WO2002000377A1 - Verfahren zum sintern von aluminium-basierten sinterteilen sowie vorrichtung zum sintern von aluminium-basierten sinterteilen - Google Patents

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

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sintering
sintered
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Hartmut Weber
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Eisenmann Maschinenbau Kg
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    • F27B9/10—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated heated by hot air or gas

Definitions

  • the invention relates to a method for sintering aluminum-based sintered parts, in which the following steps are carried out in separate atmospheres in spatially separated areas:
  • the sintered parts are brought to the sintering temperature and held there for a certain time;
  • pure aluminum powder is not processed; rather, powder mixtures or alloy powders, which contain silicon as an additive, are preferably used. All powders that contain aluminum as an important component are collectively called "aluminum-based" and are at risk of forming oxides during sintering. Aluminum sintered parts with a relatively high silicon content are particularly desirable. However, as the silicon content increases, the sintering process becomes more difficult. Another difficulty with the sintering of aluminum-based powders is that they require a higher binder content during the pressing process.
  • binding aids which simultaneously serve as a lubricant for the pressing tool, make up a content of about 0.7 to 1.0 percent by weight, about 1.0 to 1.5 percent by weight of binding aids must be added for sintering aluminum , These binding aids must be complete again before the sintering process be removed. All in all, all requirements for accuracy, reproducibility and the homogeneity of the temperature distribution when sintering aluminum-based powder are much more critical than when sintering other powders, especially iron. For this reason, aluminum sintered parts have not yet been used wherever this would be desirable in and of itself.
  • the object of the present invention is to provide a method of the type mentioned at the outset with which high-quality aluminum-based sintered parts can be produced.
  • process step b) an inert gas is used as the atmosphere, the oxygen content of which corresponds to a dew point of at most -40 ° C., and in that the sintered parts are circulated to a sintering temperature of 560 - by circulating the correspondingly heated inert G Gaassess. 620 C can be heated
  • the invention is based on a double insight: The fact that a maximum limit is set for the oxygen content of the inert atmosphere ensures that there are no undesired oxides in the sintering process can form, which adversely affect the sintering product. Characterized in that, unlike the subject of DE-PS 197 19 203 mentioned above, the sintered parts are not heated by radiant heat but by convection heat, for which purpose the highly pure inert mentioned
  • the sintered parts are heated with a homogeneity that would otherwise not be possible. It is only in the sum of these characteristics that the high quality of the sintered products is achieved.
  • Nitrogen is preferably used as the inert gas. This can be obtained commercially with the required purity and is much cheaper than noble gases, which in principle are also possible.
  • Another object of the present invention is to design a device of the type mentioned at the outset in such a way that it is suitable for producing high-quality aluminum-based sintered parts.
  • the atmosphere in the sintering area is formed by an inert gas, the oxygen content of which
  • the sintered area has at least one heating device for the sintered parts, which comprises indirectly heated heat exchange surfaces, a blower and an air guiding device such that a circulating flow of the inert gas flowing around the sintered parts can be set.
  • the sintering area of a sintering device must have a length that corresponds to the time required for sintering at the selected transport speed. In general, it is advisable if a longer sintering area has a plurality of zones delimited by partitions, each of which has a heating device with heat exchange surfaces, blowers and air devices. As a result, defined flow conditions can be set anywhere, even with longer sintering areas.
  • the temperature of the inert gas differs from zones of the sintered area located one behind the other in the direction of movement.
  • the embodiment of the invention leads to particularly good sintering results due to the high homogeneity of the temperature profile, in which the flow around the sintered parts is different in zones of the sintered region lying one behind the other in the direction of movement.
  • the sintered parts can be washed from bottom to top, the other from top to bottom, once by a flow rotating clockwise, the other by a flow rotating counterclockwise.
  • Figure 1 schematically shows a sintering furnace for sintering aluminum-based sintered parts
  • Figure 2 shows a section on an enlarged scale through the sintering furnace of Figure 1 in the region of the sintering zone.
  • FIG. 1b shows a sintering furnace in vertical section, which is intended for sintering aluminum-based sintered parts.
  • the entire sintering furnace is divided into different zones or areas, which are shown schematically in FIG.
  • the sintered parts 23 (cf. FIG. 2) are conveyed through the sintering furnace from left to right in a continuous pass in the drawing with the aid of a transport system T.
  • the sintering furnace contains, seen in the conveying direction, one after the other an inlet area 8, a debinding area 3, a sintering area 2, a cooling area 4 and an outlet area 9.
  • Each of these areas 2, 3, 4, 8, 9 of the sintering oven is a separately drivable and controllable Assigned conveyor T2 to T9, which together form the above-mentioned conveyor system T.
  • locks 7 are arranged between these areas, each having two mechanical gates 6. These gates 6 are each arranged in a front shaft of the corresponding area 3, 2, 4, 9 and are preferably movable vertically, each lock 7 being assigned a conveyor which is also separately controllable and controllable (not shown in the drawing).
  • the debinding area 3 preceding the sintering area 2 in the conveying direction is designed as a muffle furnace. That is, above and below the path of movement to the sintered parts there is a partition 20, which is brought to temperature by means of electric heating elements 21 or the like, essentially heats the conveyed sintered parts by radiant heat and drives out the binding aids. While in the sintering furnace described in DE-PS 197 19 203.3 and intended for sintering iron powder parts, the sintering region also works with radiant heat, the sintering region 2 of the present sintering furnace differs from this in a manner which will now be described with reference to FIG. 2.
  • FIG. 2 shows a section perpendicular to the direction of movement of the sintered parts in the area of the sintering zone 2.
  • the transport system T2 is shown, the exact construction of which is deliberately left open. It is characterized by good gas permeability in the vertical direction; For example, roller or link belt systems are particularly suitable.
  • the sintered parts 23 are conveyed perpendicular to the drawing plane of FIG. 2, in the example shown on a carrier plate 24, which ideally should be permeable even in the vertical direction.
  • the area of the interior of the housing 22 which lies above the sintered parts 23 is divided into two chambers 26 and 27 by a partition 25 which runs parallel to the direction of movement of the sintered parts 23 and essentially vertically.
  • a partition 25 which runs parallel to the direction of movement of the sintered parts 23 and essentially vertically.
  • the heat exchanger surfaces 28 of an indirect heater 29 which can be operated, for example, electrically.
  • At the upper end of the chamber 26 there are air baffles with a central opening 30, which represents the suction opening of a blower 31.
  • the blower 31 is driven by a motor 32 mounted on the top of the housing 22.
  • the outlet side of the blower 31 is connected via an opening 33 to the chamber 27 on the right in FIG. 2 of the interior of the housing 22.
  • This chamber 27 is closed at its lower end, just above the sintered parts 23, by a nozzle plate 34.
  • the entire sintered area 2 contains, in particular
  • FIG. 1b shows a plurality of identical sintered zones constructed in the manner described above, which are separated from one another by partition walls 35.
  • the partitions 35 essentially only contain openings which just allow the passage of the sintered parts 23.
  • the cooling area 4 is designed essentially in the same manner as described in DE-PS 197 19 203.3. The manner in which the sintered parts are tempered and cooled in this area is of no interest in the present context. Also shown in the drawing is a type of "muffle furnace" with a similar design to that used in debinding zone 3.
  • the pressed sintered parts 23 are placed in the inlet area 8 on the conveyor system T8, introduced by the latter through a simple gate 6 into the debinding zone 3 and taken over by the conveyor system T3 there. With the help of the radiant heat emitted by the heated partition walls 20, the binding aids are expelled from the sintered parts 23 and essentially removed. Since all inner surfaces in the debinding zone 3 are hot, there is no risk of "sooting up" of binding agents.
  • the sintered parts 23 enter individually or in small groups of sintered parts 23 lying next to and / or one above the other through the first gate of the lock 7, which lies between the debinding area 3 and the sintered area 2, into the space between the two gates of this lock 7.
  • the first gate leading to the debinding zone 3 is closed and the interspace of the lock 7 is rinsed and / or pumped out.
  • the sintered parts 23 are conveyed by a separate transport system T7, the speed of which can differ from the speed in the other areas of the sintering furnace in order to keep the overall system short.
  • the gate of the lock 7 adjacent to the sintering area 2 opens.
  • the sintered parts 23 are now transferred to the conveyor system T2 and transferred from this to a picking zone which, for example, passes through the first three zones of the Sintered area 2 extends through.
  • the actual sintering takes place at a temperature between 560 and 620 ° C instead.
  • the temperature of the gas present in the individual zones is monitored in each case by a temperature sensor 40 (see FIG. 4) which is arranged in the vicinity of the movement path of the sintered parts 23 and which controls the heater 29 via a control circuit.
  • the sintered parts 23 pass through the lock 7, which comprises two gates and is located between the sintering area 2 and the cooling area 4, the same operations taking place as described above for the lock 7 located between the debinding area 3 and the sintering area 2 has been.
  • the cooling area 4 there is then a controlled cooling of the finished sintered parts to a temperature at which the sintered parts 23 exit the cooling area 4 via a further lock 7 and are finally removed in the outlet area 9 from the conveyor system T9 there or transported to another location can.

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Abstract

Zum Sintern von Aluminium-basierten Sinterteilen (23) werden diese zunächst mit Hilfe eines Transportsystemes T durch einen Entbinderungsbereich (3), sodann durch einen Sinterbereich (2) und schliesslich durch einen Kühlbereich (4) geführt. Im Sinterbereich (2) herrscht eine Inertgasatmosphäre, die einen Sauerstoffgehalt aufweist, der einen Taupunkt von höchstens -40 DEG C entspricht. Die Sinterteile (23) werden auf die erforderliche Sintertemperatur von 560 bis 620 DEG C dadurch konvektiv aufgeheizt, dass die Inertgasatmosphäre entsprechend erhitzt und im Kreislauf, die Sinterteile umspülend, geführt wird.

Description

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

Claims

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