DE2026586A1

DE2026586A1 - Olharteverfahren und vorrichtung

Info

Publication number: DE2026586A1
Application number: DE19702026586
Authority: DE
Inventors: Norbert Dr Ing 4501 Lustringen Lepper Horst 4501 Borgloh Noerenberg
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1970-05-30
Filing date: 1970-05-30
Publication date: 1971-12-16
Also published as: DE2026586B2; GB1341255A; FR2091305A5

Description

K L Ö O KFER-WEE K E AKTIENGESELLSCHAFT, Duisburg Ölhärteverfahren und -Vorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Ölhärteverfahren, bei dem das zu härtende Werkstück in ein umgewälztes Ölbad getaucht wird.

Bisher wird durch einen vertikalen oder tangentialen Eintritt vom Boden des Behälters her eine vertikale Ölumwälzung eingestellt, wobei selbst sehr hohe Umwälzgeschwindigkeiten von mindestens zehnfacher Umwälzung je Stunde kaum noch eine Verbesserung der Abkühlungsgeschwindigkeit gegenüber einer normalen dreifachen Umwälzung Je Stunde bewirken können. Bei sehr hohen Umwälzgeschwindigkeiten besteht sogar die Gefahr, ' daß trotz Auf- und Abbewegens des Werkstückes eine sehr ungleichmäßige Härte erzielt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, selbst bei langgestreckten Werkstücken mit zahlreichen zylindrischen Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers eine weitestgehend gleichmäßige Härtung bei entsprechend gleichmäßiger Abkühlung über die ganze Länge zu erzielen. Das wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß das Werkstück im Ölbad allseitig mit Öl gesprüht wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die Sprühung unter veränderlichem Druck und bei veränderlichen Umwälzgeschwindigkeiten. Dabei kann das Werkstück in etwa tangential angesprüht werden. Des weiteren kann in unterschiedlicher Badhöhe bzw. Werkstückhöhe unterschiedlich hart bzw. mild gesprüht werden. Daneben kann man außer horizontal auch vertikal sprühen.

Auf diese Weise gelangt man zu einem ölhärteverfahren der eingangs genannten Art, das die vorerwähnte Erfindungsaufgäbe voll erfüllt.

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Hinzu kommt, daß auf die erfindungsgemäße Weise eine wesentlich höhere Härte "bzw. bessere Vergütung bei geringerer Verzugs- und Rißgefahr gegenüber einer normalen Ölhärtung erzielt wird. Entsprechen die Ölabkühlungskurven in der Hand- und Kernzone bei gut bewegtem Öl in etwa denen in der Zeitschrift "Stahl und Eisen" Bd. 84 (1964), Heft 15, Seite 932-946 und Bd. 89 (1969), Heft 12, Seite 641-653 angegeben, so kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Abkühlungsgeschwindigkeit erzielt werden,die annähernd einer Wassertauchhärtung entspricht, jedoch mit dem wesentlichen Vorteil, daß das Abkühlungsmaximum zu bedeutend höheren Temperaturen verschoben wird. Hierdurch wird die Riß- und Verzugsgefahr einer Wasseroder Wasser-Öl-Härtung sehr stark vermindert.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß die gewünschte Badtemperatur vor der Härtung eingestellt und/oder während der Härtung geändert wird. Die in Rede stehende Temperatur-, änderung kann von Hand erfolgen oder aber auch automatisch gesteuert werden, so daß eine für das jeweilige Werkstück und die gewünschte Vergütung optimale Badtemperatur eingestellt und/oder eingehalten werden kann.

Einmal kann hierdurch eine für die Abkühlungsgeschwindigkeit günstige Badtemperatur, zum anderen das öl gegen Ende der Härtung auf eine entsprechend hohe Temperatur eingestellt werden, um bei starken Querschnittsunterschieden die Riß- und Verzugsgefahr stark zu vermindern.

Außer dem vorstehend beschriebenen Verfahren bezieht sich die Erfindung auch auf eine Ölhärtevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die ölhärtevorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Härtebehälter mit Einrichtungen zur ölumwälzung und einem Vorratsbehälter. Dabei sind erfindungs-

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gemäß im Inneren des Härtebehälters über eine wesentliche Hohe seines Mantels verteilt Düsen angebracht. Letztere sind in waagerechten und senkrechten Reihen angeordnet, die zu- und/oder abschaltbar sind. Dabei sind die Winkeleinsteilung und/oder der Abstand der Düsen zum Werkstück veränderbar, mithin den jeweiligen Gegebenheiten anzupassen. Diese 'Veränderbarkeit läßt sich dadurch erreichen, daß am Behältermantel Düsenstöcke angeordnet sind, die im Abstand, z. B. durch eine Spindel, und im Anstellwinkel zum Werkstück, z. B. durch einen Spannring, einstellbar sind.

Zusätzlich zu diesen Düsen ist am Behälterboden eine Bodendüse vertikal angeordnet, die eine im wesentlichen geschlossene und unter hohem Druck stehende Ölsäule für die Durchströmung von Bohrungen und dgl. auszubilden erlaubt.

Schließlich sind noch Wärmetauscher vorgesehen, mit deren Hilfe die gewünschte Badtemperatur vor der Härtung einzustellen und/oder während der Härtung zu ändern ist. Dadurch läßt sich einmal eine maximale Abkühlungsgeschwindigkeit erzielen, zum anderen bei Werkstücken mit starken Querschnittsunterschieden eine wesentliche Verringerung der Härteriß- und Verzugsgefahr erreichen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausführungsform, vielmehr sind im Rahmen der Erfindung weitere Abwandlungen möglich.

Es zeigt

Fig. Λ einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Härtevorrichtung,

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ffig. 2 eine Vergrößerung des Ausschnittes A der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Linie III-III der Fig. 1 mit einer schematischen Darstellung des Sprühbildes bei verschiedenen Anstellwinkeln und

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Sprühbildes bei verschiedenen Abständen der Düsenstöcke vom Behältermantel .

Die in der Zeichnung dargestellte und erfindungsgemäß beschaffene Härtevorrichtung dient zur Durchführung eines ölhärteverfahrens, bei dem das zu härtende Werkstück 10 in ein umgewälztes Ölbad getaucht wird, wobei das Werkstück 10 im ölbad mit öl allseitig gesprüht wird.

In der Zeichnung ist gezeigt, wie ein langgestrecktes, im Durchmesser mehrfach abgesetztes, mit einer Hohlbohrung 11 versehenes Werkstück 10 über ein Spezialkrangehänge 12 mit stufenlos einstellbarem Drehantrieb in den Härtebehälter eingehängt ist. Am Behältermantel sind Düsenstöcke 14 angeordnet, die durch eine Spindel 15 im Abstand zum Werkstück und einen Spannring 16 im Anstellwinkel eingestellt werden können. Über die Düsen 17 wird das öl versprüht, es läuft durch die Überlaufleitung 18 in den Vorratsbehälter 19·

Die zur Härtung erforderliche ölmenge wird mit dem erforderlichen Druck durch einzelne, nach Bedarf parallel oder hintereinander einschaltbare Pumpen 20 in einen ölverteiler 21 gepumpt. Die erforderliche oder gewünschte öltemperatur kann durch eine Kühlergruppe 22 und eine Vorwärmergruppe 23 automatisch genau einreguliert werden. Aus dem Verteiler 21 gelangt das öl in Hingleitungen 24, aus denen die Düsenstöcke

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gespeist werden. Über die Absperrarmaturen 25 können waagerechte Düsenreihen und über die Armaturen 26 senkrechte
Düsenreihen ab- und zugeschaltet werden. Die Ölmenge kann auch durch eine Bodenleitung 27 konventionell eingebracht werden. Über eine Druckerhöhungspumpe 28 wird eine Bodendüse 29 beaufschlagt, die für die Durchströmung der Werkstückbohrung 11 sorgt.

Anhand der nachfolgenden Beispiele wird das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben und gleichzeitig mit dem bekannten Verfahren verglichen. . ■

Beispiel 1 (bekanntes Verfahren);

Ein mehrfach abgesetzter 20 t schwerer Turbinenläufer wird vertikal in ein auf eine Temperatur von 40° 0 erwärmtes
Ölbad eingetaucht. Des bei einer Umwälzgeschwindigkeit von dreifacher Umwälzung je Stunde vertikal in das Ölbad eingebrachte öl erwärmt sich während einer Verweilzeit von
4 Stunden von 40° G auf 90° 0 und fällt dann ab auf 50⁰G. Die dabei erzielte Oberflächenhärte schwankt zwischen
65 und 68 Shore 0 bei einer Einhärtetiefe von 36 mm.

Beispiel 2 (erfindungsgemäßes Beispiel):

Ein mehrfach abgesetzter 20 t schwerer Turbinenläufer wird in ein auf eine Temperatur von 70° C erwärmtes Ölbad eingetaucht, wobei durch tangentiale und vertikale Ölzufuhr eine Umwälzgeschwindigkeit von zwanzigfacher Umwälzung je Stunde eingestellt wird. Nach einer Verweilzeit von 3 Stunden,
während der sich die ursprünglich eingestellte Temperatur von 70° G nicht ändert, erreicht der Turbinenläufer eine

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gleichmäßige Härte über Ballenlänge und -Umfang von 80 Shore G bei einer Einhärtetiefe von 48 mm.

Beim Vergleich der beiden vorstehenden Beispiele fallen die hohe Umwälzgeschwindigkeit und die geringe Verweilzeit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf. Außerdem erfolgt eine höhere Härte bei größerer Einhärtetiefe, wobei sowohl die Härte als auch die Einhärtetiefe über den gesamten Turbinenläufer gleichmäßig verteilt sind.

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Claims

Ansprüche

1. Ölhärteverfahren, bei dem das zu härtende Werkstück in ein umgewälztes Ölbad getaucht wird, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkstück im Ölbad allseitig mit Öl gesprüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühung unter einstellbarem Druck und bei einstellbaren Umwälzgeschwindigkeiten erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet _% daß das Werkstück in etwa tangential angesprüht wird.

4-, Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in unterschiedlicher Badhöhe bzw. Werkstückhöhe unterschiedlich hart bzw. mild gesprüht wird. .

5· Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet _t daß außer horizontal auch vertikal gesprüht wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Badtemperatur vor der Härtung eingestellt und/oder während der Härtung geändert wird.

7. ölhärtevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, im wesentlichen bestehend aus einem Härtebehälter mit Einrichtungen zur Ölumwälzung und einem Vorratsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Härtebehälters über eine wesent-

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liehe Höhe seines Mantels (13) verteilt Düsen (17) angebracht sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (17) in waagerechten und senkrechten Reihen angeordnet sind, die zu- und/oder abschalfbar sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeleinstellung und/oder der Abstand der Düsen (17) zum Werkstück (10) veränderbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß am Behältermantel (13) Düsenstöcke (14) angeordnet sind, die im Abstand, z. B. durch eine Spindel (15)» und im Anstellwinkel zum Werkstück (10), z. B. durch einen Spannring (16), einstellbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Behälterboden eine Bodendüse (29) vertikal angeordnet ist, die eine im wesentlichen geschlossene und unter hohem Druck stehende Ölsäule für die Durchströmung von Bohrungen (11) und dgl. auszubilden erlaubt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmetauscher (22, 23) vorgesehen, sind, mit deren Hilfe die gewünschte Badtemperatur vor der Härtung einzustellen und/oder während der Härtung zu ändern ist.

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