SE454445B - Forfarande och anordning for herdning genom stortkylning i ett flytande kylmedel - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 454 445 2 storleksordningen 0,5 - ca 1 m/sek. De brukliga tillväga- gângssätten har emellertid speciellt vid skevningskäns- liga detaljer inte lett till att detaljskevningen kunnat undgås i tillfredsställande utsträckning.

Uppfinningen har därför fått till uppgift att hitta en väg, på vilken man vid härdning efter det inlednings- vis omnämnda förfaringssättet råder över problem som detaljskevning och sprickbildning. Man har funnit att detta problem kan lösas därigenom att under kokfasen ge- nom upphörande genomströmning i störtkylningsschaktet härdningsmedlets strömningshastighet på detaljytan sän- kes till 0 eller i det närmaste 0 och efter kokfasens övergång till konvektionsfasen störtkylningsschaktets genomströmning åter fortsättes genom tvångscirkulering av härdningsmedlet.

Uppfinningen bygger på insikten att under detal- jernas nedkylning i de tre inledningsvis omnämnda, vid härdningsmedlets brukliga låga strömningshastighet ef- ter varandra avlöpande faserna övergången från kokfasen till konvektionsfasen utgör den kritiska delen av av- kylningsförloppet, som är ansvarig för att detaljerna kastar sig. I det därvid passerade temperaturområdet uppträder martensitbildningen, som medför en volymökning av detaljernas material. Genom avlösning och uppstig- ning av ângblåsorna under kokfasen, varigenom inträder en vätning av detaljytan genom det flytande kylnings- medlet där ângblåsorna avlösts under samtidigt mycket hög värmeövergångskoefficient i de vätade områdena, upp- visar detaljernas yta ingen likformig temperatur. Dess- utom är temperaturgradienten från detaljytan och in i detaljen mycket stor. Således uppkommer vid övergången till konvektionsfasen en ojämn martensitbildning och så- ledes en ojämn volymökning som resulterar i spänningar, vilka leder till att detaljen kastar sig med risk för sprickbildningar. Uteblir nu emellertid enligt uppfin- ningen i kokfasen en tvângsgenomströmning av störtkyl- ningsschaktet med härdningsmedel och motverkas dessutom 10 15 20 25 30 35 454 445 3 en naturlig uppåtströmning av det i störtkylningsschak- tet av detaljerna upphettade härdningsmedlet pà sådant sätt att åtminstone i det närmaste ingen strömningshas- tighet uppkommer i härdningsmedlet nära detaljytan, för- hindras àngblàsavlösningen, så att den därmed samman- hängande och med spràngvis stigande temperaturgradienter förknippade växlande vätningsprocessen på detaljytan kraftigt strypes under kokfasen. Därigenom blir tempera- turgradienten (temperaturfallets förlopp per tidsenhet och ställe) i kokfasen mindre brant och övergår väsent- ligt mera likformigt frán filmförangníngsfasen till kon- vektionsfasen så att detaljytornas och ytkantzonernas temperatur under martensitbildningen blir jämnare med det resultatet, att också en jämn volymökning uppträder och således spännings- och skevningsfria detaljer er- hålles.

Minskningen av härdningsmedlets strömningshastighet pá detaljernas yta under kokfasen till 0 eller i det närmaste 0 kan åstadkommas och uppnås i en speciellt en- kel och fördelaktig utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen pá följande sätt. Om under filmföràngnings-' fasen tillämpas en tvàngscirkulation av härdningsmedlet, som leder till genomströmning av störtkylningsschaktet uppifrån och nedåt, stannas tvângscirkulationen i början och under kokfasen inte fullständigt utan minskas så langt att vid ingången till störtkylningsschaktet alst- ras en uppifrån och nedåt riktad hastighetskomposant, som undertrvcker härdningsmedlets naturliga uppàtström- ning i störtkylningsschaktet och därigenom làter härd- ningsmedlets strömningshastighet i störtkylningsschaktet och på detaljytorna bli i huvudsak lika med O. Tillämpas under filmförangningsfasen en tvàngscirkulation, som le- der till genomströmning av störtkylningsschaktet nedi- frän och uppàt, omkastas tvangscirkulationens strömnings- riktning i kokfasens början och inställes under kokfasen på en nedåtriktad hastighetskomposant i störtkylnings- schaktets inlopp, vilken undertrycker härdningsmedlets 10 15 20 25 30 35 454 445 4 naturliga uppåtströmning i störtkylningsschaktet.

Inom ramen för förfarandet enligt uppfinningen kan emellertid även andra lämpliga åtgärder vidtagas, vilka under kokfasen förhindrar en fortsättning av den i film- förângningsfasen tillämpade tvängscirkulationsströmmen liksom även en naturlig uppätströmning av det upphetta- de härdningsmedlet genom störtkylningsschaktet och un- der kokfasen får härdningsmedlets strömningshastighet på detaljytorna att helt eller àminstone i det närmaste helt stannas upp. Efter kokfasens övergång till den där- pà följande konvektionsfasen av avkylningsförloppet kan störtkylningsschaktets genomströmning under härdnings- medlets tvángscirkulation åter fortsättas i godtycklig strömningsriktning. Dessutom kan strömningshastigheter- na i filmföràngningsfasen och i konvektionsfasen avse- värt ökas jämfört med hittills i praktiken brukliga och tillämpade konstanta hastigheter, eftersom den första och den sista fasen inte är kritiska med avseende på detaljernas skevning. Såsom slutresultat kräves därige- nom för förfarandet enligt uppfinningen trots minsk- ningen av avkylningshastigheten under kokfasen, vilken uppträder genom härdningsmedelsströmningshastighetens nedsättning till praktiskt taget 0, inte mer tid än vid brukliga konventionella förfaranden.

För förfarandet enligt uppfinningen kan användas en anordning med ett vindtunnelliknande utformat stört- kylningsschakt, sådan den beskrives i DE-OS 30 27 463.

En för utövande av förfarandet enligt uppfinningen spe- ciellt fördelaktig vidareutveckling av denna anordning består i att det i form av en vindtunnel med inlopps- dysa och konstantsträcka utförda störtkylningsschaktet i båda ändar uppvisar en inloppsdysa för en medelst cirkulationsanordningen omkastbar genomströmningsrikt- ning vid tvàngscirkulation, och har schematiskt åter- givits i det på bifogade ritning återgivna utförings- exemplet.

Anordningen består i huvudsak av ett härdningsme- 10 15 20 25 30 454 445 5 delskar 1, som innehåller ett härdningsmedelsbad 2, i ett vertikalt i härdningsmedelsbadet anordnat stört- schakt 3, som upptager de exempelvis på en insättbar rost 4 lagda detaljerna, och en cirkulationsanordning 5 för âstadkommande av tvängscirkulation av härdnings- medlet i härdningsmedelskaret 1 och genom störtkylnings- schaktet 3. För att främja tvångscirkulationsströmningen har störtkylningsschaktet 3 under badytan och på lämp- ligt avstånd frán karets botten anslutits till härd- ningsmedelskarets 1 sidoväggar medelst en horisontell skiljevägg 6, som innehåller en öppning i vilken ligger cirkulationsanordningen 5. Störtkylningsschaktet 3 är både i sin övre och sin undre ände utfört med en inlopps- dysa 7, mellan vilka störtkylningsschaktet 3 innehåller en konstantsträcka 8 med konstant tvärsnitt. Störtkyl- ningsschaktets 3 utformning med en inloppsdysa 1 båda ändar medför fördelen att förfarandet enligt uppfinningen kan tillämpas med olika strömningsriktningar, exempel- vis med uppàtströmning i störtkylningsschaktet för en på rosten liggande detaljcharge eller med nedàtströmning i störtkylningsschaktet för hängande i störtkylnings- schaktet insatta làngsträckta arbetsstycken, samt även med växlande strömningsriktning under avkylningsförlop- pet. Därigenom blir det exempelvis möjligt att med den genom inloppsdysa och konstantsträcka uppnådda fördel- aktiga strömningsfördelningen i störtkylningsschaktet och detaljkylning genom det kylande härdningsmedlet un- der filmförångningsfasen och under konvektionsfasen till- lämpa olika strömningsriktningar, såsom detta är för- delaktigare och föredrages för kylning av vissa detaljer.

Claims (4)

10 15 20 25 30 454 445 PATENTKRAV

1. Förfarande för härdning genom nedkylning av upp- hettade detaljer i flytande härdningsmedel (2), vilket genom tvângscirkulation medelst en cirkulationsanord- ning (5) strömmar genom ett härdningsmedelskars (1) störtkylningsschakt (3), vilket upptager detaljerna, varvid under detaljernas kylning passeras en filmför- ångningsfas med ångfilmbildning på detaljytan och där- efter en kokfas med avlösning av ångblåsor från detalj- ytan, vilken kokfas under martensitbildning på detalj- ytan övergår i en konvektionsfas, k ä n n e t e c k - n a t därav, att under kokfasen genom undertryckande av genomströmning av störtkylningsschaktet (3) härd- ningsmedlets (2) strömningshastighet på detaljytan sän- kes till 0 eller i det närmaste 0 och att efter kok- fasens övergång i konvektionsfasen störtkylningsschak- tets (3) genomströmning åter fortsättes under tvångs- cirkulation av härdningsmedlet (2).

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att den under filmförångningsfasen till- lämpade tvângscirkulationen av härdningsmedlet, vilken åstadkommer en genomströmning av störtkylningsschaktet (3) uppifrån och nedåt, under kokfasen minskas till en härdningsmedlets (2) naturliga uppåtströmning i stört- kylningsschaktet (3) undertryckande hastighetskomposant.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att den under filmförångningsfasen till- lämpade tvångscirkulationen av härdningsmedlet, vilken åstadkommer en genomströmning av störtkylningsschaktet (3) nedifrån och uppåt, i början av kokfasen omkastas beträffande strömningsriktningen och under kokfasen in- ställes på en hastighetskomposant, som undertrycker härdningsmedlets (2) naturliga uppåtströmning i stört- kylningsschaktet (3). 10 15 20 25 454 445 7

4. Anordning för utövande av förfarandet för härd- ning genom nedkylning av upphettade detaljer i flytande härdningsmedel (2), vilket strömmar genom ett störtkyl~ ningsschakt (3) med detaljerna, varvid passeras en film- förângningsfas och därefter en kokfas, vilken under mar- tensitbildning på detaljytan övergår i en konvektionsfas, varvid under kokfasen härdningsmedlets (2) strömnings- hastighet på detaljytan sänkes till 0 eller i det när- maste 0 och efter kokfasens övergång i konvektionsfasen störtkylningsschaktets (3) genomströmning åter fortsättes enligt krav 1 eller 3, med ett härdningsmedelskar (1), vilket under härdningsmedlets yta har en horisontell skilje- _vägg (6), vid vilken i en väggöppning sitter det verti- kalt i härdningsmedelsbadet anordnade störtkylningsschak- tet (3) och i en ytterligare väggöppning en cirkulations- anordning (5) för härdningsmedlets tvängscirkulation genom störtkylningsschaktet (3), varvid störtkylningsschaktet (3) är utfört för en uppâtriktad tvångscirkulationsström- ning i form av en vindkanal med en undre inloppsdysa (7) och en konstantsträcka (8), k ä n n e t e c'k n a d där- av, att störtkylningsschaktet (3) även vid konstantsträckans (8) övre ände är försett med en inloppsdysa (7) för nedåt- riktad genomströmningsriktning av den medelst cirkulations- anordningen (5) omkastbara tvångscirkulationsströmningen och att härvid den övre inloppsdysan (7) bildar störtkyl- ningsschaktets (3) övergång i härdningsmedelskarets (1) horisontella skiljevägg (6).