DE3726134A1 - Halterung zur partiellen waermebehandlung von werkzeugen in oefen - Google Patents
Halterung zur partiellen waermebehandlung von werkzeugen in oefenInfo
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- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
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Description
Die Erfindung betrifft eine mit Sacklöchern versehene,
metallische Halterung zur partiellen Wärmebehandlung
von einen Arbeitsbereich und einen Einspannbereich
aufweisenden Werkzeugen in Öfen mit homogener
Wärmeverteilung im Ofeninnenraum, insbesondere für
Vakuumkammeröfen mit Druckgasabschreckung.
Bohrer, Fräser, Reibahlen und ähnliche Werkzeuge
besitzen einen Einspannbereich, mit dem sie in den
Werkzeugmaschinenfuttern befestigt sind, und einen
Arbeisbereich, mit dem die Bearbeitungsvorgänge
durchgeführt werden. Aufgrund der unterschiedlichen
Anforderungen an diese Bereiche müssen sie auch
unterschiedliche Eigenschaften, wie zum Beispiel
Festigkeiten, aufweisen. Man kann diese Werkzeuge daher
aus zwei verschiedenen Materialien fertigen oder die
beiden Bereiche einer unterschiedlichen Wärmebehandlung
unterziehen. Bei einem einheitlichem Material ist es
notwendig, partielle Wärmebehandlungen anzuwenden, die
nur den Arbeitsbereich härten und damit eine höhere
Standzeit verleihen, während der Einspannbereich die
ursprünglichen technologischen Eigenschaften möglichst
beibehalten soll.
Aus der DE-OS 31 11 218 ist ein Ofen zur partiellen
Wärmebehandlung von Werkzeugen bekannt, die einen
Arbeitsbereich und einen Einspannbereich aufweisen.
Dazu wird der Einspannbereich der Werkzeuge in einer
Halterung befestigt, die während der Wärmebehandlung
isoliert und/oder gekühlt ist, so daß nur der
Arbeitsbereich über die materialspezifische Umwandlungs
temperatur erhitzt und anschließend abgeschreckt wird,
während der Einspannbereich auf einem im wesentlichen
gleichen Temperaturniveau während der Heiz- und
Abschreckbehandlung verbleibt. Dazu stecken die
Werkzeuge mit ihrem Einspannbereich in Bohrungen der
plattenförmigen Halterung, die gegen den Ofenraum
isoliert und von der Unterseite her gekühlt wird.
Dieser Ofen hat den Nachteil, daß es beim Aufheizen und
bei der Abschreckung zwangsläufig zu erheblichen
Temperaturdifferenzen zwischen Arbeits- und Einspannbereich
der Werkzeuge kommt, die zu unterschiedlichen
Spannungszuständen im Material führen und zu Maß- und
Formänderungen Anlaß geben können.
In der DE-OS 33 13 651 wird ein Ofen zur partiellen
Wärmebehandlung von Werkzeugen beschrieben, bei dem die
Halterungen in eine Platte aus wärmeisolierendem Material
integriert sind, die den Nutzraum des Ofens in zwei
getrennte Heizräume unterteilt, die ihrerseits über
abtrennbare Heizelemente unterschiedlich hoch aufgeheizt
werden können. Hier benötigt man also spezielle Öfen mit
beweglichen Verbindungsgliedern zwischen den einzelnen
Heizelementen.
Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mit
Sacklöchern zum Einstecken versehene, metallische
Halterung zur partiellen Wärmebehandlung von einen
Arbeitsbereich und einen Einspannbereich aufweisenden
Werkzeugen im Ofen mit homogener Wärmeverteilung
im Ofeninnenraum zu konstruieren, insbesondere für
Vakuumkammeröfen mit Druckgasabschreckung, mit der
während der Aufheizperiode der Wärmebehandlung zwischen
Einspannbereich und Arbeitsbereich der Werkzeuge eine
möglichst geringe Temperaturdifferenz einstellbar ist,
ohne den Einspannbereich über die materialspezifische
Umwandlungstemperatur zu erhitzen, und bei der während
der Abschreckperiode der Einspannbereich eine möglichst
langsame Abkühlung erfährt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
sie ringsum mit einer nur die Öffnungen der Sacklöcher
aussparenden thermischen Isolierung umgeben ist.
Beim Aufheizen der Werkzeuge über die Umwandlungstemperatur
wird die vom Arbeitsbereich der Werkzeuge in den
Einspannbereich fließende Wärme in die metallische
Halterung abgeführt, in die durch die allseitige thermische
Isolierung keine Wärme vom Ofeninnenraum einfließen kann.
Die Masse der Halterung muß so groß sein, daß während
der Dauer des Aufheizens soviel Wärme aufgenommen werden
kann, daß die Temperatur des Einspannbereichs der
Werkzeuge unterhalb der Umwandlungstemperatur verbleibt.
Beim Abschrecken des Arbeitsbereichs nach der
Aufheizphase wirkt die Halterung dann als Wärmespeicher,
aus dem Wärme in den Einspannbereich der Werkzeuge fließt
und so eine wesentlich langsamere Abkühlung bewirkt. Im
Einspannbereich treten dadurch keine störenden
Gefügeänderungen auf, wodurch Bruchanfälligkeiten der
Werkzeuge in der Übergangszone zwischen Einspann- und
Arbeitsbereich während des Arbeitseinsatzes weitestgehend
beseitigt werden.
Die Sacklöcher zum Einstecken des Einspannbereichs der
Werkzeuge müssen so ausgebildet sein, daß ein guter
Wärmeübergang zwischen Halterung und Werkzeug stattfinden
kann. Die Halterungen bestehen vorzugsweise aus wärme
beständigen Stählen, ihre Abmessungen sind abhängig vom
Durchmesser und der Anzahl der zu behandelnden Werkzeuge.
Rings um die jeweiligen Sacklöcher muß soviel Material
vorhanden sein, daß infolge der Wärmeaufnahme während
des Aufheizens die Temperatur im Einspannbereich nicht
über die Umwandlungstemperatur steigt.
Als Isolationsmaterial kommen alle bekannten hoch
temperaturbeständigen Werkstoffe zur Anwendung,
insbesondere Graphitfilz. Die Dicke der Isolationsschicht
richtet sich nach den Ofen- und Verfahrensparametern
bei der Wärmebehandlung. Normalerweise liegt sie im
Bereich von 20 bis 50 mm. In der Praxis hat es sich
gezeigt, daß bei Temperaturen im Arbeitsbereich der
Werkzeuge von 1200°C die Temperaturen im Einspannbereich
bei 900 bis 1000°C liegen. Nach dem Abschrecken erhält
man Werkzeuge, die nur noch eine sehr minimale Bruch
anfälligkeit in der Übergangszone zwischen Arbeitsbereich
und Einspannbereich zeigen.
Die allseits thermisch isolierte Halterung hat den
Vorteil, daß sie in praktisch allen Wärmebehandlungsöfen
verwendet werden kann, insbesondere auch in Vakuumöfen
und Inertgasöfen, die allseitig beheizt werden.
Die Abbildung zeigt schematisch eine erfindungsgemäße
Halterung in beispielhafter Ausführungsform im Längsschnitt.
Die Halterung besteht aus einer Stahlplatte (1), die
mehrere Sacklöcher (2) zur Aufnahme des Einspannbereichs (3)
von Werkzeugen (4) aufweist. Bis auf die Öffnung der
Sacklöcher (2) ist die Stahlplatte (1) ringsum von einer
Schicht (5) aus thermischen Isolationsmaterial umgeben.
Claims (1)
- Mit Sacklöchern zum Einstecken versehene, metallische Halterung zur partiellen Wärmebehandlung von einen Arbeitsbereich und einen Einspannbereich aufweisenden Werkzeugen in Öfen mit homogener Wärmeverteilung im Ofeninnenraum, insbesondere für Vakuumeinkammeröfen mit Druckgasabschreckung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ringsum mit einer nur die Öffnungen der Sacklöcher (2) aussparenden thermischen Isolierung (5) umgeben ist.
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