FI85386B - Vakuumugn foer vaermebehandling av metallkroppar. - Google Patents

Description

1 85386

Metallikappaleiden lämpökäsittelyyn tarkoitettu vakuumiuuni Tämä keksintö koskee metallikappaleiden lämpö-5 käsittelyyn tarkoitettua vakuumiuunia, jossa on sylin-terimäinen painekammio, johon on sijoitettu akselin suuntaisten kuumennus johtimien ympäröimä lämpöeristeellä varustettu täyttökammio ja kaasujäähdytyslaitteisto, jolla voidaan johtaa jäähdytyskaasua suuttimien kautta 10 täyttökammion läpi ja lämmönvaihtimen kautta. Tällaisia vakuumiuuneja käytetään erityisesti monenlaisista teräslaaduista valmistettujen kaikenlaisten työkalujen ja rakenneosien karkaisuun. Niitä voidaan käyttää osittain myös muihin lämpökäsittelyihin, esimerkiksi 15 hehkuttamiseen ja juottamiseen.

Tätä tyyppiä olevia vakuumiuuneja kuvataan DE-patenttijulkaisuissa 2 839 807 ja 2 844 843. Ne koostuvat oleellisilta osiltaan sylinterimäisestä painekam-miosta, jossa on lämpöeristeseinämien rajoittama, 20 kuumennuselementeillä kuumennettava täyttökammio ja kaasujäähdytyslaitteisto. Työkalut ja rakenneosat kuumennetaan täyttökammiossa alipaineen alaisina austenitoitumislämpötilaan ja karkaisun aikaansaamiseksi uunissa kierrätetään paineistettua jäähdytettyä inert-25 tikaasua. Jäähdytyskaasu virtaa tällöin suurella nopeudella kuumalle panokselle, poistaa siitä lämpö-energiaa ja johdetaan lämmönvaihtimen kautta, jossa se jäähtyy, minkä jälkeen se syötetään takaisin täyttökam-mioon. Jäähdytyskaasun syöttö täyttökammioon tapahtuu 30 DE-patenttijulkaisun 2 839 807 mukaan suuttimilla, jotka on asennettu eristettyihin, akselin suuntaisiin kaasunsyöttöputkiin. Tämän rakenteen haittapuolena on uunissa olevien kaasusyöttöputkien aiheuttamat suuret materiaali- ja valmistuskustannukset. Putkien ja 35 suuttimien tulee koostua suuria lämpötiloja kestävästä 2 85386 materiaalista. DE-patenttijulkaisun 2 844 843 mukaisesti käytettävien puhaltimien haittapuolena on, että jäähdy-tyskaasua virtaa huomattavissa määrin vain pitkin panoksen kuumaa pintaa eikä se tunkeudu panoksen 5 sisälle.

DE-hakemusjulkaisussa 1 919 493 kuvataan panoksen kuumentamisen nopeuttamista lämpötila-alueella huoneenlämpötilasta noin 750°C:seen kierrättämällä uunissa inerttikaasua puhaltimen avulla ja aikaansaamalla 10 siten säteilyn lisäksi aikaan myös konvektio. Tällöinkään lämmönsiirto kuumennusjohtimien ja panoksen välillä ei kuitenkaan ole paras mahdollinen.

Tämän keksinnön päämääränä oli siten konstruoida metallikappaleiden lämpökäsittelyyn tarkoitettu vakuu-15 miuuni, jossa on sylinterimäinen painekammio, johon on sijoitettu akselin suuntaisten kuumennusjohtimien ympäröimä, lämpöeristeellä varustettu täyttötila ja kaasujäähdytyslaitteisto, jolla voidaan johtaa jäähdy-tyskaasua suuttimien kautta täyttökammion läpi ja 20 lämmönvaihtimen kautta. Tällä vakuumiuunilla tulisi saada aikaan kuumennettujen panosten mahdollisimman nopea ja tasainen jäähdytys, niiden rakenteen tulisi olla mahdollisimman yksinkertainen; ja niiden tulisi olla kuumennettavissa mahdollisimman nopeasti.

25 Tähän päämäärään päästään keksinnön mukaisesti siten, että kuumennusjohtimet ovat putkimaisia, niissä on täyttökammion suuntaan avautuvia reikiä ja ne on yhdistetty jäähdytyskaasun jakolaitteistoon sähköeris-tekappalein.

30 Jäähdytyskaasun jakolaitteisto on varustettu edullisesti puhaltimella, joka työntää jäähdytyskaasua kuumennusputkien läpi ja imee sitä pois täyttökammiosta.

Lisäksi on edullista varustaa lämpöeristeseinämä jäähdytyskaasun jakolaitteiston alueella olevalla 35 suljettavalla aukolla. Siten voidaan panoksen kuumen-

II

3 85386 nusjakson aikana pitää yllä kuumennuskaasun virtaus uunin sisätilassa välttäen läinmönvaihdin.

Kalliiden jäähdytyskaasujen ollessa kyseessä on samoin edullista varustaa uuni jäähdytyskaasun tal-5 teenottolaitteilla.

Kuviot 1 ja 2 esittävät kaavamaisesti pituussuunnassa halkileikattua keksinnön mukaisen vakuumiuunin erästä suoritusmuotoesimerkkiä, jolloin kuvio 1 esittää uunia kuumennusvaiheessa (noin lämpötilaan 750°C asti) 10 ja kuvio 2 jäähdytysvaiheessa.

Uuni koostuu sylinterimäisestä painekammiosta 1, jonka päätypinta muodostaa oven 2, jonka kautta uuni voidaan täyttää ja tyhjentää. Täyttökamraiota 3 rajoittaa ulkopuolelta sylinterimäisen putken muodossa 15 oleva lämpöeriste 4, joka koostuu lämpöä eristävästä aineesta ja jonka päätypinnat on varustettu sopivin seinämin, joista ainakin yksi 5 on liikuteltava. Tämä lämpöeriste 4 estää säteilyn pääsyn ulos täyttökammiosta 3, niin että energiahäviöt ovat pieniä. Lämpöeristeen 20 4 sisäpuolella on täyttökammion 3 ympärillä pituussuun nassa kulkevia sähkökuumennusjohtimia 6, jotka ovat kuumennusputkien muodossa ja joissa on täyttökammioon 3 päin avautuvia reikiä 7. Näiden kuumennusputkien 6 seinämän paksuus on esimerkiksi 1 - 3 mm ja sisäläpi-25 mitta 40 - 150 mm. Reikien 7 läpimitta säädetään sellaiseksi, että kuumennusputken aukkojen pinta-alojen summa vastaa putken sisäpoikkipinta-alaa. Kuumennusput-ket 6 kiinnitetään sähköneristekappaleilla 8 jäähdytys-kaasun jakolaitteistoon 9, joka sijoitetaan käyttömoot-30 toreineen 10 ja puhaltimineen 11 painekammioon oven 2 vastapuolelle. Jäähdytyskaasun jakolaitteiston 9 vieressä oleva lämpöeristeseinämä 4 varustetaan aukolla 12, joka voidaan sulkea ja avata liukukappaleella 13. Painekammion 1 ja lämpöeristeen 4 väliin sijoitetaan 35 vesijäähdytteiset lämmönvaihdinputket 14.

4 85386

Kun täyttökaimnioon 3 on pakattu esimerkiksi työkaluja, se huuhdotaan inerttikaasulla ja kuumennetaan. Liukukappale 13 on sellaisessa asennossa, että lämpöeristeessä oleva aukko 12 on auki (kuvio 1), niin 5 että inerttikaasua voidaan syöttää puhaltimella 11 kuumennusputkiin 6, joista se työntyy aukkojen 7 kautta, joita on kuumennusputkien koko pituudelta, täyttökam-mioon 3 ja palaa lämpöeristeessä olevan aukon 12 kautta takaisin puhaltimeen 11. Koska inerttikaasu johdetaan 10 kuumennusputkien 6 kautta, se saavuttaa sangen nopeasti putkien lämpötilan, mistä on seurauksena panoksen nopea ja homogeeninen kuumeneminen kuuman kaasun ansiosta näkymättömän säteilyn alueella. Kuuman kaasun suoralla virtauksella panokselle saadaan aikaan panoksen 15 yhtenäinen kuumeneminen myös sisäosistaan. Tätä kuumennusta suojakaasun alaisena käytetään suunnilleen lämpötilaan 750°C asti. Karkaisukäsittelyissä, joissa panos täytyy kuumentaa suunnilleen lämpötilaan 1 300°C asti, poistetaan inerttikaasu uunista ja tehdään 20 jatkokuumennus lämpösäteilyllä, joka on tällä lämpötila-alueella sangen tehokasta.

Kuumennetun panoksen jäähdyttämiseksi nopeasti huuhdotaan uunia paineistetulla kylmällä inerttikaasulla aukon 12 ollessa kiinni. Tällöin lämpöeristeen 4 seinä 25 5 kohoaa irti sylinterimäisestä putkesta, niin että muodostuu rako ja täyttökammio 3 joutuu yhteyteen painekammion 1 ja lämpöeristeen 4 välisen tilan kanssa (kuvio 2). Puhallin 11 syöttää jäähdytyskaasua suurella nopeudella jäähtyneiden kuumennusputkien 6 kautta 30 täyttökammioon 3, josta se virtaa lämmönvaihdinputkien 14 yli takaisin jäähdytyskaasun jakolaitteistoon ja uudelleen kiertoon. Käyttämällä sopivia inerttikaasuja ja kaasun suuria paineita ja virtausnopeuksia, saavutetaan keksinnön mukaisilla vakuumiuuneilla jäähdytys-35 tehoja, jotka ovat vertailukelpoisia öljyjäähdytyskyl- il 5 85386 vyillä saavutettavien tehojen kanssa. Siten kaasujäähdytyksellä voidaan jäähdyttää nopeasti ja karkaista myös sellaisia terästyyppejä, joita ei tähän asti ole voitu käsitellä tällä tavalla.

5 Kuuxnennusputket 6, jotka toimivat samalla kaasunjohtoputkina, koostuvat edullisesti hiilikuiduilla lujitetusta hiilestä. Kuumennusputkien sähköä johtava poikkileikkaus, joka on ratkaiseva lämmönkehitykselle ja kaasun tilavuusvirtauksen määräävä kuumennusputkien 10 sisäläpimitta täytyy tällöin säätää toisiinsa nähden sopiviksi. Kuumennuselementin ja kaasunjohtoputken yhdistäminen yksinkertaistaa oleellisesti näiden uunien valmistusta.

Jos jäähdytykseen käytetään kallista inertti-15 kaasua, on edullista ottaa se talteen. Tämän aikaansaamiseksi jäähdytyskaasu pumpataan jäähdytystapahtuman loputtua kompressorilla uunin sisältä ja johdetaan korkeapainevarastoon, josta sitä voidaan ottaa jatko-käyttöön .

Claims (3)

6 85386

1. Metallikappaleiden lämpökäsittelyyn tarkoitettu vakuumiuuni, jossa on sylinterimäinen painekammio, johon 5 on sijoitettu akselin suuntaisten kuumennusjohtimien ympäröimä lämpöeristeellä varustettu täyttökammio ja kaasu-jäähdytyslaitteisto, jolla voidaan johtaa jäähdytyskaasua suuttimien kautta, täyttötilan läpi ja lämmönvaihtimen kautta, tunnettu siitä, että kuumennusjohtimet (6) 10 ovat putkien muodossa, niissä on täyttökammioon päin avautuvia reikiä (7) ja ne on yhdistetty jäähdytyskaasun jako-laitteistoon (9) sähköneristekappalein (8).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vakuumiuuni, tunnettu siitä, että jäähdytyskaasun jakolait- 15 teisto (9) on varustettu puhaltimelle (11).

3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen vakuumiuuni, tunnettu siitä, että lämpöeristeseinämässä (4) on suljettavissa oleva aukko (12) jäähdytyskaasun jako-laitteiston (9) alueella. Il 7 85386