricht.
Schutzgasverbrauch, weil das Entweichen von Versuche haben gezeigt, daß bei einem Rohr 2 von

Schutzgas weitgehend ausgeschlossen ist. 220 mm Durchmesser, das in der Heizzone auf

Die Beheizung des Rohres 2 kann entweder unter 1100⁰C gehalten wird, etwa 6 Minuten für die Verwendung von Brennstoffen oder auf elektrischem Erwärmung auf Härtetemperatur notwendig sind. AnWege geschehen. In dem Ofen 1 sind zwei Kammern 25 schließend wird 3 Minuten auf dieser Temperatur geausgebildet, die durch eine Zwischenwand 20 vonein- halten. Daraus resultiert eine Rohrlänge von 90 cm ander getrennt sind und von denen die untere einer in der Aufheizzone und 45 cm in der Haltezone. Der sogenannten Aufheizzone 21 entspricht und eine we- Schutzgasverbrauch liegt bei weniger als 3 Nm³/h. sentlich höhere Temperatur aufweist als die Tempe- Das Härtegefüge war nach der Abschreckung einratur-Haltezone 22, in der eine der Härtetemperatur 30 wandfrei ausgebildet; die Ringe waren nicht entkohlt entsprechende Temperatur vorhanden ist. und absolut blank. Wahlweise besteht die Möglich-

Die Temperatur in der Aufheizzone 21 ist an sich keit, die Ringe einzeln gerichtet abzuschrecken oder nur durch die Haltbarkeit des Materials des Rohres 2 einer Fixtur zuzuführen. Für die Anlage wird bei begrenzt. Die Energiezufuhr in der Aufheizzone 21 Gasbeheizung eine Grundfläche von etwa 5 m² benöwird so gesteuert, daß die ringförmigen Teile beim 35 tigt, bei elektrischer Beheizung noch etwas weniger. Übertritt in die Temperatur-Haltezone 22 gerade die Bei entsprechender Auswahl der Isolierstoffe dauert gewünschte Härtetemperatur erreicht haben. Zu die- das Anfahren dieser kompakten Anlage nur etwa sem Zwecke sind Temperaturfühler 23 vorgesehen. eine halbe Stunde.

Die Energiezufuhr in der Temperatur-Haltezone 22 Bei einer Anlage herkömmlicher Bauart (Schüttel-

wird durch einen Temperaturfühler 24 gesteuert; sie 40 herd-, Band- oder Rollenherdofen) wird im Verdient lediglich zur Deckung der Wandverluste und gleich dazu bei der üblichen einlagigen Beschickung gewährleistet, daß die gewünschte Härtetemperatur und der erfahrungsgemäß bei 40 Minuten liegenden eingestellt bleibt. Gesamtofenzeit eine nutzbare Herdfläche von unge-

Dadurch, daß bei der Zufuhr eines kalten ringför- fähr 3 m² benötigt. Daraus ergibt sich für die Genügen Teiles 3 die Säule 4 in der bereits erwähnten 45 samtanlage ein Platzbedarf von etwa 15m². Wegen Weise durch den Hubstempel 8 lediglich kurzzeitig so der mehrfach größeren Außenoberfläche des Ofens weit angehoben wird, daß der oberste ringförmige ist der Heizenergiebedarf wesentlich höher als beim Teil in die Stellung 13 kommt, ist gewährleistet, daß Retortenofen. Die Anfahrzeit bis zur Betriebsbereitder oberste Ring der Säule während der Taktzeit schaft beträgt mehrere Stunden. Der Schutzgasvernoch im beheizten Teil des Rohres 2 verbleibt, so 50 brauch liegt je nach Ofenart bei 10 bis 15 Nm³/h. daß eine vorzeitige Abkühlung vermieden ist. Schließlich sind auch die Beschaffungskosten für die-

Für eine gleichmäßige Erwärmung der ringförmi- se Anlage mehrfach höher als für den Retortenofen, gen Teile 3 hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Zusätzlich zu diesen offensichtlichen Nachteilen läßt Rohrdurchmesser zumindest l,5mal so groß, besser sich bei diesen Anlagen das Ziel, die Ringe einzeln jedoch 2mal so groß, wie den Außendurchmesser der 55 gerichtet abzuschrecken oder Fixturen zuzuführen, ringförmigen Teile zu wählen. Die Einstellung der nicht oder nur mit großem zusätzlichem Aufwand Führungsleisten 30 ist im übrigen nicht besonders verwirklichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 ist man bestrebt, diese Maßveränderungen so gering Patentansprüche: oder zumindest so gleichmäßig wie möglich zu hal ten, weil sich danach die Schleifzugabe für die relativ

1. Vorrichtung zur gleichmäßigen Erwärmung teure Bearbeitung auf das Fertigmaß nach dem Härringförmiger Metallteile im Durchlaufverfahren, 5 ten richtet. Der Verzug — und damit die notwendige bei der die Ringe in Form einer geschlossenen Schleifzugabe — steigt bei ringförmigen Teilen mit Säule durch eine von einem Rohr gebildete Heiz- dem Ringdurchmesser und hängt von der Ringform zone hindurchgeführt werden, mit einer taktweise und Breite sowie vom Verhältnis des Durchmessers arbeitenden Zuführeinrichtung auf der einen Sei- zur Wandstärke ab.

te und einem Ausstoßkanal auf der anderen Seite io Die ringförmigen Teile sollen daher möglichst des Rohres, gekennzeichnetdurch an der gleichmäßig auf die Härtetemperatur erwärmt wer-Innenwand des Rohres (2) angeordnete Füh- den, um so Temperaturspannungen zu vermeiden, rungsleisten (30) und einem Innendurchmesser außerdem sollen sie eine gleichbleibend lange Zeit auf des Rohres (2), der mehr als l,5mal so groß ist dieser Temperatur gehalten werden, um eine gleichwie der Außendurchmesser der Ringe. 15 mäßige Kohlenstoffauflösung zu erreichen und

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- schließlich sollen sie unter gleichmäßigen Bedingunkennzeichnet, daß der Innendurchmesser des gen in der Abschreckflüssigkeit abkühlen, um den Rohres (2) mehr als 2mal so groß ist wie der Umwandlungsprozeß gleichbleibend ablaufen zu las-Außendurchmesser der Ringe. sen. Die Eigenschaften sowie die Temperatur des

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 20 Abschreckmediums spielen hierbei ebenfalls eine oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füh- Rolle.

rungsleisten (30) radial verstellbar sind. Je nach den Ringabmessungen werden bis heute

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 verschiedene Ofenarten für den Härteprozeß benutzt, bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) Kleine, nichtverzugsempfindliche Ringe werden als senkrecht angeordnet ist, die aus einem Hubstem- 25 Schüttgut erwärmt und anschließend auch ebenso ins pel (8) mit einem Hubteller (9) bestehende Zu- Abschreckbad abgekippt, z. B. in Drehretorten-, Band fülleinrichtung am unteren Ende und ein Aus- oder Schubschalenöfen.

Stoßstempel (15) am oberen Ende des Rohres (2) Größere Ringe werden regelmäßig in einer oder in

angeordnet ist, und daß unterhalb der Führungs- nur wenigen Lagen übereinander auf dem Ofenherd

leisten (30) elastisch seitlich bewegbare Klinken 30 liegend erwärmt, z. B. in Band-, Schüttelherd, Kam-

(12) vorgesehen sind, auf denen die von dem mer-, Roststoß, oder Rollenherdofen. In den zuletzt

Glühgut gebildete Säule (4) ruht. genannten drei Ofenarten können die Ringe auch

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 chargenweise gerichtet abgeschreckt werden, was sich bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausstoß- wegen der gleichmäßigeren Umspülung durch die kanal (14) zu einem Abschreckbad (17) führt. 35 Abschreckflüssigkeit günstig auf das Verzugsverhal-

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 ten auswirkt.

bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführ- Bei verzugsempfindlichen Ringen sind weitere

kanal (10) durch eine Klappe (11) verschließbar Verbesserungen zu erzielen, wenn sie während der

ist, der Hubstempel (8) im Bereich des Rohres Umwandlung in einer sogenannten Fixtur mecha-

(2) abgedichtet geführt ist und der Ausstoßkanal 40 nisch auf dem angestrebten Maß gehalten werden.

(14) endseitig durch eine in das Abschreckbad Für diese Arbeitsweise ist es notwendig, daß die Rin-

(17) eintauchende Abschlußwand (19) abge- ge automatisch taktweise im Abstand von wenigen

schlossen ist. Sekunden aus dem Ofen kommend den Abschreck-

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 fixturen zugeführt werden. Dieser Vorgang läßt sich bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubstem- 45 bei den oben angeführten Ofentypen nicht oder nur pel (8) mit dem Hubteller (9) während der Hub- mit großem Aufwand verwirklichen.

bewegung um einen bestimmten Winkel drehbar Wesentlich günstigere Verhältnisse ergeben sich

ist. bei einer aus der Patentschrift 21 310 des Amtes für

Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin bekann-

50 ten Vorrichtung zum induktiven Härten von Kugellagerringen im Durchlaufverfahren, bei der die Ringe in Form einer geschlossenen Säule durch ein Keramik-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleich- rohr hindurchgeführt werden, dem eine taktweise mäßigen Erwärmung ringförmiger Metallteile im arbeitende Zuführeinrichtung auf der einen Seite und Durchlaufverfahren, bei der die Ringe in Form einer 55 ein Ausstoßkanal auf der anderen Seite zugeordnet geschlossenen Säule durch eine von einem Rohr ge- sind. Das Keramikrohr verläuft durch eine Indukbildete Heizzone hindurchgeführt werden, mit einer tionsspule und bildet somit eine Heizzone, während taktweise arbeitenden Zuführeinrichtung auf der der Ausstoßkanal zu einer Abrollbahn bis in einen einen Seite und einem Ausstoßkanal auf der anderen Behälter mit Abschreckflüssigkeit führt.
Seite des Rohres. 6o Die Anordnung ist hierbei derart getroffen, daß

Ringförmige Präzisionsteile aus Stahl, z. B. Wälz- die Ringe direkt durch das Keramikrohr geführt werlagerringe, müssen häufig zur Verbesserung der Ge- den, was, abgesehen von den auftretenden Reibungsbrauchseigenschaften gehärtet werden. Bei der Um- kräften, die Gefahr mit sich bringt, daß die Ringe wandung zum Härtungsgefüge Martensit — nach einseitig an der Rohrinnenwandung zur Anlage komdem Abschrecken von der Härtetemperatur oberhalb 65 men. Dies spielt eine geringere Rolle, wenn die Ringe des Umwandlungspunktes, z. B. um 860° C — tritt auf induktivem Wege beheizt werden, doch kann sich hierbei eine Volumenänderung ein, die Maßverände- auf diese Weise eine ungleichmäßige Erwärmung der rungen zur Folge hat. Aus wirtschaftlichen Gründen Ringe ergeben, wenn die Erwärmung der Ringe auf