DE973563C - Elektrodensalzbad-Haerteofen - Google Patents

Description

Elektrodensalzbad-Härteofen für Drehstrombeheizung haben in der Regel einen zylindrischen, das Härtesalz aufnehmenden Tiegel, wobei die Elektroden, die vom Rand des Tiegels aus senkrecht in das Bad bis kurz über den Tiegelboden führen, in möglichst gleicher Entfernung voneinander angeordnet sind. Durch diese Elektrodenanordnung ergibt sich eine über den ganzen Badquerschnitt konstante Stromdichte, die lediglich im unteren Drittel des Tiegels in der Nähe der Elektrodenenden etwas höher ist.

Sobald ein Werkstück in das flüssige Salzbad getaucht wird, gerät es in das nahezu homogene Spannungsfeld zwischen den Elektroden. Da die elektrische Leitfähigkeit des Stahls höher als die der Salzschmelze ist, kommt es zu einer starken Erhöhung der Stromdichte im Umkreis des Werkstückes; es wirkt sozusagen als »Hilfselektrode«. Die damit verbundene Temperaturerhöhung gegenüber der Salzschmelze bildet eine ernsthafte Beein- ao trächtigung z. B. der beim Härten von hochlegierten Werkzeugstählen unbedingt einzuhaltenden Temperaturkonstanz. Je größer der Querschnitt des Werkzeuges, also je geringer sein Abstand von den Elektroden ist, desto größer ist der Effekt der Temperaturerhöhung durch die Zunahme der Stromdichte. Diese Temperaturerhöhung teilt sich aber nicht dem ganzen Werkstück mit; meist tritt eine starke Überhitzung seiner Randzone ein. Das ist besonders dann der Fall, wenn es sich um stark profilierte Werkstücke handelt, wie es z. B. auf große Walzenfräser oder Formstähle zutrifft. Der überhitzte Stahl zeichnet sich durch ein grobes Gefüge aus, das seine technologischen Eigenschaften

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sehr erheblich beeinträchtigt. So wirkt sich die Kornvergröberung bei der nachfolgenden Stufenoder Warmbadhärtung dahingehend aus, daß sich aus dem groben Austenitkorn ein ebenso grobes, nadeliges Härtegefüge bildet. Hierdurch ist das Werkstück starken inneren Spannungen ausgesetzt. Diese Spannungen führen dann besonders zu Rissen an der Oberfläche.

Ferner werden sich bei Schnellarbeitsstählen in ίο einem groben Gefüge die bei hoher Temperatur in Lösung gegangenen Sonderkarbide beim Anlassen nicht gleichmäßig verteilt ausscheiden; sie reichern sich vielmehr an den Korngrenzen des ehemaligen Austenitkornes an und setzen dadurch die. Standzeit, d. h. die Leistung des Werkzeuges, beträchtlich herab.

Die Überhitzung kann so weit gehen, daß selbst bei kleineren, aber scharfkantigen Werkzeugen die Kanten und Spitzen zu schmelzen beginnen. Durch die starke Erhöhung der Stromdichte gerade an diesen Stellen wird die Temperatur so weit gesteigert, daß die obengenannten Verbrennungserscheinungen auftreten.

Diese Mängel der bekannten Elektrodensalzbad-Härteöfen für Drehstrombeheizung werden nach der Erfindung dadurch ausgeräumt, daß der Badbehälter sowohl hinsichtlich des Längs- als auch des Querschnittes rechteckige Form hat, wobei eine Elektrode an der einen Schmalseite des Behälters nach unten geführt ist und sich über dessen Boden erstreckt, während die beiden anderen Elektroden nahe der anderen Schmalseite an den beiden Längsseiten angeordnet sind. Die Verflüssigung und Beheizung des Salzes erfolgt von der Stromübergangssteile zwischen den Elektroden nahe dem Behälterboden her und setzt sich von dort über den ganzen Behälter fort. Ein in das Bad eingehängtes Werkstück bleibt somit außerhalb des Bereiches des direkten Stromdurchganges und kann somit nicht als Hilfselektrode wirken, die zu einer Erhöhung der Stromdichte in seinem Umkreis führen könnte. Vorteilhaft ist die von der einen Schmalseite des Behälters ausgehende Elektrode in ihrem senkrechten Teil durch eine nichtleitende Vorsatzwand von der Salzschmelze abgeschirmt.

Es herrscht somit zufolge der Behälterausbildung und der besonderen Elektrodenanordnung in dem neuen Salzbad-Härteofen keine gleichmäßige Verteilung der Stromdichte, da der Stromübergang zwischen den Elektroden auf einen kleinen Bereich an Behälterboden beschränkt ist.

Diese Elektrodenanordnung hat also zur Folge, daß im Bereich der Stromübergangsstelle die Stromdichte sehr groß ist. Im übrigen Bad wird sie dagegen um so geringer, je größer der Abstand von der Stromübergangsstelle ist. Wegen der guten Wärmeleitfähigkeit der Salzschmelze findet jedoch ein rascher Temperaturausgleich statt. Wird ein Werkstück in das Bad gebracht, so kann es nicht mehr in den Bereich des direkten Stromüberganges gelangen. Alle Gefahren einer Überhitzung oder \^rerbrennung eines in das Bad eingehängten Werkstückes mit ihren Folgen sind damit vermieden.

Die neue Ausbildung gestattet es also, stark profilierte oder große Werkstücke aus legierten Stählen einwandfrei zu härten. Selbst bei den in Frage kommenden Temperaturen bis 1350° C ist die Gefahr der Überhitzung oder Verbrennung, auch an den Profilkanten, ausgeschaltet.

An sich sind Salzbad-Härteöfen mit rechteckigem Behälterquerschnitt bekannt, doch handelt es sich hierbei um Sonderausbildungen ohne die hier beschriebene neue Elektrodenanordnung.

Salzbad-Härteöfen mit rechteckigem Behälterquerschnitt und der hier beschriebenen Elektrodenanordnung sind schon vorgeschlagen, gehören aber nicht zum Stand der Technik, ihnen gegenüber weist die erfindungsgemäße Anordnung nicht die dort vorgeschlagene Unterteilung des Badbehälters in mindestens zwei Kammern, aber die Anordnung einer vor den senkrechten Schenkel der einen Elektrode gesetzten nichtleitenden Trennwand auf.

Es sind ferner Elektrodensalzbad-Härteöfen mit drei Elektroden bekannt, die an einer Seite des Ofens angeordnet sind. Bei diesen Ausbildungen ist eine gleichmäßige Aufheizung des Bades nicht gewährleistet. Nach einem anderen Vorschlag sind die drei Elektroden paarweise angeordnet, doch müssen hier, um zu dem gewünschten Stromfluß zu gelangen, die einander im Dreieck gegenüberliegenden Elektroden durch außerhalb des Bades liegende Leiter miteinander verbunden werden, wodurch die Zugänglichkeit zur Ofenwanne erschwert wird.

Bei den Ausbildungen mit an einer Langseite des Behälters angeordneten Elektroden ist auch schon vorgeschlagen, die Elektroden mit Verlängerungen zu versehen, die sich über den Boden des Behälters erstrecken.

Bei einem anderen Drehstromelektroden-Riegelsalzbadofen sind die drei Elektroden ebenfalls einer Schmalseite des Behälters zugeordnet. Es soll hier die stromabgebende Oberfläche der Elektroden verschieden groß gehalten sein und gegebenenfalls den drei Elektroden am Boden ein stromleitender Körper zugeordnet sein bzw. sollen die beiden äußeren Elektroden am Behälterboden nach der Mittelelektrode abgebogen sein.

Mit all diesen bekannten Ausbildungen wird eine gleichmäßige Aufheizung des Salzbades nicht erreicht, und zwar insbesondere dann nicht, wenn es sich um Badbehälter mit schmalem, langem, rechteckigem Querschnitt handelt.

Die neue Ofenausbildung ist nachstehend au Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. ι einen Längsschnitt durch den Trog und Fig. 2 eine Draufsicht hierzu.

Der das zu verflüssigende Salz aufnehmende Trog ι ist von einem gemauerten Mantel 2 gebildet und hat sowohl hinsichtlich des Längsschnittes als auch des Querschnittes rechteckige Form. Zur Beheizung dienen drei Elektroden 3, 4, 5, von denen die eine in Form eines Winkels von der einen Schmalseite 8 des Troges 1 in diesen eingehängt ist und sich mit einem Schenkel 6 über praktisch

den ganzen Boden 7 des Troges 1 erstreckt. Die beiden Gegenelektroden 4, 5 sind nahe der anderen Schmalseite 9 an den Langkanten des Troges 1 in diesen eingehängt. Demzufolge erfolgt die Beheizung und die Verflüssigung des Salzes von der Stromübergangsstelle zwischen den Elektroden 3, 4, 5 und setzt sich von dort über den ganzen Trog 1 fort.

Die Elektrode 3 ist im Bereich des senkrechten, an der Schmalseite 8 des Troges 1 anliegenden Schenkels durch eine vorgesetzte nichtleitende Verkleidung 10 abgeschirmt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrodensalzbad-Härteofen für Drehstrombeheizung, dadurch gekennzeichnet, daß bei rechteckigem Behälterquerschnitt für das Härtesalz die eine Elektrode (3) von der einen Schmalseite (8) des Behälters in diesen eingeführt ist und sich über die ganze Länge des Behälterbodens erstreckt, während die beiden anderen Elektroden (4, 5) an den beiden Längsseiten (7) des Behälters (1) nahe der anderen Schmalseite (9) liegen.
2. 2. Härteofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode (3) im Bereich ihres senkrechten Schenkels durch eine vorgesetzte, nichtleitende Trennwand (10) abgedeckt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 560 554;

   deutsche Patentanmeldung A 12152 VIIId/2ih (bekanntgemacht am 24. Dezember 1953);

   schweizerische Patentschriften Nr. 207 929, 231358;

   Siemens-Zeitschrift, 1944, Heft 1/2.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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