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EP0735149B1 - Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke unter Vakuum - Google Patents

Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke unter Vakuum Download PDF

Info

Publication number
EP0735149B1
EP0735149B1 EP96101733A EP96101733A EP0735149B1 EP 0735149 B1 EP0735149 B1 EP 0735149B1 EP 96101733 A EP96101733 A EP 96101733A EP 96101733 A EP96101733 A EP 96101733A EP 0735149 B1 EP0735149 B1 EP 0735149B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
kiln
furnace
constructed
batches
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96101733A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0735149A1 (de
Inventor
Bernd Dr. Edenhofer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ipsen International GmbH
Original Assignee
Ipsen International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ipsen International GmbH filed Critical Ipsen International GmbH
Publication of EP0735149A1 publication Critical patent/EP0735149A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0735149B1 publication Critical patent/EP0735149B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0037—Rotary furnaces with vertical axis; Furnaces with rotating floor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/773—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material under reduced pressure or vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/16—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a circular or arcuate path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D2003/0034—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
    • F27D2003/0059—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities comprising tracks, e.g. rails and wagon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0073—Seals
    • F27D2099/0078—Means to minimize the leakage of the furnace atmosphere during charging or discharging
    • F27D2099/008—Using an air-lock
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/04—Ram or pusher apparatus

Definitions

  • the invention relates to a device for heat treatment of metallic Workpieces under vacuum with a rotary cycle furnace with an annular Turntable and a feed lock and an output lock, the Work piece batches using the turntable to different Machining positions are movable.
  • Such a device in which the workpieces to be treated by means of a Rotary plates can be fed to different processing positions known for example from DE-PS 40 05 956.
  • this device is the turntable arranged in a vacuum chamber through partitions in different rooms divided so that different treatments different processing positions are possible.
  • To be treated the workpiece batches arranged in the separated rooms different processing positions within the vacuum chamber supplied on which the workpieces undergo various plasma treatments and / or can be subjected to heat treatments.
  • the object of the invention is to create a device for the heat treatment of metallic workpieces under vacuum, which allows a flexible change between different batches with different case hardening depths, without the change in carburizing conditions affecting the other batches.
  • the technical solution to this problem by the invention is characterized in that the rotary cycle furnace is designed as a vacuum ring furnace for the diffusion phase and that at least one separate carburizing furnace chamber is arranged along the circumference and outside of the rotary cycle furnace at least between the feed lock and the output lock, into which the workpiece batches for a carburizing treatment can be introduced.
  • the main advantage of such an embodiment according to the invention is that the rotary cycle oven is used only for diffusion and the workpiece batches for the carburizing phases in the separately arranged individual carburizing chambers are insertable. After a carburizing phase, the batch of workpieces becomes diffusion Move back into the rotary cycle oven until it is ready for another Phase of the carburizing process is again brought into a carburizing furnace chamber or but after completing the carburizing process via the output lock can be removed from the rotary cycle oven.
  • the carburizing furnace chambers can in a rotary cycle furnace according to the invention as plasma furnaces or Vacuum furnaces should be designed.
  • Preheating the feed lock to the treatment temperature is according to one advantageous further development of the invention between the feed lock and the rotary cycle oven switched at least one heating chamber. Since the Heating the workpiece batches from the outside, it can in particular be advantageous for solid workpieces that between the Heating chamber and the rotary cycle oven a temperature compensation chamber is interposed in which there is a uniform temperature distribution in can set the workpiece batch.
  • the Compensation chamber as a hydrogen sputtering chamber for surface cleaning of the workpieces.
  • a cleaning of the Workpiece surfaces using a hydrogen plasma is particularly then advantageous if the at least one arranged on the rotary cycle furnace Carburizing furnace chamber is designed as a plasma furnace.
  • the delivery lock is as Cooling chamber trained.
  • the direct design of the delivery lock as The cooling chamber enables a particularly space-saving and compact design the plant.
  • the Cooling chamber designed as a gas quenching chamber or with a Liquid quenching bath.
  • a hardening furnace can be interposed, in which the batch first on the Hardening temperature is cooled before it is then in the cooling chamber is deterred.
  • Carburizing furnace chamber assigned two thrust devices, either can be operated electrically, pneumatically or hydraulically.
  • the device for heat treatment of metallic shown in Fig. 1 Workpieces in batches 1 exist in the direction of the transport route Batches 1 from a feed lock 2, a heating chamber 3, one Compensation chamber 4, a rotary cycle oven 5 as a diffusion oven, two Carburizing furnace chambers 6 and an output lock 7.
  • the feed lock 2 is removed from a batch store (not shown) via a transport device 8 with the workpiece batches to be treated loaded. After loading the feed lock 2 doors 2a and 2b the feed lock 2 is closed and the feed lock 2 via a Pump not shown evacuated because the subsequent treatment of the Batches 1 in the chambers 3 and 4 and the rotary cycle oven 5 under vacuum he follows. Then door 2b is opened, batch 1 by means of a Shock device 2c transported into the heating chamber 3 and the door 2b again locked.
  • the Charge 1 by means of heaters, not shown, except for the Treatment temperature heated, d. H. up to the temperature, which is also in the Rotary cycle furnace 5 prevails.
  • the heating chamber 3 is followed by the compensation chamber 4, wherein a door 3a between the heating chamber 3 and the compensation chamber 4 is arranged and the transport of the batch 1 within the heating chamber 3rd via an impact device 3c and the transport from the heating chamber 3 in the compensation chamber 4 takes place via an impact device 3b.
  • a door 3a between the heating chamber 3 and the compensation chamber 4 is arranged and the transport of the batch 1 within the heating chamber 3rd via an impact device 3c and the transport from the heating chamber 3 in the compensation chamber 4 takes place via an impact device 3b.
  • the heating of the batches 1 in the heating chamber 3 by means of Heating only from the outside via radiation in particular massive workpieces still have no even temperature distribution when the surface has already reached the treatment temperature and therefore the Charge 1 is removed from the heating chamber 3 in order not to carry the workpiece too high a temperature.
  • the compensation chamber 4 the is also equipped with heaters, not shown, can Compensate the temperature in the workpiece.
  • the temperature in the Compensation chamber 4 regulated so that it is always on a constant Temperature, namely the desired treatment temperature is maintained.
  • the usual treatment temperatures are between 800 ° C and 1000 ° C.
  • the batch 1 After reaching the treatment temperature, the batch 1 after the Opening a door 4a in the rotary cycle oven 5 by means of a pushing device 4b pushed and the door 4a closed again.
  • the batch 1 is a direct way the carburizing furnace chambers 6 transported.
  • the chambers 6 are before the insertion of a batch 1 by means of a pump, not shown evacuated.
  • a furnace chamber door 6a is opened and on the inside of the rotary cycle furnace arranged shock device 6b Charge 1 pushed into the carburizing furnace chamber 6 and the furnace chamber door 6a closed again.
  • the carburizing furnace chamber which either as Plasma oven or designed as a vacuum oven is the real one Carburization process completed.
  • the carburizing furnace is switched off again for the duration of the carburization and, if necessary, the Process gas removed from the carburizing furnace chamber 6.
  • the furnace chamber door 6a opened again and the batch 1 by means of one of the pushing device 6b opposite arranged shock device 6c back into the Rotary cycle oven 5 pushed.
  • the diffusion phase takes place during which the Edge carbon content drops again.
  • the described carburizing process and the diffusion phase repeated several times. Due to the structure of the device with the Rotary cycle furnace 5 for the diffusion phase and the outside Carburizing furnace chambers 6 for the actual carburizing process is one ensures optimal use of the device, since during an already Charge 1 treated in a carburizing furnace chamber 6 for the diffusion phase lingers in the rotary cycle oven 5, another batch 1 with possibly other ones Carburizing conditions are placed in the carburizing furnace chamber 6 can. Depending on how many carburizing furnace chambers 6 along the Scope of the rotary cycle oven 5 are arranged, the flexibility of this Device increased and the treatment time can be shortened.
  • the second embodiment of the device shown in FIG. 2 is up to the area of the delivery lock 7 is identical to the device according to FIG. 1 trained.
  • the Rotary cycle oven 5 and the output lock 7 designed as a cooling chamber Intermediate hardening furnace 9.
  • Such a hardening furnace 9 is necessary if the carburizing temperature in the carburizing furnace chambers 6 clearly above that Curing temperature of batch 1 is, and batch 1 after Carburizing process and before quenching to hardening temperature must be cooled.
  • batch 1 goes through after last diffusion phase in the rotary cycle furnace 5 first the hardening furnace 9, then in the cooling chamber of the delivery lock 7 to be quenched.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke unter Vakuum mit einem Rundtaktofen mit einem ringförmigen Drehteller sowie einer Aufgabeschleuse und einer Ausgabeschleuse, wobei die Werkstückchargen mittels des Drehtellers zu verschiedenen Bearbeitungspositionen verfahrbar sind.
Eine solche Vorrichtung, bei der die zu behandelnden Werkstücke mittels eines Drehtellers verschiedenen Bearbeitungspositionen zuführbar sind, ist beispielsweise aus der DE-PS 40 05 956 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist der in einer Vakuumkammer angeordnete Drehteller durch Trennwände in verschiedene Räume unterteilt, so daß unterschiedliche Behandlungen an verschiedenen Bearbeitungspositionen möglich sind. Zur Behandlung werden die in den abgetrennten Räumen angeordneten Werkstückchargen verschiedenen Bearbeitungspositionen innerhalb der Vakuumkammer zugeführt, an denen die Werkstücke verschiedenen Plasma-Behandlungen und/oder Wärmebehandlungen unterzogen werden können.
Zwar ist es bei dieser bekannten Vorrichtung möglich, verschiedene Chargen verschiedenen Behandlungen zu unterziehen, jedoch leidet die Flexibilität dieser bekannten Vorrichtung darunter, daß die Verweilzeit der Chargen in der Vakuumkammer von der längsten Behandlungsdauer einer Charge abhängt, da alle Chargen auf einem gemeinsamen Drehteller angeordnet sind und somit ein Verfahren des Drehtellers zu einer neuen Bearbeitungsposition oder zur Ausgabeschleuse erst dann stattfinden kann, wenn alle Bearbeitungen an den einzelnen Bearbeitungspositionen abgeschlossen sind.
Ferner ist beispielsweise aus der EP-PS 0 198 871 die Verwendung eines Rundtaktofens zur Behandlung metallischer Werkstücke in einer Kohlungsatmosphäre bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung schließt sich an den ersten Rundtaktofen, in dem die Aufkohlungsphase abläuft, ein weiterer Rundtaktofen oder ein Durchstoßofen für die Diffusionsphase an. Dieses Anlagenkonzept ebenso wie das vorherbeschriebene Anlagenkonzept gemäß der DE-PS 40 05 956 sind im wesentlichen für zweistufige Aufkohlungsprozesse anwendbar, die aus einer Kohlungsphase und einer Diffusionsphase bestehen, die nacheinander ablaufen.
Für Vakuumprozesse oder Plasmaprozesse, bei denen mehrere Kohlungsphasen und mehrere Diffusionsphasen abwechselnd nacheinander durchlaufen werden, sind diese bekannten Vorrichtungen nicht geeignet oder aber nicht flexibel genug.
Aufgrund der hohen Stoffübertragungsrate bei Vakuumprozessen und Plasmaprozessen, bei denen schon nach wenigen Minuten die Karbidgrenze erreicht wird, muß sich an diese Stoffübertragungsphase eine Diffusionsphase anschließen, damit der Randkohlenstoffgehalt vor einer erneuten Stoffübertragungsphase absinkt. Je nach gewünschter Einsatzhärtetiefe muß dieser Wechsel zwischen Stoffübertragungsphase und Diffusionsphase mehrfach hintereinander wiederholt werden. Da bei der Vorrichtung gemäß der DE-PS 40 05 956 in der gesamten Vakuumkammer die gleiche Atmosphäre herrscht, können die Aufkohlungsbedingungen für einzelne Chargen nicht geändert werden, ohne die anderen im Rundtaktofen angeordneten Chargen in irgendeiner Weise zu beeinflussen.
Davon ausgehend liegt die Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke unter Vakuum zu schaffen, die einen flexiblen Wechsel zwischen verschiedenen Chargen mit unterschiedlichen Einsatzhärtetiefen gestattet, ohne das der Wechsel der Aufkohlungsbedingungen die übrigen Chargen beeinflußt.
Die technische Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rundtaktofen als Vakuumringofen für die Diffusionsphase ausgebildet ist und daß entlang dem Umfang und außerhall des Rundtaktofens zumindest zwischen der Aufgabeschleuse und der Ausgabeschleuse mindestens eine gesonderte Aufkohlungsofenkammer angeordnet ist, in die die Werkstückchargen für eine Aufkohlungsbehandlung einbringbar sind.
Der wesentliche Vorteil einer solchen erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, daß der Rundtaktofen nur für die Diffusion verwendet wird und die Werkstückchargen bedarfsweise für die Kohlungsphasen in die separat an dem Ring angeordneten einzelnen Aufkohlungskammern einschiebbar sind. Nach Ablauf einer Kohlungsphase wird die Werkstückcharge zur Diffusion zurück in den Rundtaktofen verfahren, bis diese für eine nächste Kohlungsphase erneut in eine Aufkohlungsofenkammer verbracht werden oder aber nach Abschluß des Aufkohlungsprozesses über die Ausgabeschleuse aus dem Rundtaktofen entnommen werden kann. Die Aufkohlungsofenkammern können bei einem erfindungsgemäßen Rundtaktofen als Plasmaöfen oder Vakuumöfen ausgebildet sein.
Um die Werkstücke vor der Aufgabe in den Rundtaktofen über die Aufgabeschleuse auf die Behandlungstemperatur vorzuheizen, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung zwischen die Aufgabeschleuse und den Rundtaktofen mindestens eine Aufheizkammer geschaltet. Da die Aufheizung der Werkstückchargen von außen erfolgt, kann es insbesondere bei massiveren Werkstücken vorteilhaft sein, daß zwischen der Aufheizkammer und dem Rundtaktofen eine Temperaturausgleichskammer zwischengeschaltet ist, in der sich eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Werkstückcharge einstellen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Ausgleichskammer als Wasserstoffsputter-Kammer zur Oberflächenreinigung der Werkstücke ausgebildet sein. Eine solche Reinigung der Werkstückoberflächen mittels eines Wasserstoffplasmas ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die mindestens eine am Rundtaktofen angeordnete Aufkohlungsofenkammer als Plasmaofen ausgebildet ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Ausgabeschleuse als Kühlkammer ausgebildet. Die direkte Ausbildung der Ausgabeschleuse als Kühlkammer ermöglicht eine besonders platzsparende und kompakte Bauweise der Anlage. Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann die Kühlkammer als Gasabschreckkammer ausgebildet oder mit einem Flüssigkeitsabschreckbad ausgerüstet sein.
Um auch Werkstückchargen behandeln zu können, bei denen die Kohlungstemperatur in der Aufkohlungsofenkammer deutlich über der Härtetemperatur liegt, kann zwischen dem Rundtaktofen und der Kühlkammer ein Härteofen zwischengeschaltet sein, in dem die Charge zuerst auf die Härtetemperatur abgekühlt wird, bevor sie anschließend in der Kühlkammer abgeschreckt wird.
Zum Verfahren der Werkstückchargen vom Rundtaktofen in eine Aufkohlungsofenkammer bzw. zum Verschieben aus einer Aufkohlungsofenkammer in den Rundtaktofen sind jeder Aufkohlungsofenkammer zwei Stoßeinrichtungen zugeordnet, die entweder elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betreibbar sind.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung schematisch dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines flexiblen Ring-Vakuumofens und
Fig. 2
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines flexiblen Ring-Vakuumofens.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke in Chargen 1 besteht in Richtung des Transportweges der Chargen 1 aus einer Aufgabeschleuse 2, einer Aufheizkammer 3, einer Ausgleichskammer 4, einem Rundtaktofen 5 als Diffusionsofen, zwei Aufkohlungsofenkammern 6 sowie einer Ausgabeschleuse 7.
Von einem nicht dargestellten Chargenspeicher wird die Aufgabeschleuse 2 über eine Transportvorrichtung 8 mit den zu behandelnden Werkstückchargen beschickt. Nach dem Beladen der Aufgabeschleuse 2 werden Türen 2a und 2b der Aufgabeschleuse 2 geschlossen und wird die Aufgabeschleuse 2 über eine nicht dargestellte Pumpe evakuiert, da die nachfolgende Behandlung der Chargen 1 in den Kammern 3 und 4 sowie dem Rundtaktofen 5 unter Vakuum erfolgt. Anschließend wird die Tür 2b geöffnet, die Charge 1 mittels einer Stoßeinrichtung 2c in die Aufheizkammer 3 befördert und die Tür 2b wieder verschlossen.
In der mit zwei Chargenplätzen dargestellten Aufheizkammer 3 wird die Charge 1 mittels nicht dargestellter Heizungen bis auf die Behandlungstemperatur aufgeheizt, d. h. bis auf die Temperatur, die auch im Rundtaktofen 5 herrscht.
Der Aufheizkammer 3 schließt sich die Ausgleichskammer 4 an, wobei zwischen der Aufheizkammer 3 und der Ausgleichskammer 4 eine Tür 3a angeordnet ist und der Transport der Charge 1 innerhalb der Aufheizkammer 3 über eine Stoßeinrichtung 3c und der Transport von der Aufheizkammer 3 in die Ausgleichskammer 4 über eine Stoßeinrichtung 3b erfolgt. Sobald eine Charge 1 die Aufheizkammer 3 in die Ausgleichskammer 4 verlassen hat, wird eine neue Charge 1 über die Aufgabeschleuse 2 in die Aufheizkammer 3 verbracht.
Da die Aufheizung der Chargen 1 in der Aufheizkammer 3 mittels der Heizungen nur von außen über Strahlung erfolgt, weisen insbesondere massive Werkstücke noch keine gleichmäßige Temperaturverteilung auf, wenn die Oberfläche bereits die Behandlungstemperatur erreicht hat und deshalb die Charge 1 aus der Aufheizkammer 3 entfernt wird, um das Werkstück nicht mit einer zu hohen Temperatur zu belasten. In der Ausgleichskammer 4, die ebenfalls mit nicht dargestellten Heizungen ausgerüstet ist, kann sich die Temperatur im Werkstück ausgleichen. Hierzu ist die Temperatur in der Ausgleichskammer 4 so geregelt, daß sie immer auf einer gleichbleibenden Temperatur, nämlich der gewünschten Behandlungstemperatur gehalten wird. Die üblichen Behandlungstemperaturen liegen zwischen 800°C und 1000°C.
Nach dem Erreichen der Behandlungstemperatur wird die Charge 1 nach dem Öffnen einer Tür 4a mittels einer Stoßeinrichtung 4b in den Rundtaktofen 5 geschoben und die Tür 4a wieder verschlossen. Mittels des ringförmigen Drehtellers des Rundtaktofens 5 wird die Charge 1 auf direktem Wege zu einer der Aufkohlungsofenkammern 6 transportiert. Die Kammern 6 werden vor dem Einschieben einer Charge 1 mittels einer nicht dargestellten Pumpe evakuiert. Dann wird eine Ofenkammertür 6a geöffnet und wird mittels einer, auf der Innenseite des Rundtaktofens angeordneten Stoßeinrichtung 6b die Charge 1 in die Aufkohlungsofenkammer 6 geschoben und die Ofenkammertür 6a wieder verschlossen. In der Aufkohlungsofenkammer, welche entweder als Plasmaofen oder als Vakuumofen ausgelegt ist, wird der eigentliche Aufkohlungsprozeß vollzogen. Nach Beendigung der vorgesehenen Kohlungsdauer wird der Aufkohlungsofen wieder abgeschaltet und ggfs. das Prozeßgas aus der Aufkohlungsofenkammer 6 entfernt. Nach erneuter Evakuierung der Aufkohlungsofenkammer 6 wird die Ofenkammertür 6a wieder geöffnet und die Charge 1 mittels einer der Stoßeinrichtung 6b gegenüber angeordneten Stoßeinrichtung 6c wieder zurück in den Rundtaktofen 5 geschoben.
Im Rundtaktofen 5 findet anschließend an den Aufkohlungsprozeß unter Vakuum bei gleichbleibender Temperatur die Diffusionsphase statt, bei der der Randkohlenstoffgehalt wieder absinkt. Je nach gewünschter Einsatzhärtetiefe werden der beschriebene Aufkohlungsprozeß und die Diffusionsphase mehrfach wiederholt. Aufgrund des Aufbaus der Vorrichtung mit dem Rundtaktofen 5 für die Diffusionsphase und den außen liegenden Aufkohlungsofenkammern 6 für den eigentlichen Aufkohlungsprozeß ist eine optimale Ausnutzung der Vorrichtung gewährleistet, da während eine bereits in einer Aufkohlungsofenkammer 6 behandelte Charge 1 zur Diffusionsphase im Rundtaktofen 5 verweilt, eine andere Charge 1 mit eventuell anderen Aufkohlungsbedingungen in die Aufkohlunsofenkammer 6 verbracht werden kann. Je nachdem, wie viele Aufkohlungsofenkammern 6 entlang dem Umfang des Rundtaktofens 5 angeordnet sind, kann die Flexibilität dieser Vorrichtung gesteigert und die Behandlungsdauer verkürzt werden.
Sobald der letzte Diffusionsprozeß im Rundtaktofen 5 abgelaufen ist, wird die Charge 1 vor eine Tür 7a der Ausgabeschleuse 7 transportiert. Anschließend wird die Ausgabeschleuse 7 evakuiert, die Tür 7a geöffnet und die Charge 1 mittels einer Stoßeinrichtung 7b in die Ausgabeschleuse 7 befördert. Nach dem Verschließen der Tür 7a kann in der als Kühlkammer ausgebildeten Ausgabeschleuse 7 die Charge 1 mit Gas oder in einem Flüssigkeitsbad abgeschreckt werden.
Die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform der Vorrichtung ist bis auf den Bereich der Ausgabeschleuse 7 identisch mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ausgebildet. Bei dieser alternativen Ausführungsform ist zwischen dem Rundtaktofen 5 und der als Kühlkammer ausgebildeten Ausgabeschleuse 7 ein Härteofen 9 zwischengeschaltet. Ein solcher Härteofen 9 ist notwendig, wenn die Kohlungstemperatur in den Aufkohlungsofenkammern 6 deutlich über der Härtetemperatur der Charge 1 liegt, und die Charge 1 nach dem Aufkohlungsprozeß und vor dem Abschrecken auf die Härtetemperatur abgekühlt werden muß. Zu diesem Zweck durchläuft die Charge 1 nach der letzten Diffusionsphase im Rundtaktofen 5 zuerst den Härteofen 9, um dann in der Kühlkammer der Ausgabeschleuse 7 abgeschreckt zu werden.
Mit einer solchermaßen ausgestalteten Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke wird somit gewährleistet, daß Werkstückchargen mit den unterschiedlichsten Härtebedingungen gleichzeitig mittels einer Vorrichtung behandelt werden können, ohne daß die anzuwendenden unterschiedlichen Härtebedingungen sich auf die anderen Chargen auswirken. Neben der hohen Flexibilität der voranstehend beschriebenen Anlage ermöglicht die Verwendung des Rundtaktofens 5 als reinem Diffusionsofen mit den angeschlossenen einzelnen Aufkohlungsofenkammern 6 eine optimale Ausnutzung der Vorrichtung, ohne daß einzelne Bearbeitungspositionen aufgrund möglicher Wechselwirkungen mit anderen Chargen leerstehen müßten.
Bezugszeichenliste
1
Charge
2
Aufgabeschleuse
2a
Tür
2b
Tür
2c
Stoßeinrichtung
3
Aufheizkammer
3a
Tür
3b
Stoßeinrichtung
3c
Stoßeinrichtung
4
Ausgleichskammer
4a
Tür
4b
Stoßeinrichtung
5
Rundtaktofen
6
Aufkohlungsofenkammer
6a
Ofenkammertür
6b
Stoßeinrichtung
6c
Stoßeinrichtung
7
Ausgabeschleuse
7a
Tür
7b
Stoßeinrichtung
8
Fördervorrichtung
9
Härteofen

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke unter Vakuum mit einem Rundtaktofen (5) mit einem ringförmigen Drehteller sowie einer Aufgabeschleuse (2) und einer Ausgabeschleuse (7), wobei die Werkstückchargen (1) mittels des Drehtellers zu verschiedenen Bearbeitungspositionen verfahrbar sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rundtaktofen (5) als Vakuumofen für die Diffusionsphase ausgebildet ist und entlang dem Umfang und außerhall des Rundtaktofens (5) zumindest zwischen der Aufgabeschleuse (2) und der Ausgabeschleuse (7) mindestens eine Aufkohlungsofenkammer (6) angeordnet ist, in die die Werkstückchargen (1) für eine Aufkohlungsbehandlung einbringbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aufkohlungsofenkammer (6) als Plasmaofen ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aufkohlungsofenkammer (6) als Vakuumofen ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Aufgabeschleuse (2) und den Rundtaktofen (5) mindestens eine Aufheizkammer (3) geschaltet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die mindestens eine Aufheizkammer (3) und den Rundtaktofen (5) mindestens eine Ausgleichskammer (4) geschaltet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Ausgleichskammer (4) als Wasserstoffsputterkammer zur Oberflächenreinigung der Werkstückchargen (1) ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeschleuse (7) als Kühlkammer ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer als Gasabschreckkammer ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer mit einem Flüssigkeitsbad ausgerüstet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die als Kühlkammer ausgebildete Ausgabeschleuse (7) und den Rundtaktofen (5) ein Härteofen (9) geschaltet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Aufkohlungsofenkammer (6) zwei Stoßeinrichtungen (6b, 6c) zugeordnet sind, um elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betrieben die Chargen (1) vom Rundtaktofen (5) in die Aufkohlungsofenkammer (6) bzw. von der Aufkohlungsofenkammer (6) zurück in den Rundtaktofen (5) zu verschieben.
EP96101733A 1995-03-31 1996-02-07 Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke unter Vakuum Expired - Lifetime EP0735149B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE29505496U 1995-03-31
DE29505496U DE29505496U1 (de) 1995-03-31 1995-03-31 Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke unter Vakuum

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0735149A1 EP0735149A1 (de) 1996-10-02
EP0735149B1 true EP0735149B1 (de) 1999-12-22

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