DE2054777C3 - Abschreckvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abschreckvorrichtung mit radialer Düsenanordnung. Die Wärmebehandlung von Metallen, insbesondere von Stahl, ist in der Vergangenheit Gegenstand einer Vielzahl wissenschaftlicher Untersuchungen gewesen. Auch in der Gegenwart nehmen derartige Untersuchungen einen nicht unbedeutenden Platz ein, so daß die zur Verfügung stellenden wissenschaftlichen Grundlagen dem Fachmann ermöglichen, sich ein genaues Bild über die Vorgänge bei Wärmebehandlungen zu machen.

So weiß man, daß beispielsweise beim Abschrekken von Metallen ein ungleichmäßiges Aufbringen eines Kühlmediums auf das zu behandelnde Werkstück eine ungleichmäßige Gefügeumbildung zur Folge hat, was wiederum zu einem Verziehen oder gar Reißen des Werkstückes führt. Zwar ist es möglich, die durch eine ungleichmäßige Wärmebehandlung hervorgerufenen Schäden, soweit es sich hierbei lediglich um ein Verziehen handelt, in beschränktem Umfange durch Ausrichten zu beseitigen, jedoch führt dies häufig, von der Notwendigkeit der Einführung eines separaten Arbeitsganges abgesehen, im Werkstück zu unerwünschten Kaltverformungsspannungen. Dies gilt insbesondere für die Wärmebehandlung von in Einzelanfertigung hergestellten Rohren und Stangen oder anderen langgestreckten Werkstücken. In der Serienfertigung dagegen ist ein nachträgliches Richten von wärmebehandelter Werkstücken allerdings nicht rentabel.

Sowohl aus wissenschaftlichen Untersuchunger als auch der Praxis weiß man, daß zur Erzielung einer absolut gleichmäßigen Gefügeumbildung da; Aufbringen einer konstanten Menge von Kühlmedium pro Zeiteinheit notwendig ist. Schon geringste Mengenschwankungen beim Aufbringen von Kühlmedium haben eine ungleichmäßige Gefügeumbil dung und somit Schäden am Werkstück zur Folge.
Um das Problem einer absolut gleichmäßigen Zu

fuhr von Kühlmedium zu der Werkstückoberfläche Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch er-

in der Serienfertigung zu lösen, hat man versucht, reicht, daß die Versorgungsteüe der Düsen vei-

AbschrCL-kvorrichtungen zu konstruieren, die das schiebbar an einem ringförmigen Tragelemeni an-

Werksiück über Sprühvürrichtungen mit einem abso- geordnet und daß die Versorgungsteile mit einem

IuI gleichmäßigen Kühlmediumnebel umgeben. Der- 5 Abstandhalter versehen sind.

artige Vorrichtungen ermöglichen zwar erstmalig ein Durch die verschiebbare Befestigung der Düsen kontinuierliches Abschrecken von langgestreckten mit ihren Vcrsorgungsteilen an den ringförmigen Werkstücken wie Rohren, Stangen, Wellen"od. dgl. in Tragelementcn der Absehreckvorrichtung in VerbinlertigungssUaßen, sind jedoch nur in der Lage, eine dung mit einem auf die Lage der Versorgungsieile relativ kleine Kühlmittelmenge pro Zeiteinheit auf io einwirkenden Abstandshalter wird sichergestellt, daß die Werkstückoberfläche aufzubringen. Die für eine der Abstand zwischen der Düsenöffnung und der optimale Gcfügeumbildung notwendige, relativ große Oberfläche des durchlaufenden Werkstückes in jekühlmediummenge innerhalb der hierfür notwendi- dem Falle absolut konstant gehalten wird. Vorzugsgen kurzen Zeit auf die Werkstückoberfläche aufzu- weise stützt sich jedes der verschiebbar angeordneter. bringen, ist mit derartigen Sprühvorrichtungen dage- 15 Versoniungsteile mit seinem Abstandshalter an dem gen nicht möglich. Dies hat zur Folge, daß einmal abzuschreckenden Gegenstand ab. Abweichungen mil derartigen Vorrichtungen keine optimalen Um- des durch die Vorrichtung laufenden Werkstückes v.and!ungsergebnisse erzieh werden können und zum von meinem vorgegebenen Weg sind damit unerhebaiuleren die Arbeitsgeschwindigkeit der Fertigungs- lieh. Bei Versuchen hat mar .nun festgestellt, daß es straße auf die Arbeitsgeschwindigkeit der Abschreck- 20 unter der Voraussetzung de. Einhaltung eines gevorrichtung abgestimmt werden muß. häufig müssen nauen Abstandes zwischen den Düsen und der Werkdailurch geringere ProduktionsgeschwinJigkeiten in Stückoberfläche möglich ist, an Stelle des üblichen kauf genommen werden. " Sprühnebelvorhanges einen festen Wasservorhang

Derartige für ein kontinuierliches Abschrecken au Γ das Werkstück einwirken zu lassen, ohne daß da-

voii langgestreckten Werkstücken in Fertigungsstra- 25 bei die Gefahr einer ungleichmäßigen Behandlung

Ben geeignete Vorrichtungen zur Erzeugung eines der Werkstückoberfläche besteht.

Sprühnebels sind beispielsweise in den USA.-Patent- Bei Versuchen hat sich ferner gezeigt, daß der

schriften 2 776 230 und 2 623 531 dargestellt. Vor- harte Wasservorhang in der Lage ist, den sich häufig

aussetzung für eine zufriedenstellende Arbeitsweise beim Abschreckvorgang stellenweise bildenden

dieser Vorrichtung ist, daß das abzuschreckende 30 Dampffilm auf der Oberfläche des Werkstückes zu

Werkstück genau durch die Symmetrieachse der Du- durchdringen. Den sich direkt über der Oberfläche

sennnge gefördert wird. Da dies in der Praxis jedoch des Werkstückes bildenden Dampffilm zu zerstören

mit der erforderlichen Genauigkeit nicht immer reali- bzw. seine Ausbildung zu verhindern, ist deshalb

sierbar ist, ist die Gefahr einer unterschiedlichen Be- notwendig, weil die ausgezeichnete isolierende Eigcn-

handlung der Werkstückoberfläche sehr groß. Dies 35 schaft dieses Dampffilmes einer gleichmäßigen Be-

v,iid um so deutliche!, als bekannt ist, daß der Ein- handlung der Oberfläche des Werkstückes entgegen-

fluß des Abstandes der Düsenöffnung zur Werk- wirkt. Auf Grund der isolierenden Wirkung dieses

stückobenläche in die Funktion im Quadrat eingeht. Dampffilmes ist es mit Abschreckvorrichtungen der

Somit verursachen bereits kleine seitliche Abwei- bekannten Art häufig nicht möglich gewesen, eine

chungen des Werkstückes vom vorgegebenen Förder- 40 vollständige Gefügeumwandlung, beispielsweise von

weg unterschiedliche Abschreckbedingungen und so- Austenit /u Martensit, die innerhalb eines relativ eng

mit eine ungleichmäßige Gefügeumwandlung. bemessenen Zeitraumes durchgeführt werden muß,

Da mit Sprühdüsen arbeitende Abschreckvorrich- zu erzielen.

tungen der bekannten Art, wie bereits eingangs aus- Wie oben ausgeführt, wird durch die erfindungsgeführt, die für eine optimale Gefügeumwandlung 45 gemäßen Merkmale sichergestellt, daß ein absolut des Werkstückes notwendige Kühlmediummenge einheitlicher Wasservorhang auf die Wcrkstückobernicht in der hierzu erforderlichen kurzen Zeitspanne fläche auftrifft, der in der Lage ist, den Dampffilm auf das Werkstück aufbringen können, ist bereits einheitlieh zu durchdringen und somit eine gleichmäversuchi worden, bei der Bearbeitung von rohrförmi- ßige Wärmebehandlung der Werkstückoberfläche gegen Werkstücken die Abschreckgeschwindigkeit 50 währleistet. Es hat sich ferner herausgestellt, daß es durch zusätzliches Aufbringen von Kühlmedium auf für ein Durchdringen des Dampffilmes unter Vermeidie Innenfläche des Werkstückes zu erhöhen. Zu die- dung der mit dem Zurückfließen des Kühlmediums scm Zweck wird, wie in der USA.-Patentschrift verbundenen Probleme zweckmäßig ist, diesen Was-3 294 599 beschrieben, eine dornartige Sprühsonde in servorhang in einem sich von dem Eingang bis zum den lichten Querschnitt des rohrartigen Werkstückes 55 Ausgang der Vorrichtung verändernden Winkel aul eingeschoben. Es bedarf keiner weiteren Erläuterun- die Werkstückoberfläche auftreffen zu lassen. Zwai gen, daß eine derartige Anordnung, wie sie in der ist es bekannt, die Sprühdüsen von Abschreckvor· USA.-Patentschrift beschrieben ist, für die Wärme- richtungen der bekannten Art in einem bestimmter behandlung langer Gegenstände auf Grund ihres konstanten Winkel gegenüber der Oberfläche des zi großen Platzbedarfes ungeeignet ist. 60 besprühenden Werkstückes zu neigen, jedoch ist dei

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine für Einfluß eines Dich vom Eingang bis zum Ausgang dei

die kontinuierliche Arbeitsweise in Fertigungsstraßen Vorrichtung verändernden Winkels auf das Zurück

geeignete Abschreckvorrichtung zu schaffen, die es fließen des Kühlmediums bisher nicht bekannt gcwc

bei einfachem Aufbau gestattet, auch große Mengen sen.

von Kühlmedium in kürzester Zeit absolut gleichmä- 65 Die Bildung eines kontinuierlichen Kühlmitlelvor

ßig auf die Oberfläche eines durch die Vorrichtung hangs bei gleichzeitiger Verhinderung eines Kiihlmit

kontinuierlich geförderten langgestreckten Werkstük- telrückflusses, wird bei einer Vorrichtung der erfin

kes aufzubringen. dungsgemäßen Art zweckmäßigerweise noch dadurcl

verbessert, daß jedes Versorgiingstcil neben einer Düse ein im Bereich dieser Düse angeordnetes Leitblech umfaßt, das derart geformt ist, daß es zusammen mit den benachbarten Lcitblcchcn eine formende Wirkung auf den Kühlmiltclvorhang ausübt.

Ein robuster, mit wenigen Handgriffen unterschiedlichen Wcrkslücksformcn angepaßter Aufbau wird bei einer Abschreckvorrichtung der erfindungsgemäßen Art dadurch erreicht, daß jedes der verschiebbar angeordneten Versorgungsteile einen verschiebbar an einem Führungsschlitten angebrachten Düsenträger umfaßt und daß ein Führungsbett zur verschieb- und verstellbaren Lagerung des Führungsschlittens an dem Tragelement sowie mindestens eine Feder an einem der verschiebbaren Elemente zum Bewegen des Vcrsorgungstciles auf den Gegenstand zu vorgesehen ist, wobei die Federn zwischen dem Düsenträger und dem Führungsschlitten angeordnet sind.

Ferner ist es zweckmäßig, daß Einrichtungen zum Zurückziehen oder Zustellen der Versorgungsteile gegenüber dem abzuschreckenden Gegenstand vorgesehen sind, und daß die Vorrichtung ein ringförmiges Sammelrohr umfaßt, das im Bereich des ringförmigen Tragelcmentes angeordnet ist und über eine Vielzahl von elastischen Leitungen mit den Versorgungstcilen der Vorrichtung verbunden ist.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Abschreckvorrichtung v.ird zweckmäßigcrwcMse noch dadurch verbessert, daß eine Vielzahl von ringförmigen Tragclcmenten in bezug auf den abzuschreckenden Cicgcnstand in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, wobei jedes Tragelemcnl eine Anzahl von Vcrsorgungsleilen trägt, wobei die Versorgungsteile eines Tragelcmcnlcs gegenüber den Versorgungstcilen des benachbarten Tragelementcs versetzt sind.

Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in den Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform der crfindungsgcmäßen Abschreckvorrichtung.

F^; i g. 2 eine perspektivische Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

F i g. 3 eine Teil-Vorderansicht gemäß F i g. 2 zur Behandlung von Gegenständen mit kleinem Durchmesser und

Fig. 3 A einen Schnitt in der Ebene III A-\\\ A der F i g. 3.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, wird die erfindungsgemäße Abschreckvorrichtung 20 von einem oberen Träger 22 sowie zwei unteren Trägern 24 gehalten. Die beiden unteren Träger 24 sind über Querstreben 26 miteinander verbunden. Diese Querstreben 26 tragen je ein ringförmiges Tragelement 30, das über einen Winkel 28 an seiner Oberseite mit dem Träger 22 verbunden ist. Jedes ringförmige Tragelement 30 trägt eine Reihe von Vcrsorgungsteilen 32, die im einzelnen später noch genauer beschrieben werden, rv- :,. τ:; „ ι .i~—,»-ti. - \u..~u™r.Vx^rr;^hi„nn in

weist insgesamt acht ringförmige Tragelemcnte 30 auf. Die Anzahl der ringförmigen Trageiemente 30 richtet sich jedoch stets nach der geforderten Behandlungswcisc.

Jedes ringförmige Tragclcmenl 30 trägt, wie aus !· i g. i crsidiUicl» im. ein i-hcnfaüs ringförmiges Sammclrohr 34. das mit bügeiförmigen Klammern 36 an dem ringförmigen Tragclcmcnt 30 befestigt ist. Jedes dieser ringförmigen Sammelrohre 34 besitzt einen Einlaßflansch 38 sowie eine Anzahl von Vcrleilcran-Schlüssen 40. An diese Vertcilcranschlüsse 40 sind flexible Leitungen 42 angekuppelt, die das für den Abschreckvorgang benötigte Kühlmedium zu den einzelnen Versorgungsteilcn 32 leiten.

Wie insbesondere den F i g. 3 und 3 A entnommen werden kann, besteht ein Versorgungsteil 32 aus einem an dem ringförmigen Tragclcmcnt 30 befestigten Führungsbett 78. 84. das einen Führungsschlitten 54 für einen Düsenträger 52 trägt. Der Führungsschlitten 54 ist auf dem Führungsbett über eine Spindel 80 hin- und herverschiebbar, welche mit ihrem einen Ende 88 an der einem zu bearbeitenden Gegenstand 74 entgegengesetzten Seite des Führungssehliltens 54 gelagert und in einer auf dem Führungsbett befestigten Mutter 92 gehalten ist.

?.o In dem Führungsschlitten 54 sind außerdem zwei Schicbcrstangcn 72 gelagert, die mit ihren freien, dem Gegenstand 74 zugewandten Enden an dem Düsenträger 52 befestigt sind und in einer von dem Gegenstand 74 weggerichteten Richtung nur gegen die Kraft. iner Feder 76 verschoben werden können.

An dem Düsenträger 52 ist über ein Anschlußstück 44 die flexible Leitung 42 für die Zufuhr des Kühlmcdiums befestigt. Auf der dem Gegenstand 74 zugewandten Seite besitzt der Düsenträger 52 ferner eine mit ihrer Arbeitsrichtung gegenüber der Achse des Gegenstandes 74 geneigten Düse 58, die im Bereich ihrer Austrittsöffnung 96 mit einem Leitblech 68 versehen ist. Durch die Formgebung dieses Lcitblcches 68. dessen wirksame Oberseite 94 gcringfügig gekrümmt ist, wird zusammen mit benachbarten Düsen und Leitblcchcn ein kontinuierlicher einheitlicher Wasservorhang gebildet, der den zu behandelnden Gegenstand 74 gleichmäßig umgibt. Die Bewegungsrichtung des Gegenstandes 74 ist dabei durch den Pfeil 98 angezeigt.

Die Düse 58 ist über ein mit Gewinde versehenes Zwischenstück 66 an dem Düsenträger 52 befestigt und wird mit Kühlmedium aus der elastischen Leitung 42 über einen sich durch den Düsenträger 52 hindurchcrslreckcndcn Kanal 70 gespeist.

Außer mit einer Düse 58 ist jeder Düsenträger 52 mit seiner dem Gegenstand 74 zugewandten Seite noch mit einem Abstandhalter 60 in Form eines Rades ausgestattet, das sich mit seinem Umfang auf der

Außenfläche des Gegenstandes 74 abstützt, und in dem unteren Teil 56 des Düsenträgers 52 in einer entsprechenden Ausnehmung 64 mittels eines Bolzens 62 gelagert ist. Der Abslandhalter 60 stellt sicher, daß die wirksame Vorderkante des Leitbleches 68 der Düse 58 stets in einem vorgegebenen Abstand -V von der zu behandelnden Oberfläche des Gegenstandes 74 zu liegen kommt. Die Neigung des auf den Gegenstand 74 auftreffenden Wasservorhanges hängt dabei vom Neigungswinkel der wirksamen Fläche des Leitbleches 68 der Düse 58 ab.

Der Führungsschlitten 54 des Versorgungsteiles

3? Knciwt «»!nor. Rr.l-.~-. 32 ->«- '··* ..:.,,»·, T „., „1 V. OtL

des Führungsbettes verschiebbar ist. Durch Festziehen einer Mutter 90 des Gewindebolzens 82 kann der Führungsschlitten 54 an dem Führungsbett 78. 84 festgestellt werden.

In F i g. 3 ist, teilweise abgebrochen, ein im wesentlichen der F i g. 3 Λ entsprechendes Ausfüh-

rungsbeispicl dargestellt, das zur Behandlung von Gegenstanden 74 mit kleinem Durchmesser eingerichtet ist. Aus Platzgründcn ist es hei der Behandlung von Gegenständen mit kleinem Durchmesse; zweckmüßig, nur jeweils jedes zweite Versoigungsteil 32 c mit seinem Abstandhalter 60 auf dem Gegenstand abstützen zu lassen. Jedes dazwischen liegende Versorgungsteil 32 d ist in einem solchen Fall etwas aus der Mittclöffnung 100 der Vorrichtung herausgezogen .

Auf der in F i g. 2 dargestellten perspektivischen Vorderansicht der Vorrichtung gemäß F i g. 1 ueht hervor, daß in Längsrichtung der Vorrichtung betrachtet, die an einem ringförmigen Tragelemcnt 3Π befestigten Düsen 58 gegenüber den am benachbarten ringförmigen Tragelemcnt belustigten Düsen SH versetzt sind. Die Praxis hai gezeigt, daß ein derartiges Versetzen der Düsen die Bildung eines gleichmäßig auf den Gegenstand 74 einwirkenden Wasserfil-

ίο mes noch verbessert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 637

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Abschreckvorrichtung mit radialer Düsenanordnung, dadurch geken λ zeichnet, daß die Versorgungsteile (32) der Düsen (58) verschiebbar an einem ringförmigen Tragelement (30) angeordnet und daß die Versorgungsteile (32) mit einem Abslandhalter (60) versehen sind.

2. Abschreckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der verschiebbar angeordneten Versorgungsteile (32) sich mit seinem Abstandhalter (60) an dem abzuschreckenden Gegenstand (74) abstützt.

3. Abschreckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der verschiebbar angeordneten Versorgungsteile (32) einen verschiebbar a:i einem Führungsschlitten (54) angebrachten Düsenträger (52) umfaßt und daß ein Führungsbett (78. 84) zur verschieb- und verstellbaren Lagerung des Führungsschlittens (54) an dem ringförmigen Tragelement (30) sowie mindestens eine Feder (76) an einem der verschiebbaren Elemente zum Bewegen des Versorgungsteiles (32) auf den Gegenstand (74) zu vorgesehen ist.

4. Abschreckvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (76) zwischen dem Düsentraper (52^ und dem Führungs schlitten (54) angeordnet sind.

S Ahschreckvnrrirhlii'iip π·" ;h einem der VGf hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (80) zum Zurückziehen oder Zustellen der Versorgungsteile (32) gegenüber dem abzuschreckenden Gegenstand (74) vorgesehen sind.

6. Abschreckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Versorgungsteil (32) eine Düse (58) sowie ein im Bereich der Düsenöffnung angeordnetes Leitblech (68) umfaßt, wobei diese Leitbleche derart geformt sind, daß sie gemeinsam einen den Umfang des abzuschreckenden Gegenstandes (74) umgebenden kontinuierlichen Kühlmittelvorhang bilden.

7. Abschreckvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil jedes Leitbleches (68) in einem Winkel zu der benachbarten Oberfläche des Gegenstandes (74) zur Verhinderung eines Zurückfließens des Kühlmittels entlang dieser Oberfläche angeordnet ist.

8. Abschreckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein ringförmiges Sammelrohr (34) umfaßt, das im Bereich des ringförmigen Tragelementes (30) angeordnet ist und über eine Vielzahl von elastischen Leitungen (42) mit den Versorgungsteilen (32) der Vorrichtung verbunden ist.

9. Abschreckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von ringförmigen Tragelementen (30) in bezug auf den abzuschreckenden Gegenstand (74) in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, wobei jedes Tragelement (30) eine Anzahl von Versorgungsteilen (32) träpt.

10. Abschreckvorrichtung nach Anspruch ¹J. dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsteile (32) eines Trageleinentes (30) gegenüber den Versorgungsteilen (32) des benachbarten Tragelementes (30) versetzt sind.

11. Abschreckvorrichtung nach Anspruch S. 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Versorgungsteil (32) mit einem Teil des ringförmigen Sammelrohres (34) versehen ist und ein sich axial erstreckendes Zuleitungsrohr mit jedem der ringförmigen Sammelrohre (34) verbunden ist.

12. Abschreckvorrichtung nach Ansprucii ^ιλ 10 oder IL dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsteile (32) von mindestens einem ringförmigen Tragelement (30) derart angeordnet sind, daß sie in bezug auf die Versorgungsteile (32) eines benachbarten Tragelemenles (30) das Kühlmedium in einem unterschiedlichen Winkel zur Oberfläche des Gegenstandes (74) leiten.

13. Abschreckvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Winkel sich vom Tragelement (30) am Eingang der Vorrichtung zum Tragelement (30) am Ausgang der Vorrichtung vergrößert.