DE8421677U1

DE8421677U1 - Drehherdofen zur waermebehandlung metallischer werkstuecke

Info

Publication number: DE8421677U1
Application number: DE19848421677
Authority: DE
Original assignee: Ipsen International GmbH
Current assignee: Ipsen International GmbH
Priority date: 1984-07-20
Filing date: 1984-07-20
Publication date: 1985-01-03

Description

Drehherdofen zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke

Die Erfindung betrifft einen Drehherdofen smr Wärmebehandlung metallischer Werkstücke unter Schutzgas mit ringförmigem drehbeweglichein Ofenherd und einer Arbeitstür, insbesondere in einer Ausführung als Durchlaufofen zur mehrstufigen Wärmebehandlung metallischer Werkstücke unter Schutzgas, vorzugsweise zum zweistufigen Aufkohlen, mit einem in mehrere Behandlungskammern unterschiedlicher Temperatur und/oder Ofenatmosphär-e unterteilten und mit je einer Tür für die Beschickung und die Entnahme der Werkstücke versehenen Ofenraum. Dabei wird in einer ersten Kammer mit einem hohen Kohlenstoffpotential eine überkohlung vorgenommen und in der zweiten Ofenkammer eine Diffusionsentkohlung durchgeführt, die zu den endgültigen gewünschten Werten der Einsatzhärtetiefe führt. Bisher sind hierzu allein Durchstoßöfen bekannt. Bei diesen ist nachteilige daß' die Behandlungszeit einzelner Chargen nicht variabel ist. Jede Charge, die in den Ofen eingegeben wird, verlast ihn in unveränderter Reihenfolge nach einer vorbestinünten Zeit. Hierdurch sind diese Durchstoßofen nur beschränkt anwendbar, insbesondere für die Behandlung von großen Zahlen gleichartiger Werkstücke, die eine identische Behandlung erfahren müssen.

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Ferner sind zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke Drehherdofen bekannt, bei denen auf einem ringförmigen Herd durch eine Beschickungstür eingegebene Werkstücke den Ofen auf langem Wege in bestimmter Drehrichtung durchlaufen, um dann durch eine unmittelbar neben der Beschickungstür angeordnete Arbeitstür nach Abschluß- der Wärmebehandlung wieder entnommen zu v/erden. Nachteilig ist hierbei, daß der Ofenraum nicht in mehrere Zonen mit verschiedenen Kohlenstoffpotentialen unterteilt werden kann, so daß in der praktischen Anwendung beim Aufkohlen Drehherdofen nur bis zu einer Einsatzhärtetiefe von maximal 0,6 mm benutzt werden, da größere Einsatzhärtetief'en nicht oder nur sehr unwirtschaftlich erzielbar sind. Nachteilig ist darüber hinaus, daß,wie beim bekannten Durchstoßofen, eben-Talls nicht die Möglichkeit besteht, verschiedene Chargen differenziert zu behandeln, da der drehbare Herd mit vorgegebener Drehrichtung in Kombination mit den nebeneinander angeordneten Besehickungs- und Entnahmeöffnungen eine gleich— lauge Behandlungsdauer der Teile im Ofen erzwingt.

Der Erfindung liegt angesichts dieses Standes der Technik die ^uTgabe zugrunde, einen Drehherdofen zu verbessern und insbesondere einen Durchlaufofen zur Wärmebehandlung metallischer" Herkstüeke zu entwickeln, mit dem es unter Meidung der genannten Haehteile möglich ist, gleichzeitig Chargen unterschiedlicher Behandlungsart und -dauer, insbesondere unterschiedlicher Einsatzhärtetiefe beim Aufkohlen im zweistufigen Verfahren;, bei voller Ausnutzung der Ofenkapazität gleichzeitig zu behandeln. Hiermit soll eine hohö Flexibilität in der Anwendung des Ofens zur simultanen Behandlung von Werkstücken unterschiedlicher Größe, Form und Menge erzielt werden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Drehherdofen als Rundtaktofen mit taktweise in der einen

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wie in der entgegengesetzten Drehrichtung drehbeweglichem Ofenherd ausgebildet ist, dessen Bewegungstakt regel- oder unregelmäßig ist.In der bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehherdofens als Durchlaufofen zur mehrstufigen Wärmebehandlung metallischer Werkstücke ist jede Behandlungskammer als Rundtaktofen mit taktweise drehbeweglichem Ofenherd und mit um mindestens ^5° zueinander versetzten Arbeitstüren ausgebildet, wobei eine der Arbeitstüren Zwischentür zur nächsten Behandlungskammer ist.

Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht darin, einen bekannten Drehherdofen dadurch zu verbessern, daß anstelle des stetigen Umlaufs in einer Drehrichtung die Bewegung des Herdes taktweise nur dann vorgenommen wird, wenn entweder eine Charge in den Ofen eingebracht oder aus ihm entnommen wird. Die Drehrichtung des Herdes ist dabei beliebig wählbar und hängt davon ab, wo freie Stellplätze sind bzw. wo eine zu entnehmende Charge steht. Normalerweise wird dabei eine unregelmäßige taktweise Bewegung des Herdes über die automatische Steuerung von Beladung und Entnahme durchgeführt, jedoch sind auch regelmäßige Taktbewegungen bei der Behandlung / \ großer Mengen gleichartiger Teile einstellbar.

Um ein zweistufiges Aufkohlungsverfahren unter Erzielung hoher Einsatzhärtetiefen von bis zu 1,8 mm in vorteilhafter Weise durchführen zu können, ist gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, den Ofenraum als Doppelrundtaktofen mit einer ersten Kammer zum Aufkohlen bei

j hohem C-Potential und einer zweiten Kammer zur Durchführung j . einer Diffusion bei abgesenktem C-Potential auszubilden, wobei j die beiden als separate Rundtaktöfen ausgebildeten Kammern ί durch eine Zwischentür getrennt sind, die vorzugsweise auf einer Achse mit der Beschickungstür und der Entnahmetür angeordnet ist. Zur Erweiterung der Flexibilität könnnen zusätzliche

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If als Rundtaktöfen ausgebildete Kammern in planetenartiger

Anordnung an die erste und/oder zweite Kammer angeschlossen s*in. Insbesondere zur Durchführung von Wärmebehandlungen

■p an Teilen des Automobilbaus, wie Getriebeteilen, Motorteilen

f zur Einzelbehandlung einerseits aber auch Schüttgut, wie

f Bolzen und Schrauben, andererseits, i st es zweckmäßig, den

J als Durchlaufofen ausgebildeten Drehherdofen der Erfindung

zu kombinieren mit je einem Durchstoßofen an der Beschickungsseite und der Entnahmeseite in der Funktion als Anwärmkatnmer bzw. Ausgleichskammer. An letzterer ist üblicherweise zusätzlich eine Abschreckkammer angeschlossen.

In einem solchen Ofen ist es möglich, gleichzeitig Chargen unterschiedlicher Einsatzhärtetiefe zu fahren. So können beispielsweise in der ersten Kammer (Aufkohlen bei hohem C-Potential) gleichzeitig Chargen mit 0,5 mm Einsatzhärtetiefe und Chargen mit z.B. 1,2 mm Einsatzhärtetiefe angeordnet sein. Entsprechend der für beide Chargen unterschiedlichen Behandlungsdauer findet rechnergesteuert die Übergabe über die Zwischentür in d^e zweite Kammer (Diffusion) mit entsprechender zeitlicher Differenz statt, wobei die Drehrichtung des Herdes derart gesteuert ist, daß kürzeste Pewegungswege eingehalten werden. Die gesamte Steuerung des Ofens wird mit einem Rechner durchgeführt, welcher die Kohlenstoffpotentiale sowie Kohlungs- und Diffusionsdauer bei den vorgegebenen Be-,händlungstemperaturen berücksichtigt und außerdem- die Ladevorgänge auf die Ofenkapazität abstimmt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, deren einzige Figur einen Durchlaufofen zur mehrstufigen Wärmebehandlung metallischer Werkstücke unter Schutzgas zeigt, dessen beiden Behandlungskammern gemäß

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dem bevorzugten Vorschlag der Frfindung als Fundtaktöfen mit taktweise drehbeweglichem Ofenherd ausgebildet sind.

In Richtung des Bewegungsweges der Werkstücke sind hintereinander angeordnet:

eine Anwärmkammer 1 als Stoßofen,

eine Aufkohlungskammer 2 als Fundtaktofen,

eine Diffusionskammer 3 als Fundtaktofen,

eine Ausgleichskammer h als Stoßofen und

eine Abschreckkammer 5.

Die Kammern in ihrer Gesamtheit bilden einen Durchlaufofen zum zweistufigen Aufkohlen von Werkstücken unter Schutzgas. Die Werkstücke befinden sich auf einem Grundrost 6 entweder einzeln oder auf Gestellen oder in Körben und gelangen in den Ofen durch eine Spülschleuse 7, die mit einer Aufgabetür versehen ist. Die Spülschleuse 7 ist Teil der Anwärmkammer und schließt diese atmosphärisch von der Außenluft ab. Bei geschlossener Zwischentür 9 zur Kammer 1 ist ein Spülvorgang durchführbar.

Die Kammer 1 wird mittels eines Stoßzylinders 10 bei geöffneter Zwischentür 9 beschickt. Die Chargen werden taktweise durch die Anwärmkammer 1 transportiert und dabei unter einer kohlungsneutralen, nicht rußenden Atmosphäre auf eine Kohlungstemperatur von 830° C bis 900° C erwärmt. Die Anwärmkammer 1 ist damit nach Art eines Stoßofens ausgebildet, wobei eine elektrische Beheizung und eine Unterteilung in zwei Heizzonen (nicht dargestellt ) vorgesehen ist» Als Schutzgas wird Endogas und Luft verwendet.

Am in der Zeichnung linken Ende der Änwärmkammer 1 ist eine Entlädevörriöhtung in Form einer DrUckkette 11 angeordnet j

welche nach öffnen einer Zwischentür 12 die dort befindliche Charge in die angeschlossene Aufkohlungskammer 2 schiebt. Die Aufkohlungskammer 2 ist als Rundtaktofen ausgebildet. Sie weist einen Drehherd 13 auf, der in beide Bewegungsrichtungen wahlweise drehbar ist und achtzehn Chargenplätze besitzt. Die Drehbewegung wird taktweise rechnergesteuert in Abhängigkeit von der Charge und folglich der Behandlungsdauer regelmäßig oder unregelmäßig in der einen oder entgegengesetzten Drehrichtung durchgeführt. Zur Durchführung eines Aufkohlungsvor-( gangs mit hohem Kohlenstoffpotential ist die Aufkohlungskammer auf 900° C mittels in vier Heizzonen angeordneten Heizelementen aufheizbar. Als Schutzgas wird Endogas mit einem Zusatzgas verwendet. Die Charge verbleibt entsprechend der zur Erzielung einer vorgegebenen Einsatzhärtetiefe erforderlichen Zeit in der aufkohlenden Atmosphäre, die bis kurz unter der Rußgrenze gehalten werden kann. Nach Ablauf der bestimmten Zeit wird die Charge auf dem Drehherd 13 zur Entnahmeseite gefahren, wo eine Zwischentür Ik zur Diffusionskammer 3 geöffnet wird. Eine Entladeeinrichtung in Form einer Druckkette 15 schiebt die Charge in diese Kammer, die als kleinerer Rundtaktofen ausgebildet ist.

\ Die Diffusionskammer 3 weist sechs Chargenplätze auf. Mittels nicht dargestellter Heizelemente wird eine Behandlungstemperatur von 900° C eingestellt, wobei axs Schutzgas Endogas/Zusatzgas-Luft verwendet wird. Entsprechend der Dauer des Diffusionsvorganges mit der für die Charge entsprechenden individuellen Verweilzeit wird der Verbleib der Charge in der Kammer 3 rechnergesteuert gewährleistet, die Charge sodann zur Entnahmeseite auf kürzestem Wege durch Drehung des Herdes nach links oder rechts befördert und dort nach öffnen einer Zwischentür

16 der Transport in die Ausgleichskammer H mittels einer Kette

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Die Ausgleichskammer H ist nach Art eines Stößöfehs ausgebildet. Sie Weist in zwei Zonen verteilte,, nicht dargestellte

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Heizelemente auf, die eine gewünschte Temperatureinstellung, beispielsweise zum Abheizen der Charge auf Härtetemperatur von 85Ο⁰ C ermöglichen. Als Schutzgas wird Endogas/Zusatzgas+Luft verwendet.

In der Ausgleichskammer H wird die Charge auf Härtetemperatur abgeheizt unter einer Atmosphäre, die dem gewünschten Randkohlenstoffgehalt entspricht. Für den Transport durch den Stoßofen sorgt wiederum ein Stoßzylinder 18. Nach erfolgter Temperaturabsenkung und Ausgleich der Charge auf Härtetemperatur erreicht diese eine der beiden in der Zeichnung rechts dargestellten Entnahmepositionen. Entweder fördert ein eingebauter kalter Kettentrieb 19 die Charge auf dem strichpunktiert dargestellten Weg auf einer Absenkplattform eines ölabschreckbades der Härtekammer 5 oder wird eine Einzelentnahme durch eine Schlitztür 20 durchgeführt.

Mit dem beschriebenen Ofen ist auf wirtschaftliche Weise die zweistufige Aufkohlungsbehandlung verschiedener Werkstücke nach Material, Form, Größe und Menge individuell möglich, so daß die Vorteile an sich bekannter Durchstoßöfen (vollautomatischer Betrieb, hohe Erwärmungsgeschwindigkeiten)bei Beibehaltung der zweistufigen Aufkohlung mit den Vorteilen eines Drehherdofens unter Bereitstellung einer hohen Flexibilität vereinigt werden.

Bezugszeichenliste:

1 Anwärmkammer

2 Aufkohlungskammer

3 Diffusionskairaner

4 Ausgleichskammer

5 Härtekammer

6 Grundrost

7 Spülschleuse

8 Aufgabetür

9 Zwischentür

10 Stoßzylinder

11 Druckkette

12 Zwischentür

13 Drehherd

Ik Zwischentür

15 Druckkette

16 Zwischentür

17 Kette

18 Stoßzylinder

19 Kettentrieb

20 Schlitztür

Claims

Ansprüche :

1. Drehherdofen zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke unter Schutzgas mit ringförmigem,drehbeweglichem Ofenherd und einer Arbeitstür,

dadurch gekennzeichnet, daß der Drehherdofen als Rundtaktofen mit taktweise in der einen wie in der entgegengesetzten Drehrichtung drehbeweglichem Ofenherd ausgebildet ist, dessen Bewegungstakt regel- oder unregelmäßig ist.

2. Drehherdofen nach Anspruch 1 als Durchlaufofen zur mehrstufigen Wärmebehandlung metallischer Werkstücke unter Schutzgas, insbesondere zum zweistufigen Aufkohlen, mit einem in mehrere Behandlungskammern unterschiedlicher Temperatur und/oder Ofenatmosphäre unterteilten und mit je einer Tür für die Bescnickung und die Entnahme der Werkstücke versehenen Ofenraum, dadurch gekennzeichnet, daß jede Behandlungskammer (2, 3) als Pundtaktofen mit taktweise drehweglichem Ofenherd und mit um mindestens 45° zueinander versetzten Arbeitstüren ausgebildet ist, wobei eine der Arbeitstüren Zwischentür (1Ί) zur nächsten Behandlungskammer (3) ist.

3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenraum als Doppelrundtaktofen mit einer ersten Kammer (2) zum Aufkohlen bei hohem C-Potential und einer zweiten Kammer (3) zur Durchführung einer Diffusion bei abgesenktem C-Potential ausgebildet ist, wobei die beiden als separate Rundtaktöfen ausgebildeten Kammern (2,3) durch eine

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Zwischentür (l4) getrennt sind, die vorzugsweise auf einer Achse mit der Beschickungstür (12) u:id der Entnahmetür (16) angeordnet ist.

h. Ofen nach Anspruch 2 und 3₃ dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche als Rundtaktöfen ausgebildete Kammern in planetenartiger Anordnung an die erste und/oder zweite hammer angeschlossen sind.

5. Ofen nach einem der Ansprüche 2 bis H₃ gekennzeichnet durch die Anordnung je eines Durchstoßofens an der Beschickungsseite und der Entnahmeseite als Anwärmkammer (1) bzw. Ausgleichskammer (4), an die vorzugsweise eine Abschreckkaminer (5) angeschlossen ist.