EP1154024A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke - Google Patents

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EP1154024A1
EP1154024A1 EP00108203A EP00108203A EP1154024A1 EP 1154024 A1 EP1154024 A1 EP 1154024A1 EP 00108203 A EP00108203 A EP 00108203A EP 00108203 A EP00108203 A EP 00108203A EP 1154024 A1 EP1154024 A1 EP 1154024A1
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EP
European Patent Office
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workpieces
guide channels
quenching
gas
quenching chamber
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EP00108203A
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Wolfgang Peter
Jan-Willem Bouwman
Bernd Dr. Edenhofer
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Ipsen International GmbH
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Ipsen International GmbH
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Priority to DE50005790T priority patent/DE50005790D1/de
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/767—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material with forced gas circulation; Reheating thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/613—Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material

Definitions

  • the invention relates to a method for heat treatment of metallic Workpieces, in particular of a climbing or towering form, at the workpieces in a quenching chamber after prior heating be cooled with a quenching gas.
  • the invention further relates to a device with which such a method can be carried out.
  • the result of the heat treatment is one Change in the material structure, for example a conversion of the cubic face-centered ⁇ -lattice of carbon-rich austenite lamellas in the cubic body-centered ⁇ -lattice of ferrite lamellas.
  • the treatment results are The speed at which the heated workpieces are cooled and the type of the quenching agent used for this. Find as a deterrent - after order of increasing ruggedness - primarily gas, oil or water application.
  • This device which has a nozzle field consisting of an interchangeable nozzle plate provided with nozzles, enables a relative movement of the nozzle field and workpieces by means of a rotatable or pivotable arrangement of the nozzle plate and / or a grate carrying the workpieces and thus a relatively uniform action on the latter, but has the disadvantage that the gas flow hits the workpieces diffusely and turbulently. As a result, the surface of the workpieces is cooled unevenly, causing stresses that can lead to warping or even cracks.
  • baffles In order to control the gas flow more systematically, it is admittedly in the state of the art known to provide baffles with which, for example, also the Allow workpiece surface to be pressurized with quenching gas, otherwise in a flow shadow; Such a measure is satisfactory though not. Because in addition to the comparatively high effort, the baffles align according to the respective workpiece geometry, prevent the Baffles not that when the gas flow hits the workpieces Turbulence occurs, which is about the cooling of a batch affect neighboring workpieces and thus cause distortion.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus for the heat treatment of metallic workpieces, with which a low-warpage gas quenching can be achieved even with workpieces of climbing or stacking form.
  • Such a procedure adopts the knowledge that a low distortion cooling of the workpieces can then be achieved with quenching gas, if the individual or stacked workpieces are one batch to be cooled are separated from one another by guide channels. Because in this way a gas flow results in the guide channels flows around the entire workpiece surface parallel to the workpiece axis and Uniform cooling, unaffected by neighboring workpieces causes.
  • the guide channels in the quenching chamber can be attached to the individual or stacked and previously heated workpieces be arranged to obstruct the heating of the workpieces to exclude. It is particularly advantageous here that the guide channels in the Quenching chamber, for example electromotive, hydraulic or pneumatic, from one or two sides, preferably from above and / or below to approach the workpieces, so that even with limited space the Quenching chamber a handling appropriate operation is ensured.
  • an apparatus for heat treatment of metal workpieces with a quenching chamber in which the workpieces can be cooled with a quenching gas is proposed, which is characterized in that means are provided for selectively flowing around the workpieces with quenching gas ducts having a closed circumferential surface have and enclose the workpieces along the flow direction of the quenching gas.
  • the guide channels have a length the at least the height of the individual or stacked on top of each other Workpieces. Because in this way, when the Gas flow on the workpieces inevitable swirling of the Quench gas channeled, so that an impairment of the flow neighboring workpieces is omitted. As particularly advantageous in this regard has been found to measure the length of the guide channels so that the Height of the individual or stacked workpieces around the half the diameter or width of the workpieces is exceeded.
  • the shape of the guide channels cylindrical preferably with a circular, square or polygonal cross section, or to the geometry of the Workpieces to be cooled adapted to make a simple and inexpensive production and on the other hand by a narrow distance conditional between the inner surface of the guide channels and the workpieces high gas velocity to ensure intense deterrence.
  • Guide channels to connect to each other to form a channel system joint placement of the guide channels on the individual or in stacks arranged workpieces results.
  • the guide channels adjustable preferably by electric motor, hydraulically or pneumatically, are arranged in the quenching chamber, for example in the form of a workpiece that can be lowered from above Channel system.
  • the guide channels are advantageously interchangeable, to ensure adaptation to different workpiece geometries.
  • the Quenching chamber has an inlet for the quenching gas, which seals the guide channels.
  • the guide channels consist of one heat-resistant material, preferably steel, iron or nickel alloys, exist, for example, before the heat treatment of the To put workpieces on them.
  • the quenching chamber 10 shown in FIGS. 1 and 2 is part of a device for the heat treatment of metallic workpieces 20 and for example at the end a roller hearth furnace arranged.
  • the quenching chamber 10 can be such be designed so that they both with vacuum and with atmospheric or Overpressure can be operated.
  • a vertical circulation of a quenching gas in the quenching chamber 10 enables.
  • a motor 12 is used to circulate the quenching gas driven fan 13 arranged below the grate 11. Except for Quenching chamber 10 becomes the quenching gas in the direction indicated by an arrow in FIG. 1 and 2 shown flow direction through a gas channel 14.
  • Oberund flaps 15 are also provided below the quenching chamber 10 prevent circulation of the quenching gas until the fan 13 is has reached the necessary number of revolutions.
  • Guide channels 30 provided from a heat-resistant material, the one Have closed outer surface and the workpieces 20 along the Enclose the flow direction of the quench gas.
  • the guide channels 30 can through a coherent, grid-like channel system 31 be formed, in which the guide channels 30 are connected to each other, such as is shown in particular in FIGS. 3 and 3a.
  • the Guide channels 30 also as individual hollow cylinders 32, 33 with, for example circular or square cross section.
  • the length of the Guide channels 30 is dimensioned so that the height of the individual or to stack superimposed workpieces 20 is exceeded by the distance a, such as the 3 and 4 can be seen.
  • the distance a corresponds to half Diameter or width of the workpieces 20.
  • the guide channels 30 can either before inserting the workpieces 20 in the Quenching chamber 10 can be placed on the workpieces 20, for example already when assembling the batch, or only in the quenching chamber 10.
  • the latter is illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • the as a coherent Channel system 31 formed guide channels 30 are in this case Hydraulic cylinders 34 arranged vertically adjustable in the quenching chamber 10, as indicated by the double arrow in FIGS. 1 and 2. In this way it is possible after the workpieces 20 have been introduced into the quenching chamber 10 to place the channel system 31 on the workpieces 20 from above.
  • the channel system 31 is interchangeable on the hydraulic cylinders 34 attached.
  • inlet 35 In the upper part of the quenching chamber 10 there is also an inlet 35 provided that the channel system 31 relative to the interior of the Quench chamber 10 seals, so that in quench chamber 10 circulating quenching gas flows exclusively through the guide channels 30 and does not flow outside the workpiece batch.
  • the device described above is particularly suitable Workpieces 20 with a climbing or towering stackable shape, such as Shafts or stacked bearing rings, effective and free from distortion to deter.
  • the reason for this is that caused by the guide channels 30 high speed and laminar quench gas flow.
  • Through the Height-adjustable arrangement of the channel system 31 is also a handling and Process-based process management ensured.
  • the Possibility to provide differently designed guide channels 30, and the Mainly interchangeable arrangement of the channel system 31 for this purpose an adaptation to different workpiece shapes and sizes achieved without that complex retrofitting work would be necessary.

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Abstract

Nachteilig bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke (20) ist, dass sich bei einer Gasabschreckung eine unzureichend gleichmäßige und häufig von Verzugsspannungen gekennzeichnete Abkühlung ergibt. Um ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke (20) zu schaffen, mit denen sich auch bei Werkstücken (20) von rankender oder aufragend stapelbarer Form eine weitgehend verzugsfreie Gasabschreckung erzielen lässt, werden verfahrensmäßig die Werkstücke (20) nach einer vorherigen Erwärmung in einer Abschreckkammer (10) mit einem Abschreckgas abgekühlt, wobei die Werkstücke (20) mittels Führungskanälen (30), die eine geschlossene Mantelfläche aufweisen und die Werkstücke (20) entlang der Strömungsrichtung des Abschreckgases umschließen, gezielt mit Abschreckgas umströmt werden. Ferner wird eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke (20) mit einer Abschreckkammer (10), in der die Werkstücke (20) mit einem Abschreckgas abkühlbar sind, vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, dass zum gezielten Umströmen der Werkstücke (20) mit Abschreckgas Führungskanäle (30) vorgesehen sind, die eine geschlossene Mantelfläche aufweisen und die Werkstücke (20) entlang der Strömungsrichtung des Abschreckgases umschließen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke, insbesondere von rankender oder aufragend stapelbarer Form, bei dem nach einer vorherigen Erwärmung die Werkstücke in einer Abschreckkammer mit einem Abschreckgas abgekühlt werden. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung, mit der sich ein solches Verfahren durchführen lässt.
Zum Erzeugen von definierten Werkstückeigenschaften, wie etwa einer hohen Härte oder ausreichender Verschleißfestigkeit, werden metallische Werkstücke einer Wärmebehandlung unterzogen. Das Ergebnis der Wärmebehandlung ist eine Veränderung des Werkstoffgefüges, beispielsweise eine Umwandlung des kubisch flächenzentrierten γ-Gitters kohlenstoffreicher Austenitlamellen in das kubisch raumzentrierte α-Gitter von Ferritlamellen. Von besonderem Einfluss auf das Behandlungsergebnis sind neben der Temperatur und dem Ausgangsgefüge die Geschwindigkeit, mit der die erwärmten Werkstücke abgekühlt werden, und die Art des hierzu verwendeten Abschreckmittels. Als Abschreckmittel finden - nach steigender Schroffheit geordnet - in erster Linie Gas, Öl oder Wasser Anwendung.
Um bei einer Gasabschreckung eine annähernd gleiche Abschreckintensität wie bei der Öl- oder Wasserabschreckung zu erreichen, ist eine verhältnismäßig hohe Gasgeschwindigkeit erforderlich. Hierzu ist es bekannt, Düsen vorzusehen, mit denen sich entsprechend hohe Gasgeschwindigkeiten und damit im Allgemeinen ausreichende Wärmeübergangszahlen von mehr als 1000 W/m2K erzielen lassen. Eine mit Düsen versehene Vorrichtung zum Abschrecken metallischer Werkstücke ist zum Beispiel in der EP 0 796 920 A1 offenbart. Diese ein Düsenfeld aus einer mit Düsen versehenen, auswechselbaren Düsenplatte aufweisende Vorrichtung ermöglicht durch eine dreh- bzw. schwenkbare Anordnung von Düsenplatte und/oder einem die Werkstücke tragenden Rost zwar eine Relativbewegung von Düsenfeld und Werkstücken und damit eine verhältnismäßig einheitliche Beaufschlagung der Letzteren, hat aber den Nachteil, dass der Gasstrom diffus und turbulent auf die Werkstücke trifft. Dies führt dazu, dass die Oberfläche der Werkstücke ungleich abgekühlt wird, wodurch Spannungen auftreten, die Verzug oder gar Risse zur Folge haben können. Vor allem bei Werkstücken von rankender Form, wie etwa Wellen, oder solchen, die beim Zusammenstellen einer Charge aufragend gestapelt werden, wie beispielsweise Wälzlagerringe oder Zahnräder, macht sich ein Verzug in besonderem Maße bemerkbar und führt aufgrund der meist geringen Toleranzen derartiger Werkstücke nicht selten zu einem in wirtschaftlicher Hinsicht unbefriedigenden Ausschuss.
Um den Gasstrom systematischer zu lenken, ist es im Stand der Technik freilich bekannt, Leitbleche vorzusehen, mit denen sich beispielsweise auch Stellen der Werkstückoberfläche mit Abschreckgas beaufschlagen lassen, die ansonsten in einem Strömungsschatten lägen; befriedigend ist eine solche Maßnahme allerdings nicht. Denn neben dem vergleichsweise hohen Aufwand, die Leitbleche entsprechend der jeweiligen Werkstückgeometrie auszurichten, verhindern die Leitbleche nicht, dass beim Auftreffen des Gasstroms auf die Werkstücke Verwirbelungen auftreten, welche etwa die Abkühlung der in einer Charge benachbarten Werkstücke beeinträchtigen und damit Verzug hervorrufen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke zu schaffen, mit denen sich auch bei Werkstücken von rankender oder aufragend stapelbarer Form eine verzugsarme Gasabschreckung erzielen lässt.
Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Werkstücke mittels Führungskanälen, die eine geschlossene Mantelfläche aufweisen und die Werkstücke entlang der Strömungsrichtung des Abschreckgases umschließen, gezielt mit Abschreckgas umströmt werden.
Ein solches Verfahren macht sich die Erkenntnis zu Eigen, dass sich eine verzugsarme Abkühlung der Werkstücke mit Abschreckgas dann erreichen lässt, wenn die einzelnen oder zu Stapeln aufeinander gesetzten Werkstücke einer abzukühlenden Charge durch Führungskanäle voneinander separiert werden. Denn auf diese Weise ergibt sich in den Führungskanälen ein Gasstrom, der parallel zur Werkstückachse die gesamte Werkstückoberfläche umströmt und unbeeinflusst von benachbarten Werkstücken eine gleichmäßige Abkühlung bewirkt.
Zweckmäßig ist es, wenn die Führungskanäle vor dem Erwärmen über die einzelnen oder zu Stapeln aufeinander gesetzten Werkstücke gestülpt werden. Auf diese Weise werden die Führungskanäle zusammen mit den Werkstücken der Wärmebehandlung unterzogen. Wenngleich eine solche Maßnahme Führungskanäle aus einem geeigneten hitzebeständigen Material erfordert, bietet dies den Vorteil, dass die Führungskanäle bei noch kalten Werkstücken auf diese gestülpt und in herkömmliche Abschreckkammern eingesetzt oder die Werkstücke schon im Wärmebehandlungsofen abgeschreckt werden können.
Alternativ können die Führungskanäle in der Abschreckkammer an den einzelnen oder zu Stapeln aufeinander gesetzten und zuvor erwärmten Werkstücken angeordnet werden, um eine Behinderung beim Erwärmen der Werkstücke auszuschließen. Besonderes vorteilhaft hierbei ist es, die Führungskanäle in der Abschreckkammer, beispielsweise elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch, von einer oder zwei Seiten her, vorzugsweise von oben und/oder unten, an die Werkstücke heranzufahren, so dass auch bei begrenztem Raum der Abschreckkammer ein handhabungsgerechter Betrieb sichergestellt ist.
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird außerdem eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke mit einer Abschreckkammer, in der die Werkstücke mit einem Abschreckgas abkühlbar sind, vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, dass zum gezielten Umströmen der Werkstücke mit Abschreckgas Führungskanäle vorgesehen sind, die eine geschlossene Mantelfläche aufweisen und die Werkstücke entlang der Strömungsrichtung des Abschreckgases umschließen.
Mit einer solchermaßen ausgebildeten Vorrichtung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen. Aufgrund der geschlossenen Mantelfläche der Führungskanäle sind die Werkstücke entlang der Strömungsrichtung des Abschreckgases vollständig umschlossen und von den ihnen benachbarten Werkstücken der abzukühlenden Charge getrennt. Dies hat zur Folge, dass in den Führungskanälen ein weitgehend laminarer, von benachbarten Werkstücken unbeeinflusster Gasstrom entsteht, der die Werkstücke intensiv und gleichmäßig abkühlt.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Führungskanäle eine Länge aufweisen, die wenigstens der Höhe der einzelnen oder zu Stapeln aufeinander gesetzten Werkstücke entspricht. Denn auf diese Weise wird die beim Aufprallen des Gasstroms auf die Werkstücke unvermeidlich auftretende Verwirbelung des Abschreckgases kanalisiert, so dass eine Beeinträchtigung der Umströmung benachbarter Werkstücke unterbleibt. Als in dieser Hinsicht besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, die Länge der Führungskanäle so zu bemessen, dass die Höhe der einzelnen oder zu Stapeln aufeinander gesetzten Werkstücke um den halben Durchmesser beziehungsweise Breite der Werkstücke überragt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Form der Führungskanäle zylindrisch, vorzugsweise mit kreisförmigem, quadratischem oder polygonalem Querschnitt, oder an die Geometrie der abzukühlenden Werkstücke angepasst, um einerseits eine einfache und kostengünstige Fertigung und andererseits eine durch einen engen Abstand zwischen der Innenfläche der Führungskanäle und den Werkstücken bedingte hohe Gasgeschwindigkeit eine intensive Abschreckung zu gewährleisten.
Im Hinblick auf eine einfache Handhabung ist es außerdem zweckmäßig, die Führungskanäle zu einem Kanalsystem miteinander zu verbinden, so dass sich ein gemeinsames Aufsetzen der Führungskanäle auf die einzelnen oder zu Stapeln angeordneten Werkstücken ergibt. Dies kommt vornehmlich dann zum Tragen, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Führungskanäle verstellbar, vorzugsweise elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch, in der Abschreckkammer angeordnet sind, beispielsweise in Form eines von oben auf die Werkstücke absenkbaren Kanalsystems. Vorteilhafterweise sind dabei die Führungskanäle auswechselbar, um eine Anpassung an unterschiedliche Werkstückgeometrien sicherzustellen.
In Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, dass die Abschreckkammer einen Einlass für das Abschreckgas aufweist, der dichtend an den Führungskanälen anliegt. Dies bietet den Vorteil, dass der der Abschreckkammer zugeführte Gasstrom ausschließlich in die Führungskanäle und nicht an der Werkstückcharge vorbei oder zwischen den einzelnen Führungskanälen strömt. Darüber hinaus wird auf diese Weise das zu durchströmende Volumen auf ein Minimum reduziert mit der Folge, dass eine hohe Gasgeschwindigkeit aufrechterhalten und damit eine hohe Abschreckintensität erzielt wird. Schließlich wird vorgeschlagen, dass die Führungskanäle aus einem hitzebeständigen Material, vorzugsweise Stahl, Eisen- oder Nickellegierungen, bestehen, um sie beispielsweise bereits vor der Wärmebehandlung der Werkstücke diesen überstülpen zu können.
Einzelheiten und weitere Vorteile des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. In den zugehörigen Zeichnungen veranschaulichen im Einzelnen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer Abschreckkammer bei einem hochgefahrenen Kanalsystem;
Fig. 2
eine schematische Darstellung der Abschreckkammer gemäß Fig. 1 bei auf Werkstücke abgesenktem Kanalsystem;
Fig. 3
eine schematische Seitenansicht des aus miteinander verbundenen Führungskanälen bestehenden Kanalsystems gemäß Fig. 2;
Fig. 3a
eine schematische Draufsicht des Kanalsystems gemäß Fig. 3;
Fig. 4
eine schematische Seitenansicht einzelner, auf die Werkstücke aufgesetzter Führungskanäle und
Fig. 4a
eine schematische Draufsicht der Führungskanäle gemäß Fig. 4.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Abschreckkammer 10 ist Teil einer Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke 20 und beispielsweise am Ende eines Rollenherdofens angeordnet. Die Abschreckkammer 10 kann derart ausgebildet sein, dass sie sowohl mit Vakuum als auch mit Atmosphären- oder Überdruck betreibbar ist. In der Abschreckkammer 10 befindet sich ein die nach einer vorherigen Erwärmung abzukühlenden Werkstücke 20 tragender Rost 11, der eine vertikale Umwälzung eines Abschreckgases in der Abschreckkammer 10 ermöglicht. Zum Umwälzen des Abschreckgases ist ein durch einen Motor 12 angetriebener Ventilator 13 unterhalb des Rosts 11 angeordnet. Außerhalb der Abschreckkammer 10 wird das Abschreckgas in der durch einen Pfeil in den Fig. 1 und 2 dargestellten Strömungsrichtung durch einen Gaskanal 14 geleitet. Oberund unterhalb der Abschreckkammer 10 sind ferner Klappen 15 vorgesehen, die eine Umwälzung des Abschreckgases verhindern, bis der Ventilator 13 seine notwendige Umdrehungszahl erreicht hat.
Bei geöffneten Klappen 15 ergibt sich demnach ein Kreislauf, in dem das Abschreckgas vom Ventilator 13 durch den Gaskanal 14 in die Abschreckkammer 10 und über die Werkstücke 20 und einen in Strömungsrichtung vor dem Ventilator 13 angeordneten Wärmetauscher 16, der das Abschreckgas wieder abkühlt, zurück zum Ventilator 13 strömt.
Um eine gezielte Umströmung der Werkstücke 20 zu erreichen, sind Führungskanäle 30 aus einem hitzebeständigen Material vorgesehen, die eine geschlossene Mantelfläche aufweisen und die Werkstücke 20 entlang der Strömungsrichtung des Abschreckgases umschließen. Die Führungskanäle 30 können dabei durch ein zusammenhängendes, gitterartiges Kanalsystem 31 gebildet sein, bei dem die Führungskanäle 30 miteinander verbunden sind, wie insbesondere in den Fig. 3 und 3a gezeigt ist. Alternativ können die Führungskanäle 30 auch als einzelne Hohlzylinder 32, 33 mit beispielsweise kreisförmigem oder quadratischem Querschnitt ausgebildet sein. Derartige Ausführungsformen sind in den Fig. 4 und 4a zu erkennen. Die Länge der Führungskanäle 30 ist so bemessen, dass die Höhe der einzelnen oder zu Stapeln aufeinander gesetzten Werkstücke 20 um den Abstand a überragt wird, wie den Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist. Der Abstand a entspricht dabei dem halben Durchmesser beziehungsweise Breite der Werkstücke 20.
Die Führungskanäle 30 können entweder vor Einbringen der Werkstücke 20 in die Abschreckkammer 10 auf die Werkstücke 20 gesetzt werden, beispielsweise schon beim Zusammenstellen der Charge, oder erst in der Abschreckkammer 10. Letzteres ist in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht. Die als zusammenhängendes Kanalsystem 31 ausgebildeten Führungskanäle 30 sind in diesem Fall mittels Hydraulikzylindern 34 höhenverstellbar in der Abschreckkammer 10 angeordnet, wie dies durch den Doppelpfeil in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist. Auf diese Weise ist es möglich, nach dem Einbringen der Werkstücke 20 in die Abschreckkammer 10 das Kanalsystem 31 von oben auf die Werkstücke 20 aufzusetzen. Um Chargen mit unterschiedlicher Geometrie der Werkstücke 20 Rechnung zu tragen, ist das Kanalsystem 31 dabei auswechselbar an den Hydraulikzylindern 34 befestigt. Im oberen Teil der Abschreckkammer 10 ist zudem ein Einlass 35 vorgesehen, der das Kanalsystem 31 gegenüber dem Innenraum der Abschreckkammer 10 abdichtet, so dass das in der Abschreckkammer 10 zirkulierende Abschreckgas ausschließlich die Führungskanäle 30 durchströmt und nicht außerhalb der Werkstückcharge vorbeifließt.
Die zuvor beschriebene Vorrichtung ist in besonderem Maße geeignet, Werkstücke 20 mit einer rankenden oder aufragend stapelbaren Form, wie etwa Wellen oder aufeinander gestapelte Lagerringe, wirksam und verzugsfrei abzuschrecken. Ursächlich hierfür ist die durch die Führungskanäle 30 bewirkte hohe Geschwindigkeit und laminare Strömung des Abschreckgases. Durch die höhenverstellbare Anordnung des Kanalsystems 31 ist zudem eine handhabungsund prozessgerechte Verfahrensführung sichergestellt. Nicht zuletzt wird durch die Möglichkeit, unterschiedlich ausgebildete Führungskanäle 30 vorzusehen, und die hauptsächlich zu diesem Zweck auswechselbare Anordnung des Kanalsystems 31 eine Anpassung an verschiedene Werkstückformen und -größen erreicht, ohne dass aufwendige Umrüstarbeiten notwendig wären.
Bezugszeichenliste
10
Abschreckkammer
11
Rost
12
Motor
13
Ventilator
14
Gaskanal
15
Klappe
16
Wärmetauscher
20
Werkstück
30
Führungskanal
31
Kanalsystem
32
Hohlzylinder
33
Hohlzylinder
34
Hydraulikzylinder
35
Einlass
a
Abstand

Claims (13)

  1. Verfahren zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke (20), insbesondere von rankender oder aufragend stapelbarer Form, bei dem nach einer vorherigen Erwärmung die Werkstücke (20) in einer Abschreckkammer (10) mit einem Abschreckgas abgekühlt werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (20) mittels Führungskanälen (30), die eine geschlossene Mantelfläche aufweisen und die Werkstücke (20) entlang der Strömungsrichtung des Abschreckgases umschließen, gezielt mit Abschreckgas umströmt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (30) vor dem Erwärmen über die einzelnen oder zu Stapeln aufeinander gesetzten Werkstücke (20) gestülpt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (30) in der Abschreckkammer (10) an den einzelnen oder zu Stapeln aufeinander gesetzten und zuvor erwärmten Werkstücken (20) angeordnet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (30) in der Abschreckkammer (10) von einer oder zwei Seiten her, vorzugsweise von oben und/oder unten, an die Werkstücke (20) herangefahren werden.
  5. Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke (20), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Abschreckkammer (10), in der die Werkstücke (20) mit einem Abschreckgas abkühlbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum gezielten Umströmen der Werkstücke (20) mit Abschreckgas Führungskanäle (30) vorgesehen sind, die eine geschlossene Mantelfläche aufweisen und die Werkstücke (20) entlang der Strömungsrichtung des Abschreckgases umschließen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (30) eine Länge aufweisen, die wenigstens der Höhe der einzelnen oder zu Stapeln aufeinander gesetzten Werkstücke (20) entspricht.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Führungskanäle (30) die Höhe der einzelnen oder zu Stapeln aufeinander gesetzten Werkstücke (20) um den halben Durchmesser beziehungsweise Breite der Werkstücke (20) überragt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Führungskanäle (30) zylindrisch, vorzugsweise mit kreisförmigem (32), quadratischem (33) oder polygonalem Querschnitt, oder an die Geometrie der abzukühlenden Werkstücke (20) angepasst ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (30) zu einem Kanalsystem (31) miteinander verbunden sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (30) verstellbar, vorzugsweise elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch, in der Abschreckkammer (10) angeordnet sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (30) auswechselbar sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschreckkammer (10) einen Einlass (35) für das Abschreckgas aufweist, der dichtend an den Führungskanälen (30) anliegt.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (30) aus einem hitzebeständigen Material, vorzugsweise Stahl, Eisen- oder Nickellegierungen, bestehen.
EP00108203A 2000-04-14 2000-04-14 Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke Expired - Lifetime EP1154024B1 (de)

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