DE1104543B

DE1104543B - Verfahren zur Herstellung von Atmosphaeren fuer die Behandlung von Metallen bei erhoehter Temperatur

Info

Publication number: DE1104543B
Application number: DES57137A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Ludwig Schwank
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-02-28
Filing date: 1958-02-28
Publication date: 1961-04-13

Description

Verfahren zur Herstellung von Atmosphären für die Behandlung von Metallen bei erhöhter Temperatur Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Atmosphären für die Behandlung von Metallen bei erhöhter Temperatur, insbesondere für das Hartlöten von Metallkörpern und für die Gaszementierung und Nitrierung bzw. Carbonitrierung von Stahlteilen, aus Flüssigkeiten, vorzugsweise unter Verwendung von aliphatischen Alkoholen mit oder ohne Beimengungen, wie Wasser und Ammoniakflüssigkeit, die nach Einführung in den Behandlungsraum zersetzt werden.
Bei bekannten Verfahren wird die Ausgangsflüssigkeit zur Erzeugung der Atmosphäre in einen Ofen eingebracht, dort zersetzt, und danach auf das zu behandelnde, im Ofen angeordnete Teil einwirken lassen. Da im Ofen, der eine aufwendige Wärmeisolierung haben muß, eine molekulare Gasatmosphäre an der Oberfläche des Metallteiles herrscht, ist die notwendige Behandlungsdauer für die Metalloberfläche verhältnismäßig lang. Außerdem besteht noch der Nachteil, daß eine stellenweise Behandlung des Metallteiles nur bei vorheriger Abdeckung der übrigen Oberflächen möglich ist.
Diese Nachteile auf einfache Weise zu beseitigen, gelingt bei dem Verfahren nach der Erfindung dadurch, daß die Ausgangsflüssigkeit zur Erzeugung der Atmosphäre unmittelbar auf das erhitzte Werkstück oder Teile desselben aufgebracht wird.
Es kann dadurch auch eine partielle Behandlung ohne Abdeckung ermöglicht werden und die Behandlungsdauer läßt sich wesentlich verkürzen, weil sich durch Spaltung am Werkstück eine atomare Gasatmosphäre im status nascendi ergibt, die eine wesentlich größere Reaktionsgeschwindigkeit bei der Diffusion hat als die molekulare.
Nach der weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Aufbringen der Ausgangsflüssigkeit auf das Werkstück in einem Ofen erfolgen, der auf Behandlungstemperatur gebracht wird. Dieses Verfahren wird insbesondere dann angewandt, wenn Werkstücke im Ganzen erhitzt werden sollen. Werden nur Teile des Werkstückes mit einer Ausgangsflüssigkeit nach der Erfindung benetzt, so findet das Verfahren zweckmäßig Anwendung unter Benutzung eines gering oder nicht beheizten Behandlungsraumes, etwa einer Haube; darin können Kühlmittel zur Kondensation der nicht zersetzten Dämpfe vorgesehen sein, wenn die Absicht besteht, die unbenutzten Dämpfe durch Kondensierung wieder zu .gewinnen. Ebenso kann das Verfahren bei örtlicher Erhitzung der Werkstücke so abgeändert werden, daß das Aufbringen der Ausgangsflüssigkeit auf die Werkstückteile an offener Arbeitsstelle ohne Hauben oder ähnlichen Abschluß erfolgt. Dabei genügen einfache und billige Apparaturen zur Ausübung des Verfahrens, aber es wird dann im allgemeinen auf die Wiedergewinnung der unzersetzten Dämpfe verzichtet.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Ausgangsflüssigkeit vorteilhaft zerstäubt (vernebelt) und auf -die zu behandelnden Teile der Werkstücke geblasen. Zweckmäßig erfolgt die Rufheizung der Werkstückteile auf die Behandlungstemperatur durch induktive Erhitzung mit Netz-, Mittel-oder Hochfrequenz oder mittels - beispielsweise fokussierter - Wärmestrahlung. Die Bildung der Behandlungsatmosphären kann auf scharf umrissene Teile begrenzt werden, indem nur diese Teile erhitzt werden und/oder die Ausgangsflüssigkeit nur auf diese Teile aufgebracht wird, beispielsweise durch Zerstäubung. Die bei Ofenbehandlung sonst übliche Abdekkung der nicht zu behandelnden Werkstückteile entfällt damit; es kann das ganze Werkstück dann ohne Abdeckungen teilbehandelt werden. Erfindungsgemäß werden die beispielsweise zu härtenden Teile des Werkstücks auf höhere Temperaturen als die Aufkohlungs- oder Carbonitriertemperatur, insbesondere auf Temperaturen von 110° C und mehr, gebracht. Vorteilhaft werden für die Zerstäubung der Flüssigkeiten Düsenzerstäuber verwendet, bei denen als Druckgas ein inertes oder schwach reduzierendes Gas, wie Stickstoff, Argon od. dgl. dient. Desgleichen können für die Zerstäubung der Ausgangsflüssigkeit Ultraschallgeneratoren gebraucht werden, insbesondere solche mit keramischen Schwingern, die sich gerade für die Zerstäubung von Flüssigkeiten zweckmäßig und wirtschaftlich herstellen lassen.
Für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist vorzugsweise eine Einrichtung vorgesehen, bei der die zum Aufbringen der Ausgangsflüssigkeit auf das Werkstück nach dem Zerstäubungsverfahren erforderlichen Vorrichtungen, wie Zerstäuber mit Vorratsbehälter für die Ausgangsflüssigkeit, Druckgasflasche und Schaltgeräte, zu einem einheitlichen, fahrbaren Gerät zusammengefaßt sind. Eine solche Einrichtung kann auch insbesondere mit Takteinrichtungen versehen sein, die folgende Schaltungen durchführen: Zu bestimmten Zeiten wird der Hochfrequenzgenerator eingeschaltet, der Ultraschallgenerator wird darauf in Betrieb genommen, und das Ventil der Druckgasflasche wird geöffnet, um Gas für den Abtransport des Ultraschallnebels (bzw. für den Druckzerstäuber) zu liefern; nach Ablauf des Glühvorganges werden dann - gegebenenfalls in anderer Reihenfolge - die entsprechenden Geräte abgeschaltet und das Ventil geschlossen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine zur Durchführung des Verfahrens dienende Einrichtung dargestellt, und zwar eine Einrichtung für die Aufkohlung von Werkstücken oder von Teilen hiervon bei Erhitzung mit Hochfrequenz in einem Behandlungsraum unter Wiedergewinnung der nicht zersetzten Dämpfe.
Das Werkstück ist mit 1 bezeichnet. Die aufzukohlende Stelle ist von einer Induktionsspule 2 umgeben, die ihre Energie von einem Hochfrequenzgenerator 3 erhält. Das Werkstück wird mit einem Nebel besprüht, der mittels einer Düse 4 dadurch erzeugt wird, daß Aufkohlungsflüssigkeit in regelbarer Menge aus dem Vorratsbehälter 5 und ein inertes oder schwach reduzierendes Gas (beispielsweise Stickstoff) aus der Druckflasche 6 über ein Ventil 7 in bekannter Weise zusammengebracht werden. Die Stellungen des Ventils 7 lassen sich vom Hochfrequenzgenerator, beispiels-,veise nach einem Programm, steuern oder regeln. Das Werkstück 1 befindet sich in einem geschlossenen Behandlungsraum 8, in dem ein Kühlsystem 9 mit einem durchlaufenden Kühlmedium eingebaut ist. Das Kondensat fließt durch einen trichterförmigen Teil 10 ab und wird in einem Zwischenbehälter 11 gesammelt. Nach Durchfließen einer Trennungs- und Reinigungskammer 12 wird die Flüssigkeit durch eine Pumpe 13 wieder dem Vorratsbehälter 5 zugeführt.
Das Verfahren ist nicht auf die angegebenen Anwendungen - Hartlöten, Aufkohlen und Carbonitrieren-beschränkt. Es kann beispielsweise auch für das Blankglühen von Werkstücken oder ihrer Teile, für das Weichlöten unter Schutzgas, für .das Entkohlen und für andere derartige Arbeitsverfahren eingesetzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Atmosphären für die Behandlung von Metallen bei erhöhter Temperatur, insbesondere für das Hartlöten von Metallkörpern und für die Gaszementierung und Nitrierung, bzw. Carbonitrierung von Stahlteilen, aus Flüssigkeiten, vorzugsweise unter Verwendung von aliphatischen Alkoholen mit oder ohne Beimengungen, wie Wasser und Ammoniakflüssigkeit, die nach Einführung in den Behandlungsraum zersetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsflüssigkeit zur Erzeugung der Atmosphäre unmittelbar auf das erhitzte Werkstück oder Teile desselben aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei Erhitzung des Werkstückes im Ganzen das Aufbringen der Ausgangsflüssigkeit auf das Werkstück in einem Ofen erfolgt, der auf Behandlungstemperatur gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsflüssigkeit in einem unbeheizten oder nur schwach erwärmten Behandlungsraum auf die Werkstückteile aufgebracht wird, wobei der Behandlungsraum Kühlvorrichtungen zur Kondensation des überschüssigen Dampfstromes enthält. d.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Ausgangsflüssigkeit auf die Werkstücksteile in freier Atmosphäre erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis -1. dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsflüssigkeit zerstäubt (vernebelt) und auf die zu behandelnden Teile der Werkstücke geblasen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Ausgangsflüssigkeit zu benetzenden Werkstückteile mittels induktiver Erhitzung oder mittels Wärmestrahlung auf die Behandlungstemperatur gebracht werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der Behandlungsatmosphäre auf scharf umrissene Teile begrenzt wird, indem nur diese Teile erhitzt werden und/oder die Ausgangsflüssigkeit nur auf diese Teile aufgebracht wird, wobei die übrigen Teile des Werkstückes von Abdeckungen frei bleiben. B. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Härten das Werkstück oder seine zu härtenden Teile auf höhere Temperaturen als die Aufkohlungs- oder Carbonitriertemperaturen, insbesondere auf Temperaturen von 1100° C und mehr, gebracht werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 596 70d.