DE891280C

DE891280C - Device for cooling sections of metallic workpieces

Info

Publication number: DE891280C
Application number: DED1622D
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr-Ing Seulen; Walter Dr Rer Nat Wix
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1942-09-24
Filing date: 1942-09-24
Publication date: 1953-09-28

Description

Vorrichtung zum Kühlen von Teilabschnitten metallischer Werkstücke Es ist bekannt, metallische Werkstücke mittels elektrischer Induktoren oder auch mittels Brenner zu erhitzen. Diese Erhitzunigsart wird an Stelle eines Erwärmens im Ofen vornehmlich dann angewendet, wenin es, sich darum handelt, nur Teilabschnitte des Werkstückes auf eine gewünschte Temperatur zu bringen, wie dies beispielsweise beim Oberflächenhärten der Fall ist. - Aber auch bei Erwärmungen zu anderen Zwecken, wie z. B. beim Ausglühen, Entspannen od.,digl.,spielt (diese Erhtzungsart eine Rolle. Dabei wird häufig die Aufgabe gestellt, daß einzelne Abschnitte des Werkstückes von, einer Erwärmung freigehalten werden. sollen. Die unerwünschte Erwärmung einzelner Abschnitte des, Werkstückes, kann naturgemäß: weitgehend dadurch verhindert werden, da:ß beispielsweise beim elektroinduktiven Erhitzen der Induktor eine entsprechende Formgebung erhält oder, wenn das Erwärmen mittels Brenner durchgeführt wird, diese nicht bis, in die Abschnitte hineinreichen, die während! der Behandlung kalt bleiben oder eine nur geringe Temperaturerhöhung erfahren sollen. Einerseits sind aber diese Maßnahmen der erforderlichen Fo@rm@gebung° d'es Heizgerätes! wegen verhältnismäßig verwickelt und außerdem nicht unter allen Umständeni wirksam. Sowohl beim elektro;-induktiveni Erhitzen als auch beim Erhitzen mit Brennern muß in mehr oder minder starkem Maße mit einem Wärmefluß in den erwärmten benachbarten Stellen gerechnet werden, so daß allein hierdurch schon eine Erwärmung solcher Werkstückabschniitte eintreten kann, die einer Tempera turerhöhung nicht unterworfen werden., sollen. Außerdem gelingt es beim elektroinduktiven Erhitzen nicht immer, die im Werkstück induzierten Ströme von: den Stellen fern-zu halten, die nicht erwärmt werden sollen. Diese Schwierigkeiten treten sowohl beiden Verfahren auf, bei denen das Werkstück bzw. die zu behandelnden Werkstückabschnitte auf einmal aufgeheizt werden, als auch beiden Verfahren, bei welchen ein fortschreitendes Erwärmen durchgeführt wird.Device for cooling sections of metallic workpieces It is known to use electrical inductors or metallic workpieces to be heated with a burner. This type of heating is used in place of heating in the oven mainly used when it is a question of only partial sections to bring the workpiece to a desired temperature, such as this is the case with surface hardening. - But also when heating for other purposes, such as B. during annealing, relaxing or digl., Plays (this type of Erhtzungsart a role. The task is often that individual sections of the workpiece be kept free from warming. should. The unwanted warming of individuals Sections of the, workpiece, can of course: largely be prevented by because: ß for example, when the inductor is heated electro-inductively, a corresponding one Shaping receives or, if the heating is carried out by means of a burner, this not until, into the sections which during! stay cold after treatment or should experience only a slight increase in temperature. On the one hand, there are these Measures of the necessary fo @ rm @ gebung ° d'es heater! because of proportionate involved and also not effective in all circumstances. Both in the case of electro; inductive Heating as well as heating with burners must to a greater or lesser extent with a heat flow in the heated neighboring areas can be expected, so that This alone can cause such workpiece sections to heat up, that of a tempera price increase are not subject to., should. In addition, it is not always possible to use electroinductive heating in the workpiece induced currents from: to keep away from the areas which should not be heated. These difficulties occur in both processes in which the workpiece or the workpiece sections to be treated are heated up at once, as well both methods in which progressive heating is carried out.

Um den Schwierigkeiten zu begegnen., die in der Formgebung des Heizgerätes b,zw.. in rein elektrischen Maßnahmen gelegen; sänif, isst schon vorgeschlagen worden, Abschreckmittel, wie Wasser ad. ,4-l., mittels Düsen. auf .die katt zu haltenden Werkstückabschnitte aufzuspritzen, während der übrige Teil des Werkstückes der gewünschten Erwärmung unterworfen wird. Diese Maßnahme hat den Nachteil, daß das Kühlmittel nicht in hinreichendem Maße :an d'en kalt zu. haltenden Stellen konzentriert werden kann, und als: besonders: imangenehm -wird empfunden, daß: ,das, auf die betreffenden Werkstückabschnitte aufgespritzte Kühlmittel auch zu Stellen hinströmt, die noch erhitzt werden sollen, wenn dies nicht durch geeignete zusätzliche Mittel verhindert wird. Beim Oberflächenhärten beispielsweise führt. dieser Mangel zu Weichfleckigkeit und sonstigen Härteungleichmäßigkeiten.To counter the difficulties. That in the shape of the heater b, betw .. located in purely electrical measures; calm, eats has already been suggested, Quenchants, such as water ad. , 4-l., By means of nozzles. on .the ones to be kept katt To inject workpiece sections, while the remaining part of the workpiece is the desired Is subjected to heating. This measure has the disadvantage that the coolant not in sufficient measure: an d'en cold too. holding places are concentrated can, and as: especially: im pleasant - is felt that:, that, on the concerned Workpiece sections sprayed coolant also flows to places that are still should be heated if this is not prevented by suitable additional means will. For example, it leads to surface hardening. this deficiency too soft blotchiness and other hardness irregularities.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die diese Schwierigkeiten beseitigt, indem einerseits eine wesentlich wirksamere Kühlung der kalt zu haltenden Abschnitte des: Werkstückes herbeigeführt wird und andererseits eine Verbreitung des Kühlmittels übler solche Abschnitte, die noch erwärmt werden sollen, ausgeschlossen ist. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung, die insbesondere in Verbindung mit elektroi-induktiven Heizgeräten Verwendung finden, aber auch beim Erhitzen mit. Brennern benutzt werden kann, besteht aus einer porösen Platte, die mechanisch oder hydraulisch an die betreffende Werkstückoberfläche angedrückt wird. Die Platte wird als Abschlußfiäche einer Druckkammer ausgebildet, und! die Druckkammer steht mit der Zuleitung des Kühlmittels in Verbindung. Das, in der Kammer unter Druck stehende Kühlmittel wird durch die Poren gepreßt und bildet zwischen Platte und Werkstückoberfläche -einen kü'hlend'en Flüssigkeitsfilm. Als Werkstoff für die Platte kommen die verschiedensten porösen Stoffe in Frage. So, kann beispielsweise ein keramischer Werkstoff benutzt werden, der porös gebrannt ist, etwa von der Art der porösen Filtereinsätze. Es kann aber auch poröses Sintermetall benutzt werden, das :den Vorteil größerer Bruchfestigkeit besitzt. Ein besonders zweckmäßiger Werkstoff ist ferner weiches Holz, wie vom der Tanne, Kiefer o@d. d@l., das in der Platte so: angeordnet wird, daß die Faserrichtung senkrecht zur Werks@tückoberfläche steht. Das derart in die Druckkammer als Abschlußfläche eingebaute Holz läßt genrügend Kühlmittel durch, um die gewünschte: Kühlwirkung zu erzielen. Die Platte ist der Oberfläche des zu behandelnden Werkstückes anzupassen, wobei insbesondere beim Verwenden von Holz oder keramischenWerkstoffen die Oberfläche der Platte sich auf :die Form des Werkstücks selbisttätdg einschleift, wenn dias Erhitzen :des Werkstückes im fortschreitenden Verfahren vor sich geht. Wenn; eine Vorrichtung gemäß der Erfindung beim ruhenden Verfahren benutzt werden soll, bei dem- ein Einschleifen infolge mangelnder Relativbewegung zwischen Heizgerät und Werkstück nicht eintritt, so muß die Oberfläche der Platte vorher formgebend: genau bearbeitet werden. Bei po@r6s-em Sinter'metall wird eine ;solche Formgebung in jedem Fall notwendig sein;.The invention relates to a device that addresses these difficulties eliminated by, on the one hand, a much more effective cooling of the cold Sections of the: workpiece is brought about and on the other hand a dissemination the coolant bad parts that are still to be heated, excluded is. The device according to the invention, particularly in connection with electroi-inductive Find heating devices use, but also when heating with. Burners are used can, consists of a porous plate that is mechanically or hydraulically attached to the relevant Workpiece surface is pressed. The plate is used as the end surface of a pressure chamber trained, and! the pressure chamber is connected to the coolant supply line. The coolant, which is under pressure in the chamber, is forced through the pores and forms a cooling liquid film between the plate and the surface of the workpiece. A wide variety of porous substances can be used as the material for the plate. So, for example, a ceramic material can be used that is porous when fired is, for example, on the type of porous filter elements. But it can also be porous sintered metal be used, which: has the advantage of greater breaking strength. A special one An expedient material is also soft wood, such as from the fir, pine o @ d. d @ l., that is arranged in the plate in such a way that the grain direction is perpendicular to the workpiece surface stands. The wood built into the pressure chamber as an end surface is sufficient Coolant to achieve the desired: cooling effect. The record is that Adjust the surface of the workpiece to be treated, especially when using of wood or ceramic materials the surface of the plate depends on: the shape of the workpiece automatically grinds in when the heating: of the workpiece in progressive proceedings going on. If; an apparatus according to the invention is to be used in the resting process, in which - a grinding in due to a lack of Relative movement between heater and workpiece does not occur, the surface must shaping the plate beforehand: to be precisely machined. With po @ r6s-em sintered metal such a shaping will be necessary in any case.

Versuche haben gezeigt, daß, das Kühlmittel zweckmäßigerweise mit einem gewissen Überdruck in idie Druckkammer eingeführt wird, um sicherzustellen, daß,genügend Flüssigkeit durch die Poren der Platte auf die kalt zu haltenden Werkstückabschnitte gelangt. Ein Druck vom; etwa 5 Atnn. hat sich als besonders, zweckmäßig erwiesen. Die Versuche haben weiter gezeigt, daß die Kühlwirkung wesentlich stärker und: sicherer eintritt als beim Abspritzen mittels Spritzdüsen od. dgl. Außerdem sind: erheblich geringere Mengen, an Kühlmittel, für das praktisch nur Wasser in Frage kommt, erfo:r.derlich, um die gewünschte Wirkung herbeizuführen. Dies kann zum Teil darauf zurückgeführt werden, daß :der zwischen Plattenoberfläche und Werkstückoberfiäche infolge der Poiräsität der Platte entstehende dünne Wasserfilm; von dem erhitzten Werkstück in Dampffoirm übergeführt wird.Tests have shown that the coolant is expedient with a certain overpressure is introduced into the pressure chamber to ensure that that, sufficient liquid through the pores of the plate onto the workpiece sections to be kept cold got. A print from; about 5 atnn. has proven to be particularly useful. The tests have also shown that the cooling effect is much stronger and: safer occurs than when hosing down by means of spray nozzles or the like. In addition, are: considerable smaller amounts of coolant, for which practically only water comes into question, required, to bring about the desired effect. This can in part be attributed to it that: between the plate surface and the workpiece surface as a result of Thin film of water created by the plate's viscosity; from the heated workpiece is transferred to Dampffoirm.

Um zu verhindern, daß die wegen der damit verbundenen Kühlwirkung an sich erwünschte Dampfhdldung zu Störungen Veranlassung gibt, ist es zweckmäßig; .die Oberfläche der Platte mit Längs- und/oder Quervertiefungen zu versehen, so daß zwischen der Werkstückoberfläche und der Plattenoberfläche gewissermaßen Kanäle entstehen, durch die der Dampf entweichen kann.. Bei Verwendung keramischer Platten oder solcher aus porösem Sinter'metall' werden diese Vertiefungen zweckmäßig unmittelbar bei der Fbrmgehung vorgesehen. Bei Verwendung von Platten aus Holz kann so vorgegangen werden, d'aß einzelne Holzklötze mit gewissem Abstand voneinander in die Wandung der Druckkammer eingesetzt werden. Der Dampf kann so durch Zwischenräume zwischen den einzelnen, Klötzen nach außen entweichen. Die Kanäle oder Zwischenräume können zur Vergleichmäßigung der Kühlwirkung schräg zur Vorschubrichturig des, Werkstückes angeordnet werden.To prevent that because of the associated cooling effect it is useful; .to provide the surface of the plate with longitudinal and / or transverse depressions, so that, as it were, channels between the workpiece surface and the plate surface through which the steam can escape .. When using ceramic plates or those made of porous sintered 'metal', these depressions are expediently directly provided at the start. This can be done when using panels made of wood be, d'ass individual wooden blocks with a certain distance from each other in the wall the pressure chamber can be used. The steam can pass through the spaces between the individual blocks escape to the outside. The channels or spaces can to equalize the cooling effect at an angle to the feed direction of the workpiece to be ordered.

In welcher Weise die Vorrichtung gemäß der Erfindung anzuwenden bzw. anzuordnen ist, wird sich auf Grund der gegebenen. Bedingungen in jedem Einzelfall von selbst ergeben. Die Vorrichtung kann beispielsweise starr mit dem. Induktor verbunden sein. Sie kann aber auch von eigenen Gestellen aus an, :die Werkstückoberfläehe angepreßt werden. Für B@renner-Heizgeräte gilt sinngemäß das'gleiche. Ob es im Einzelfall zweckmäßig ist, das Anpressen. hydraulisch vorzunehmen oder durch mechanische Mittel, wie Federdruck, Gewichtsbelastung old. dgl.,, wird sich ebenfalls nach den jeweiligen Umständen richten.In what way the device according to the invention can be used or is to be arranged, will be based on the given. Conditions in each individual case self-surrendered. The device can, for example, rigidly with the. Inductor be connected. But you can also use your own racks to: the workpiece surface be pressed. The same applies to B @ renner heaters. Whether it is in individual cases is appropriate the pressing. to be carried out hydraulically or by mechanical means, such as spring pressure, weight load old. Like. ,, will also depending on the circumstances.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for cooling subsections too heating metallic workpieces, especially with electroinductive heating, characterized by a plate made of a porous, water-permeable material, like porous ceramic material, poirö @ ses sintered metal, wood old, d'gl., die as a closure of a pressure chamber that supplies the coolant, mechanically or hydraulically on the workpiece section to be cooled is pressurized.

2. Voirrichtunig according to claim i, characterized in that the shape of the workpiece section to be cooled adapted porous plate with longitudinal, undlo, d'er transverse depressions for draining the resulting water vapor is provided.