DE3429707C1

DE3429707C1 - Verfahren und Vorrichtung zum bereichsweisen Härten von metallischen Gegenständen

Info

Publication number: DE3429707C1
Application number: DE19843429707
Authority: DE
Inventors: Ewald 4133 Neukirchen-Vluyn Schwing; Peter Dr. Sommer; Horst 4174 Issum Uhrner
Original assignee: Individual
Current assignee: SCHWING, EWALD, 4133 NEUKIRCHEN-VLUYN, DE UHRNER,
Priority date: 1984-08-11
Filing date: 1984-08-11
Publication date: 1985-09-05

Description

Die einzige Figur zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Wirbelschichtofen mit eingesetzter Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und mit bereichsweise zu härtenden Gegenständen.
Die dargestellte Vorrichtung ist eine Härtungskassette 1. Sie besitzt ein als Wärmbereich ausgeführtes Kassettenunterteil 2 und ein als Isolationsbereich ausgeführtes Kassettenoberteil 3. Die Anordnung ist so getroffen, daß das Kassettenunterteil 2 und das Kassettenoberteil 3 durch einen Zwischenboden 4, der eine Durchtrittsöffnung 5 für die bereichsweise zu härtenden Gegenstände 6 aufweist, voneinander getrennt sind. Das Kassettenoberteil 3 besitzt außerdem einen gegenüber dem Kassettenunterteil 2 erweiterten Querschnitt. Diese Erweiterung dient dazu, eine ausreichende Isolation und Wärmedämmung sicherzustellen. Erfolgt die Isolation und Wärmedämmung durch Wirbelbettmaterial 7, so bewirkt die Erweiterung zusammen mit einer ausreichenden Höhe H des Kassettenoberteils 3 gleichzeitig, daß eine störende Verzunderung der Überstandsbereiche 8 der Gegenstände 6 nicht eintritt. Es versteht sich, daß die Härtungskassette 1 mit einer Einrichtung zum Einhängen in das Wirbelbett 9 des Wirbelschichtofens 10 bzw. in das Kühlbad aufweist. Diese Einrichtung wurde nicht gezeichnet. Das Kassettenunterteil 2 besitzt eine Halterung 11 für die eingesetzten Gegenstände 6, die im Ausführungsbeispiel Bohrer sind und die durch diese Halterung 11 gegeneinander und gegen eine Wand 12 des Kassettenunterteils 2 gedrückt werden.
Das Kassettenunterteil 2 kann als umfangsmäßig geschlossener Behälter oder auch als Korb ausgeführt sein. Das Kassettenoberteil 3 ist umfangsmäßig und bodenseitig geschlossen.
Man entnimmt aus der Figur, daß die Erwärmung der Gegenstände 6 auf Härtetemperatur in der Härtungskassette 1 durchgeführt wird, die im Gebrauchszustand einen Wärmbereich und einen oberen Isolationsbereich aufweist. Die Gegenstände 6 werden mit ihrem Härtungsbereich 13 in den Wärmbereich so eingeführt, daß der ()berstandsbereich 8 der Gegenstände 6 sich in dem Isolationsbereich befindet Die Härtungskassette 1 mit den eingesetzten Gegenständen 6 wird in das Wirbelbett 9 des Wirbelschichtofens 10 eingetaucht, wie es in der Figur dargestellt wurde. Auf diese Weise werden die Gegenstände 6 bereichsweise auf Härtetemperatur erwärmt. Die Gegenstände 6 verbleiben danach in der Härtungskassette 1 und werden mit der Härtungskassette 1 in das Abschreckkühlbad eingetaucht. Auch bei dem Abkühlbad kann es sich um ein Wirbelschichtbad handeln, so daß die Figur die Verhältnisse auch bei dem Abschrecken darstellt.
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Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum bereichsweisen Härten von metallischen Gegenständen, insbesondere von Bohrern, bei dem die Gegenstände nur mit dem Härtungsbereich in die Wirbelschicht eines Wirbelschichtofens in Berührung kommen und nach Erwärmung auf Härtetemperatur in einem Kühlbad abgeschreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände in einer Härtungskassette mit einem unteren Teil als Wärmbereich und einem oberen Teil als Isolationsbereich, in der sich die Gegenstände nur mit ihrem Härtungsbereich im Wärmbereich befinden, sowohl in die Wirbelschicht des Härteofens, als auch danach in das Kühlbad eingetaucht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände in dem Isolationsbereich durch eingefülltes, kaltes und nicht fluidisiertes Wirbelbettmaterial isoliert werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtungskassette mit ihrem Wärmbereich und teilweise mit ihrem Isolationsbereich in die Wirbelschicht des Härteofens eingetaucht werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Härtungskassette mit einem als Wärmbereich ausgeführten Kassettenunterteil und einem als Isolationsbereich ausgeführten Kassettenoberteil, die durch einen Zwischenboden mit einer oder mehrerer Durchtrittsöffnungen für die Gegenstände, voneinander getrennt sind, wobei das Kassettenoberteil einen gegenüber dem Kassettenunterteil erweiterten Querschnitt aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kassettenunterteil (2) eine Halterung (11) für die eingesetzten Gegenstände (6) aufweist Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zum bereichsweisen Härten von metallischen Gegenständen, insbesondere von Bohrern, - wobei die Gegenstände mit einem Härtungsbereich in die Wirbelschicht eines Wirbelschichtofens eingetaucht werden und ein nicht zu härtender Überstandsbereich frei bleibt, wobei fernerhin die Gegenstände mit ihrem Härtungsbereich in der Wirbelschicht auf Härtetemperatur erwärmt und danach in ein Abkühlbad eingetaucht werden, welches Abkühlbad ebenfalls eine Wirbelschicht aufweisen kann. Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. - Bei Wärmebehandlungsmaßnahmen ist es bekanntlich häufig erforderlich, Gegenstände nicht über ihre gesamte Länge zu härten. Beispielsweise müssen die Einspannschäfte von Spiralbohrern weich bleiben, damit eine nachträgliche Stempelung vorgenommen werden kann. Außerdem bleiben die Einspannschäfte weich, weil das weiche Ende über höhere Zähigkeitswerte verfügen soll.

Bei dem (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Verfahren werden die Gegenstände unmittelbar, jedoch teilweise, nämlich mit ihrem Härtungsbereich, in die Wirbelschicht des Wirbelschichtofens eingetaucht. Der Überstandsbereich wird nicht eingetaucht. Das ist nicht frei von Nachteilen. Da die Oberfläche der Wirbelschicht eines Wirbelschichtofens im Betriebszustand eher wallend als eben ist, entsteht an den Gegenständen ein verhältnismäßig breiter Übergangsbereich, in dem die Werkstoffparameter nicht hinreichend definiert sind.

Von Nachteil ist im Rahmen der bekannten Maßnahmen außerdem, daß eine starke Verzunderung der Überstandsbereiche der Gegenstände beobachtet wird, da über der wallenden Wirbelschicht eine entsprechende Schutzgasatmosphäre kaum definiert aufrechterhalten werden kann. Wegen dieser Nachteile verfährt man zumeist anders: Die Gegenstände werden zunächst in ihrer Gesamtheit gehärtet, danach werden die weich einzustellenden Bauteilbereiche durch ein nachträgliches, partielles Erwärmen auf eine Temperatur oberhalb der letzten Anlaßtemperatur gebracht. Hierdurch wird ein entsprechender Härteabfall erzielt. Auch werden wegen der beschriebenen Nachteile in manchen Bereichen Wirbelschichtverfahren häufig abgelehnt und durch die konkurrierenden Salzbadverfahren ersetzt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß sich an den Gegenständen eine störend breite Übergangsschicht mit nicht ausreichend genau definierten Werkstoffparametern nicht mehr einstellt und daß im Bedarfsfall, das heißt je nach dem Werkstoff, aus dem die Gegenstände bestehen, auch eine Verzunderung der Überstandsbereiche vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.

Soll in dem Überstandsbereich eine störende Verzunderung der Gegenstände vermieden werden, so lehrt die Erfindung, die Gegenstände in dem Isolationsbereich der Härtungskassette durch eingefülltes, kaltes und nicht fluidisiertes Wirbelbettmaterial (z. B. körniges Al203) zu isolieren. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Härtungskassette mit ihrem Wärmbereich und mit ihrem Isolationsbereich teilweise in die Wirbelschicht des Härteofens eingetaucht werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Diese Vorrichtung zeichnet sich durch Einfachheit und Funktionssicherheit aus. Sie ist gekennzeichnet durch eine Härtungskassette mit einem als Wärmbereich ausgeführten Kassettenunterteil und einem als Isolationsbereich ausgeführten Kassettenoberteil, wobei das Kassettenunterteil und das Kassettenoberteil durch einen Zwischenboden, der zumindest eine Durchtrittsöffnung für die Gegenstände aufweist, voneinander getrennt sind und wobei das Kassettenoberteil einen gegenüber dem Kassettenunterteil erweiterten Querschnitt aufweist.

und gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einhängen der Härtungskassette in das Wirbelbett des Wirbelschichtofens bzw. in das Kühlbad. Das Kassettenunterteil kann eine Halterung für die eingesetzten Gegenstände aufweisen. Der Zwischenboden besteht zweckmäßigerweise aus keramischem Material.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.