EP1294512B1 - Verfahren zum sintern von aluminium-basierten sinterteilen sowie vorrichtung zum sintern von aluminium-basierten sinterteilen - Google Patents

Verfahren zum sintern von aluminium-basierten sinterteilen sowie vorrichtung zum sintern von aluminium-basierten sinterteilen Download PDF

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EP1294512B1
EP1294512B1 EP01956435A EP01956435A EP1294512B1 EP 1294512 B1 EP1294512 B1 EP 1294512B1 EP 01956435 A EP01956435 A EP 01956435A EP 01956435 A EP01956435 A EP 01956435A EP 1294512 B1 EP1294512 B1 EP 1294512B1
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EP
European Patent Office
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sintering
area
parts
sintered
inert gas
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Hartmut Weber
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Original Assignee
Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B22F3/1007—Atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B21/00—Open or uncovered sintering apparatus; Other heat-treatment apparatus of like construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/02—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity of multiple-track type; of multiple-chamber type; Combinations of furnaces
    • F27B9/029—Multicellular type furnaces constructed with add-on modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/06—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated
    • F27B9/10—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated heated by hot air or gas

Definitions

  • pure aluminum powder is not processed; rather, powder mixtures are preferred or alloyed powders, which are used in particular as Additional silicon included.
  • All powders that are important Component containing aluminum are summarized here Called "aluminum-based" and are at risk of to form oxides during sintering.
  • Aluminum sintered parts with a relatively high silicon content.
  • silicon content the silicon content the the sintering process more difficult.
  • Another difficulty when sintering aluminum-based powders consists of that they have a higher content of binding agents during the pressing process need.
  • binding agents which simultaneously serve as a lubricant for the press tool
  • a Make up a content of about 0.7 to 1.0 percent by weight need about 1.0 to 1.5 percent by weight to sinter aluminum Binding aids are added.
  • These binding aids must be complete again before the sintering process be removed.
  • all the requirements are Accuracy, reproducibility and homogeneity the temperature distribution when sintering aluminum-based Powder much more critical than when sintering other powder, especially iron. For this So far, aluminum sintered parts are not yet wherever this is used for and on would be desirable.
  • the object of the present invention is a method of the type mentioned above, with the high quality Aluminum-based sintered parts can be produced.
  • This object is achieved in that in process step b) an inert gas as the atmosphere is used, the oxygen content of a dew point of at most -40 ° C, and that the sintered parts by circulating the appropriately heated inert Gases heated to a sintering temperature of 560 - 620 ° C. become.
  • the invention is therefore based on a double finding: Because the oxygen content of the inert atmosphere a maximum limit is guaranteed that there are no undesirable oxides in the sintering process can form, which adversely affects the sintering product influence. In that, unlike the subject of above-mentioned DE-PS 197 19 203 not the sintered parts by radiant heat but by convection heat be heated, for which the aforementioned high purity inert Gas is put into a circulation flow takes place the heating of the sintered parts with a homogeneity, that could not be achieved otherwise. Only in total These characteristics result in the high quality desired of the sintered products.
  • Nitrogen is preferably used as the inert gas. This leaves is commercial with the required purity available and compared to noble gases, which are basically could also be considered, much cheaper.
  • Another object of the present invention is a To design the device of the type mentioned at the beginning that they are going to manufacture high quality aluminum-based Sintered parts are suitable.
  • the sintering area of a sintering device must have a length have at the selected transport speed corresponds to the time required for sintering. In general it is recommended if a longer sintering area has several has zones delimited by partitions, each a heating device with heat exchange surfaces, blower and have air equipment. This allows defined everywhere even with longer sintering areas Set flow conditions.
  • the temperature of the inert gas in the direction of movement successive zones of the sintered area differ.
  • the design leads to homogeneity of the temperature profile of the invention, in which the flow around the sintered parts in zones one behind the other in the direction of movement of the sintered area is different. So they can Sintered parts, for example, once from bottom to top, the other time from top to bottom, the one time from one rotating clockwise Flow, the other time from one moving seen flowing counter-clockwise become.
  • a nozzle plate is provided over which the circulating inert gas is opposed the sintered parts is straightened. This allows the flow in the area of the sintered parts and thus also the warming that the sintered parts experience continues equalize.
  • FIG. 1b shows a sintering furnace in vertical section, designed for sintering aluminum-based sintered parts is.
  • the entire sintering furnace is divided into different zones or Area divided into the mapping in Figure la Figure 1b are shown schematically.
  • the ones to be sintered Parts 23 are made using a transport system T in the continuous run in the drawing led from left to right through the sintering furnace.
  • the Sintering furnace contains one after the other, as seen in the conveying direction an inlet area 8, a debinding area 3, a Sintering area 2, a cooling area 4 and an outlet area 9.
  • Each of these areas 2, 3, 4, 8, 9 of the sintering furnace is a separately driven and controllable conveyor Associated with T2 through T9, which together form the above Form conveyor system T.
  • locks 7 are arranged between these areas, which each have two mechanical gates 6. These gates 6 are each in a front shaft of the corresponding Area 3, 2, 4, 9 arranged and preferably vertically movable, each lock 7 also separately controllable and adjustable conveyor (in the drawing not shown) is assigned.
  • Debinding area 3 is designed as a muffle furnace. That is, above and below the movement path of the to sintered parts there is a partition 20 through electric heating elements 21 or the like at temperature brought, essentially by radiant heat the sintered parts conveyed past are heated and from them drives out the binding aids.
  • Figure 2 shows a section perpendicular to the direction of movement of the sintered parts in the area of the sintering zone 2.
  • the housing 22 provided with insulation is on all places where air can enter the outside atmosphere or the escape of gases the interior atmosphere would be possible, well sealed.
  • the transport system T2 shown, the exact construction deliberately open is left. It is characterized by good gas permeability in the vertical direction; particularly suitable are, for example, roller or link belt systems.
  • the sintered parts 23 conveyed perpendicular to the plane of Figure 2, in illustrated example on a carrier plate 24, the ideally well permeable even in the vertical direction should be.
  • Chamber 26 contains the heat exchanger surfaces 28 an indirect heater 29, for example electrically can be operated.
  • Located at the top of chamber 26 air baffles with a central opening 30, which represents the suction opening of a blower 31.
  • the fan 31 is by a on the top of the Housing 22 attached motor 32 driven.
  • the outlet side of the fan 31 stands over an opening 33 with the chamber 27 on the right in FIG. 2 of the interior of the housing 22 in connection.
  • This chamber 27 is at her lower end, just above the sintered parts 23, through a nozzle plate 34 completed.
  • the entire sintered area 2 contains, in particular FIG. 1b shows a plurality of identical, sintering zones constructed in the manner described above, which are separated from one another by partitions 35.
  • the partitions 35 essentially only contain openings, which just allow the passage of the sintered parts 23.
  • the cooling area 4 is essentially the same Designed as in DE-PS 197 19 203.3 is described. The way in which the sintered parts temperature controlled and cooled in this area are not of interest in the present context. This is also shown in the drawing a kind of "muffle furnace” with a similar construction, like it is used in the debinding zone 3.
  • the pressed sintered parts 23 are in the inlet area 8th placed on the conveyor system T8, from this on a simple gate 6 is introduced into the debinding zone 3 and taken over by the T3 conveyor system there. With help the radiated heat emitted by the heated partition walls 20 the binding aids from the sintered parts 23 expelled and essentially subtracted. Since all inner surfaces in the debinding zone 3 are hot, there is a risk of "sooting up" No binding aids.
  • the sintered parts 23 occur individually or in small groups next to and / or one above the other Sintered parts 23 through the first gate of the Lock 7 that between the Entbind réelles Scheme 3 and the sintered area 2 lies in the space between the two gates of this lock 7.
  • the sintered parts 23 are thereby, as already mentioned above, from its own transport system T7 promoted, the speed of which varies the speed in the other areas of the sintering furnace can make a brief distinction to the overall system hold.
  • the gate adjacent to the sintered area 2 opens the lock 7.
  • the sintered parts 23 are now on the Transfer conveyor system T2 and from it to a heating zone which, for example, are passed through the extends through the first three zones of the sintered region 2.
  • a heating zone which, for example, are passed through the extends through the first three zones of the sintered region 2.
  • the actual sintering at a temperature between 560 and 620 ° C instead.
  • the temperature of the existing in the individual zones Gas is released by one near the movement path of the sintered parts 23 arranged temperature sensor 40 (cf. FIG. 2) who monitors the via a control loop Heater 29 controls.
  • All zones of the sintering area 2 are, as already above noted, essentially in that shown in Figure 2 Set up in such a way and with high purity nitrogen as inert Atmosphere filled.
  • the oxygen content in this inert atmosphere may not exceed a dew point of - correspond to 40 ° C.
  • a fan 31 Maintain nitrogen atmosphere, which, in the area the left chamber 26 coming from below, on the heat exchanger surfaces 28 of the respective heater 29 by the chamber 26 to the blower 31, from there into the chamber 27 and through the nozzle plate 34 onto the sintered parts 23 is directed.
  • These hot nitrogen gases flow around the sintered parts 23 penetrate the carrier plate 24 and the transport system T22 and from there again supplied to the heater 29, whereby the circuit is closed is.
  • the sintered parts pass through 23 between the sintering area 2 and the cooling area 4 lying, two gates including lock 7, where appropriate the same operations take place as above for between the debinding area 3 and the sintering area 2 lying lock 7 was explained.
  • the cooling area 4 finds a controlled cooling of the finished sintered parts to a temperature at which the Sintered parts 23 via a further lock 7 from the Exit cooling area 4 and finally in the outlet area 9 removed or closed by the local conveyor system T9 can be transported to another location.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sintern von Aluminium-basierten Sinterteilen wobei die Sinterteile in kontinuierlichem Durchlauf durch einen Sinterofen geführt werden, bei welchem in jeweils voneinander getrennten Atmosphären in räumlich getrennten Bereichen die folgenden Schritte durchgeführt werden:
  • a) die Sinterteile werden entbindert;
  • b) die Sinterteile werden auf Sintertemperatur gebracht und auf dieser eine bestimmte Zeit gehalten;
  • c) die Sinterteile werden kontrolliert abgekühlt;
    • sowie
    eine Vorrichtung zum Sintern von Aluminium-basierten Sinterteilen mit
    • a) einem Entbinderungsbereich, in dem die Sinterteile durch Erwärmen von Bindehilfsmitteln befreit werden;
    • b) einem Sinterbereich, in dem die Sinterteile durch Erwärmen auf Sintertemperatur einem Sinterungsprozeß unterzogen werden und der hierzu entsprechende Heizeinrichtungen aufweist;
    • c) einem Kühlbereich, in dem die Sinterteile nach dem Sinterungsprozeß kontrolliert abkühlbar sind,
    • d) einem Transportsystem, welches die Sinterteile kontinuierlich durch die verschiedenen Bereiche führt;
    • e) Schleusen, welche die Atmosphären der verschiedenen Bereiche getrennt halten und die von den Sinterteilen beim Verlassen eines bestimmten Bereiches durchquert werden müssen.
    Das Sintern von Aluminium gewinnt angesichts der positiven Eigenschaften, die diesem Metall anhaften, auf den verschiedensten technischen Gebieten, insbesondere jedoch im Automobilbau, zunehmend an Bedeutung. Im letztgenannten Einsatzgebiet spielt besonders die Gewichtseinsparung eine große Rolle, die mit der Verwendung von Aluminium verbunden ist.
    Im allgemeinen wird nicht reines Aluminiumpulver verarbeitet; vielmehr kommen vorzugsweise Pulvermischungen oder legierte Pulver zum Einsatz, die insbesondere als Zusatz Silizium enthalten. Alle Pulver, die als wichtigen Bestandteil Aluminium enthalten, werden hier zusammenfassend "Aluminium-basiert" genannt und stehen in der Gefahr, beim Sintern Oxide zu bilden. Besonders gewünscht sind Aluminiumsinterteile mit verhältnismäßig hohem Siliziumgehalt. Mit wachsendem Siliziumanteil wird jedoch der der Sinterprozeß schwieriger. Eine weitere Schwierigkeit beim Sintern von Aluminium-basierten Pulvern besteht darin, daß sie beim Preßvorgang einen höheren Gehalt an Bindehilfsmitteln benötigen. Während beispielsweise beim Sintern von Eisen derartige Bindehilfsmittel, die gleichzeitig als Schmiermittel für das Preßwerkzeug dienen, einen Gehalt von etwa 0,7 bis 1,0 Gewichtsprozent ausmachen, müssen zum Sintern von Aluminium etwa 1,0 bis 1,5 Gewichtsprozent Bindehilfsmittel zugesetzt werden. Diese Bindehilfsmittel müssen vor dem Sintervorgang wieder vollständig entfernt werden. Insgesamt sind alle Anforderungen an die Genauigkeit, die Reproduzierbarkeit und die Homogenität der Temperaturverteilung beim Sintern von Aluminiumbasiertem Pulver sehr viel kritischer als beim Sintern anderer Pulver, insbesondere von Eisen. Aus diesem Grunde sind Aluminium-Sinterteile bisher noch nicht überall dort zum Einsatz gekommen, wo dies an und für sich wünschenswert wäre.
    Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sind in der DE-PS 197 19 203 beschrieben. Diese betrifft zwar nach ihrem Titel ein Sinterverfahren für aus Metallpulver gepreßte Formteile, wozu sprachlich auch Aluminiumpulver zu zählen wäre. Tatsächlich aber sind dieses Verfahren und diese Vorrichtung nur zum Sintern von Pulvern auf Eisenbasis bestimmt, da nur für derartige Pulver die dort beanspruchte rasche Abkühlung der Sinterteile unter eine "Maitensitstartlinie" denkbar ist.
    Es ist auch aus GB-B-1 115 465 bekannt geworden ein Verfahren zum Sintern von Al-basierten Teilen in einen Muffelofen unter kontrollierten Bedingungen (Taupunkt und Temperatur).
    Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem hochwertige Aluminium-basierte Sinterteile herstellbar sind.
    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Verfahrensschritt b) als Atmosphäre ein inertes Gas eingesetzt wird, dessen Sauerstoffgehalt einem Taupunkt von höchstens -40° C entspricht, und daß die Sinterteile durch Zirkulieren des entsprechend erhitzten inerten Gases auf eine Sintertemperatur von 560 - 620° C erwärmt werden.
    Die Erfindung fußt also auf einer doppelten Erkenntnis: Dadurch, daß dem Sauerstoffgehalt der Inertatmosphäre eine Höchstgrenze gesetzt wird, wird gewährleistet, daß sich im Sinterungsprozeß keine unerwünschten Oxide bilden können, welche das Sinterungsprodukt nachteilig beeinflussen. Dadurch, daß anders als beim Gegenstand der oben erwähnten DE-PS 197 19 203 die Sinterteile nicht durch Strahlungswärme sondern durch Konvektionswärme erhitzt werden, wozu das erwähnte hoch reine inerte Gas in eine Zirkulationsströmung versetzt wird, erfolgt die Erwärmung der Sinterteile mit einer Homogenität, die anders nicht zu erreichen wäre. Erst in der Summe dieser Merkmale ergibt sich die hohe angestrebte Qualität der Sinterprodukte.
    Als inertes Gas wird vorzugsweise Stickstoff verwendet. Dieses läßt ist mit der erforderlichen Reinheit kommerziell erhältlich und gegenüber Edelgasen, die grundsätzlich ebenfalls in Frage kämen, sehr viel billiger.
    Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ferner, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie sich zur Herstellung hochwertiger Aluminium-basierter Sinterteile eignet.
    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
  • f) die Atmosphäre im Sinterbereich von einem inerten Gas gebildet wird, dessen Sauerstoffgehalt einen Taupunkt von höchstens -40° C entspricht;
  • g) der Sinterbereich mindestens eine Heizeinrichtung für die Sinterteile aufweist, die indirekt beheizte Wärmetauschflächen, ein Gebläse und eine Luftleiteinrichtung derart umfaßt, daß sich eine die Sinterteile umfließende Zirkulationsströmung des inerten Gases einstellen läßt.
    • Der Sinn dieser Merkmale und die hiermit erzielbaren Vorteile stimmt mit dem überein, was oben für das erfindungsgemäße Verfahren gesagt wurde.
    Auch die Vorteile der in den Ansprüchen 4 und 5 angegebenen Ausführungsbeispiele wurden oben anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens schon angedeutet.
    Der Sinterbereich einer Sintervorrichtung muß eine Länge aufweisen, die bei der gewählten Transportgeschwindigkeit der zum Sintern benötigten Zeit entspricht. Im allgemeinen empfiehlt es sich, wenn ein längerer Sinterbereich mehrerer durch Trennwände abgegrenzter Zonen aufweist, die jeweils eine Heizeinrichtung mit Wärmetauschflächen, Gebläse und Lufteinrichtung aufweisen. Hierdurch lassen sich auch bei längeren Sinterbereichen überall definierte Strömungsverhältnisse einstellen.
    Insbesondere in der Aufheizzone des Sinterbereichs ist die Temperatur des inerten Gases von in Bewegungsrichtung hintereinander liegenden Zonen des Sinterbereichs unterschiedlich.
    Zu besonders guten Sinterresultaten wegen der hohen Homogenität des Temperaturprofils führt die Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Umströmung der Sinterteile in in Bewegungsrichtung hintereinander liegenden Zonen des Sinterbereichs unterschiedlich ist. So können die Sinterteile beispielsweise einmal von unten nach oben, das andere Mal von oben nach unten, das eine Mal von einer in Bewegungsrichtung im Uhrzeigersinn drehenden Strömung, das andere Mal von einer in Bewegungsrichtung gesehen gegen den Uhrzeigersinn drehenden Strömung umspült werden.
    Vorteilhaft ist ferner, wenn eine Düsenplatte vorgesehen ist, über welche das zirkulierende inerte Gas gegen die Sinterteile gerichtet wird. Hierdurch läßt sich die Strömung im Bereich der Sinterteile und damit auch die Erwärmung, welche die Sinterteile erfahren, weiter vergleichmäßigen.
    Wie bereits oben erwähnt, spielt die sorgfältige Reinhaltung der Atmosphäre im Sinterbereich eine ganz besondere Rolle. Demzufolge muß dem Einschleusen der Sinterteile in den Sinterbereich und dem Ausschleusen aus dem Sinterbereich besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Besonders bevorzugt wird dabei, wenn die Tore der Schleusen, die dem Einlaß und/oder dem Auslaß des Sinterbereichs benachbart sind, nicht vollständig dicht schließbar sind und wenn das inerte Gas im Sinterbereich unter Überdruck steht. Durch das gewollte "Leck" in demjenigen der beiden Schleusentore, welches dem Sinterbereich benachbart ist, wird laufend eine Spülströmung des inerten Gases aus dem Sinterbereich heraus in die jeweilige Schleuse hinein aufrechterhalten, mit welcher einerseits der Innenraum der Schleuse gespült wird und mit der andererseits das Eindringen von Fremdatmosphäre aus der Schleuse in den Sinterbereich hinein verhindert wird.
    Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen
    Figur 1
    schematisch einen Sinterofen zum Sintern von Aluminium-basierten Sinterteilen;
    Figur 2
    einen Schnitt in vergrößertem Maßstab durch den Sinterofen von Figur 1 im Bereich der Sinterzone.
    Figur 1b zeigt im vertikalen Schnitt einen Sinterofen, der zum Sintern Aluminium-basierter Sinterteile bestimmt ist. Der gesamt Sinterofen ist in verschiedene Zonen bzw. Bereich unterteilt, die in Figur la in der Zuordnung zu Figur 1b schematisch dargestellt sind. Die zu sinternden Teile 23 (vgl. Figur 2) werden mit Hilfe eines Transportsystems T im kontinierlichen Durchlauf in der Zeichnung von links nach rechts durch den Sinterofen geführt. Der Sinterofen enthält, in Förderrichtung gesehen, nacheinander einen Einlaufbereich 8, einen Entbinderungsbereich 3, einen Sinterbereich 2, einen Kühlbereich 4 sowie einen Auslaßbereich 9. Jedem dieser Bereiche 2, 3, 4, 8, 9 des Sinterofens ist ein separat antreib- und regelbarer Förderer T2 bis T9 zugeordnet, die zusammen das oben erwähnte Fördersystem T bilden.
    Zur Abschottung der Atmosphären in den Bereichen 3, 2, 4 und 9 sind zwischen diesen Bereichen Schleusen 7 angeordnet, die jeweils zwei mechanische Tore 6 aufweisen. Diese Tore 6 sind in je einem stirnseitigen Schacht des entsprechenden Bereichs 3, 2, 4, 9 angeordnet und vorzugsweise vertikal bewegbar, wobei jeder Schleuse 7 ein ebenfalls separat ansteuer- und regelbarer Förderer (in der Zeichnung nicht dargestellt) zugeordnet ist.
    Details der Schleusen 7 können der Figur 4 der oben erwähnten DE-PS 197 19 203 entnommen werden.
    Der dem Sinterbereich 2 in Förderrichtung vorangehende Entbinderungsbereich 3 ist als Muffelofen aufgestaltet. D. h., oberhalb und unterhalb des Bewegungswegs der zu Sinterteile befindet sich eine Trennwand 20, die durch elektrische Heizstäbe 21 oder dergleichen auf Temperatur gebracht wird, im wesentlichen durch Strahlungswärme die vorbeibeförderten Sinterteile erwärmt und aus diesen die Bindehilfsmittel austreibt.
    Während bei dem in der DE-PS 197 19 203.3 beschriebenen, zur Sinterung von Eisenpulverteilen bestimmten Sinterofen auch der Sinterbereich mit Strahlungswärme arbeitet, unterscheidet sich der Sinterbereich 2 des vorliegenden Sinterofens hiervon in einer Weise, die nunmehr anhand der Figur 2 beschrieben wird.
    Figur 2 stellt einen Schnitt senkrecht zur Bewegungsrichtung der Sinterteile im Bereich der Sinterzone 2 dar. Das mit einer Isolation versehene Gehäuse 22 ist an allen Stellen, in denen ein Eindringen von Luft aus der Außenatmosphäre oder ein Entweichen von Gasen aus der Innenatmosphäre möglich wäre, gut abgedichtet. Im unteren Bereich des Gehäuses 22 ist das Transportsystem T2 dargestellt, dessen genaue Bauweise bewußt offen gelassen ist. Es zeichnet sich durch eine gute Gasdurchlässigkeit in vertikaler Richtung aus; besonders geeignet sind beispielsweise Rollen- oder Gliederbändersysteme. Mit Hilfe des Transportsystems T2 werden die Sinterteile 23 senkrecht zur Zeichenebene von Figur 2 befördert, im dargestellten Beispiel auf einer Trägerplatte 24, die idealerweise selbst in vertikaler Richtung gut durchlässig sein sollte.
    Der über den Sinterteilen 23 liegende Bereich des Innenraums des Gehäuses 22 ist durch eine sich parallel zur Bewegungsrichtung der Sinterteile 23 und im wesentlichen vertikal verlaufende Trennwand 25 in zwei Kammern 26 und 27 unterteilt. In der in Figur 2 links liegenden Kammer 26 befinden sich die Wärmetauscherflächen 28 einer indirekten Heizung 29, die beispielsweise elektrisch betrieben sein kann. Am oberen Ende der Kammer 26 befinden sich Luftleitbleche mit einer mittleren Öffnung 30, welche die Ansaugöffnung eines Gebläses 31 darstellt.
    Das Gebläse 31 wird durch einen auf der Oberseite des Gehäuses 22 angebrachten Motor 32 angetrieben.
    Die Auslaßseite des Gebläses 31 steht über eine Öffnung 33 mit der in Figur 2 rechten Kammer 27 des Innenraums des Gehäuses 22 in Verbindung. Diese Kammer 27 ist an ihrem unteren Ende, kurz oberhalb der Sinterteile 23, durch eine Düsenplatte 34 abgeschlossen.
    Der gesamte Sinterbereich 2 enthält, wie insbesondere Figur 1b zu entnehmen ist, eine Mehrzahl von identischen, in der oben beschriebenen Weise konstruierten Sinterzonen, die durch Trennwände 35 gegeneinander abgetrennt sind. Die Trennwände 35 enthalten im wesentlichen nur Öffnungen, welche gerade den Durchgang der Sinterteile 23 gestatten.
    Der Kühlbereich 4 ist im wesentlichen in der selben Weise ausgestaltet, wie sie in der DE-PS 197 19 203.3 beschrieben ist. Die Art, auf welche die Sinterteile in diesem Bereich temperiert und kontrolliert abgekühlt werden, ist im vorliegenden Zusammenhang nicht von Interesse. Dargestellt in der Zeichnung ist hierfür ebenfalls eine Art "Muffelofen" mit einer ähnlichen Bauweise, wie sie in der Entbinderungszone 3 eingesetzt wird.
    Der beschriebene Sinterofen arbeitet wie folgt:
    Die gepreßten Sinterteile 23 werden im Einlaßbereich 8 auf das Fördersystem T8 aufgesetzt, von diesem über ein einfaches Tor 6 in die Entbinderungszone 3 eingebracht und vom dortigen Fördersystem T3 übernommen. Mit Hilfe der von den beheizten Trennwänden 20 abgegebenen Strahlungswärme werden die Bindehilfsmittel aus den Sinterteilen 23 ausgetrieben und im wesentlichen abgezogen. Da alle inneren Flächen in der Entbinderungszone 3 heiß sind, droht die Gefahr einer "Versottung" sich niederschlagender Bindehilfsmittel nicht. Die Sinterteile 23 treten einzeln oder in kleinen Gruppen neben- und/oder übereinanderliegender Sinterteile 23 durch das erste Tor der Schleuse 7, die zwischen dem Entbinderungsbereich 3 und dem Sinterbereich 2 liegt, in den Zwischenraum zwischen den beiden Toren dieser Schleuse 7 ein. Das zum Sinterbereich 2 führende zweite Tor dieser Schleuse 7 bleibt dabei geschlossen. Alternativ ist es möglich, dieses zweite Tor dauernd mit einem kleinen Spalt offenzuhalten und den Innenraum des Sinterbereichs 2 des Sinterofens 1 unter einem gewissen Überdruck zu betreiben. Dann kann ständig aus dem Sinterbereich 2 die dort herrschende Gasatmosphäre, auf die weiter unten eingegangen wird, in den Zwischenraum zwischen den beiden Toren der Schleuse 7 auslecken und diesen Zwischenraum spülen.
    Nachdem die Gruppe von Sinterteilen 23 in die Schleuse 7 eingetreten ist, wird das erste, zur Entbinderungszone 3 führende Tor geschlossen und der Zwischenraum der Schleuse 7 gespült und/oder abgepumpt. Die Sinterteile 23 werden dabei, wie bereits oben erwähnt, von einem eigenen Transportsystem T7 befördert, dessen Geschwindigkeit sich von der Geschwindigkeit in den anderen Bereichen des Sinterofens unterscheiden kann, um die Gesamtanlage kurz zu halten.
    Nach einer gewissen Verweilzeit innerhalb der Schleuse 7 öffnet sich das dem Sinterbereich 2 benachbarte Tor der Schleuse 7. Die Sinterteile 23 werden nunmehr auf das Fördersystem T2 übergeben und von diesem in eine Aufheizzone übergeben, welche sich beispielsweise durch die ersten drei Zonen des Sinterbereichs 2 hindurch erstreckt. In den weiteren Zonen des Sinterbereichs 2 findet die eigentliche Sinterung bei einer Temperatur zwischen 560 und 620°C statt.
    Die Temperatur des in den einzelnen Zonen vorhandenen Gases wird jeweils durch einen in der Nähe des Bewegungsweges der Sinterteile 23 angeodneten Temperatursensor 40 (vgl. Figur 2) überwacht, der über einen Regelkreis die Heizung 29 ansteuert.
    Alle Zonen des Sinterbereichs 2 sind, wie bereits oben angemerkt, im wesentlichen in der in Figur 2 gezeigten Weise aufgebaut und mit hoch reinem Stickstoff als inerter Atmosphäre angefüllt. Der Sauerstoffgehalt in dieser inerten Atmosphäre darf höchstens einem Taupunkt von - 40° C entsprechen. In jeder Zone des Sinterbereichs 2 wird mit Hilfe eines Gebläses 31 ein Kreisstrom der Stickstoffatmosphäre aufrechterhalten, welcher, im Bereich der linken Kammer 26 von unten kommend, an den Wärmetauscherflächen 28 der jeweiligen Heizung 29 vorbei durch die Kammer 26 zum Gebläse 31, von dort in die Kammer 27 und durch die Düsenplatte 34 hindurch auf die Sinterteile 23 gerichtet ist. Diese heißen Stickstoffgase umfließen dabei die Sinterteile 23, durchdringen die Trägerplatte 24 und das Transportsystem T22 und werden von dort aus wieder der Heizung 29 zugeführt, womit der Kreislauf geschlossen ist.
    Geringe Leckverluste der Inertatmosphäre innerhalb der Zonen des Sinterbereichs 2 werden durch entsprechende Frischgaszufuhr ausgeglichen. Die Temperatur am Einlaß der Heizung 29 sollte sich von der Temperatur am Auslaß der Heizung 29 so wenig wie möglich unterscheiden. Dies ist gleichbedeutend mit der Aussage, daß die zirkulierenden Stickstoffgase im Innenraum des Gehäuses 22 überall im wesentlichen die selbe Temperatur aufweisen.
    Um die Gleichmäßigkeit der Erwärmung der Sinterteile 23 weiter zu verbessern, ist es möglich, die Strömungsrichtung der Stickstoffgase in den einzelnen Zonen des Sinterbereichs 2 abwechseln zu lassen. Insbesondere ist es denkbar, die Strömung im Bereich der Sinterteile 23 abwechselnd von oben nach unten und von unten nach oben fließen zu lassen.
    Am Ende des Sinterbereichs 2 durchtreten die Sinterteile 23 die zwischen dem Sinterbereich 2 und dem Kühlbereich 4 liegende, zwei Tore umfassende Schleuse 7, wobei sinngemäß die selben Vorgänge stattfinden, wie dies oben für die zwischen dem Entbinderungsbereich 3 und dem Sinterbereich 2 liegende Schleuse 7 erläutert wurde. Im Kühlbereich 4 findet dann eine kontrollierte Abkühlung der fertig gesinterten Teile auf eine Temperatur statt, mit der die Sinterteile 23 über eine weitere Schleuse 7 aus dem Kühlbereich 4 austreten und schlußendlich im Auslaßbereich 9 von dem dortigen Fördersystem T9 abgenommen oder zu einer anderen Stelle abtransportiert werden können.

    Claims (10)

    1. Verfahren zum Sintern von Aluminium-basierten Sinterteilen wobei die Sinterteile im kontinuierlichen Durchlauf durch einen Sinterofen geführt werden, bei welchem in jeweils voneinander getrennten Atmosphären in räumlich getrennten Bereichen die folgenden Schritte durchgeführt werden:
      a) die Sinterteile werden entbindert;
      b) die Sinterteile werden auf Sintertemperatur gebracht und auf dieser eine bestimmte Zeit gehalten;
      c) die Sinterteile werden kontrolliert abgekühlt,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      im Verfahrensschritt b) als Atmosphäre ein inertes Gas eingesetzt wird, dessen Sauerstoffgehalt einem Taupunkt von höchstens -40° C entspricht, und daß die Sinterteile (23) durch Zirkulieren des entsprechend erhitzten inerten Gases auf eine Sintertemperatur von 560 bis 620° C erwärmt werden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Gas Stickstoff verwendet wird.
    3. Vorrichtung zum Sintern von Aluminium-basierten Sinterteilen mit
      a) einem Entbinderungsbereich (3), in dem die zu sinternden Teile durch Erwärmen von Bindehilfsmitteln befreit werden;
      b) einem Sinterbereich (2), in dem die Sinterteile durch Erwärmen auf Sintertemperatur einem Sinterungsprozeß unterzogen werden und der hierzu entsprechende Heizeinrichtungen aufweist;
      c) einem Kühlbereich (4), in dem die Sinterteile nach dem Sinterungsprozeß kontrolliert abkühlbar sind;
      d) einem Transportsystem (T2-T4, T7-T9), welches die Sinterteile kontinuierlich durch die verschiedenen Bereiche führt;
      e) Schleusen (7), welche die Atmosphären der verschiedenen Bereiche getrennt halten und die von den Sinterteilen beim Verlassen eines bestimmten Bereiches durchquert werden müssen, wobei der Sinterbereich mit einer Inertgasquelle verbunden ist,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      f) die Atmosphäre im Sinterbereich (2) von einem inerten Gas gebildet wird, dessen Sauerstoffgehalt einem Taupunkt von höchstens -40° C entspricht;
      g) der Sinterbereich (2) mindestens eine Heizeinrichtung für die Sinterteile (23) aufweist, die indirekt beheizte Wärmetauschflächen (28), ein Gebläse (31) und eine Luftleiteinrichtung (25) derart umfaßt, daß sich eine die Sinterteile (23) umfließende Zirkulationsströmung des inerten Gases einstellen läßt.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Gas Stickstoff ist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Gas eine Temperatur von 560 bis 620° C aufweist.
    6. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterbereich (2) mehrere durch Trennwände (35) abgegrenzte Zonen aufweist, die jeweils eine Heizeinrichtung mit Wärmetauschflächen (28), Gebläse (31) und Luftleiteinrichtung (25) aufweisen.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des inerten Gases in in Bewegungsrichtung hintereinander liegenden Zonen des Sinterbereiches (2) unterschiedlich ist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umströmung der Sinterteile (23) in in Bewegungsrichtung hintereinander liegenden Zonen des Sinterbereichs (2) unterschiedlich ist.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düsenplatte (34) vorgesehen ist, über welche das zirkulierende inerte Gas gegen die Sinterteile (23) gerichtet wird.
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tore der Schleusen (7), die dem Einlaß und/oder dem Auslaß des Sinterbereichs (2) benachbart sind, nicht vollständig dicht schließbar sind und das inerte Gase im Sinterbereich (2) unter Überdruck steht.
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