DE3842372A1 - Vorrichtung zur waermebehandlung metallischer werkstuecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärme­ behandlung metallischer Werkstücke mit einer Werk­ stückhalte- und fördereinrichtung, mit einer eine Gasatmosphäre enthaltende Durchlaufkammer, die über zwei sich gegenüberliegende Seitenwände und eine Deckenwand verfügt, und mit Gaseinströmöffnungen, die in der Durchlaufkammer angeordnet sind.

Zur Härtung von Oberflächen von Werkstücken wird häufig die induktive Erwärmung benutzt. Dabei werden die obersten Randschichten des zu bearbeitenden Werkstückes durch einen im Koppelabstand geführten, mit einer hochfrequenten Wechselspannung beaufschlag­ ten Induktor erwärmt und anschließend unter Martensit­ bildung mit einem Fluidum abgeschreckt.

Bei der Härtung von Stahlteilen unter normaler Luftatmosphäre setzt eine Oberflächenoxidation des Werkstückes ab ungefähr 680° Celsius ein. Es bildet sich Zunder. Dieser wird üblicherweise bei geringen Anforderungen an Formfehler und Oberflächengüte mechanisch durch Bürsten entfernt. Bei der Härtung von Gleit- und Führungsteilen müssen die Werkstücke dagegen in nachfolgenden Arbeitsgängen nachgeschlif­ fen werden. Diese Vorgehensweise erhöht nicht nur die Herstellungskosten in einer Massenfertigung, sondern verschlechtert auch die Qualität des Gleit-, Führungs- oder Formteiles.

Aus der DE-OS 36 30 833 ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs l bekannt. Im Durchlauf­ betrieb werden die zu behandelnden Werkstücke in der Durchlaufkammer unter Einwirkung einer Gasatmosphäre mit Stahlrohrbrennern aufgeheizt. Die Enden der Durchlaufkammer weisen mechanische Ofeneinlässe auf, die in die Umgebungsluft münden. Es bildet sich innerhalb der Durchlaufkammer ein Gasatmosphären­ profil, das ein teilweises Eindringen von Außenluft gestattet. Das Auftreten von Sauerstoff innerhalb der Durchlaufkammer gestattet das Glühen von Werkstücken jedoch nicht einen zunderfreien Härteprozeß.

Aus der DE-PS 37 36 602 ist eine Vorrichtung zur Wär­ mebehandlung metallischer Werkstücke bekannt, bei dem die Werkstücke im Vakuum unter Ausschluß der Um­ gebungsluft wärmebehandelt werden. Diese Vorrichtung weist für die Großserienfertigung den entscheidenden Nachteil auf, daß sie nur im Chargenbetrieb benutzt werden kann. Damit ist eine Werkstückbearbeitung in Taktzeiten von 3 bis 20 Sekunden nicht erreichbar. Zudem muß eine Vakuumhärtevorrichtung als eine eigen­ ständige Härtevorrichtung ausgestaltet sein, sie kann nicht eine bestehende Härtevorrichtung erweitern und nicht in eine verkettete Fertigungsanlage eingebaut werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es gestattet, eine in Normalluft im Taktbetrieb arbeitende induktive Härtevorrichtung auf einfache Weise in eine zunderfrei arbeitende induktive Härtevorrichtung zu erweitern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Seitenwände an ihrem unteren Endbereich in die mit einer Abschreckflüssigkeit füllbaren Werkstück­ halte- und fördereinrichtung eintauchen, daß zwischen den Seitenwänden jeweils eine Düsenanordnung zur Erzeugung eines laminaren Flüssigkeitsvorhanges vor­ gesehen ist, daß in der Durchlaufkammer mindestens eine Arbeitsstation mit einem Induktor vorgesehen ist und daß durch die Gaseinströmöffnungen ein Inertgas zur Bildung der Gasatmosphäre in die Durchlaufkammer leitbar ist.

Die vorgeschlagene Vorrichtung weist den Vorteil auf, daß die Durchlaufkammer in einfacher Weise auf einem Drehteller oder einer anderen vorhandenen Härte­ vorrichtung aufgebaut werden kann. Bei der Benutzung von Stickstoff als Inertgas ist eine hohe Arbeits­ sicherheit gegeben. Durch die Verwendung der Ab­ schreckflüssigkeit für die Werkstücke sowohl als Dichtmaterial gegenüber einem sich bewegenden Dreh­ teller oder Taktförderband als auch für die Flüssig­ keitsvorhänge kann ein einzelnes geschlossenes Flüssigkeitssytem benutzt werden.

Flüssigkeitsvorhänge aus Polymerlösungen oder Wasser weisen eine gute laminare Strömung auf, die auch beim Hindurchtakten von Werkstücken nur kurzzeitig un­ terbrochen wird. Hierbei ist die Ausgestaltung der Spaltdüsen in Lanzenform mit einer Breite von 0,4 bis 0,5 Millimeter besonders vorteilhaft, wenn der durch die Orientierung der Düse gegebene Auslaufwinkel 6° bis 10° in Richtung des Innern der Durchlaufkammer beträgt. Bei einem Flüssigkeitsausstoß von 0,3 bis 0,4 Liter pro Minute und pro Zentimeter Breite und einem Überdruck im Innern der Durchlaufkammer von 0,01 bis 0,1 Bar wird der laminar fließende Wasservorhang in besonders dichtender und damit wirkungsvoller Weise abgelenkt.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum induktiven Randschichthärten im Taktbe­ trieb gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung zum induktiven Handschichthärten im Taktbetrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 die Außenkammer der Vorrichtung zum induk­ tiven Randschichthärten im Taktbetrieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Außenkammer gemäß der Fig. 3,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Innenkammer der Härtevorrichtung und

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Weiter­ bildung der Innenkammer der Härtevorrich­ tung.

Die Fig. 1 zeigt schematisch im Querschnitt eine Ansicht einer Härtevorrichtung zum induktiven Rand­ schichthärten im Taktbetrieb gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Härtevor­ richtung ist auf einem Grundgestell 1 angeordnet, auf dem ein runder Drehteller 2 um eine Drehachse 3 drehbar gelagert ist.

Der Drehteller 2 ist über eine Welle 4 drehfest mit einem Zahnkranz 5 verbunden. Um den Zahnkranz 5 läuft eine Antriebskette 6, die mit dem Antriebsritzel 7 eines Drehtellerantriebsmotors 8 in Eingriff steht. Der Drehtellerantriebsmotor 8 ist fest mit dem Grundgestell 1 verbunden. Er wird über Stromver­ sorgungs- und Steuerleitungen 9 angesteuert, die zu einer in der Fig. 1 nicht dargestellten Steuerelek­ tronik führen.

Der Drehteller 2 verfügt über eine runde Grundplat­ te 10, die entlang ihrem Umfang mit einem hochgezo­ genen Hand 11 versehen ist. Der Rand 11 hat eine Höhe von etwa einem bis zu drei Zentimeter. Die durch den Drehteller 2 mit dem Rand 11 gebildete flache Wanne ist mit einer Abschreckflüssigkeit 12 gefüllt. Sie bildet ein konstantes Flüssigkeitsniveau auf dem Drehteller 2.

Der Drehteller 2 verfügt in einem vorbestimmten Abstand von seiner Drehachse 3 über die Grundplatte 10 durchquerende Bohrungen 13. Die Bohrungen 13 sind in einem regelmäßigen Winkelabstand bezüglich der Drehachse 3 angeordnet, welche in der Draufsicht der Fig. 2 zu erkennen sind.

In die Bohrungen 13 sind Werkstückhalterungen 14 eingesetzt. In der in der Fig. 1 dargestellten Werkstückhalterung 14 ist ein zu bearbeitendes Werk­ stück 15 eingespannt, dessen spezielle Form in der Seitenansicht kegelförmig ist. Ein Forminduktor 16 ist im Koppelabstand zu dem Werkstück 15 angeordnet. Der Forminduktor 16 geht in einen röhrenförmigen Induk­ torhals 17 über. Um den Forminduktor 16 und um die Werkstückhalterung 14 mit dem Werkstück 15 ist ein Innenmantel 18 angeordnet, der im wesentlichen aus einer Innenmantelseitenwand 19 besteht, die an ihrem oberen Ende in eine Innendeckelplatte 20 übergeht, die den Induktorhals 17 dicht umgibt und an ihm befestigt ist. Die Innenmantelseitenwand 19 taucht an ihrem anderen Ende in die Abschreckflüssigkeit 12 ein. Dadurch wird eine abgeschlossene Innenkammer 21 gebildet.

Der Induktorhals 17 und der Innenmantel 18 sind mit einem Außenmantel 22 umgeben, der an dem Grundge­ stell 1 befestigt ist. Der Außenmantel 22 besteht im wesentlichen aus zwei parallel zueinander verlaufenden Außenmantelseitenwänden 23 und 24, die an ihren unteren Ende in die Abschreckflüssigkeit 12 ein­ tauchen, und einer Deckplatte 101, die über eine Einlaßöffnung 102 verfügt, die den Induktorhals 17 dicht umgibt. Dadurch wird eine im Querschnitt abge­ schlossene Außenkammer 25 gebildet.

Der röhrenförmige Induktorhals 17 ist durch die Einlaßöffnung 102 des Außenmantels 22 gasdicht, aber höhenverschieblich hindurchgeführt. Der Induktor­ hals 17 ist mechanisch mit einer Induktorhalterung 26 verbunden. Die elektrische Verbindung des Induktorhal­ ses 17 zu einem Anpaßtransformator ist zur Über­ sichtlichkeit nicht gezeichnet. Auf den röhrenförmigen Induktorhals 17 ist ein Gasanschlußadapter 27 auf­ gesetzt, der den Induktorhals 17 dicht verschließt.

Die Induktorhalterung 26 und damit der Forminduktor 16 sind mit Hilfe einer durch einen Vertikalantriebs­ motor 28 angetriebenen Spindel 29 gegenüber dem Grundgestell 1 und damit dem Werkstück 16 höhenver­ schiebbar. Die Antriebsleitungen 30 des Vertikalan­ triebsmotor 28 sind mit einer in der Fig. 1 nicht dargestellten Versorgungs- und Steuerelektronik verbunden. Die Verschiebung der Induktorhalterung 26 führt den Forminduktor 16 in den Koppelabstand zu dem zu bearbeitenden Werkstück 15.

Die Außenkammer 26 weist eine Gaseinlaßöffnung 31 auf, die über eine erste Gasleitung 32 mit einem Grobregel­ gasventil 33 verbunden ist. Grobventilsteuerlei­ tungen 34 führen zu der in der Fig. 1 nicht darge­ stellten Steuerelektronik.

Der Gasanschlußadapter 27 der Innenkammer 21 ist über eine zweite Gasleitung 35 mit einem Feinregelgas­ ventil 36 verbunden. Feinventilsteuerleitungen 37 führen zu der in der Fig. 1 nicht dargestellten Steuerelektronik. Der Gasanschlußadapter 27 kann zusätzlich eine elektrische Heizung beinhalten, die das in die Innenkammer 21 geleitete Inertgas beim Durchlaufen des Gasanschlußadapters 27 aufheizt. Das in die Innenkammer 21 geleitete Gas wird auf 80° bis 160° Celsius vorgeheizt.

Das Grobregelgasventil 33 und das Feinregelgasven­ til 36 sind über eine Verbindungsleitung 38 mit einem in der Fig. 1 nicht dargestellten Gasresevoir für Inertgas verbunden. Das Inertgas ist vorzugsweise Stickstoff.

Die Fig. 2 zeigt die Härtevorrichtung zum induktiven Randschichthärten im Taktbetrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht. Mit in der Fig. 1 übereinstimmenden Merkmale tragen gleiche Bezugszeichen.

In der Fig. 2 ist deutlich der um die Drehachse 3 drehbar gelagerte, kreisrunde Drehteller 2 mit dem hochgezogenen Rand 11 zu erkennen. Der Drehteller 2 ist mit der Abschreckflüssigkeit 12 gefüllt. Weiter­ hin zeigt die Fig. 2 deutlicher, daß der Drehteller 2 über eine Vielzah1 von Bohrungen 13 verfügt, in die die Werkstückhalterungen 14 eingelassen sind. Der Übersichtlichkeit wegen sind in der Fig. 2 keine Werkstücke 15 eingezeichnet. Die Härtevorrichtung hat einen Wechselbereich 39 und einen Arbeitsbereich 40.

Im Wechselbereich 39 werden die zu bearbeitenden Werkstücke durch eine in der Fig. 2 nicht darge­ stellten Wechselmaschine in die Werkstückhal­ terungen 14 des Drehtellers 2 eingesetzt und nach der Bearbeitung dem Drehteller 2 wieder entnommen. Alternativ dazu können ein oder mehrere Personen die Werkstücke 15 der Härtevorrichtung zuführen oder ihr entnehmen.

Im Arbeitsbereich 40 werden die Werkstücke 15 in zwei Arbeitsstationen 46 und 47 wärmebehandelt. Der Arbeitsbereich 40 verfügt über die Außenkammer 25, deren Außenmantelseitenwände 23 und 24 in die Ab­ schreckflüssigkeit 12 eintauchen, so daß die Außen­ kammer 25 seitlich auch bei einem sich drehenden Drehteller 2 zum Drehteller 2 hin abgedichtet ist. Auf ihrer von dem Drehteller 2 wegweisenden Seite ist die Außenkammer 25 durch eine in der Fig. 1 dargestellte Deckplatte 101 abgeschlossen. In der Deckplatte 101 sind in kleinem radialen Abstand zu den Längsachsen der Forminduktoren 16 zwei Gaseinlaßöffnungen 31 angeordnet, von denen in der Fig. 1 nur eine erkenn­ bar ist. Die Gaseinlaßöffnungen 31 sind über erste Gasleitungen 32 mit dem jeweils zugeordneten Grob­ regelgasventil 33 verbunden.

Die Außenmantelseitenwände 23 und 24 sind entlang eines Kreissegmentes des Drehtellers 2 konzentrisch zueinander angeordnet. Die radiale Verbindung der inneren Außenmantelseitenwand 23 mit der äußeren Außenmantelseitenwand 24 ist jeweils durch einen laminar fließenden Flüssigkeitsvorhang 41 bzw. 42 luftdicht abgedichtet, so daß die Außenkammer 25 gegenüber der sie umgebenden Raumluft abgeschlossen ist.

Der Flüssigkeitsvorhang 41 bzw. 42 wird aus Düsen 43 gespeist, deren Anordnung in Zusammenhang mit der Fig. 3 näher erläutert wird. Die Düsen 43 werden jeweils über zugeordnete Rohrleitungen 44 gespeist. Der Flüssigkeitsdurchfluß durch die Düsen 48 wird durch Vorhangsteuerventile 45 gesteuert. Die Flüssig­ keitsvorhänge 41 und 42 werden vorzugsweise aus der Abschreckflüssigkeit 12 gespeist.

Die gestrichelt gezeichneten kreisförmigen Innenman­ telseitenwände 19 sind fest mit dem jeweiligen Induktorhals 17 der beiden Arbeitsstationen 46 und 47 verbunden. Sie bilden mit der nicht dargestellten, mit dem Induktorhals 17 verbundenen Innendeckelplatte 20 den Innenmantel 18, der wie der Außenmantel 25 in die Abschreckflüssigkeit 12 eintaucht um die so gebildete Innenkammer 21 luftdicht abzudichten.

In der Außenkammer 25 ist weiterhin eine Abschreck­ brause 48 angeordnet, die durch eine Abschreckrohr­ leitung 49 mit der Abschreckflüssigkeit 12 gespeist wird. Vorzugsweise besteht die Abschreckflüssigkeit 12 aus Wasser oder aus Polymerlösungen auf Wasserbasis. Es können auch Öle verwendet werden. Die Auslaßöff­ nungen der Abschreckbrause 48 sind in Richtung der Arbeitsstationen 46 ausgerichtet. Das Austreten der Abschreckflüssigkeit 12 ist über ein Abschrecksteuer­ ventil 50 steuerbar.

Die Abschreckflüssigkeit 12 fließt infolge der Schwer­ kraft von dem Werkstück 15 auf die Grundplatte 10 und erhöht das sich auf dem Drehteller 2 befindliche Flüssigkeitsniveau. Auch die Flüssigkeitsvorhänge 41 und 42 bilden einen Zufluß zu der sich auf dem Drehteller 2 stauenden Flüssigkeit. Das Niveau der Abschreckflüssigkeit 12 bleibt konstant, da Abschreck­ flüssigkeit 12 entweder über den Rand 11 hinaus- und abfließt, bzw. durch horizontal verlaufende Ein­ schnitte in den Rand 11 ein niedrigeres Flüssig­ keitsniveau vorgegeben ist. Die abfließende Abschreck­ flüssigkeit 12 wird gefiltert, vorzugsweise in einem in der Zeichnung nicht dargeste1lten Behälter ge­ sammelt, und wieder der Abschreckbrause 48 bzw. den Flüssigkeitsvorhängen 41 und 42 zugeführt.

In der Außenkammer 25 können ein oder mehrere Ven­ tilatoren 51 angeordnet sein. Die Ventilatoren 51 in der Gestalt von Querstromlüftern verwirbeln die Atmosphäre innerhalb der Außenkammer 25 und sorgen wirkungsvoll für geringe Spülzeiten.

Zu Beginn des Härtebetriebes sind die Vorhangsteuer­ ventile 45 geschlossen und die Grobregelgasventile 33 geöffnet. In einem ersten Spülschritt spült Inert- oder Formiergas das Raumvolumen der Außenkammer 25. Dies wird wirkungsvoll durch die Ventilatoren 51 unterstützt.

In einem zweiten Spülschritt ist einer der beiden Flüssigkeitsvorhänge 41 oder 42 eingeschaltet, indem das zugeordnete Vorhangsteuerventil 45 geöffnet wird. Gegebenenfalls ist der Volumenstrom an Inertgas durch teilweises Schließen der Grobregelgasventile 33 vermindert. Dadurch kann in einfacher Weise der Sauerstoffgehalt in der Außenkammer 25 auf ungefähr 0,5 bis 5 Prozent des Normalgehaltes reduziert werden.

Alternativ zu diesem einfachen zweiten Spülschritt kann durch wechselweises Schalten der Flüssigkeitsvor­ hänge 41 bzw. 42 ein gerichteter Gasstrom in der Außenkammer 25 erzeugt werden, wodurch die Spülzeit noch einmal herabgesetzt wird.

In einem Expansionsschritt verschließen beide Flüssig­ keitsvorhänge 41 und 42 die Außenkammer und das durch die Gaseinlaßöffnungen 31 in die Außenkammer 25 geführte Inertgas drückt die Flüssigkeitsvorhänge 41 und 42 in ihre Dauerbetriebsform, die in Fig. 3 zu erkennen ist.

Die so vorbereitete Härtevorrichtung arbeitet im Taktbetrieb. Der Drehtellerantriebsmotor 8 dreht den Drehteller 2 in Richtung des Pfeils 52 in einem Bewegungstaktschritt um einen vorbestimmten Winkel. Dabei tritt in dem Zufuhrbewegungstaktschritt ein zu bearbeitendes Werkstück durch den ersten Flüssig­ keitsvorhang 41 in die Außenkammer 25 ein und wird zu der Arbeitsstation 46 geführt.

In einem Einführungsschritt senkt der Vertikalan­ triebsmotor 28 den Induktorhals 17 mit dem Innenman­ tel 18 und dem Forminduktor 16 in der Einlaßöff­ nung 102 der Deckplatte 101 des Außenmantels 25 ab.

Dadurch wird das kleinere Raumvolumen der Innen­ kammer 21 gebildet, das durch einen Inertgasstoß durch den Gasanschlußadapter 27 durch den Induktorhals 17 gespült wird. Der durch das Feinregelgasventil 36 gesteuerte Inertgasstrom gelangt in unmittelbare Nähe des Forminduktors 16 und senkt den Sauerstoffgehalt in der Innenkammer 21 auf unter 0,1 Prozent des normalen Sauerstoffgehaltes der Raumluft.

Alternativ kann auch ohne die Innenkammer 21 gehärtet werden. Dann muß durch eine direkte Begasung des Werkstückes 15 mit Inertgas in dem folgenden Här­ teschritt der Restsauerstoffgehalt unter 0,25 Prozent vermindert werden.

In dem erörterten Härteschritt wird dem Forminduk­ tor 16 HF-Leistung zugeführt, so daß sich die Ober­ f1äche und angrenzende Randflächen des zu bearbeiten­ den Werkstückes ohne Zunderbildung stark induktiv erwärmen.

In einem Abschreckschritt wird der Forminduktor 16 mit dem Innenmantel 18 in seine Ausgangsposition zurück­ gefahren und das Werkstück 15 mit Hilfe der Abschreck­ brause 48 abgekühlt. Die Abschreckbrause 48 kann auch innerhalb des Innenmante1s 18 integriert werden.

Das Werkstück 15 erreicht in diesem Ausführungsbei­ spiel im Anlaßschritt die weitere Arbeitsstation 47, an der es nach gleichem Ablauf wie dem oben erörterten induktiv angelassen wird.

In dem nächsten Bewegungstaktschritt wird das bear­ beitete Werkstück 15 durch den zweiten Flüssigkeits­ vorhang 42 aus der Außenkammer 25 bewegt und gelangt aus dem Arbeitsbereich 40 in den Wechselbereich 39.

Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer Vorrichtung zum induktiven Randschichthärten im Taktbetrieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Seitenan­ sicht. Mit in der Fig. 1 bzw. 2 übereinstimmenden Merkmale tragen gleiche Bezugsseichen.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte runde Anord­ nung des Arbeitsbereiches 40 und des Wechsel­ bereiches 39 ist im zweiten Ausführungsbeispiel in einer gestreckten Ausführung realisiert. In der vereinfachten Darstellung einer Längstakt-Härte­ vorrichtung in der Fig. 3 ist nur die hintere Außen­ mantelseitenwand 24 gezeichnet, während die Arbeits­ stationen 46 und 47 nicht gezeichnet sind. Sie befinden sich in der Nähe der räumlichen Mitte der hinteren Außenmantelseitenwand 24.

Die Düsen 43 sind sehr deutlich zu erkennen. In einem weiteren Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind für die Eintrittsseite und die Austrittsseite der Werkstücke aus der Außenkammer 25 jeweils zwei Düsen 43 vorgesehen. Die Abschreckflüssigkeit 12, die aus den äußeren Düsen 43 heraustritt, bildet die äußeren Flüssigkeitsvorhänge 41 und 42. Die Abschreck­ flüssigkeit 12, die aus den inneren Düsen 43 heraus­ tritt, bildet die inneren Flüssigkeitsvorhänge 61 und 62. Zwischen den äußeren Flüssigkeitsvorhängen 41 bzw. 42 und den inneren Flüssigkeitsvorhängen 61 bzw. 62 entstehen Schleusenkammern 62 bzw. 64.

Dadurch können Werkstücke, die nicht mit der Ab­ schreckflüssigkeit 12 in Berührung kommen dürfen, ohne einen größeren Lufteinbruch trocken zu den Arbeits­ stationen 46 und 47 bewegungsgetaktet werden. Der äußere Flüssigkeitsvorhang 41 wird abgeschaltet, wenn ein zu bearbeitendes Werkstück 15 entlang des Pfeils 52 in den Arbeitsbereich 40 getaktet wird. Nach seiner Bewegung in die Schleusenkammer 63 wird der äußere Flüssigkeitsvorhang 41 angeschaltet und der innere Flüssigkeitsvorhang 61 ausgeschaltet. Danach wird das Werkstück 15 zu der Arbeitsstation 46 oder 47 getaktet und der innere Flüssigkeitsvorhang 61 angeschaltet.

Durch dosierte Inertgasstöße oder konstante Volumen­ ströme an Inertgas in die Schleusenkammer 63 und die Außenkammer 25 wird der Sauerstoffgehalt in der Schleusenkammer 63 und der Außenkammer 25 verringert. Nach Härtung des Werkstückes kann dieses analog durch die andere Schleusenkammer 64 trocken aus dem Ar­ beitsbereich 40 herausbewegt werden.

Durch verschiedene Intensitäten der Volumenströme an Inertgas in die Schleusenkammern 63 und 64, in die Außenkammer 25 und in die unmittelbare Nähe des Werkstückes 15, sowie unter Umständen innerhalb der Innenkammer 21, kann ein Inertgas sparendes Sauer­ stoffgehaltsgefälle errichtet werden. Dies kann auch beim Taktbetrieb mit Hindurchtreten des Werk­ stückes 15 durch die Flüssigkeitsvorhänge 41, 42, 61 und 62 eingesetzt werden.

In unmittelbarer Nähe des zu bearbeitenden Werk­ stückes sollten 0,1 Prozent Sauerstoffgehalt bezüglich des Sauerstoffgehalts in der Normalluft nicht über­ schritten werden. In der Außenkammer 25 sind dann 0,5 bis 5 Prozent Sauerstoffgehalt möglich. In den Schleusenkammern 63 und 64 darf der Sauerstoffgehalt noch einmal höher liegen. Diese Abstufung des Sauer­ stoffgehalts kann durch einen stetigen Inertgas­ volumenstrom in der Nähe der Arbeitsstatio­ nen 46 und 47 erzeugt werden. Ventilatoren 51 tragen durch die turbulente Verwirbelung der Gasatmosphäre in der Außenkammer 25 zu einer schnellen Verteilung des zugeführten Inertgases bei.

Die Düsen 43 sind Schlitzlochdüsen in Lanzenform. Sie bilden über die Breite der Deckplatte 101 einen Spalt von ungefähr 0,4 bis 0,5 Millimeter Breite, aus dem 0,3 bis 0,4 Liter Abschreckflüssigkeit 12 pro Minute und pro Zentimeter Breite der Düse 43 ausströmt.

Der Auslaufwinkel α (Alpha) und damit die Orien­ tierung des Spaltes der Düse 43 beträgt 5° bis 10° bezüglich der Richtung der Schwerkraft in Richtung des Inneren der Außenkammer 25. Innerhalb der Außenkam­ mer 25 herrscht durch die Zuführung des Inertgases ein Überdruck von 0,01 bis 0,1 Bar. Dadurch wird der ursprüngliche Auslaufwinkel α der Abschreckflüssig­ keit 12 über die Richtung der Schwerkraft hinaus in einen vom Inneren der Außenkammer 25 wegweisenden durchschnittlichen Auslassungswinkel β gedrückt. Der Auslassungswinkel β (Beta) beträgt ungefähr zwischen 8° und 15°.

Der räumliche Abstand zwischen den inneren Flüssig­ keitsvorhängen 61 bzw. 62 und den jeweiligen äußeren Flüssigkeitsvorhängen 41 bzw. 42 beträgt je nach Größe der hindurchzutaktenden Werkstücke 15 bis zu einigen Dezimetern.

Die Außenmantelseitenwände 23 bzw. 24 sind trapez­ förmig, wobei die Kanten 65 derart gestaltet sind, daß die seitlichen Enden der äußeren Flüssigkeits­ vorhänge 41 und 42 in jedem Betriebszustand die Außenmantelseitenwände 23 bzw. 24 berühren, damit der Flüssigkeitsfilm der Flüssigkeitsvorhänge 41 und 42 nicht unterbrochen wird.

Die Fig. 4 zeigt die Vorrichtung zum induktiven Randschichthärten im Taktbetrieb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer vereinfachten Draufsicht.

Neben den Außenmantelseitenwänden 23 und 24 sind unterhalb der Deckplatte 101 die Düsen 43 zu erkennen. Diese sind über einzeln schaltbare Vorhangsteuerven­ tile 45 sowie Rohrleitungen 44 mit einem in der Fig. 4 nicht dargestellten Reservoir für die Ab­ schreckflüssigkeit 12 verbunden. Das Reservoir ist vorzugsweise mit einem Aufhangbehälter für die von dem Taktband herablaufende Abschreckflüssigkeit 12 verbunden.

Die Fig. 5 stellt in einer perspektivischen Ansicht die Innenkammer 21 der Härtevorrichtung dar. Die Induktorhalterung 26 geht in den Induktorhals 17 über, an dem der Innenmantel 18 befestigt ist. Der Induktor­ hals 17 endet in einem kreisförmigen Forminduktor 16. Der Innenmantel 18 verfügt über eine Abschreckrohrlei­ tung 49 und einen Gasanschlußadapter 27. Die Leitungen für das Inertgas beziehungsweise die Abschreckflüssig­ keit 12 sind biegsam ausgeführt, so daß der Forminduk­ tor 16 und der Innenmantel 18 zusammen über die Induktorhalterung 26 höhenverschieblich angeordnet sind.

Bei dem Einführungsschritt im Taktbetrieb, bei dem der Forminduktor 16 in den Koppelabstand zu dem Werkstück 15 geführt wird, taucht die untere Man­ telkante 66 in die Abschreckflüssigkeit 12 ein und dichtet die Innenkammer 21 gegenüber der Außenkam­ mer 25 ab, die selber wiederum durch die Unterkanten der Außenmantelseitenwände 23 und 24 gegenüber der Raumluft abgedichtet ist.

Die Fig. 6 stellt eine perspektivische Ansicht einer Weiterbildung der Innenkammer 21 der Härtevorrichtung dar. Die Induktorhalterung 26 geht in den kurzen Induktorhals 17 über. An der Induktorhalterung 26 ist der Innenmantel 18 befestigt. Der Induktorhals 17 endet in einem geneigten halbkreisförmigen Forminduk­ tor 16. Der Innenmantel 18 verfügt über eine Ab­ schreckrohrleitung 49 und einen Gasanschlußadapter 27.

Die Leitungen für das Inertgas beziehungsweise die Abschreckflüssigkeit sind biegsam ausgeführt, so daß der Forminduktor 16 und der Innenmantel 18 über die Induktorhalterung 26 sowohl höhen- als auch seiten­ verschieb1ich angeordnet sind. Dabei kann auch die getrennte Bewegung von dem Forminduktor 16 und dem Innenmantel 21 vorgesehen sein. Bei dem Einführungs­ schritt im Taktbetrieb wird das Werkstück 15 durch die Konturöffnung 67 in die Innenkammer 21 eingebracht und anschließend der Forminduktor 16 in den Koppelabstand zu dem Werkstück 15 geführt. Dabei taucht die untere Mantelkante 66 in die Abschreckflüssigkeit 12 ein und dichtet die Innenkammer 21 gegenüber der Außen­ kammer 25 ab. Ein Inertgasstrom in der Nähe der Konturöffnung 67 kann ein Eindringen der Atmosphäre der Außenkammer 25 unterdrücken.

Claims (22)

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke (15) mit einer Werkstückhalte- und för­ dereinrichtung (10), mit einer eine Gasatmosphäre enthaltende Durchlaufkammer (25), die über zwei sich gegenüberliegende Seitenwände (23, 24) und eine Deckenwand (101) verfügt, und mit Gaseinströmöffnun­ gen (27, 31), die in der Durchlaufkammer (25) an­ geordnet sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die Seitenwände (23, 24) an ihrem unteren Endbereich in die mit einer Abschreckflüssigkeit (12) füllbaren Werkstückhalte- und fördereinrichtung (10) eintauchen, daß zwischen den Seitenwänden (23, 24) jeweils eine Düsenanordnung (43) zur Erzeugung eines laminaren Flüssigkeitsvorhanges (41,42, 61, 62) vor­ gesehen ist, daß in der Durchlaufkammer (25) min­ destens eine Arbeitsstation (46, 47) mit einem Induk­ tor (16) vorgesehen ist und daß durch die Gaseinström­ öffnungen (27, 31) ein Inertgas zur Bildung der Gas­ atmosphäre in die Durchlaufkammer (25) leitbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Steuerelektronik vorgesehen ist, die zur Steuerung des Gases für die Gasatmosphäre in der Durchlaufkammer (25) zuerst Grobregelgasven­ tile (33) öffnet, so daß das in einem Reservoir gespeicherte Inertgas durch die Durchlaufkammer­ gaseinströmöffnungen (31) in die Durchlaufkammer (25) strömt, während die Flüssigkeitsvorhänge (41, 42, 61, 62) durch Vorhangsteuerventile (45) abgeschaltet sind, anschließend die Grobregelgasventile (33) ein wenig schließt, während die auf einer Seite befindlichen Flüssigkeitsvorhänge (41, 61) durch die zugeordneten Vorhangsteuerventile (45) eingeschaltet sind, und schließlich die Grobregelgasventile (33) noch weiter schließt, während alle Flüssigkeitsvorhänge (41, 42, 61, 62) angeschaltet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während des Härteprozeßes Inertgasstöße über die induktornahen Einströmöffnungen (27) in die Nähe des in Bearbeitung befindlichen Werkstückes (15) durch Feinregelgasventile (36) leitbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Härtebetrieb in unmittelbarer räumlicher Nähe des zu bearbeitenden Werkstückes (15) der Sauerstoffgehalt kleiner als 0,25 Prozent des Sauerstoffgehälts der Normalluft einhaltbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt in der Durchlaufkammer (25) auf ungefähr 0,5 bis 5 Pro­ zent des Sauerstoffgehaltes in Normalluft reduzierbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenmantel (18) um den Forminduktor (16) angeordnet ist und die induktor­ nahen Einströmöffnungen (27) in eine durch den Innenmantel (18) gebildete Innenkammer (21) münden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das in die Innenkammer (21) geleitete Inertgas auf 80° bis 160° Celsius vorgeheizt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschreckbrause (48) in der Innenkammer (21) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmantel (18) und der Induktor (16) gegenüber dem Werkstück (15) getrennt verschiebbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer und die Intensität der Inertgasvolumenströme zur Senkung des Sauerstoffgehälts im von der Durchlaufkammer (25) umfaßten Raumvolumen durch eine Absolutmessung des Sauerstoffgehalts der Gasatmosphäre in unmittelbarem räumlichen Abstand von dem Werkstück (15) bestimmbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer und die Intensität der Inertgasvolumenströme zur Senkung des Sauerstoffgehalts im von der Durchlaufkammer (25) umfaßten Raumvolumen durch eine optische Farberkennung der zuletzt gehärteten Werkstücke (15) bestimmbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer und die Intensität der Inertgasvolumenströme zur Senkung des Sauerstoffgehalts im von der Durchlaufkammer (25) umfaßten Raumvolumen vorherbestimmt und fest ein­ gestellt wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaufkammer (25) gegenüber der Umgebung durch einen stetigen Inertgas­ strom unter einem Überdruck von 0,0l bis 0,1 Bar gehalten wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder durch Flüssig keitsvorhänge (41, 42, 31, 52) verschlossenen Seite der Durchlaufkammer (25) genau jeweils ein äußerer Flüssigkeitsvorhang (41 bzw. 42) und ein innerer Flüssigkeitsvorhang (61 bzw. 62) vorgesehen ist, wobei die Steuerelektronik die inneren (61, 62) und äußeren (41, 42) Flüssigkeitsvorhänge derart steuert, daß von einem Paar von innerem und äußerem Flüssig­ keitsvorhang (41, 61 bzw. 42, 62) jeweils mindestens einer angeschaltet ist und daß das Werkstück (15) ohne Flüssigkeitsberührung in bzw. aus der Durchlauf­ kammer (25) taktbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschreckbrause (48) in der Durchlaufkammer (25) vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ventila­ tor (51) im Raumvolumen der Durchlaufkammer (25) vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mindestens eine Ventilator (51) ein Querstromlüfter ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsvor­ hänge (41, 42, 61, 62) aus Schlitzlochdüsen (43) aus­ treten, die eine Lanzenform aufweisen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der die Schlitzlochdüsen (43) bildende Spalt eine Breite von 0,4 bis 0,5 Millimeter aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß 0,4 bis 0,5 Liter Ab­ schreckflüssigkeit (12) pro Zentimeter Breite der Schlitzlochdüse (43) austreten.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaufwinkel (α) der Flüssigkeitsvorhänge (41, 42, 61, 62) zwischen 5° und 10° bezüglich der Schwerkraft in Richtung des Innern der Durchlaufkammer (25) beträgt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslassungswinkel (β) der Flüssigkeitsvorhänge (41, 42, 61, 62) zwischen 8° und 15° bezüglich der Schwerkraft in von dem Innern der Durchlaufkammer (25) wegweisender Richtung beträgt.