EP1592284A1 - Werkstückträger für die induktive Erwärmung von Werkstücken - Google Patents

Werkstückträger für die induktive Erwärmung von Werkstücken Download PDF

Info

Publication number
EP1592284A1
EP1592284A1 EP04010372A EP04010372A EP1592284A1 EP 1592284 A1 EP1592284 A1 EP 1592284A1 EP 04010372 A EP04010372 A EP 04010372A EP 04010372 A EP04010372 A EP 04010372A EP 1592284 A1 EP1592284 A1 EP 1592284A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece carrier
workpiece
carrier according
carbon
ceramic material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP04010372A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1592284B1 (de
Inventor
Bodo Benitsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SGL Carbon SE
Original Assignee
SGL Carbon SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SGL Carbon SE filed Critical SGL Carbon SE
Priority to EP04010372A priority Critical patent/EP1592284B1/de
Priority to DE502004005078T priority patent/DE502004005078D1/de
Priority to AT04010372T priority patent/ATE374514T1/de
Priority to US11/080,712 priority patent/US7323668B2/en
Publication of EP1592284A1 publication Critical patent/EP1592284A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1592284B1 publication Critical patent/EP1592284B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces

Definitions

  • the invention relates to a workpiece carrier for the inductive heating of workpieces, at least at the areas of its surface which are touched by the workpieces, contains ceramic materials.
  • An important field of application of the heating by means of electromagnetic induction is the hardening of workpieces made of steel or cast iron.
  • the surface hardening of workpieces made of steel or cast at temperatures below the softening temperature.
  • curing is carried out at temperatures of 850 to 1000 ° C.
  • a coil through which high-frequency alternating current flows, encloses the workpiece to be hardened.
  • an alternating magnetic field builds up around each conductor through which an alternating current flows.
  • eddy currents are induced in a conductive workpiece located within this field.
  • the induced eddy currents which are forced by the skin effect into the outer workpiece layers, heat these areas very quickly because of the electrical resistance.
  • the hardness depth is largely determined by the frequency f of the alternating current.
  • the lowest hardness depth achievable at high frequencies is approx. 0.1 mm. at smaller frequencies, the current-carrying layer is thicker, that is, the workpiece is flowed through by the stream deeper and warmed through. This effect is exploited to Set the desired warming depth by selecting the frequency.
  • inductive heating is that the heat in the workpiece itself is generated without an external heat source is required.
  • the Heating by induction is very easy to control and therefore well reproducible.
  • induction hardening over conventional hardening methods are the defined heat input and uniform heating of the hardness ranges. It is possible, to partially harden the workpiece.
  • the heat is not transferred from the outside to the workpiece as in flame hardening, but arises in its interior. Therefore, high heating rates can be achieved. Thanks to the short heating times during inductive hardening, the cycle times are short Scale formation is low, and the formation of coarse grain in the hard material becomes extensive avoided. The short heating time reduces the risk of distortion and cracking.
  • the current induced in the workpiece depends very much on the position of the workpiece relative to the induction coil. To reproducible curing results in the mass production of To achieve workpieces, each workpiece must be in the same for the hardening process Position are placed relative to the induction coil. Different workpiece geometries require different, tailored to the particular workpiece geometry inductors and workpiece carrier.
  • the material used for the inductive hardening workpiece carrier should not or be very little electrically conductive, so as possible no electricity in the workpiece carrier is induced, because this energy is lost.
  • the workpiece carrier should be as little as possible due to the contact with the workpiece Heat yourself so that little heat is removed from the workpiece.
  • the hardening process is terminated with a quenching process to prevent the To accelerate cooling and the specific properties of the workpiece to be hardened to optimize. If the workpiece is still on the workpiece carrier at this time, so this also has a thermal shock resistance of at least 1200 K / s exhibit. At the same time is a high resistance to chemical and / or oxidative attacks required to be free in the choice of quenching medium. Furthermore, materials are too do not choose under the influence of liquids such as the quenching emulsion have an absorbing effect and / or swell.
  • the workpiece receiving areas of the workpiece carrier usually have individual, matched to the particular workpiece geometries and the necessary high investment profitable only with a high number of hardened workpieces are, a long life of the workpiece carrier is required. Prerequisites are again low wear and a high dimensional stability (geometric accuracy) of the workpiece carrier.
  • the object of the present invention is to provide a workpiece carrier for the inductive Heating, in particular for the inductive hardening of workpieces, from a Provide material that meets the above requirements and manufacture of workpiece carriers with complex geometries allowed.
  • the object is achieved in that at least the area of the workpiece carrier, the touched workpiece to be heated, contains ceramic materials, so that the workpiece carrier has a hard and wear-resistant surface in the contact area.
  • An inventive workpiece carrier according to Figure 1 can be produced by the Surface of a workpiece carrier ⁇ made of a conventional material, for example a high-temperature-resistant duroplastic reinforced with glass fibers, in the region a, which is provided for the support of the workpiece to be cured ⁇ , with a ceramic Material is coated.
  • the non-touched by the workpiece ⁇ surface b of the workpiece carrier is uncoated.
  • Process for producing ceramic coatings for example Plasma spraying or chemical vapor deposition (CVD) are those skilled in the art known.
  • FIG. 1 An alternative variant of the workpiece carrier according to the invention is shown in FIG.
  • a Workpiece carrier body ⁇ from a conventional high temperature resistant Material, for example, with glass fibers reinforced high temperature resistant thermoset, is provided at least one recess into which a precisely shaped insert (inlay) ⁇ made of a ceramic material is used.
  • the outward facing surfaces of the Inserts are according to the requirements of the geometries of the workpieces to be hardened designed, for example, have grooves, grooves or other shaped recesses for recording of the workpiece (not shown in Figure 2).
  • the support function for the workpiece i. the workpiece is from the inlay or held inlays, so that only the surfaces of the or inlays touched by the workpiece but not the surface of the main body.
  • the inlays can be removable, so that the workpiece carrier on different Workpiece geometries can be adjusted by, in each case for the workpiece to be hardened suitable inlays are used.
  • the inlays can be glued Pressing or similar firmly connected to the workpiece carrier.
  • FIGS. 1 and 2 are only by way of example, because the invention is not limited to certain geometries of Workpiece carrier and workpiece limited.
  • the entire Workpiece carrier integrally formed of a ceramic material.
  • the specific electrical resistance of the workpiece carriers according to the invention used ceramic material is at least 50 ⁇ * m, preferably more than 100 ⁇ * m, and more preferably more than 150 ⁇ * m.
  • compositions of suitable ceramic materials for the specified workpiece carrier relate to the following information only the composition of the coating in the Surface areas touched by the workpiece a.
  • compositions apply only to the inlays ⁇ .
  • Suitable ceramic materials are ceramics from the group of oxide ceramics (Al 2 O 3 , ZrO 2 , MgO), the nitride ceramics (Si 3 N 4 , AlN, SIALON) and the carbide ceramics (SiC, TiC, WC, B 4 C ).
  • the material does not have to be 100% ceramic, but its ceramic content must be at least 10% by mass.
  • carbide-ceramic composite materials can be used, which in addition to the carbide or the carbides themselves also contain phases in which the Carbid Anlagenmaschine elemental (i.e., non-carbide bonded).
  • the ceramic material contains besides carbide phases of elemental carbon and / or metallic Phases of the carbide-forming metal or the carbide-forming metals such as Silicon, titanium, tungsten.
  • the mass-based proportion of carbide in this material is at least 10%.
  • the residual content of the material, which adds up to 100%, is maximum 50% carbon and a maximum of 80% of fusible elements (the carbide-forming Metal or the carbide-forming metals in elemental form).
  • a material that meets the aforementioned requirements in terms of dimensional stability, low electrical and thermal conductivity, chemical resistance and thermal shock resistance particularly well fulfilled, is a ceramic composite of at least 35% by mass Silicon carbide with proportions of elemental carbon (1 - 35% by mass) and elemental Silicon (1-60 mass%).
  • Starting point for the production of this highly ceramicized Material is a porous carbon skeleton. This is infiltrated with liquid silicon, so that is a mainly silicon carbide, silicon and carbon containing composite material arises. Alternatively, the siliconization can take place via the gas phase:
  • Silicon carbide and carbon composites are also available by Addition of silicon-containing polymers formed by pyrolysis silicon carbide is, e.g. Silanes or siloxanes, to the porous carbon skeleton, and subsequent Pyrolysis. Materials according to the last-described variant can by a remplissigigsiliciervorgang immediately after the pyrolysis or in a separate step with Be re-densified silicon.
  • the porous carbon skeleton of the starting material is either already carbonized Form before, for example, as a carbonized felt or nonwoven, or it is by pyrolysis (Carbonization) of a preform made of a carbonizable solid material, i. one with high yield in carbon convertible carbon source, for example wood, Wood materials, wood shavings, wood flour, cellulose, pulp, or wool or textile Structures made of cellulose or wool.
  • the porous carbon skeleton or the pyrolyzable preform from which the porous Carbon skeleton is produced may for the purpose of compression once or more than one carbonizable binders are impregnated, which is then carbonized.
  • carbonizable, i.e. Pyrolysable binders having a high carbon yield include i.a. Phenolic resins, Melamine resins, lignin and pitch.
  • binders can be used act simultaneously as a source of silicon carbide, for example, a silane or siloxane, in whose Pyrolysis in addition to carbon silicon carbide is formed, or mixtures of different binders or different binders in different impregnation steps.
  • the starting material for the porous carbon skeleton is a mixture of Carbon, for example in the form of fibers or ground material, or one or several solid carbon sources that pyrolyze with high carbon yield (carbonize), e.g. Wood flour, wood chips, pulp or cellulose fibers, and a carbonizable binder. From this mixture, for example, by pressing or another method of shaping a green body produced in its pyrolysis porous carbon skeleton is obtained.
  • Additives may be added to the mixture to improve the properties of the composite even better adapted to the requirements to be met, e.g. the thermal and reduce electrical conductivity and increase the strength.
  • Carbon content By adding carbon content to the mixture of solid pyrolyzable Carbon sources (e.g., wood shavings, wood flour, cellulose fibers, pulp) and carbonizable ones Binder, from which the green body is made, can be the shrinkage in the Significantly reduce pyrolysis.
  • This carbon content is obtained by adding to the mixture Carbon is added in the form of carbon or graphite powder, carbon black, carbon short fibers (less than 10 mm in length) or carbon nanotubes.
  • the amount of carbon in the starting material allows for the degree of conversion Influence silicon carbide.
  • the composition of the ceramic composite adjusted so that the not to silicon carbide converted carbon components largely by silicon and / or Silicon carbide are encapsulated, so that no coherent conduction paths exist.
  • the content of the Vebundtechnikstoffs not converted to carbide Carbon may be very low, and preferably at zero, to provide i.a. a carburizing to avoid the workpiece. So there is a high degree of conversion of the Carbon to silicon carbide needed. This can be achieved, for example, by a relative long residence time of the siliconization temperature above the melting temperature of the silicon (typically more than 60 minutes).
  • this encapsulation of carbon simultaneously has a positive effect on the Thermal shock behavior of the materials described. This is greater than 1200 K / s and thus fulfills the requirements mentioned above. Resistance to oxidative effects is also positively influenced by the encapsulation of the carbon.
  • the Workpiece carriers according to the invention were able to cure up to 10,000 cycles at about 1,000 ° C. each lasting 3 to 5 minutes duration, without any noticeable mass decrease or oxidative attack of the surface was observed.
  • the ceramic body of silicon carbide, silicon and carbon containing Composite material either serves itself as a workpiece carrier, or as an insert for the Workpiece holder in a workpiece carrier made of a conventional material according to FIG. 2
  • a plate-shaped porous carbon body having a density of 0.5 - 0.8 g / cm 3 is made of stacked and compacted carbonized felt mats. This preform was contacted with liquid silicon under vacuum. In the process, most of the carbon components were converted to silicon carbide. The residual porosity is largely filled by elemental silicon.
  • the final shaping was carried out to a workpiece carrier for the Recording crankshafts during the hardening process. This was done from a surface the plate-shaped body elongated recesses of u-shaped cross-section means Electro-erosion process with a tolerance of less than + -0,1 mm worked out. Through this machining process, the required surface quality was without additional Surface treatment achieved.
  • the carbonized felt used in Example 1 was ground.
  • the regrind was with a pyrolyzable binder added to a round disc-shaped blank pressed, hardened, pyrolyzed, shaped and silicided.
  • One surface of the blank was worked out in such a way that it had a raised surrounding Edge has.
  • the resulting ceramic molded body serves as a workpiece carrier in the Inductive surface hardening of raceways for ball bearings.
  • the raised orbiting Edge acts as a fixing edge for the workpieces to be hardened.
  • a beechwood plate was pyrolyzed into the shape of a workpiece carrier for the Accommodated by gears and then silicided over the liquid phase. Because of the expected shrinkage of approximately 40% of the initial volume in siliciding the shape of the pyrolyzed wooden plate was made with a corresponding oversize.
  • the silicided molded body was post-processed to precisely set the desired dimensions.
  • Ground, powdered wood flour was mixed with phenolic resin and cured under pressure (12 N / mm 2 ) and temperature (up to a maximum of 130 ° C) in a die-shape to a so-called wood material.
  • the die used formed the contour of a molded article having an elongated U-shaped cross-section on a surface.
  • the green body thus obtained was pyrolyzed and by siliconization to a silicon carbide rich ceramic body transformed. This serves for the fixation of threaded rods in inductive hardening.
  • the green bodies had the shape of workpiece carriers with fixing edges for picking up Workpieces.
  • the ceramic bodies thus obtained serve as workpiece carriers in the inductive hardening of transmission components.
  • Wood flour infiltrated with a pyrolyzable binder became carbon powder as an additive mixed with a particle diameter of 5-30 microns. This became one Green body produced in the form of a perforated plate. This was pyrolyzed and silicided.
  • the additive makes the shrinkage of the preforms during pyrolysis essential reduced. This allowed the desired geometry without post processing in sufficient form loyalty to be implemented.
  • the ceramic body thus obtained was used as a receiving device for metal bolts to be hardened used.
  • a mixture of pulp and cellulose with lignin as a binder became a Near-net shape green body in the form of a plate with fixing edges for workpieces pressed.
  • This body had a very fine-pored structure after pyrolysis.
  • After infiltration of liquid silicon resulted in a SiSiC material with a mass-related Proportion of elemental non-carbide bonded silicon of greater than 30%. Of the mass fraction of elemental carbon was below 3%.
  • the moldings thus obtained serve as locking aids for workpieces in induction hardening plants.
  • Example 8 Workpiece carrier with inlays
  • the cylindrical ceramic moldings were made by a slip-shaped Preparation of the starting material was poured into appropriate molds and sintered.
  • Example 9 Workpiece carrier with ceramic coating of the workpiece touched Surfaces.
  • a workpiece carrier with an elongated recess with u-shaped cross-section to Admission of hardened threaded rods was made of a high temperature resistant Made of plastic.
  • the wall of the recess, which during hardening of the workpiece was subsequently coated in the plasma spraying process with silicon carbide.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkstückträger für die induktive Erwärmung von Werkstücken, der zumindest an den Auflageflächen, die von den Werkstücken berührt werden, keramische Materialien enthält. Die keramischen Materialien zeichnen sich durch große Formbeständigkeit, geringe thermische und elektrische Leitfähigkeit sowie hohe Temperaturschockbeständigkeit aus. Ein geeignetes keramisches Material wird durch Infiltrierung eines porösen Kohlenstoffgerüsts mit Silicium erhalten. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstückträger für die induktive Erwärmung von Werkstücken, der zumindest an den Bereichen seiner Oberfläche, die von den Werkstücken berührt werden, keramische Materialien enthält.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Erwärmung mittels elektromagnetischer Induktion ist die Härtung von Werkstücken aus Stahl oder Guss. Das Oberflächenhärten von Werkstücken aus Stahl oder Guss erfolgt bei Temperaturen unterhalb der Erweichungstemperatur. Typischerweise werden Härtungen bei Temperaturen von 850 bis 1000 °C ausgeführt.
Beim induktiven Härten umschließt eine i.a. von hochfrequentem Wechselstrom durchflossene Spule (Induktor) das zu härtende Werkstück. Nach dem Induktionsgesetz baut sich um jeden von einem Wechselstrom durchflossenen Leiter ein magnetisches Wechselfeld auf. Dadurch werden in einem leitfähigen Werkstück, das sich innerhalb dieses Feldes befindet, Wirbelströme induziert. Die induzierten Wirbelströme, die durch den Skineffekt in die äußeren Werkstückschichten gedrängt werden, erwärmen diese Bereiche wegen des elektrischen Widerstands sehr schnell. Die Härtetiefe wird maßgeblich von der Frequenz f des Wechselstroms bestimmt. Die Dicke δ der Schicht, in der etwa 85% der erzeugten Wärme wirksam ist, beträgt: δ = ρ f µ (ρ = spezifischer elektrischer Widerstand, µ = magnetische Permeabilität (µr* µ0)
Die geringste - bei hohen Frequenzen - erreichbare Härtetiefe beträgt ca. 0,1 mm. Bei kleineren Frequenzen ist die stromdurchflossene Schicht dicker, das heißt, das Werkstück wird tiefer vom Strom durchflossen und durchgewärmt. Dieser Effekt wird ausgenutzt, um durch Auswahl der Frequenz die gewünschte Einwärmtiefe einstellen.
Der besondere Vorteil der induktiven Erwärmung besteht darin, dass die Wärme im Werkstück selbst erzeugt wird, ohne dass eine äußere Wärmequelle erforderlich ist. Die Erwärmung mittels Induktion ist sehr gut regelbar und daher gut reproduzierbar.
Weitere verbreitete Anwendungsgebiete der induktiven Erwärmung von Werkstücken aus Metall sind das Schmelzen von Stählen und Buntmetallen mit Temperaturen bis zu 1500 °C; die Erwärmung für das Schmieden auf 1250 °C, das Weichglühen und Normalisieren nach dem Kaltverformen mit Temperaturen von 750 bis 950 °C, Weich- und Hartlöten mit Temperaturen bis 1100 °C, sowie das Anlassen von Stahl bei 200 bis 300 °C. Daneben bestehen Sonderanwendungsgebiete beispielsweise im Erwärmen zum Verkleben, zum Sintern oder für andere Bearbeitungsprozesse.
Vorteile des Induktionshärtens gegenüber konventionellen Härtungsverfahren sind die definierte Wärmezufuhr und die gleichmäßige Aufheizung der Härtebereiche. Es ist möglich, dass Werkstück partiell zu härten.
Die Wärme wird nicht wie beim Flammhärten von außen auf das Werkstück übertragen, sondern entsteht in seinem Inneren. Daher lassen sich hohe Aufheizgeschwindigkeiten erreichen. Dank der kurzen Erwärmzeiten beim induktiven Härten sind die Taktzeiten kurz, die Zunderbildung ist gering, und die Bildung von Grobkorn im Härtegut wird weitgehend vermieden. Die kurze Erwärmzeit verringert die Verzugs- und Rissgefahr.
Der im Werkstück induzierte Strom hängt sehr stark von der Position des Werkstücks relativ zur Induktionsspule ab. Um reproduzierbare Härtungsergebnisse bei der Serienfertigung von Werkstücken zu erreichen, muss jedes Werkstück für den Härtungsprozess in der gleichen Position relativ zur Induktionsspule platziert werden. Unterschiedliche Werkstückgeometrien bedingen unterschiedliche, auf die jeweilige Werkstückgeometrie abgestimmte Induktoren und Werkstückträger.
Das Material des für die induktive Härtung verwendeten Werkstückträgers sollte nicht oder nur sehr wenig elektrisch leitend sein, damit möglichst kein Strom im Werkstückträger induziert wird, denn dadurch geht Energie verloren.
Der Werkstückträger sollte sich durch den Kontakt mit dem Werkstück möglichst wenig selbst erwärmen, so dass dem Werkstück wenig Wärme entzogen wird.
Üblicherweise wird der Härteprozess mit einem Abschreckvorgang abgeschlossen, um die Abkühlung zu beschleunigen und die spezifischen Eigenschaften des zu härtenden Werkstücks zu optimieren. Befindet sich das Werkstück zu diesem Zeitpunkt noch auf dem Werkstückträger, so muss auch dieser eine Thermoschockbeständigkeit von mindestens 1200 K/s aufweisen. Gleichzeitig ist eine hohe Resistenz gegen chemische und/oder oxidative Angriffe gefordert, um in der Wahl des Abschreckmediums frei zu sein. Weiterhin sind Materialien zu wählen, die unter dem Einfluss von Flüssigkeiten wie etwa der Abschreckemulsion nicht absorbierend wirken und/oder quellen.
Weil die das Werkstück aufnehmenden Bereiche des Werkstückträgers in der Regel individuelle, auf das jeweilige Werkstück abgestimmte Geometrien aufweisen und die dafür nötigen hohen Investitionen nur bei einer hohe Stückzahl an gehärteten Werkstücken rentabel sind, ist eine lange Standzeit des Werkstückträgers erforderlich. Voraussetzungen dafür sind wiederum geringer Verschleiß und eine hohe Formstabilität (Geometrietreue) des Werkstückträgers.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Werkstückträger für die induktive Erwärmung, insbesondere für die induktive Härtung von Werkstücken, aus einem Material bereit zu stellen, das die vorgenannten Anforderungen erfüllt und die Herstellung von Werkstückträgern mit komplexen Geometrien erlaubt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest der Bereich des Werkstückträgers, den das zu erwärmende Werkstück berührt, keramische Werkstoffe enthält, so dass der Werkstückträger im Berührungsbereich eine harte und verschleißfeste Oberfläche besitzt.
Weitere Details, Vorteile und Ausführungsvarianten der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den Figuren ersichtlich.
Die Figuren zeigen
Figur 1
einen erfindungsgemäßen Werkstückträger, dessen Oberfläche in den für die Auflage des Werkstücks vorgesehenen Bereichen eine Beschichtung aus einem keramischen Werkstoff aufweist
Figur 2
einen erfindungsgemäßen Werkstückträger, in dessen Oberfläche Einlagen aus einem keramischen Werkstoff eingesetzt sind, welche eine Auflage für das zu härtende Werkstück bilden
Ein erfindungsgemäßer Werkstückträger entsprechend Figur 1 lässt sich herstellen, indem die Oberfläche eines Werkstückträgers β aus einem herkömmlichen Material, beispielsweise aus einem mit Glasfasern verstärkten hochtemperaturbeständigen Duroplast, in dem Bereich a, der für die Auflage des zu härtenden Werkstücks α vorgesehen ist, mit einem keramischen Material beschichtet wird. Die nicht vom Werkstück α berührte Oberfläche b des Werkstückträgers ist unbeschichtet. Jedoch kann auch die gesamte Oberfläche des Werkstücks beschichtet werden, z.B. in solchen Fällen, in denen eine komplette Beschichtung verfahrenstechnisch einfacher herzustellen ist als eine gezielte, auf bestimmte Teile der Oberfläche beschränkte Beschichtung. Verfahren zur Herstellung keramischer Beschichtungen, beispielsweise Plasmaspritzen oder chemische Dampfphasenabscheidung (CVD) sind dem Fachmann bekannt.
Eine alternative Variante des erfindungsgemäßen Werkstückträgers ist in Figur 2 dargestellt. In dem für die Auflage der zu härtenden Werkstücke vorgesehenen Oberflächenbereich eines Werkstückträger-Grundkörpers δ aus einem herkömmlichen hochtemperaturbeständigen Material, beispielsweise mit Glasfasern verstärkten hochtemperaturbeständigen Duroplast, ist mindestens eine Aussparung vorgesehen, in welche eine passgenau geformte Einlage (Inlay) γ aus einem keramischen Material eingesetzt wird. Die nach außen weisenden Oberflächen der Einlagen sind entsprechend den Erfordernissen der Geometrien der zu härtenden Werkstücke gestaltet, weisen beispielsweise Rillen, Nute oder anders geformte Vertiefungen zur Aufnahme des Werkstücks auf (in Figur 2 nicht dargestellt). Das Inlay oder die Inlays übernehmen die Trägerfunktion für das Werkstück, d.h. das Werkstück wird von dem Inlay oder den Inlays gehalten, so dass nur die Oberflächen des oder der Inlays vom Werkstück berührt werden, aber nicht die Oberfläche des Grundkörpers.
Die Inlays können herausnehmbar sein, so dass der Werkstückträger auf verschiedene Werkstückgeometrien angepasst werden kann, indem jeweils für das zu härtende Werkstück passenden Inlays eingesetzt werden. Alternativ können die Inlays durch Verkleben, Einpressen o.ä. fest mit dem Werkstückträger verbunden werden.
Die in Figur 1 und 2 dargestellten Geometrien der Werkstückträger und Werkstücke sind nur beispielhaft zu verstehen, denn die Erfindung ist nicht auf bestimmte Geometrien von Werkstückträger und Werkstück begrenzt.
Selbstverständlich ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, den gesamten Werkstückträger einstückig aus einem keramischen Werkstoff zu bilden.
Der spezifische elektrische Widerstand des in den erfindungsgemäßen Werkstückträgern eingesetzten keramischen Materials beträgt mindestens 50 µΩ * m, bevorzugt mehr als 100 µΩ * m und besonders bevorzugt mehr als 150 µΩ * m.
Im folgenden werden die Zusammensetzungen geeigneter keramischer Materialien für die erfindungsgemäßen Werkstückträger angegeben. Im Fall von beschichteten Werkstückträgern (Figur 1) betreffen die folgenden Angaben nur die Zusammensetzung der Beschichtung in den vom Werkstück berührten Oberflächenbereichen a. Im Fall von Werkstückträgern mit Inlays (Figur 2) gelten die Zusammensetzungen nur für die Inlays γ.
Geeignete keramische Werkstoff sind Keramiken aus der Gruppe der oxidischen Keramiken (Al2O3, ZrO2, MgO), der nitridischen Keramiken (Si3N4, AlN, SIALON) und der carbidischen Keramiken (SiC, TiC, WC, B4C). Der Werkstoff muss nicht zu 100 % keramisch sein, sein keramischer Anteil muss aber mindestens 10 Massen-% betragen.
Beispielsweise können carbidkeramische Verbundwerkstoffe eingesetzt werden, welche neben dem Carbid oder den Carbiden selbst auch Phasen enthalten, in welchen die Carbidbestandteile elementar (d.h. nicht im Carbid gebundenen) vorliegen. Der keramische Werkstoff enthält also neben Carbid Phasen aus elementaren Kohlenstoff oder/und metallische Phasen aus dem das Carbid bildenden Metall oder den die Carbide bildenden Metallen wie Silicium, Titan, Wolfram. Der massebezogene Anteil des Carbids in diesem Werkstoff beträgt mindestens 10 %. Der sich auf 100 % ergänzende Restgehalt des Materials enthält maximal 50 % Kohlenstoff sowie maximal 80 % an schmelzbaren Elementen (dem carbidbildenden Metall oder den carbidbildenden Metallen in elementarer Form).
Ein Material, das die vorgenannten Anforderungen hinsichtlich Formstabilität, geringer elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, chemischer Resistenz und Thermoschockbeständigkeit besonders gut erfüllt, ist ein keramischer Verbundwerkstoff aus mindestens 35 Massen-% Siliciumcarbid mit Anteilen elementaren Kohlenstoffs (1 - 35 Massen-%) und elementaren Siliciums (1 - 60 Massen-%). Ausgangsbasis für die Herstellung dieses hochkeramisierten Materials ist ein poröses Kohlenstoffgerüst. Dieses wird mit flüssigem Silicium infiltriert, so dass ein vornehmlich Siliciumcarbid, Silicium und Kohlenstoff enthaltender Verbundwerkstoff entsteht. Alternativ kann die Silicierung über die Gasphase erfolgen:
Siliciumcarbid und Kohlenstoff enthaltende Verbundwerkstoffe sind auch erhältlich durch Zugabe von Silicium enthaltenden Polymeren, bei deren Pyrolyse Siliciumcarbid gebildet wird, z.B. Silanen oder Siloxanen, zu dem porösen Kohlenstoffgerüst, und anschließende Pyrolyse. Werkstoffe nach der zuletzt beschriebenen Variante können durch einen Flüssigsiliciervorgang unmittelbar im Anschluss an die Pyrolyse oder in einem separaten Schritt mit Silicium nachverdichtet werden.
Das poröse Kohlenstoffgerüst des Ausgangsmaterials liegt entweder bereits in carbonisierter Form vor, beispielsweise als carbonisiertes Filz oder Vlies, oder es wird durch Pyrolyse (Carbonisierung) eines Vorkörpers aus einem carbonisierbaren festen Material, d.h. einer mit hoher Ausbeute in Kohlenstoff umwandelbaren Kohlenstoffquelle, beispielsweise Holz, Holzwerkstoffe, Holzspäne, Holzmehle, Zellulose, Zellstoff, oder Wolle oder textile Strukturen aus Zellulose oder Wolle, hergestellt.
Das poröse Kohlenstoffgerüst bzw. der pyrolysierbare Vorkörper, aus dem das poröse Kohlenstoffgerüst hergestellt wird, kann zwecks Verdichtung einmal oder mehrfach mit ein carbonisierbaren Bindern imprägniert werden, der anschließend carbonisiert wird. Carbonisierbare, d.h. mit einer hohen Kohlenstoffausbeute pyrolysierbare Binder sind u.a. Phenolharze, Melaminharze, Lignin und Pech. Darüber hinaus können Binder verwendet werden, die gleichzeitig als Siliciumcarbidquelle wirken, beispielsweise ein Silan oder Siloxan, bei dessen Pyrolyse neben Kohlenstoff Siliciumcarbid entsteht, oder Mischungen verschiedener Binder oder verschiedene Binder in verschiedenen Imprägnationsschritten .
Alternativ ist das Ausgangsmaterial für das poröse Kohlenstoffgerüst ein Gemisch aus Kohlenstoff, beispielsweise in Form von Fasern oder gemahlenem Material, oder einer oder mehreren festen Kohlenstoffquellen, die sich mit hoher Kohlenstoffausbeute pyrolysieren (carbonisieren) lässt, z.B. Holzmehl, Holzspäne, Zellstoff oder Zellulosefasern, und einem carbonisierbaren Binder. Aus diesem Gemisch wird beispielsweise durch Verpressen oder eine andere Methode der Formgebung ein Grünkörper hergestellt, bei dessen Pyrolyse ein poröses Kohlenstoffgerüst erhalten wird.
Dem Gemisch können Additive zugesetzt werden, um die Eigenschaften des Verbundwerkstoffs noch besser an die zu erfüllenden Anforderungen anzupassen, z.B. die thermische und elektrische Leitfähigkeit zu vermindern und die Festigkeit zu erhöhen. Dazu sind beispielsweise Additive in Form von Pulvern oder Fasern mit einer Länge kleiner 10 mm aus keramischen Materalien, z.B. Siliciumcarbid- oder Aluminiumoxid-Fasern geeignet.
Durch einen Zusatz von Kohlenstoffanteil zu dem Gemisch aus festen pyrolysierbaren Kohlenstoffquellen (z.B. Holzspänen, Holzmehl, Zellulosefasern, Zellstoff) und carbonisierbaren Bindern, aus dem der Grünkörper hergestellt wird, lässt sich der Schrumpf bei der Pyrolyse merklich vermindern. Dieser Kohlenstoffanteil wird erhalten, indem dem Gemisch Kohlenstoff zugesetzt wird in Form von Kohlenstoff- oder Graphitpulver, Ruß, Kohlenstoff-Kurzfasem (mit einer Länge unter 10 mm) oder Kohlenstoff-Nanotubes.
Über die Kohlenstoffmenge des Ausgangsmaterials lässt sich der Grad der Konvertierung zu Siliciumcarbid beeinflussen. Für die erfindungsgemäße Verwendung wird die Zusammensetzung des keramischen Verbundwerkstoffs derart eingestellt, dass die nicht zu Siliciumcarbid umgewandelten Kohlenstoffbestandteile weitestgehend durch Silicium und/oder Siliciumcarbid gekapselt sind, so dass keine zusammenhängenden Leitungspfade existieren. Insbesondere in den Bereichen des Werkstückträgers, welche direkt von dem zu härtenden Werkstück berührt werden, muss der Gehalt des Vebundwerkstoffs an nicht zu Carbid umgewandelten Kohlenstoff sehr gering sein und vorzugsweise bei Null liegen, um u.a. ein Aufkohlen des Werkstücks zu vermeiden. Es wird also ein hoher Konvertierungsgrad des Kohlenstoffs zu Siliciumcarbid benötigt. Dies ist erreichbar beispielsweise durch eine relativ lange Verweildauer der Silicierungstemperatur über der Schmelztemperatur des Siliciums (typischerweise mehr als 60 Minuten).
Infolge der Kapselung des nicht zu Carbid umgewandelten Restkohlenstoffs weist das Material den anforderungsgemäßen hohen elektrischen Widerstand auf. Es wurden spezifische Widerstände um 170 µΩ * m ermittelt, also innerhalb des besonders bevorzugten Bereichs von mehr als 150 µΩ * m.
Überraschenderweise wirkt sich diese Kapselung des Kohlenstoffs gleichzeitig positiv auf das Thermoschockverhalten der beschriebenen Werkstoffe aus. Diese ist größer als 1200 K/s und erfüllt damit die eingangs genannten Anforderungen. Die Resistenz gegen oxidative Einwirkungen wird durch die Kapselung des Kohlenstoffs ebenfalls positiv beeinflußt. Die erfindungsgemäßen Werkstückträger konnten bis zu 10.000 Härtungszyklen bei ca. 1.000 °C von jeweils 3 bis 5 Minuten Dauer ausgesetzt werden, ohne dass eine merkliche Massenabnahme bzw. oxidativer Angriff der Oberfläche festzustellen war.
Der keramische Körper aus dem Siliciumcarbid, Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Verbundwerkstoff dient entweder selbst als Werkstückträger, oder als Einsatz für die Werkstückaufnahme in einem Werkstückträger aus einem herkömmlichen Material entsprechend Figur 2.
Um den Bearbeitungsaufwand bei der Formgebung des keramischen Materials zu verringern, wird vorzugsweise ein bereits endkonturnaher Grün- oder Vorkörper hergestellt. Dies geschieht, je nach Beschaffenheit des Ausgangsmaterials, beispielsweise mittels Spritzgießen, Pressen (z.B. in einem passend geformten Gesenk), Stanzen, Schneiden, Drehen oder anderer geläufiger Verfahren. Bei der Auslegung des Grünkörpers ist zu berücksichtigen, dass es insbesondere bei der Pyrolyse zu einem gewissen Materialschwund kommt. Daher müssen die Grünkörper ggf. ein den Schwund kompensierendes Übermaß aufweisen. Jedoch lässt sich, wie bereits erwähnt, der Schwund vermindern, indem dem zu pyrolysierenden Ausgangsmaterial Kohlenstoff zugesetzt wird.
Soweit noch eine Endkonturierung des keramischen Körpers entsprechend der Geometrie der aufzunehmenden Werkstücke nötig ist, erfolgt diese mittels üblicher Verfahren wie Bohren, Schleifen, Erodieren u.ä. Es wird jedoch aus wirtschaftlichen Gründen angestrebt, den keramischen Körper oder die keramischen Teilbereiche des Werkstückträgers mit einer solchen Oberflächen- und Geoemtriegüte herzustellen, dass er im keramischen Zustand nicht oder nur wenig bearbeitet werden muss, beispielsweise sich die Nachbearbeitung auf das Herstellen von Bohrungen beschränkt. Maßnahmen zur Herstellung von keramischen Körpern mit hoher Oberflächengüte, die keine Nachbearbeitung verlangen, sind dem Fachmann bekannt. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise die Verwendung sehr feinkörniger Ausgangsmaterialien vorteilhaft.
Ausführungsbeispiele Beispiel 1:
Ein plattenförmiger poröser Kohlenstoffkörper mit einer Dichte von 0,5 - 0,8 g/cm3 wird hergestellt aus übereinander gestapelten und verdichteten carbonisierten Filzmatten. Dieser Vorkörper wurde mit flüssigem Silicium unter Vakuum in Berührung gebracht. Dabei wandelten sich die Kohlenstoffbestandteile zum überwiegenden Teil in Siliciumcarbid um. Die Restporosität wird weitestgehend durch elementares Silicium gefüllt.
Nach der Silicierung erfolgte die Endformgebung zu einem Werkstückträger für die Aufnahme von Kurbelwellen während des Härteprozesses. Dazu wurden aus einer Oberfläche des plattenförmigen Körpers langgestreckte Vertiefungen mit u-förmigem Querschnitt mittels Elektroerosionsverfahren mit einer Toleranz von weniger als +-0,1 mm herausgearbeitet. Durch diesen Bearbeitungsvorgang wurde die geforderte Oberflächengüte ohne zusätzliche Oberflächenbehandlung erreicht.
Beispiel 2:
Der in Beispiel 1 verwendete carbonisierte Filz wurde gemahlen. Das Mahlgut wurde mit einem pyrolysierbaren Bindemittel versetzt, zu einem runden scheibenförmigen Rohling verpresst, ausgehärtet, pyrolysiert, formgebend bearbeitet und siliciert. Bei der Formgebung wurde eine Oberfläche des Rohlings so ausgearbeitet, dass sie einen erhöhten umlaufenden Rand aufweist. Der so erhaltene keramische Formkörper dient als Werkstückträger bei der induktiven Oberflächenhärtung von Laufflächen für Kugellager. Der erhöhte umlaufende Rand wirkt als Fixierungskante für die zu härtenden Werkstücke.
Beispiel 3:
Eine Platte aus Buchenholz wurde pyrolysiert, in die Form eines Werkstückträgers für die Aufnahme von Zahnrädern gebracht und anschließend über die Flüssigphase siliciert. Wegen der zu erwartenden Schrumpfung von ungefähr 40 % des Ausgangsvolumens beim Silicieren erfolgte die Formgebung der pyrolysierten Holzplatte mit einem entsprechenden Übermaß.
Der silicierte Formkörper wurde zur genauen Einstellung der gewünschten Maße nachbearbeitet.
Beispiel 4:
Gemahlenes, pulverförmiges Holzmehl wurde mit Phenolharz versetzt und unter Einwirkung von Druck (12 N/mm2) und Temperatur (bis maximal 130 °C) in einer Gesenk-Form zu einem sogenannten Holzwerkstoff ausgehärtet. Das verwendete Gesenk bildete die Kontur eines Formteils mit einer langgestreckten Vertiefung mit U-förmigem Querschnitt auf einer Oberfläche.
Der so erhaltene Grünkörper wurde pyrolysiert und durch Silicierung zu einem an Siliciumcarbid reichen keramischen Körper umgewandelt. Dieser dient zur Fixierung von Gewindestangen bei der induktiven Härtung.
Beispiel 5:
Aus einem durch Infiltration von Holzmehlen mit einem bei der Pyrolyse Siliciumcarbid bildenden Polymer erhaltenen Rohmaterial wurden durch Formpressen offenporige Grünkörper erzeugt, die bei der anschließenden Pyrolyse und Silicierung in hochkeramisierte SiSiC-Körper (Dichte 2,0 - 3,15 g/cm3, spezifischer Widerstand 172 µΩ * m) umgewandelt wurden.
Die Grünkörper hatten die Gestalt von Werkstückträgern mit Fixierungskanten für aufzunehmende Werkstücke. Die so erhaltenen Keramikkörper dienen als Werkstückträger bei der induktiven Härtung von Getriebekomponenten.
Beispiel 6:
Zu mit einem pyroliserbaren Bindemittel infiltriertem Holzmehl wurde als Additiv Kohlenstoffpulver mit einem Teilchendurchmesser von 5-30 µm beigemischt. Daraus wurde ein Grünkörper in Form einer Lochplatte hergestellt. Dieser wurde pyrolysiert und siliciert.
Durch das Additiv wird der Schrumpf der Vorkörper während der Pyrolyse wesentlich verringert. Dadurch konnte die gewünschte Geometrie ohne Nachbearbeitung in ausreichender Formtreue umgesetzt werden.
Der so erhaltene Keramikkörper wurde als Aufnahmevorrichtung für zu härtende Metallbolzen verwendet.
Beispiel 7:
Ein Gemisch aus Zellstoff und Zellulose mit Lignin als Bindemittel wurde zu einem endkonturnahen Grünkörper in Form einer Platte mit Fixierungskanten für Werkstücke verpresst. Dieser Körper wies nach der Pyrolyse ein sehr feinporiges Gefüge auf. Nach der infiltration von flüssigem Silicium entstand ein SiSiC-Werkstoff mit einem massebezogenen Anteil an elementarem, nicht im Carbid gebundenem Silicium von über 30 %. Der massebezogene Anteil an elementarem Kohlenstoff lag unter 3%.
Die so erhaltenen Formteile dienen als Arretierhilfen für Werkstücke in Induktionshärteanlagen.
Beispiel 8: Werkstückträger mit Inlays
Es wurde ein Werkstückträger-Grundkörper aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff, der als Füllstoff Al2O3 enthielt, hergestellt. Eine Oberfläche dieses Grundkörpers wurde mit Bohrungen versehen, in welche zylindrische Formteile (Stifte) aus Al2O3 eingepresst wurden. Die nach außen weisenden Oberflächen dieser Keramikstifte dienen als Auflage für die zu härtenden Werkstücke.
Die zylinderförmigen keramischen Formteile wurden hergestellt, indem eine schlickerförmige Zubereitung des Ausgangsmaterials in entsprechende Formen gegossen und gesintert wurde.
Beispiel 9: Werkstückträger mit keramischer Beschichtung der vom Werkstück berührten Oberflächen.
Ein Werkstückträger mit einer langgestreckten Vertiefung mit u-förmigem Querschnitt zur Aufnahme von zu härtenden Gewindestangen wurde aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff gefertigt. Die Wandung der Vertiefung, welche beim Härten vom Werkstück berührt wird, wurde anschließend im Plasmaspritz-Verfahren mit Siliciumcarbid beschichtet.

Claims (28)

  1. Werkstückträger für die induktive Erwärmung von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest an den vom Werkstück berührten Oberflächenbereichen keramisches Material enthält.
  2. Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Werkstück berührten Oberflächenbereiche mit keramischem Material beschichtet sind.
  3. Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Grundkörper aus einem hochtemperaturbeständigen Material besteht, in dessen Oberfläche mindestens ein Inlay aus keramischem Material eingelassen ist, welches die Trägerfunktion das Werkstücks übernimmt.
  4. Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Werkstückträger aus keramischen Material besteht.
  5. Werkstückträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand des keramischen Materials mindestens 50 µΩ * m beträgt.
  6. Werkstückträger nach einem der vorigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand des keramischen Materials mindestens 100 µΩ * m beträgt.
  7. Werkstückträger nach einem der vorigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand des keramischen Materials mindestens 150 µΩ * m beträgt.
  8. Werkstückträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material ein Material aus der Gruppe der oxidischen oder der nitridischen Keramiken ist.
  9. Werkstückträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material ein Material aus der Gruppe der carbidischen Keramiken ist.
  10. Werkstückträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Werkstoff neben Carbidphasen Phasen aus elementaren Kohlenstoff oder/und metallische Phasen aus dem das Carbid bildenden Metall bzw. den die Carbide bildenden Metallen enthält.
  11. Werkstückträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der massebezogene Anteil des Carbids in diesem Werkstoff mindestens 10 % beträgt und der sich auf 100 % ergänzende Restgehalt des Materials zu maximal 50 % aus elementarem Kohlenstoff besteht sowie zu maximal 80 % aus dem oder den carbidbildenden Metallen in elementarer Form.
  12. Werkstückträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material ein Verbundwerkstoff aus Siliciumcarbid, elementarem Silicium und elementarem Kohlenstoff ist.
  13. Werkstückträger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Verbundwerkstoff massebezogene Anteile von mindestens 35 % Siliciumcarbid, 1 bis 60% Silicium und 1 bis 35% Kohlenstoff aufweist.
  14. Werkstückträger nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des in elementarer Form vorliegende und/oder Carbide bildende Kohlenstoff das Produkt der Pyrolyse von Holz, Holzwerkstoffen, Holzspänen, Holzmehl, Zellulose, Zellstoff, oder Wolle ist
  15. Verfahren zur Herstellung des keramischen Materials für einen Werkstückträger nach einem der Ansprüche 12 bis 14 umfassend die Schritte:
    Herstellen eines porösen Kohlenstoffgerüsts
    Infiltrieren dieses porösen Gerüsts mit Silicium.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Kohlenstoffgerüst ein carbonisierter Filz oder Vlies ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Kohlenstoffgerüst durch Pyrolyse eines Vorkörpers aus einem carbonisierbaren Material hergestellt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Kohlenstoffgerüst durch Pyrolyse eines Vorkörpers aus Holz, Holzwerkstoffen, Holzspänen, Holzmehlen, Zellulose, Zellstoff, oder Wolle hergestellt wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Kohlenstoffgerüst oder der pyrolysierbare Vorkörper mit mindestens einem carbonisierbaren Binder imprägniert ist, der anschließend carbonisiert wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Kohlenstoffgerüst durch Pyrolyse eines Grünkörpers aus einem Gemisch aus mindestens einem festen carbonisierbaren Material und mindestens einem carbonisierbaren Binder hergestellt wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Kohlenstoffgerüst durch Pyrolyse eines Grünkörpers aus einem Gemisch aus Holzspänen, Holzmehl, Zellstoff oder/und Zellulosefasern und mindestens einem carbonisierbaren Binder hergestellt wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Kohlenstoffgerüst durch Pyrolyse eines Grünkörpers aus einem Gemisch aus Kohlenstoff und einem carbonisierbaren Binder hergestellt wird.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der carbonisierte Binder ein Phenolharz, ein Melaminharz, Lignin, Pech, zu SiC pyrolysierbare Polymere oder ein Gemisch aus mehrerer dieser Substanzen ist.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Grün- oder Vorkörper durch Spritzgießen, Pressen, Schneiden, Drehen oder Stanzen endkontumah hergestellt wird.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemisch, aus dem der Grünkörper geformt wird, mindestens eines der folgenden Additive zugesetzt wird: Keramikpulver, Keramikfasern, Kohlenstoffpulver, Kohlenstoffkurzfasem, Kohlenstoff-Nanotubes, Graphitpulver, Ruß.
  26. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvertierung zu Siliciumcarbid durch Infiltrierung mit Silicium aus der flüssigen Phase oder aus der Gasphase oder durch bei der Pyrolyse SiC bildende Polymere oder einer Kombination aus diesen erfolgt.
  27. Verwendung eines Werkstückträgers nach einem der Ansprüche 1 bis 14 für das induktive Erwärmen von Werkstücken.
  28. Verwendung eines Werkstückträgers nach einem der Ansprüche 1 bis 14 für das induktive Härten von Werkstücken, wobei sich der Werkstückträger während des Härtevorgangs zumindest teilweise innerhalb des induzierten Feldes befindet.
EP04010372A 2004-04-30 2004-04-30 Werkstückträger für die induktive Erwärmung von Werkstücken Expired - Lifetime EP1592284B1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04010372A EP1592284B1 (de) 2004-04-30 2004-04-30 Werkstückträger für die induktive Erwärmung von Werkstücken
DE502004005078T DE502004005078D1 (de) 2004-04-30 2004-04-30 Werkstückträger für die induktive Erwärmung von Werkstücken
AT04010372T ATE374514T1 (de) 2004-04-30 2004-04-30 Werkstückträger für die induktive erwärmung von werkstücken
US11/080,712 US7323668B2 (en) 2004-04-30 2005-03-15 Workpiece carrier for the inductive heating of workpieces, process for producing a ceramic material for the workpiece carrier and process for the inductive heating or hardening of workpieces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04010372A EP1592284B1 (de) 2004-04-30 2004-04-30 Werkstückträger für die induktive Erwärmung von Werkstücken

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1592284A1 true EP1592284A1 (de) 2005-11-02
EP1592284B1 EP1592284B1 (de) 2007-09-26

Family

ID=34924825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04010372A Expired - Lifetime EP1592284B1 (de) 2004-04-30 2004-04-30 Werkstückträger für die induktive Erwärmung von Werkstücken

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7323668B2 (de)
EP (1) EP1592284B1 (de)
AT (1) ATE374514T1 (de)
DE (1) DE502004005078D1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010091747A1 (de) * 2009-02-16 2010-08-19 Henkel Ag & Co. Kgaa Verfahren zur durchführung von oxidationsreaktionen mit hilfe eines induktiv erwärmten heizmediums
DE102015108624A1 (de) 2015-06-01 2016-12-01 Hoerbiger Antriebstechnik Holding Gmbh Verfahren zum Härten von Bauteilen aus Metall

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6723299B1 (en) 2001-05-17 2004-04-20 Zyvex Corporation System and method for manipulating nanotubes
US6905667B1 (en) 2002-05-02 2005-06-14 Zyvex Corporation Polymer and method for using the polymer for noncovalently functionalizing nanotubes
US20040034177A1 (en) 2002-05-02 2004-02-19 Jian Chen Polymer and method for using the polymer for solubilizing nanotubes
KR100827861B1 (ko) 2003-05-22 2008-05-07 지벡스 퍼포먼스 머티리얼즈, 엘엘씨 나노복합물 및 이의 제조 방법
US7296576B2 (en) 2004-08-18 2007-11-20 Zyvex Performance Materials, Llc Polymers for enhanced solubility of nanomaterials, compositions and methods therefor
US8814557B2 (en) * 2010-03-24 2014-08-26 United Technologies Corporation Die inserts for die casting
JP6219229B2 (ja) * 2014-05-19 2017-10-25 東京エレクトロン株式会社 ヒータ給電機構
US11665790B2 (en) * 2016-12-22 2023-05-30 Whirlpool Corporation Induction burner element having a plurality of single piece frames

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2482364A (en) * 1941-10-22 1949-09-20 Bell Telephone Labor Inc Device for heat-treating magnetic materials
US3182168A (en) * 1962-08-15 1965-05-04 Ohio Crankshaft Co High frequency inductor arrangement for heating a number of bar ends in a solenoidal coil
JPS5757490A (en) * 1981-07-16 1982-04-06 Kyoto Ceramic Heated member supporting device in heating furnace
US4960967A (en) * 1988-04-26 1990-10-02 Institut De Recherches De La Siderurgie Francaise Device for protecting the poles of inductors and inductor equipped with such device
US5994681A (en) * 1994-03-16 1999-11-30 Larkden Pty. Limited Apparatus for eddy current heating a body of graphite
JP2003124085A (ja) * 2001-10-18 2003-04-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 基板加熱構造体および基板処理装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3383840A (en) * 1966-05-10 1968-05-21 Cottrell Res Inc Dust collecting system
JPS57168489A (en) * 1981-04-07 1982-10-16 Mitsubishi Electric Corp Stationary induction heater
DE3904607A1 (de) * 1989-02-16 1990-08-23 Leybold Ag Direkt beheizbarer schmelzenbehaelter fuer induktionsschmelzoefen
US5817406A (en) * 1995-07-14 1998-10-06 Applied Materials, Inc. Ceramic susceptor with embedded metal electrode and brazing material connection
FR2748885B1 (fr) * 1996-05-14 1998-08-14 Europ Equip Menager Foyer de cuisson par induction a rendement eleve

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2482364A (en) * 1941-10-22 1949-09-20 Bell Telephone Labor Inc Device for heat-treating magnetic materials
US3182168A (en) * 1962-08-15 1965-05-04 Ohio Crankshaft Co High frequency inductor arrangement for heating a number of bar ends in a solenoidal coil
JPS5757490A (en) * 1981-07-16 1982-04-06 Kyoto Ceramic Heated member supporting device in heating furnace
US4960967A (en) * 1988-04-26 1990-10-02 Institut De Recherches De La Siderurgie Francaise Device for protecting the poles of inductors and inductor equipped with such device
US5994681A (en) * 1994-03-16 1999-11-30 Larkden Pty. Limited Apparatus for eddy current heating a body of graphite
JP2003124085A (ja) * 2001-10-18 2003-04-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 基板加熱構造体および基板処理装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch Week 198243, Derwent World Patents Index; Class J09, AN 1982-90998E, XP002296704 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 08 6 August 2003 (2003-08-06) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010091747A1 (de) * 2009-02-16 2010-08-19 Henkel Ag & Co. Kgaa Verfahren zur durchführung von oxidationsreaktionen mit hilfe eines induktiv erwärmten heizmediums
US8569526B2 (en) 2009-02-16 2013-10-29 Henkel Ag & Co. Kgaa Method for carrying out oxidation reactions using inductively heated heating medium
DE102015108624A1 (de) 2015-06-01 2016-12-01 Hoerbiger Antriebstechnik Holding Gmbh Verfahren zum Härten von Bauteilen aus Metall

Also Published As

Publication number Publication date
ATE374514T1 (de) 2007-10-15
US20050242089A1 (en) 2005-11-03
DE502004005078D1 (de) 2007-11-08
EP1592284B1 (de) 2007-09-26
US7323668B2 (en) 2008-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19727586C2 (de) Bremseinheit aus Bremsscheibe und Bremsbelag
DE102015223236A1 (de) Keramisches Bauteil
EP1008569A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines mittels Kohlenstoffkurzfaser verstärkten Siliciumcarbid-Verbundwerkstoffes
DE19710105A1 (de) Mit Graphitkurzfasern verstärkter Siliciumcarbidkörper
EP1323686B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus faserverstärkten keramischen Materialien
DE10131769A1 (de) Bremssystem mit Verbundwerkstoff Bremsscheibe
EP1323685B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus faserverstärkten keramischen Materialien
EP1592284B1 (de) Werkstückträger für die induktive Erwärmung von Werkstücken
EP1704128B1 (de) Herstellung von umweltfreundlichen kohlenstoffgebundenen feuerfesterzeugnissen im kaltmischverfahren
EP1634860A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Carbidkeramikmaterials, Carbidkeramikmaterial, Vorkörper für ein carbidkeramisches Bauteil und Verfahren zur Bereitstellung eines Ausgangsmaterials für einen Vorkörper für keramisches Material
EP1300379A2 (de) Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus faserverstärkten keramischen Materialien
DE102012021906A1 (de) Keramischer Kompositwerkstoff, durch diesen gebildetes Bauteil sowie Verfahren zur Herstellung des Kompositwerkstoffs
EP1331211B1 (de) Verfahren zur Herstellung keramischer Lagerbauteile
EP2192096A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Keramikbauteils
EP1386896B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus faserverstärkten keramischen Materialien
DE102004016874C5 (de) Verbundwerkstoff, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
EP2695482A1 (de) Verfahren zur herstellung eines widerstandsheizelements sowie widerstandsheizelement
EP1657227B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Karbidkeramikmaterials mit definiertem gradierten Phasenverteilungsprofil, Karbidkeramikmaterial und Bauteil
DE202012010696U1 (de) Keramischer Kompositwerkstoff und durch diesen gebildetes Bauteil
DE3234777C2 (de) Graphitform für das Drucksintern
DE102016212474B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit lokal definierter unterschiedlicher physikalischer Dichte und/oder Porosität
EP1876159B1 (de) Verfahren zur herstellung eines carbidkeramischen kontaktkörpers und carbidkeramischer kontaktkörper
AT511919B1 (de) Verfahren zur herstellung eines sinterbauteils
DE102015210831B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs bei dem in eine Siliciumnitrid-Matrix Diamant- oder cBN-Partikel ais Hartstoff eingebettet sind
DE102006031113B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines keramischen Verbundwerkstoffes

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL HR LT LV MK

17P Request for examination filed

Effective date: 20060502

AKX Designation fees paid

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REF Corresponds to:

Ref document number: 502004005078

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20071108

Kind code of ref document: P

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20071219

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070926

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070926

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080106

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20071227

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070926

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070926

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080226

ET Fr: translation filed
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20071226

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070926

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070926

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20080627

BERE Be: lapsed

Owner name: SGL CARBON A.G.

Effective date: 20080430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070926

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080430

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080430

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070926

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070926

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070926

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080430

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20071226

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20090430

Year of fee payment: 6

Ref country code: NL

Payment date: 20090415

Year of fee payment: 6

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20090421

Year of fee payment: 6

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080327

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080430

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20100506

Year of fee payment: 7

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070926

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: V1

Effective date: 20101101

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20100430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20101101

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20100430

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20100430

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20110430

Year of fee payment: 8

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20111230

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20110502

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 502004005078

Country of ref document: DE

Effective date: 20121101

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20121101