DE4215837A1 - Verfahren zum Abschrecken oder Aufheizen von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abschrecken oder Aufheizen von Werkstücken, bei dem in einem Medium ein geglühtes Werkstück abgekühlt bzw. ein Werkstück aufgeheizt wird.

Es gibt Werkstoffe, die ihre spezifizierten Festigkeits- und Zähigkeitswerte nur durch eine schnelle Abkühlung von der Austenitisierungs- bzw. Lösungsglühtem­ peratur und anschließendes Anlassen bzw. Auslagern erreichen. Bei langsamer Abkühlung wandelt der Werkstoff nicht einheitlich um, bzw. es bilden sich wäh­ rend des Abkühlens schon Ausscheidungen, so daß die gewünschten Festigkeits- und Zähigkeitswerte nicht erreicht werden können. Bei Abschreckvorgängen in wasserfreiem Salzbad konnte insbesondere bei dickwandigen Werkstücken fest­ gestellt werden, daß ein erheblicher Anteil des Werkstoffs nicht an der ge­ wünschten Umwandlung teilnimmt, was auf zu langsame Abkühlung des Werk­ stücks zurückzuführen ist. Andererseits gibt es Werkstoffe, die möglichst rasch auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genann­ ten Art dahingehend zu verbessern, daß eine ausreichende Abkühlrate erreicht werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch das Einblasen von Gas wird eine beachtliche Badbewegung angeregt, die die Abkühl- oder Aufheizgeschwindigkeit des eingetauchten Werkstücks erheb­ lich steigert. Die Abschreck- bzw. Aufheizzeit kann damit um mehrere Minuten verringert werden.

Gute Erfolge konnten mit induziertem Stickstoff erreicht werden, der zudem nicht aggressiv ist. Bei dem flüssigen Medium kann es sich um Salz-, Öl- oder an­ dere Bäder handeln.

Das Gas wird vorzugsweise unterhalb des im Bad eingetauchten Werkstücks in der Nähe dessen unterer Stirnseite eingeblasen. Durch seine geringe Dichte steigt das Gas nach oben, wobei es das flüssige Medium mit nach oben zieht und damit eine Strömung verursacht. Außerdem entsteht im Bereich aufsteigender Gasbla­ sen lokal eine verwirbelnde Strömung, die die Wärmeleitung im Medium be­ trächtlich erhöht. Das Gas wird deshalb so eingeblasen, daß die aufsteigenden Gasblasen möglichst die Wandung des Werkstücks streifen. Bei einem Hohlzylin­ der beispielsweise sollte die Gasblasenströmung sowohl an der Innen- als auch an der Außenseite der Wandung erfolgen.

Die durch das induzierte Gas verursachte Strömung kann durch eine mechanische Umwälzung, z. B. mittels Propellern, unterstützt werden.

Die Badbewegung verhindert eine Temperaturschichtung des Abkühl- oder Auf­ heizmediums.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dar­ gestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

In der Zeichnung ist ein mit einem flüssigen Medium, beispielsweise einem Salz­ bad 10, gefüllter Behälter 11 gezeigt, in dem ein zylindrisches Werkstück 12 mit unterschiedlicher Wandstärke abgeschreckt werden soll. Die dickeren Bereiche 13 erreichen Wandstärken von etwa 50 mm. Für die Gasinduzierung sind zwei Gas­ düsenringe 14 und 15 vorgesehen, die im unteren Bereich des Behälters 11 ange­ ordnet sind. Der Durchmesser des einen Gasdüsenringes 14 ist maximal so groß wie die kleinste lichte Weite des Werkstücks 12, während der Durchmesser des zweiten Gasdüsenringes mindestens so groß wie der äußere Durchmesser des Werkstücks 12 ist. Die beiden Gasdüsenringe 14 und 15 sind konzentrisch zueinan­ der und in einer Ebene 16 angeordnet, die parallel zur Stirnseite bzw. Bodenflä­ che des abzuschreckenden Werkstücks 12 positioniert.

Das Salzbad wurde auf 160°C gehalten, die Gaseindüsung angestellt und schließ­ lich das austenitisierte Werkstück 12 in das Salzbad 10 bis nahe an die Gasdüsen­ ringe 14 und 15 eingetaucht. Als Gas wurde Stickstoff verwendet, das in Form von Blasen 20 entlang der inneren und der äußeren Wandung des Werkstücks 12 em­ porsteigt und damit das Salzbad 10 in mit den Pfeilen 21 und 22 angedeuteten Richtungen umwälzt.

Auf diese Weise wird sehr rasch kühleres Medium zur abzukühlenden Wandung transportiert. Es konnte dabei festgestellt werden, daß auf diese Weise das Werk­ stück 12 von 880°C in 4 Minuten auf 250°C abgekühlt werden konnte, während die Abkühldauer ohne induziertem Gas 20 etwa 12 Minuten betrug. Abgesehen davon waren die mechanischen Eigenschaften, insbesondere an den dickeren Stellen 13 des Werkstücks 12, bei der Abschreckung ohne Gasinduzierung nicht zufriedenstellend.

Die Umwälzung 21, 22 kann zusätzlich mit Umwälzeinrichtungen 25, 26 verstärkt werden, die je nach Umwälzströmungsrichtung angeordnet werden.

Anstelle von zwei konzentrischen Gasdüsenringen 4, 15 kann auch ein gemeinsa­ mer Gasdüsenkranz mit zwei Düsenlöcherringen vorgesehen werden. Je nach Ausgestaltung des zu behandelnden Werkstücks wird eine entsprechend geform­ te Gaseinlaßeinrichtung vorgesehen.

Die Verfahrensweise für das Aufheizen, d. h. Wärmeübergang vom flüssigen Me­ dium zum Werkstück, entspricht der des Abschreckens, d. h. Wärmeübergang vom Werkstück zum flüssigen Medium.

Claims (4)

1. Verfahren zum Abschrecken oder Aufheizen von Werkstücken, bei dem in einem flüssigen Medium ein geglühtes Werkstück abgekühlt oder ein Werk­ stück aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Abkühl- oder Aufheizrate Gas (20) in das flüssige Medium (10) induziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stickstoff in das Medium (10) eingeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasin­ duzierung (14, 15) unterhalb des in das Medium (10) eintauchenden Werk­ stücks (12) in der Nähe dessen Wandungen erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Medium (10) zusätzlich mechanisch (25, 26) umgewälzt wird.