DE3142359A1 - Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von werkstuecken - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur
• Wärmebehandlung von Werkstücken BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Werkstücken aus Gußeisen, vorzugsweise Gußeisen mit Kugelgraphit in zwei Stufen.
• Um in Werkstücken aus Gußeisen ein Grundgefüge aus Bainit und Austenit zu erzeugen, ist es nötig, die Werkstücke einer zweistufigen Wärmebehandlung zu unterw.erfen, wobei in der ersten Stufe üblicherweise in einem Kammer- oder Topfofen die Austenitisierung und in der zweiten Stufe üblicherweise in einem Salzbad die Bainitisierung des Werkstückes erfolgt.
• Die dazu erforderlichen Wärmemengen ergeben sichaus der spezifischen Wärme des zu behandelnden Werkstückes, aus der Höhe der Temperaturen in den beiden Wärmebehandlungsstufen, aus der für die Gefügeumwandlungen erforderlichen Zeitdauer sowie, aus den im Verfahrensablauf eintretenden Wärmeverlusten.
• Die für diese Gefügeumwandlungen erforderliche Zeitdauer ist im wesentlichen von der chemischen Zusammensetzung des Gußeisens abhängig, von der insbesondere die Diffusionsgeschwindigkeit des Kohlenstoffs abhängt, die als entscheidendes Kriterium für die Zeitdauer bestimmend ist, bis zu der im Bereich der ersten Stufe der Perlit aus dem Gußgefüge völlig aufgelöst ist bzw. die als Inkubationszeit für die Behandlung der Werkstücke vor der Neubildung von Perlit zur Verfügung steht.
• Die zweistufige Wärmebehandlung ist so zu führen, daß kein Perlit mehr im bainitisch-austenitischen Gefüge auftritt. Das bedeutet, daß alle Zonen eines Werkstückes innerhalb der Inkubationszeit von der Austenitisierungstemperatur zuverlässig auf die Bainitisierungstemperatur abgekühlt werden können oder ein bestimmter Temperatur-Gradient auch bei den innersten Zonen eines Werkstückes nicht unterschritten wird; das heißt, die Temperaturzeitkurve bzw. Abkühlungs-.
• kurve mit ausreichendem Abstand an der sgenanp.ten "Perlit-Naset' vorbeiführt.
• Der Nachteil der bekannten Verfahren liegt darin, daß die Werkstücke chargenweise diskontinuierlich wärmebehandelt werden, wodurch es insbesonder zwischen der ersten und der zweiten Wärmebehandlungsstufe zu erheblichen Wärmeverlusten kommt, andererseits aber die sogenannte Inkubationszeit bis zur Bildung von Perlit bei weitem überschritten wird, um insbesondere bei Gußstücken mit größeren Materialdicken beginnend, die Perlitbildung zu verh.indern. Dementsprechend ist es auch nur möglich, Bauteile aus nicht legiertem Gußeisen mit Kugel graphit nur bis etwa 30 mm Materialdicke und bei Umsetzzeiten von etwa 30 sec durchzuvergüten.
• Es ist die Aufgabe der Erfindung, das eingangs beschriebene Verfahren so zu gestalten, daß eine quasi kontinuierliche Wärmebehandlung der Werkstücke möglich ist, wobei es insbesondere darauf ankommt, die Guß- stücke in der kürzest möglichen Zeit, die technisch überhaupt realisierbar ist, umzusetzen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die kontinuierlich bewegten Werkstücke auf 120 bis 5000C vorgewärmt, in der ersten Stufe innerhalb einer Zeit von 2 bis 25- min auf eine Temperatur von 720 bis 9000C erwärmt und in der zweiten Stufe innerhalb einer Zeit von 1 bis 10 min auf eine Temperatur von 400 bis 3000C abgekühlt werden, wobei die Dauer der Verweilzeit der Werkstücke bei diesen Temperaturen 2 bis 60 min und die Umsetzurgszeit von der Vorwärmstufe zur ersten Stufe b2w. von dieser zur zweiten Stufe jeweils maximal 60 s, vorzugsweise 3 bis 30 s beträgt.
• Vorzugsweise betragen die Temperaturen in der ersten Stufe 820 bis 850 0C und in der zweiten Stufe 340 bis 3900C und die Verweilzeiten jeweils 20 bis 60 min.
• Um eine möglichst schnelle Wc,rmeableitung in der zweiten Stufe zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, wenn das Werkstück und/oder das Wärmeträgermedium bewegt werden.
• Die Abwärme aus der zweiten Verfahrensstufe wird der Vorwärmstufe zugeführt.
• Nach dem Verlassen der zweiten Stufe werden die Werkstücke auf eine Temperatur von <1000C durch Eintauchen in Wasser abgekühlt.
• Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Vorwärmkammer und zwei nacheinander angeordneten Salz- oder Metallbädern, wobei die Werkstücke mit kontinuierlich betriebenen Transportvorrichtungen bewegt werden. Mit geeigneten und bekannten Hilfsmitteln, wie z.B. pneumatischen Bewegungshilfen sind Umsetzzeiten unter 30 sec. und auch von nur 10-sec. möglich, insbes.
• wenn der Glühprozeß in einem Druchlaufofen vorgenommen wird und die Haltezeiten für das Glühgut im Ofen zur Austenitisierung gleich lang sind wie die Haltezeiten im Salzbadofen zum Zwischenstufenvergüten der Teile.
• Durch die erfindungsgemäße Maßnahme gelingt es, eine hohe Durchsatzgeschwindigkeit zu erreichen, die - verglichen mit einem diskontinuierlich arbeitenden Verfahren - 10- bis 30mal so hoch ist.
• Die austenitische und bainitische Gefügeausbildung des Werkstückes erfolgt schnell und gleichmäßig in einer kurzen Zeit von tewa 2 bis 60 min, wobei insbesondere die erste Stufe vergleichsweise niedrigere Temperaturen aufweisen kann.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Zeichnung beispielhaft schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.
• Die in einer Speichervorrichtung 1 auf den Balken 2 einer kontinuierlich laufencen Transportvorrichtung 3 angeordneten Werkstücke 4 werden mittels normaler Hebewerkzeuge 5 auf die Transportvorrichtung 6 der Vorwärmkammer 7 aufgesetzt und in dieser auf eine Temperatur von 4800C vorgewärmt. Anschließend werden die vorgewärmten Werkstücke 4 mittels eines Hebewerkzeugs 8 auf die Transporvorrichtung 9 aufgesetzt und in 30 min durch das eine Temperatur von 850 0C aufweisende Salzbad 10 des Ofens I transportiert. Danach werden die Werkstücke 4 mittels eines Hebezeugs 11 auf die Transportvorrichtung 12 umgesetzt und in 30 min durch das eine Temperatur von 370°C aufweisende Fluidbad 13 des Ofens II geführt.
• Die-Abwärme des Fluidbades 13 wird über die Leitung 14 der Vorwärmkammer 7 zugeführt. Nach dem Verlassen des fluidbades 13 werden die mittels eines Hebezeugs 15 auf die Transportvorrichtung 16 aufgesetzten Werkstücke 4 auf <1000C im Wasserbad 17.
• abgekühlt, dann mittels eines Hebezeugs 1£ auf die Transportvorrichtung 19 aufgesetzt und aLf dieser luftgetrocknet.
• Leerseite

Claims (7)

1. PATENTANSPROCHE 1. Verfahren zur Warmebehandlung von Werkstücken aus Gußeisen, vorzugsweise aus Gußeisen mit Kugelgraphit in zwei Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke kontinuierlich bewegt auf 120 bis 5000C vorgewärmt, in der ersten Stufe innerhalb von 2 bis 25 min auf eine Temperatur von 720 bis SOQ°C erwärmt und in einer zweiten Stufe innerhalb von 1 bis 10 min abgekühlt werden, wobei die Temperaturverweilzeit in. der ersten und zweiten Stufe jeweils 2 bis 60 min beträgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der ersten Stufe 820 bis 850°C, die der zweiten Stufe 340 bis 390 0C und die Temperaturverweilzeit 2 bis 60 min betragen.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dae die Umsetzungszeit zwischen der Vorwärmstufe und der ersten Stufe bzw. von der ersten zur zweiten Stufe maximal 3 bis 60 s, vorzugsweise 3 bis 30 s beträgt.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke und/ oder die Wärmeträgermedien bewegt werde
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme der zweiten Verfahrensstufe zum Vorwärmen der Werkstücke benutzt wird.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Vorwärmkammer (7), zwei nacheinander angeordneten Salz- oder Metallbädern (10, 13) und kontinuierlich betriebene Transportvorrichtungen (6. 9, 12).
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch abgewandelt, daß die erste Stufe (10) durch einen gasbeheizten Ofen (mit oder ohne Schutzgasatmosphäre) gebildet ist.