EP3144622B1 - Workpiece carrier - Google Patents

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EP3144622B1
EP3144622B1 EP16188891.2A EP16188891A EP3144622B1 EP 3144622 B1 EP3144622 B1 EP 3144622B1 EP 16188891 A EP16188891 A EP 16188891A EP 3144622 B1 EP3144622 B1 EP 3144622B1
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EP
European Patent Office
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workpiece
workpiece carrier
carrier
indentations
workpieces
Prior art date
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EP16188891.2A
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EP3144622A1 (en
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Eduard Michael Lassel
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Graphite Materials GmbH
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Graphite Materials GmbH
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Publication date
Application filed by Graphite Materials GmbH filed Critical Graphite Materials GmbH
Publication of EP3144622A1 publication Critical patent/EP3144622A1/en
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Publication of EP3144622B1 publication Critical patent/EP3144622B1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D5/00Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
    • F27D5/0006Composite supporting structures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C21D9/0018Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces for charging, discharging or manipulation of charge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/12Travelling or movable supports or containers for the charge

Definitions

  • the present invention relates to a workpiece carrier for high-temperature processes, in particular thermochemical vacuum processes, a corresponding charging system and a low-pressure carburizing process with corresponding workpiece carriers and / or a corresponding charging system.
  • the workpiece carrier is designed like a tray.
  • the workpieces can be placed next to each other on the workpiece carrier and should, if possible, rest in a defined position on the workpiece carrier.
  • several workpiece carriers are usually arranged one above the other in a frame.
  • the workpiece carriers arranged one above the other are introduced into the high-temperature device in order to treat the workpieces accordingly.
  • Heat treatment using high-temperature processes involves high temperatures, high pressures and high weight loads. Gases or other aggressive media are also used. When using metallic workpiece carriers, these influences often lead to dimensional changes, changes in shape and brittleness of the workpiece carrier material.
  • CFC workpiece carriers made of carbon fiber reinforced carbon, or CFC for short.
  • CFC workpiece carriers have a significantly lower weight than corresponding metal workpiece carriers.
  • the comparable carrier system can therefore achieve an additional load of 70 percent based on the weight of the workpieces resting on the workpiece carrier. Since the CFC workpiece carriers are distortion-free, the precise arrangement of the workpieces is guaranteed. Ultimately, this precise storage of the workpieces enables automatic loading and unloading the frames using appropriate special manipulators.
  • US-A 3,314,666 discloses a workpiece carrier comprising a flat support surface, the support surface being traversed by trough-shaped depressions.
  • the workpiece is made of SiC on a base of Al silicate.
  • the invention is based on the object of designing a workpiece carrier in such a way that the process gases act on the workpiece surface evenly and consistently.
  • the invention is based on the basic idea of substituting a flat workpiece support of a workpiece carrier, in particular for a low-pressure carburizing process, with a point-shaped workpiece support. Nevertheless, due to the large number of support points, the workpiece rests on an almost closed support surface. This self-contained and uniform support prevents the workpiece from warping or bending during carburizing and/or cooling.
  • the flat or flat receiving surfaces are crossed by channel-shaped depressions.
  • the trough-shaped depressions form the passages for the process gas. They direct the process gas to the workpiece surface. In this way, the process gas can diffuse into all areas of the workpiece surface. This means that there are no shadows on the workpiece surface.
  • the depressions reduce the resistance of the gas flow during low-pressure carburizing, enabling rapid and uniform cooling during the subsequent high-pressure gas quenching.
  • the trough-shaped depressions are advantageously arranged in such a way that they do not run parallel to one another, but rather run at a certain angle to one another, so that the depressions overlap and form support surface islands with relatively small surfaces between them.
  • the workpiece support surface with recesses that run at right angles to one another, so that the recesses and the receiving points arranged between the recesses result in a checkerboard pattern.
  • This checkerboard-like arrangement is particularly uniform.
  • the distribution of the process gas on the surfaces of the workpieces is exceptionally homogeneous.
  • An embodiment is also conceivable in which a truncated pyramid of larger width and length is initially provided, on which a truncated pyramid of smaller width and length is placed. In this way, a step or a recess is formed between the two truncated pyramids.
  • the receiving points are designed in a pyramid shape.
  • the workpiece carrier in a grid-like manner.
  • the receiving points separated from each other by the channel-shaped depressions are each arranged only on the grid bars.
  • the invention also includes a charging system with a plurality of workpiece carriers designed in accordance with the invention and preferably arranged one above the other. These workpiece carriers are in turn advantageously arranged one above the other in a frame.
  • the workpiece carrier 1 is constructed like a grid.
  • This workpiece support surface is framed by the frame strips 4.
  • the workpiece carrier 1 can, for example, not be in the drawing figures
  • the frame shown can be inserted and held by this frame.
  • each corner area and the center of the workpiece carrier are penetrated by a receiving hole 10. Bolts not shown in the drawing figures can be inserted or screwed into these receiving holes 10.
  • feet, support feet or otherwise designed support elements which are not shown in the drawing figures, are formed in order to be able to place the workpiece carriers 1 on a surface, for example the bottom of a high-temperature oven, or to be able to stack several workpiece carriers 1 on top of each other.
  • the support elements are designed as support columns, several workpiece carriers 1 resting on these columns, stacked one above the other and the stack of workpiece carriers can be inserted into a high-temperature oven.
  • the support elements can therefore fulfill the dual function of spacers between two workpiece carriers 1 on the one hand and of feet for the workpiece carriers on the other hand.
  • the frame strips 4 can again be seen. Also visible are the trough-shaped depressions 5 and the receiving points 6 formed between the depressions 5.
  • the trough-shaped depressions form the passageways for the process gas, which acts on the surface of a workpiece placed on the workpiece carrier 1 and is not shown in the figures and diffuses into the workpiece surface .
  • the recording points 6 are designed as square truncated pyramids.
  • the Fig. 3 In the left part shows quite flat recording points 6, which are again designed in the manner of truncated pyramids. In the right part of the Fig. 3 On the other hand, higher recording points 6 are shown which are smaller in width and length. These smaller and higher recording points 6 in turn lead to depressions 5 with greater depth.
  • Each recording point 6 consists of a truncated pyramid with a larger length and width, on which a second truncated pyramid with a smaller length and width is placed. This increases the height of the recording points 6 or the depth of the depressions 5.
  • Fig. 5 finally shows an embodiment of the recording points 6, which are designed as tapering pyramids. Here the contact area of the recording points 6 with the workpieces is minimized.
  • the grid-like structure of the workpiece carrier 1 according to Fig. 1 with the longitudinal struts 2 running in the longitudinal direction 8 and the transverse struts 3 running in the transverse direction 9 as a workpiece support surface and the openings 7 enclosed between the longitudinal struts 2 and cross struts 3 have proven to be very practical.
  • Such a workpiece carrier has a low weight, supports the placed workpieces securely and ensures a good supply of the workpiece surfaces with the process gas.
  • the longitudinal struts 2 and cross struts 3 provided with the receiving points 6 and recesses 5 ensure a secure positioning of the workpieces on the workpiece carrier 1, which enables automated loading and unloading of the workpiece carriers 1.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkstückträger für Hochtemperaturprozesse, insbesondere thermochemische Vakuumprozesse, ein entsprechendes Chargiersystem und ein Niederdruckaufkohlungsverfahren mit entsprechenden Werkstückträgern und / oder einem entsprechenden Chargiersystem.The present invention relates to a workpiece carrier for high-temperature processes, in particular thermochemical vacuum processes, a corresponding charging system and a low-pressure carburizing process with corresponding workpiece carriers and / or a corresponding charging system.

Auf derartige Werkstückträger werden einzelne Werkstücke aufgelegt, um in einer Vorrichtung behandelt zu werden. Der Werkstückträger ist dabei tablarartig ausgebildet. Die Werkstücke können auf dem Werkstückträger nebeneinander aufgelegt werden und sollen möglichst in einer definierten Position auf dem Werkstückträger aufliegen. Für den Hochtemperaturprozess werden mehrere Werkstückträger in der Regel in einem Gestell übereinander angeordnet. Die so übereinander angeordneten Werkstückträger werden in die Hochtemperatureinrichtung eingebracht, um die Werkstücke entsprechend zu behandeln.Individual workpieces are placed on such workpiece carriers in order to be treated in a device. The workpiece carrier is designed like a tray. The workpieces can be placed next to each other on the workpiece carrier and should, if possible, rest in a defined position on the workpiece carrier. For the high-temperature process, several workpiece carriers are usually arranged one above the other in a frame. The workpiece carriers arranged one above the other are introduced into the high-temperature device in order to treat the workpieces accordingly.

Bei der Wärmebehandlung mit Hilfe von Hochtemperaturprozessen treten hohe Temperaturen, hohe Drücke, und hohe Gewichtsbelastungen auf. Außerdem werden Gase oder andere aggressive Medien eingesetzt. Bei der Verwendung von metallischen Werkstückträgern führen diese Einflüsse häufig zu Maßänderungen, Formänderungen und zur Versprödung des Werkstückträgermaterials.Heat treatment using high-temperature processes involves high temperatures, high pressures and high weight loads. Gases or other aggressive media are also used. When using metallic workpiece carriers, these influences often lead to dimensional changes, changes in shape and brittleness of the workpiece carrier material.

Zur Vermeidung dieses unerwünschten Verhaltens der Werkstückträger werden vermehrt Werkstückträger aus kohlenstofffaserverstärktem Kohlenstoff, kurz CFC (carbon fiber reinforced carbon) eingesetzt. Diese CFC-Werkstückträger weisen ein deutlich niedrigeres Gewicht als entsprechende metallische Werkstückträger auf. Das vergleichbare Trägersystem kann somit eine Mehrbeladung von 70 Prozent bezogen auf das Gewicht der auf dem Werkstückträger aufliegenden Werkstücke realisieren. Da die CFC-Werkstückträger verzugfrei sind, ist die punktgenaue Anordnung der Werkstücke gewährleistet. Schließlich ermöglicht diese punktgenaue Lagerung der Werkstücke ein automatisches Be- und Entladen der Gestelle durch entsprechende Spezialmanipulatoren. ( Quelle: Fraunhofer-Technologie- Entwicklungsgruppe, "CFC revolutioniert Werkstückträger für Hochtemperaturprozesse", 29.11.2001, https://idw-online.de/de/news42478 ). Insbesondere bei der Härtung von Werkstücken auf dem Wege Niederdruckaufkohlung mit anschließender Hochdruckgasabschreckung besteht das Problem, dass die verwendeten Prozessgase die Auflageflächen der Werkstücke auf den Werkstückträgern nicht oder nur unzureichend erreichen beziehungsweise nur unzureichend mit diesen in Kontakt geraten. Aufgrund dieses mangelhaften Kontakts entstehen sogenannte Verschattungen auf der Werkstückoberfläche, was bedeutet, dass die Oberfläche in den Auflagebereichen die angestrebte Mindesthärte nicht erreicht. Insbesondere wird das Eindringen von Kohlenstoff in die Werkstückoberfläche gebremst, was zu einer unzureichenden Aushärtung der Oberfläche und als Nebeneffekt auch zum Verzug des Werkstücks führt.To avoid this undesirable behavior of the workpiece carriers, workpiece carriers made of carbon fiber reinforced carbon, or CFC for short, are increasingly being used. These CFC workpiece carriers have a significantly lower weight than corresponding metal workpiece carriers. The comparable carrier system can therefore achieve an additional load of 70 percent based on the weight of the workpieces resting on the workpiece carrier. Since the CFC workpiece carriers are distortion-free, the precise arrangement of the workpieces is guaranteed. Ultimately, this precise storage of the workpieces enables automatic loading and unloading the frames using appropriate special manipulators. ( Source: Fraunhofer Technology Development Group, "CFC revolutionizes workpiece carriers for high-temperature processes", November 29, 2001, https://idw-online.de/de/news42478 ). Particularly when hardening workpieces using low-pressure carburization with subsequent high-pressure gas quenching, there is the problem that the process gases used do not reach the contact surfaces of the workpieces on the workpiece carriers or only insufficiently reach them or come into insufficient contact with them. Due to this poor contact, so-called shadowing occurs on the workpiece surface, which means that the surface in the contact areas does not achieve the desired minimum hardness. In particular, the penetration of carbon into the workpiece surface is slowed down, which leads to insufficient hardening of the surface and, as a side effect, to warping of the workpiece.

Um dies zu verhindern ist es bekannt, die Werkstückträger gitterartig auszubilden, so dass die Werkstücke lediglich auf den Gitterstreben aufliegen und im Bereich der Durchbrechungen im Gitter das Prozessgas problemlos mit dem Werkstück in Kontakt treten kann. Weiterhin ist es beispielsweise aus der DE 103 12 802 bekannt, Auflagehilfen mit schmalen Kanten auf den Werkstückträgern aufzustellen und die Werkstücke wiederum auf den Auflagehilfen zu positionieren. Diese Lagerung der Werkstücke ist jedoch sehr instabil und verhindert darüber hinaus die Automatisierbarkeit des Kommisionierprozesses der Werkstückträger. Außerdem leidet die Wiederholgenauigkeit der Bearbeitungsprozesse unter der Verwendung derartiger Auflagehilfen. Außerdem weisen diese Werkstückträger eine Vielzahl von Teilen auf, deren Handhabung im Fertigungsprozess aufwändig und zeitraubend ist. Sind derartige Auflagehilfen als metallische Dornenausgestaltet, um das Werkstück insbesondere auf dem CFC-Werkstückträger zu positionieren, dringen diese in der Regel vor allem bei schweren Werkstücken in die Werkstückoberfläche ein und beschädigen die Werkstückoberfläche.In order to prevent this, it is known to design the workpiece carriers in a grid-like manner, so that the workpieces only rest on the grid struts and the process gas can easily come into contact with the workpiece in the area of the openings in the grid. Furthermore, it is, for example, from the DE 103 12 802 known to set up support aids with narrow edges on the workpiece carriers and to position the workpieces in turn on the support aids. However, this storage of the workpieces is very unstable and also prevents the workpiece carrier picking process from being automated. In addition, the repeatability of the machining processes suffers when using such support aids. In addition, these workpiece carriers have a large number of parts, the handling of which is complex and time-consuming during the manufacturing process. If such support aids are designed as metallic thorns in order to position the workpiece, in particular on the CFC workpiece carrier, these usually penetrate the workpiece surface, especially with heavy workpieces, and damage the workpiece surface.

US-A 3 314 666 offenbart einen Werkstückträger umfassend eine plane Auflagefläche, wobei die Auflagefläche von rinnenförmigen Vertiefungen durchgezogen ist. Der Werkträger besteht aus SiC auf eine Basis aus Al-Silikat. US-A 3,314,666 discloses a workpiece carrier comprising a flat support surface, the support surface being traversed by trough-shaped depressions. The workpiece is made of SiC on a base of Al silicate.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Werkstückträger so zu gestalten, dass die Prozessgase die Werkstückoberfläche gleichmäßig und gleichbleibend beaufschlagen.Based on this, the invention is based on the object of designing a workpiece carrier in such a way that the process gases act on the workpiece surface evenly and consistently.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 in erfinderischer Weise gelöst. Die Unteransprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.This task is solved in an inventive manner by the combination of features of claim 1. The subclaims contain partly advantageous and partly inventive developments of this invention.

Die Erfindung beruht auf der Grundüberlegung, eine flächige Werkstückauflage eines Werkstückträgers insbesondere für ein Niederdruckaufkohlungsverfahren durch eine punktförmige Werkstückauflage zu substituieren. Gleichwohl liegt das Werkstück aufgrund der Vielzahl von Auflagepunkten auf einer nahezu geschlossenen Auflagefläche auf. Diese in sich geschlossene und gleichmäßige Auflage verhindert, dass sich das Werkstück während des Aufkohlens und / oder des Abkühlens verzieht oder durchbiegt.The invention is based on the basic idea of substituting a flat workpiece support of a workpiece carrier, in particular for a low-pressure carburizing process, with a point-shaped workpiece support. Nevertheless, due to the large number of support points, the workpiece rests on an almost closed support surface. This self-contained and uniform support prevents the workpiece from warping or bending during carburizing and/or cooling.

Hierfür sind die ebenen beziehungsweise planen Aufnahmeflächen von rinnenförmigen Vertiefungen durchzogen. Die rinnenförmigen Vertiefungen bilden die Durchleitungen für das Prozessgas. Sie leiten das Prozeßgas zur Werkstückoberfläche hin. Das Prozessgas kann auf diese Weise in sämtliche Bereiche der Werkstückoberfläche diffundieren. Verschattungen an der Werkstückoberfläche treten somit nicht auf.For this purpose, the flat or flat receiving surfaces are crossed by channel-shaped depressions. The trough-shaped depressions form the passages for the process gas. They direct the process gas to the workpiece surface. In this way, the process gas can diffuse into all areas of the workpiece surface. This means that there are no shadows on the workpiece surface.

Zugleich wird im Bereich der Vertiefungen der Flächenkontakt mit dem Werkstück beseitigt, so dass die gesamte wirksame Auflagefläche des Werkstückträgers reduziert wird. Da das Prozeßgas 100 % der Oberfläche des Werkstücks bei der Diffusion erreicht, ist die wirksame Diffusionsfläche des Werkstücks erheblich größer als die tatsächliche Auflagefläche des Werkstücks auf dem Werkstückträger.At the same time, surface contact with the workpiece is eliminated in the area of the recesses, so that the entire effective contact surface of the workpiece carrier is reduced. Since the process gas reaches 100% of the surface of the workpiece during diffusion, the effective diffusion area of the workpiece is significantly larger than the actual contact area of the workpiece on the workpiece carrier.

Die Vertiefungen reduzieren den Widerstand des Gasstroms während der Niederdruckaufkohlung und ermöglicht so ein schnelles und gleichmäßiges Abkühlen bei der anschließenden Hochdruckgasabschreckung.The depressions reduce the resistance of the gas flow during low-pressure carburizing, enabling rapid and uniform cooling during the subsequent high-pressure gas quenching.

Werden die Vertiefungen in sehr engen Abständen nebeneinander angebracht, wechseln relativ schmale Auflagebereiche sich mit den rinnenartigen Vertiefungen ab, so dass bezogen auf die Gesamtoberfläche des Werkstücks nur sehr geringe Teilbereiche der Werkstückoberfläche auf der Werkstückauflagefläche des Werkstückträgers aufliegen. Da aufliegende und nicht aufliegende Oberflächenbereiche des Werkstücks einander in kurzen Abständen abwechseln, erreicht das Prozessgas alle Oberflächenbereiche gut.If the depressions are placed next to each other at very close intervals, relatively narrow support areas alternate with the channel-like depressions so that, based on the total surface of the workpiece, only very small portions of the workpiece surface rest on the workpiece support surface of the workpiece carrier. Since the surface areas of the workpiece that are on and those that are not on the surface alternate at short intervals, the process gas reaches all surface areas easily.

Vorteilhaft werden die rinnenförmigen Vertiefungen so angeordnet, dass sie nicht parallel zueinander verlaufen, sondern in einem gewissen Winkel zueinander verlaufen, so dass sich die Vertiefungen überschneiden und zwischen sich Auflageflächeninseln mit relativ kleinen Oberflächen bilden.The trough-shaped depressions are advantageously arranged in such a way that they do not run parallel to one another, but rather run at a certain angle to one another, so that the depressions overlap and form support surface islands with relatively small surfaces between them.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die Werkstückauflagefläche mit rechtwinklig zueinander verlaufenden Vertiefungen zu versehen, so dass die Vertiefungen und die zwischen den Vertiefungen angeordneten Aufnahmepunkte ein Schachbrettmuster ergeben. Diese schachbrettmusterartige Anordnung ist besonders gleichmäßig. Zugleich ist die Verteilung des Prozessgases auf den Oberflächen der Werkstücke außergewöhnlich homogen. In Weiterbildung der schachbrettartigen Ausbildung ist es vorgesehen, die Aufnahmepunkte nach Art von Pyramidenstümpfen auszubilden. Hierbei sind verschiedene Höhen von Pyramidenstümpfen denkbar. Auch ist eine Ausgestaltung denkbar, bei der zunächst ein Pyramidenstumpf größerer Breite und Länge vorgesehen ist, auf welchen ein Pyramidenstumpf kleinerer Breite und Länge aufgesetzt ist. Zwischen beiden Pyramidenstümpfen ist auf diese Weise eine Stufe beziehungsweise ein Rücksprung gebildet. In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Aufnahmepunkte pyramidenförmig auszugestalten.It has proven to be particularly advantageous to provide the workpiece support surface with recesses that run at right angles to one another, so that the recesses and the receiving points arranged between the recesses result in a checkerboard pattern. This checkerboard-like arrangement is particularly uniform. At the same time, the distribution of the process gas on the surfaces of the workpieces is exceptionally homogeneous. In a further development of the chessboard-like design, it is planned to design the recording points in the manner of truncated pyramids. Different heights of truncated pyramids are conceivable. An embodiment is also conceivable in which a truncated pyramid of larger width and length is initially provided, on which a truncated pyramid of smaller width and length is placed. In this way, a step or a recess is formed between the two truncated pyramids. In a further embodiment, it is provided that the receiving points are designed in a pyramid shape.

Als vorteilhaft wird es weiterhin angesehen, den Werkstückträger gitterartig auszubilden. Bei dieser gitterartigen Ausbildung sind die von den rinnenförmigen Vertiefungen voneinander getrennten Aufnahmepunkte jeweils nur auf den Gitterstäben angeordnet.It is also considered advantageous to design the workpiece carrier in a grid-like manner. In this grid-like design, the receiving points separated from each other by the channel-shaped depressions are each arranged only on the grid bars.

Die Erfindung umfasst auch ein Chargiersystem mit mehreren entsprechend der Erfindung ausgestalteten, vorzugsweise übereinander angeordneten Werkstückträgern. Diese Werkstückträger sind ihrerseits vorteilhaft in einem Gestell übereinander angeordnet.The invention also includes a charging system with a plurality of workpiece carriers designed in accordance with the invention and preferably arranged one above the other. These workpiece carriers are in turn advantageously arranged one above the other in a frame.

Anhand der in den Zeichnungsfiguren angeordneten Ausführungsbeispiele ist die Erfindung mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
eine Draufsicht auf einen erfindungsmäßigen Werkstückträger,
Fig. 2
das Detail II aus Fig. 1,
Fig. 3
zwei nebeneinander angeordnete Ausführungsbeispiele von pyramidenstumpfförmig ausgestalteten Aufnahmepunkten,
Fig. 4
ein Ausführungsbeispiel mit Aufnahmepunkten mit gestufter Pyramidenstumpfform sowie
Fig. 5
eine Ausführung der Erfindung mit pyramidenförmigen Aufnahme-Punkten.
The invention is explained in further detail using the exemplary embodiments arranged in the drawing figures. Show it:
Fig. 1
a top view of a workpiece carrier according to the invention,
Fig. 2
the detail II Fig. 1 ,
Fig. 3
two exemplary embodiments of truncated pyramid-shaped receiving points arranged next to each other,
Fig. 4
an embodiment with mounting points with a stepped truncated pyramid shape and
Fig. 5
an embodiment of the invention with pyramid-shaped recording points.

Der Werkstückträger 1 ist gitterartig aufgebaut. Die Längsstreben 2 und die zu den in Längsrichtung 8 verlaufenden Längsstreben 2 rechtwinklig verlaufenden Querstreben 3 bilden die eigentliche Werkstückauflagefläche des Werkstückträgers 1. Diese Werkstückauflagefläche ist eingerahmt von den Rahmenstreifen 4. Mit Hilfe der Rahmenstreifen 4 kann der Werkstückträger 1 beispielsweise in ein in den Zeichnungsfiguren nicht dargestelltes Gestell eingeschoben und von diesem Gestell gehalten werden. Schließlich ist jeder Eckbereich sowie das Zentrum des Werkstückträgers von einer Aufnahmebohrung 10 durchsetzt. In diese Aufnahmebohrungen 10 können in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellte Bolzen eingeschoben oder eingeschraubt werden. In Verlängerung dieser Bolzen sind in den Zeichnungsfiguren wiederum nicht dargestellte Standfüsse, Stützfüsse oder anderweitig gestaltete Stützelemente ausgebildet, um die Werkstückträger 1 auf einer Fläche, beispielsweise dem Boden eines Hochtemperaturofens abstellen oder mehrere Werkstückträger 1 übereinander aufstapeln zu können. Sind die Stützelemente als Stützsäulen ausgestaltet, können mehrere Werkstückträger 1 auf diesen Säulen ruhend übereinander gestapelt sein und der Werkstückträgerstapel in einen Hochtemperaturofen eingeschoben werden. Die Stützelemente können also die Doppelfunktion von Abstandhaltern zwischen zwei Werkstückträgern 1 einerseits und von Standfüssen für die Werkstückträger andererseits erfüllen.The workpiece carrier 1 is constructed like a grid. The longitudinal struts 2 and the cross struts 3, which run at right angles to the longitudinal struts 2 running in the longitudinal direction 8, form the actual workpiece support surface of the workpiece carrier 1. This workpiece support surface is framed by the frame strips 4. With the help of the frame strips 4, the workpiece carrier 1 can, for example, not be in the drawing figures The frame shown can be inserted and held by this frame. Finally, each corner area and the center of the workpiece carrier are penetrated by a receiving hole 10. Bolts not shown in the drawing figures can be inserted or screwed into these receiving holes 10. In extension of these bolts, feet, support feet or otherwise designed support elements, which are not shown in the drawing figures, are formed in order to be able to place the workpiece carriers 1 on a surface, for example the bottom of a high-temperature oven, or to be able to stack several workpiece carriers 1 on top of each other. If the support elements are designed as support columns, several workpiece carriers 1 resting on these columns, stacked one above the other and the stack of workpiece carriers can be inserted into a high-temperature oven. The support elements can therefore fulfill the dual function of spacers between two workpiece carriers 1 on the one hand and of feet for the workpiece carriers on the other hand.

In der Detaildarstellung der Fig. 2 sind wiederum die Rahmenstreifen 4 erkennbar. Weiterhin erkennbar sind die rinnenförmigen Vertiefungen 5 und die zwischen den Vertiefungen 5 gebildeten Aufnahmepunkte 6. Die rinnenförmigen Vertiefungen bilden dabei die Durchleitungen für das Prozeßgas, welches die Oberfläche eines auf den Werkstückträger 1 aufgelegten und in den Figuren nicht dargestellten Werkstücks beaufschlagt und in die Werkstückoberfläche diffundiert. In der Detailzeichnung der Fig. 2 sind die Aufnahmepunkte 6 als quadratische Pyramidenstümpfe ausgestaltet.In the detailed presentation of the Fig. 2 the frame strips 4 can again be seen. Also visible are the trough-shaped depressions 5 and the receiving points 6 formed between the depressions 5. The trough-shaped depressions form the passageways for the process gas, which acts on the surface of a workpiece placed on the workpiece carrier 1 and is not shown in the figures and diffuses into the workpiece surface . In the detailed drawing of the Fig. 2 the recording points 6 are designed as square truncated pyramids.

Die Fig. 3 zeigt im linken Teil recht flache wiederum nach Art von Pyramidenstümpfen ausgebildete Aufnahmepunkte 6. Im rechten Teil der Fig. 3 sind dagegen höhere und in ihrer Breite und Länge kleinere Aufnahmepunkte 6 gezeigt. Diese kleineren und höheren Aufnahmepunkte 6 führen ihrerseits zu Vertiefungen 5 mit größerer Tiefe.The Fig. 3 In the left part shows quite flat recording points 6, which are again designed in the manner of truncated pyramids. In the right part of the Fig. 3 On the other hand, higher recording points 6 are shown which are smaller in width and length. These smaller and higher recording points 6 in turn lead to depressions 5 with greater depth.

In der Darstellung der Fig. 4 sind gestufte Aufnahmepunkte 6 erkennbar. Jeder Aufnahmepunkt 6 besteht aus einem Pyramidenstumpf mit größerer Länge und Breite, auf welchen ein zweiter Pyramidenstumpf mit geringerer Länge und Breite aufgesetzt ist. Hierdurch wird die Höhe der Aufnahmepunkte 6 beziehungsweise die Tiefe der Vertiefungen 5 vergrößert.In the representation of the Fig. 4 stepped recording points 6 can be seen. Each recording point 6 consists of a truncated pyramid with a larger length and width, on which a second truncated pyramid with a smaller length and width is placed. This increases the height of the recording points 6 or the depth of the depressions 5.

Fig. 5 zeigt schließlich eine Ausführungsform der Aufnahmepunkte 6, welche als spitz zulaufende Pyramiden ausgestaltet sind. Hier ist die Berührungsfläche der Aufnahmepunkte 6 mit den Werkstücken minimiert. Fig. 5 finally shows an embodiment of the recording points 6, which are designed as tapering pyramids. Here the contact area of the recording points 6 with the workpieces is minimized.

Während mit Hilfe eines thermochemischen Vakuumprozesses behandelte Werkstücke nach dem Stand der Technik eine Oberflächenhärte im Intervall von 34 bis 58 HRC aufwiesen, haben Experimente mit der erfinderischen Ausgestaltung der Werkstückträger 1 ergeben, dass die Oberflächenhärte der Werkstücke in einem Intervall von 60 bis 64 HRC liegt. Die Härte der Werkstückoberflächen ist damit nicht nur signifikant gesteigert worden sondern liegt auch in einem sehr viel schmaleren Intervall als beim Stand der Technik. Dies bedeutet, dass mit den erfindungsmäßigen Werkstückträgern 1 Werkstücke mit einer nahezu gleichmäßigen homogenen Oberflächengüte hergestellt werden können.While workpieces treated with the aid of a thermochemical vacuum process according to the prior art had a surface hardness in the interval of 34 to 58 HRC, experiments with the inventive design of the workpiece carrier 1 have shown that the surface hardness of the workpieces is in an interval of 60 to 64 HRC. The hardness of the workpiece surfaces has not only been significantly increased but is also in a much narrower range than in the prior art. This means that workpieces with an almost uniform, homogeneous surface quality can be produced with the workpiece carriers 1 according to the invention.

Der gitterartige Aufbau des Werkstückträgers 1 gemäß Fig. 1 mit den in Längsrichtung 8 verlaufenden Längsstreben 2 und den in Querrichtung 9 verlaufenden Querstreben 3 als Werkstückauflagefläche und den zwischen den Längsstreben 2 und Querstreben 3 eingefassten Durchbrechungen 7 hat sich als sehr praxistauglich erwiesen. Ein derartiger Werkstückträger weist ein geringes Eigengewicht auf, trägt die aufgelegten Werkstücke sicher und gewährleistet eine gute Versorgung der Werkstückoberflächen mit dem Prozessgas. Zudem bewirken die mit den Aufnahmepunkten 6 und Vertiefungen 5 versehenen Längsstreben 2 und Querstreben 3 eine lagesichere Anordnung der Werkstücke auf dem Werkstückträger 1, was ein automatisiertes Be- und Entladen der Werkstückträger 1 ermöglicht.The grid-like structure of the workpiece carrier 1 according to Fig. 1 with the longitudinal struts 2 running in the longitudinal direction 8 and the transverse struts 3 running in the transverse direction 9 as a workpiece support surface and the openings 7 enclosed between the longitudinal struts 2 and cross struts 3 have proven to be very practical. Such a workpiece carrier has a low weight, supports the placed workpieces securely and ensures a good supply of the workpiece surfaces with the process gas. In addition, the longitudinal struts 2 and cross struts 3 provided with the receiving points 6 and recesses 5 ensure a secure positioning of the workpieces on the workpiece carrier 1, which enables automated loading and unloading of the workpiece carriers 1.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
WerkstückträgerWorkpiece carrier
22
LängsstrebeLongitudinal strut
33
QuerstrebeCross brace
44
RahmenstreifenFrame strips
55
Vertiefungdeepening
66
AufnahmepunktRecording point
77
DurchbrechungBreakthrough
88th
LängsrichtungLongitudinal direction
99
QuerrichtungTransverse direction
1010
Aufnahmebohrunglocation hole

Claims (7)

  1. A workpiece carrier (1) formed from a carbon-fibre-reinforced carbon and having a planar workpiece support face, wherein the workpiece support face is penetrated by channel-like indentations (5), and wherein the channel-like indentations (5) form the passages for a process gas.
  2. The workpiece carrier (1) according to claim 1, characterised in that the indentations (5) intersect with one another and divide the workpiece support face into a plurality of adjacently arranged receiving points (6).
  3. The workpiece carrier (1) according to claim 1 or 2, characterised in that a plurality of indentations (5) run in the longitudinal direction (8) and further indentations (5) run in the transverse direction (9), in such a way that the receiving points (6) are arranged adjacently in the form of squares of a checkerboard pattern.
  4. The workpiece carrier (1) according to any one of claims 1 to 3, characterised by receiving points (6) in the form of pyramid frustums.
  5. The workpiece carrier (1) according to claim 4, characterised by receiving points (6) in the form of pyramid frustums, consisting of a pyramid frustum of greater length and width as base and, placed thereon, a second pyramid frustum of shorter length and width.
  6. The workpiece carrier (1) according to any one of claims 1 to 5, characterised by a grid-like workpiece support face with multiple openings (7).
  7. A charging system for a vacuum system comprising a plurality of workpiece carriers (1) according to any one of claims 1 to 6 arranged one above the other.
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