DE2448714A1

DE2448714A1 - Verfahren zur behandlung von gegenstaenden unter vakuum mit gaszufuhr

Info

Publication number: DE2448714A1
Application number: DE19742448714
Authority: DE
Inventors: Robert Arnold Gray
Original assignee: PROCHKO GEORGE MARTIN
Current assignee: PROCHKO GEORGE MARTIN
Priority date: 1974-10-12
Filing date: 1974-10-12
Publication date: 1976-04-22

Description

Verfahren zur Behandlung von Gegenständen unter Vakuum mit Gaszufuhr.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln von .-egenständen unter Differentialvakuumbedingungen mit einer externen Gasströmung.
Vakuumöfen und andere Vakuum-Oberflächenreinigungseinrichtungen werden seit vielen Jahren gebaut. Ihr Schema ist im wesentlichen über die letzten 20 Jahre unverändert geblieben. Neue Ideen und Verbesserungen haben sich auf Verfahren zum schnelleren Erzeugen von Vakuum oder zum Erzeugen von Vakuum auf einem niedrigeren Wert (niedriger Grenz- oder Betriebsdruck), oder sie haben sich auf Verbesserungen im Aufbau der Kammer oder der Wärmequelle bezogen, um bessere Gesamtbedingungen der Reinheit oder der Wärmeverteilung innerhalb des Arbeitsraumes zu erhalten.
Seit vielen Jahren wurde die Gas strömung in unter Unteratmosphärendruck stehenden Kammern aufgeteilt in laminare (viskose) Strömung oder unter höherem Druck stehende Strömung, turbulente oder Zwischenströmung und Molekular-oder Niederdruckströmung (grob gesehen unterhalb 0,001 Torr entsprechend 1 P Quecksilbersäule). Es war immer das Ziel der Ausrüstungshersteller und der Konstrukteure des Verfahrens gewesen, den niedrigstmöglichen Pegel im Vakuum zu erhalten, weil dies eine beträchtliche Erhöhung in der Reinheit ergibt. Daher wurden die meisten Vakuumverfahren (und insbesondere Vakuumverfahren unter Anwendung von Wärme bzw.
Hitze) im Bereich unterhalb 0,001 Torr durchgeführt. Jede Zehnerpotenz der Verringerung des absoluten Drucks bedeutet die Verringerung des Verunreinigungsgrades auf i/iO und wird daher zu besseren Produkten führen.
Die vorliegende Erfindung basiert auf einem gewöhnlichen Phänomen, dessen tatsächlicher Mechanismus bislang nicht vollständig verstanden wurde. Demgemäß bestand nicht allein kein Bedürfnis, eine Vorrichtung, welche dieses Phänomen einsetzt, zu entwickeln, sondern die Bedingungen, unter welchen dieses Phänomen auftreten könnte, wurden eifrig vermieden.
Wenn ein Druckpegel unterhalb 1 p Quecksilbersäule erreicht worden ist, wird die mittlere freie Weglänge der verbleibenden Gasmoleküle bis zu dem Punkt verlängert, wo kein tatsächlicher Fluß oder ein Strömungsmuster oder ein viskoser Strömungseffekt auftritt bzw. vorhanden ist. Es ist eine wirksame Strömung von Molekülen aus einem Bereich eines höheren Drucks zu einem Bereich niedrigen Drucks vorhanden, jedoch verlassen die Moleküle ihre eigene gerichtete Flugbewegung zufolge von elastischen Stößen. Wenn sich die Dichte verringert, bildet sich noch schneller ein Gleichgewicht.
Unerwünschte Moleküle, welche eine feste oder eine flüssige Oberfläche verlassen und in die Gasphase eintreten, können leichter zurückkehren und auf der Oberfläche landen, von welcher sie kommen (oder auf einer benachbarten Oberfläche landen). Molekularbewegung und die Richtung in den Druckbereichen der molekularen Strömung sind mehr oder weniger unsteuerbare Vorgänge.
Im Verfahren mit Wärmebehandlung und Oberflächenreinigung wird Vakuum oft deshalb verwendet, weil es das Arbeitsstück in einen Zustand bzw. Bereich der Reinheit bringt (innerhalb der Vakuumkammer), wo feindliche bzw. nicht erwünschte Moleküle auf einem Minimum zu erwarten sind. Der allgemeine Wunsch-besteht darin, Moleküle von der Oberfläche des Arbeitsstückes zu entfernen, welche eine unerwünschte Wechselwirkung mit der Arbeitsstückoberfläche haben oder auch, um zusätzliche Moleküle der Oberfläche hinzuzufügen, um einen erwünschten Effekt an der Oberfläche zu erzeugen.
Der übliche-Weg, um dies zu erreichen ist der, niedrige und niedrigere Vakuumdrücke zu erzielen. Dies führt unglücklicherweise nicht allein zu komplizierteren komplexen Einrichtungen, sondern es läuft auch gegen das Phänomen, welches die Bildung des Gleichgewichts steuert. Der tatsächliche Wunsch besteht darin, die nicht erwünschten Moleküle von der Oberfläche, welche zu behandeln ist, zu entfernen, während diesen Molekülen nicht gestattet wird, zu der Oberfläche zurückzukehren. Demgemäß muß kein Gleichgewicht unerwünschter Moleküle zugelassen werden. Lediglich das Gleichgewicht der gewünschten Moleküle an der Oberfläche des Arbeitsstücks muß zugelassen werden. Unglücklicherweise ist dies unter Bedingungen, in denen molekulare Strömung auftritt, tatsächlich unmöglich zu steuern.
Gemäß der Erfindung werden die Vorstellungen praktisch realisiert, die mit dem Verständnis der Bedeutung der Gasströmung zusammenhängen, soweit sich diese auf Oberflächenwechselwirkungen bezieht. Um die Bildung eines Gleichgewichts zu steuern, ist es notwendig, die Richtung der Moleküle innerhalb de s des Gasströmungsmusters unter Vakuumbedingungen zu steuern. Dies kann einzig und allein durch Betätigen der Einrichtung in einer gesteuerten Art und Weise bei einem Vakuumpegel durchgeführt werden, der im absoluten Druck hoch genug ist, so daß er sich innerhalb eines schmalen Bandes der Bedingungen für die laminare Strömung befindet, während der niedrigstmögliche Totaldruck aufrecht erhalten bleibt. Mit Hilfe der speziellen geometrischen Beziehungen kann der Partialdruck eines unenfünschten Gases bzw. können die Partialdrücke unerwünschter Gase genau so reguliert werden wie der Partialdruck bzw. die Partialdrücke erwünschter Gase reguliert werden können. Dementsprechend können die Oberflächenwechselwirkungen mit einem Teil der Ausrüstung viel leichter und viel genauer gesteuert werden, als Vakuumöfen oder Vakuumreinigungseinrichtungen vom Strömungstyp.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. i ist eine Vorder/Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Vakuumofens, welcher nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.
Fig. 2 ist eine Vorder/Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Vakuumofens, welcher nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erz in dung eingesetzt werden kann.
Fig. 3 ist eine Vorder/Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Vakuumofens, welcher nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erz in dung eingesetzt werden kann.
In Fig. 1 ist ein Vakuumofen 20, welcher als Vakuumofen in einer Ausführungsform mit äußeren geheizten Wänden bezeichnet werden kann, mit einer äußeren Wandung 21 und einer Isolierung 22 versehen. Ein Mantel 25 bildet eine äußere Vakuumkammer (welche nachfolgend auch als zweite Umfassung bezeichnet wird), welche mit einem abdichtbaren Deckel 26 versehen ist, um den Eingang und die Ausgabe von Herstellungsgegenständen zu ermöglichen, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu behandeln sind.
Der Mantel 25 ist wie gezeigt herabhängend angeordnet und kann eine Arbeitskammer haltern (welche nachfolgend auch als erste Umfassung bezeichnet wird), welche das Bezugszeichen 28 trägt und einen Deckel 29 aufweist. Der Deckel 29 ist so dimensioniert oder passend so zur Arbeitskammer 28 ausgebildet, um eine festgelegte Öffnung 31 oder einen Gasleitungsweg zwischen dem Inneren der Arbeitskammer 28 und dem Inneren des Mantels 25 festzulegen.
Der Ofen 20 ist mit elektrischen Heizelementen 35 zur Erhitzung von Gegenständen 36 in der Arbeitskammer 28 von der Umgehungstemperatur zu einer Temperatur in der Größenordnung von 30000 C versehen. Eine erste Leitung 37 erzeugt einen Strömungsmittelweg von einer äußeren Druckgasquelle 40 zum Inneren der Arbeitskammer 28 zu Zwecken, die nachfolgend unter Angabe von Einzelheiten erläutert werden.
Eine Vakuumquelle 43 ist vorgesehen und ist strömungs-bzw. leitungsmäßig mit dem Mantel 25 (zweite Umfassung) vermittels einer weiteren Leitung 45 verbunden. Es ist ersichtlich, daß, wenn die Vakuumquelle 43 bzw. die Vakuumpumpe in Tätigkeit ist, der Raum innerhalb des Mantels 25 evakuiert wird und außerdem die Arbeitskammer 28 auf dem Wege der Öffnung 31, welche zwischen dem Deckel 29 und dem Mantel der Arbeitskammer 28 gebildet ist, ebenfalls evakuiert wird. Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren zum Behandeln verschiedener Herstellungsgegenstände durch Evakuieren der ersten und der zweiten Umfassung auf einen Druck in der Größenordnung von lOp - 10000» Quecksilbersäule durchgeführt. Die äußere Druckgasquelle 40 wird verwendet, um in die erste Umfassung kontinuierlich Gas einzuführen bzw. zu injizieren, um diese Umfassung immer auf einem leicht höheren Druck als dem der zweiten Umfassung bzw. des Mantels 25 zu halten. Wie bereits in der Einleitung erwähnt, wird beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bei Drücken gearbeitet, welche oberhalb des Druckbereichs der Molekularströmung von Gasen liegen, welche grundsätzlich oberhalb 1? Quecksilbersäule auftritt, und da der Druck in der ersten Umfassung höher sein muß als in der zweiten Umfassung ist der bevorzugte Druckbereich in der ersten Umfassung um ungefähr 100 - 10000 und der Druck in der zweiten Umfassung beträgt um ungefähr 10 an der unteren Grenze des Bereichs bis zu ungefähr 6700 an der oberen Seite des Bereichs. Die Öffnung 31 ist außerdem so dimensioniert, daß, wenn eine Verbindung zur Druckgasquelle 40 vorhanden ist und die angegebenen Drücke in der ersten und der zweiten Umfassung vorhanden sind, ungefähr 3 l/h bis ungefähr 300 l/h (0,1 bis 10 CFR) hindurchgehen. Bevor Daten für die Behandlung verschiedener llerstellungsgegenstände in einer Vorrichtung nach Fig. 1 angegeben werden, wird nachfolgend die Vorrichtung gemäß Fig. 2 beschrieben.
Ein Ofen 47 unterscheidet sich in einem gewissen Grade von dem in Fig. i gezeigten Ofen und insbesondere dadurch, daß seine zweite Umfassung 48 von einer ersten Umfassung 49 getrennt ist und außerhalb der ersten Umfassung 49 ausgebildet ist. Die erste und die zweite Umfassung sind strömungsmäßig vermittels einer Leitung 51, im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. i, verbunden, gemäß welcher die Umfassung 28 vollständig innerhalb der zweiten Umfassung 25 angeordnet ist. Eine veränderliche Offnung 52 ist zwischen den Umfassungen 48 und 49 in der Leitung 51 angeordnet. Weiterhin weist der Ofen 47 gemäß Fig. 2 eine Arbeitsstückhalterung 54, Heizelemente 56, ein Zirkulationsgebläse 58, Kühlelemente 60 und Hitzeschilde 62 auf. Eine Abdeckung 64 ist so vorgesehen, um einen Eingang in die Umfassung 49 zu erhalten, so daß das Arbeitsstück 50 dort gemäß der Erfindung behandelt werden kann. Eine Vakuumquelle 66 ist an die Kammer oder die erste Umfassung angeschlossen, und weiterhin ist eine Gasdruckquelle 70 strömungsmäßig mit der ersten Umfassung 49 verbunden.
Nachfolgend werden Beispiele gegeben, welche die Behandlungsweise verschiedener Herstellungserzeugnisse nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Beispiel 1 Wärmebehandlung und Oberflächenaufbereitung von Gußeisen und/oder verformbarem Eisen bzw Schmiedeeisen und/ oder Stahlgußteilen.
Der Zweck dieses Verfahrens bestand darin, die Oberfläche dieser Materialien aufzubereiten, wobei die Materialien darauffolgend mit einer Glasur, mit einer keramischen Schicht oder anderen Materialbeschichtungen zu versehen sind. Das Anhaften von hinzugefügten Uberzügen erfordert sowohl metallisch reine Oberflächen als auch eine Entgasung des Gußstücks selbst, so daß eingeschlossene Gase nicht später der Anlaß dafür sind, daß die Schicht Blasen wirft oder aufbricht.
Oberflächenoxyde des Metalls müssen aus dem Arbeitsstück während des Entgasungsvorgangs entfernt werden.
Gleichzeitig mit dem Entgasen und mit der chemischen Oberflächenbehandlung des Werkstücks kann eine Wärmebehandlung des Werkstücks stattfinden, um das Eisen in perlitisches Eisen oder in schmiedbares oder weiches Eisen umzuformen.
Zwei unterschiedliche Ofenausführungen wurden in verschiedenen Produktionsdurchläufen mit diesen Materialien durchgeführt. Die Verfahrensparameter waren für beide Aufbauten die gleichen.
Der Aufbau i war durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet: i. Eine äußere Vakuumkammer, bestehend aus der Retorte eines Standard-Vakuumofens mit heißen bzw. geheizten Wänden.
Ein abnehmbarer, abdichtender Deckel für den Eingang und den Ausgang der Werkstücke war vorgesehen. Vakuumeßgeräte befanden sich sowohl in der Arbeitskammer als auch in der Absaugkammer und waren an das Verfahren zweckmäßig angepaßt. Gasführungen in den Bodenteil der inneren Arbeitskammer und zweckmäßige elektrische und mechanische Steuerungen waren vorhanden.
Ein Deckel, um die innere Kammer und die äußere Kammer über einen zweckmäßig gewählten Leitungsdruchgang zu isolieren, war ebenfalls vorhanden. Die Arbeitsstücke und die innere Kammer hingen von diesem Deckel herab. Die Abmessung der Absaugkammer betrug 76 x 180 cm (30" x 72").
2. Eine innere.I(ammer oder Arbeitskammer war innerhalb der äußeren Kammer angeordnet und hatte einen Innendurchmesser von ungefähr 61 cm mit einer Länge von 122 cm (24" x 48).
3. Ein Deckel befand sich am oberen Teil der inneren Kammer mit einem Spiel bzw. einer Gasströmungsöffnung für ungefähr 1,7 m3/min (59 Com), und diese Öffnung war längs des Umfangs zwischen dem Deckel und der Seitenwandung der inneren Kammer angeordnet.
4. Eine Vakuumpumpe mit einer Saugleistung von ungefähr 14,2 m3/min (500 CFEI) war an die Absaugkammer durch ein ungefähr 4,55 m langes Rohr mit einem Innendurchmesser von ungefähr 153 mm (15' x 6") angeschlossen. Ein begrenzendes Drosselklappenventil war in dieser Leitung installiert, um die Strömung in die Vakuumpumpe hinein zu regulieren.
5. Eine Gaseinlaßleitung mit einem Durchmesser von ungefähr 6,4 mm (1/4") war mit der Diffusionsabzweigleitung bzw.
-verteilung im Boden der Arbeitskammer verbunden.
6. Der Druck in der Gasdruckquelle betrug ungefähr 0,7 Kp/cm2 (10 PSIG). Stickstoff, Argon und Luft wurden als Reinigungsgas in verschiedenen Arbeitszyklen verwendet. Im Ergebnis konnte kein Unterschied festgestellt werden.
Ausführungsform 2 bestand aus den folgenden Merkmalen: 1. Die Vakuumkammer hatte einen Innendurchmesser von ungefähr 76 cm und war ungefähr 184 cm lang (30" x 72") und diente als Arbeitskammer. Diese Kammer diente außerdem als Retorte eines Standardofens mit heißen Wänden.
2. Die Kammer wies in rechten Winkeln zu sich eine Absaugkammer von ungefähr 61 cm Länge und einem Innendurchmesser von ungefähr 25 cm (24" x 10") auf, die von der Arbeitskammer durch ein Drosselklappenventil isoliert war, um als variable Beschränkung in der Gasströmung von der Arbeitskammer in die Absaugkammer zu dienen. Die Strömungsmenge von der Arbeitskammer zur Absaugkammer betrug ungefähr 850 l/m (30 CFM).
3. Die Absaugkammer war mit einer Vakuumpumpe mit einer Kapazität von ungefähr 14,2 m3/h (500 CFM) über eine ungefähr 4,55 m lange Leitung. mit einem Innendurchmesser von 153 mm (15' x 6t') verbunden.
4. Eine Gaseinlaßleitung war mit einer Diffusionsabzweigleitung im Boden der Arbeitskammer verbunden und an eine Quelle von unter einem Druck von ungefähr 0,7 kp/cm2 (10 PSIG) stehendem Stickstoff, Argon bzw. Luft verbunden. Zweckmäßige Dosier- und Meßventile und Strömungsmeßgeräte befanden sich in dieser Leitung, um die eintretende Gasströmung sowohl hinsichtlich der Menge als auch der Art des Gases zu regulieren.
In den Verfahrensabläufen beider tatsächlichen Ausführungsformen wurde bei der Untersuchung der Teile bzw. der Arbeitsstücke kein bemerkenswerter Unterschied festgestellt.
Die Gasströmungsparameter waren ungefähr - jedoch nicht exakt -für beide Ausführungsformen gleich.
Das Verfahren wies die folgenden Stufen auf: 1. Teile im Gesamtgewicht von ungefähr 45,3 Kp (iOO lbs.) wurden in der Arbeitskammer mehr oder weniger zufällig gestapelt, wobei Gußeisen- und Gußstahlstücke miteinander gemischt waren. Ihr Zustand war schmutzig und gelegentliche Oxydationen waren vorhanden. Es wurde kein vorangehender Reinigungsprozeß durchgeführt.
2. Die Deckel bzw. Abdeckungen sowohl der äußeren Absaugkammer als auch der inneren Arbeitskammer wurden entfernt bzw. geöffnet.
3. Die beiden Kammern wurden auf ungefähr 50 P Quecksilbersäule evakuiert.
4. Gas wurde kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 28 - 56 l/h (1 - 2 CFH) eingeführt und der Druck wurde auf ungefähr 250>i innerhalb der Arbeitskammer und bei 40 - 60>i in der äußeren Kammer stabilisiert. In anderen Verfahrensabläufen wurden Drücke in der Arbeitskammer bei 400 und bei 80 P in der äußeren Kammer stabilisiert, es wurden jedoch keine bemerkenswerten Unterschiede in den Arbeitsstücken festgestellt bis die Drücke 800 p innerhalb der Arbeitskammer erreichten.
5. Die Strömung wurde weiterhin für ungefähr 10 Min.
aufrecht erhalten, bevor die Temperatur über die Umgebungstemperatur erhöht wurde.
6. Der Heizzyklus begann und die Gasströmung wurde von ungefähr 56 l/h auf ungefähr 3 l/h (2 bzw. 0,1 cER) reduziert, ° wenn der Heizzyklus bis auf eine Temperatur von ungefähr 480 C (9000 F) weiter geführt wurde. Durch Total- und Partialdruckanstiege konnten ernsthafte Entgasungsvorgänge nachgewiesen werden. Der Druck wurde zwischen 300 - 500 r innerhalb des Arbeitsbereichs und zwischen 50 - 90 P im Absaugbereich aufrecht erhalten.
7. Die Temperatur wurde auf ungefähr 9800 C (1 8000 F) erhöht, und die Teile wurden auf dieser maximalen Temperatur für die Dauer einer Stunde gehalten.
8. Wenn der Entgasungsvorgang nachließ, wurde die Gasströmung erhöht, um einen stabilen Druck von 400 P innerhalb des Arbeitsbereichs und von 50 p innerhalb des Absaugbereichs aufrecht zu erhalten.
Nach einer Stunde Absaugen bei ungefähr 9800 C (i 8000 F) wurde die Temperatur abgesenkt und die Heizeinrichtungen abgeschaltet. Beide Kammern wurden mit Stickstoff oder Argon bis zu einem Druck von ungefähr 127 mm (5n) Vakuum aufgefüllt.
Das innere Gas wurde umgewirbelt, um die Abkühlung zu beschleunigen.
9. Es wird bemerkt, daß bei nachfolgenden Verfahrensdurchläufen Drücke in der Arbeitskammer bis zu 1 Torr und 2 Torr mit Drücken in der Absaugkammer bis zu einer Höhe von 500 p verwendet wurden. Arbeitsstücke, die unter diesen Drücken bearbeitet wurden, waren zufriedenstellend.
10. Teile, die unter Bedingungen von 10 Torr innerhalb der Arbeitskammer und 2 Torr in der Absaugkammer behandelt wurden, waren nicht zufriedenstellend.
Beispiel 2 Löten von Aluminium ohne Flußmittel.
Der Sinn und Zweck dieses Verfahrens war, komplexe Aluminiumwärmeaustauscher in einer Vakuumumgebung zu löten.
Die Arbeitsstücke waren aus einer Silizium-Magnesium-Aluminiumverbundlegierung hergestellt.
Verschiedene Reihen von Verfahrensabläufen wurden in der gewöhnlichen Lötarbeitsfolge ohne Flußmittel durchgeführt, nämlich: 1. Die Teile bzw. Arbeitsstücke wurden auf ihre Halterung- bzw. Spannvorrichtung gebracht.
2. Die Spannvorrichtung und die Arbeitsstücke wurden in einen normalen Vakuumarbeitsofen gebracht.
3. Das Vakuum wurde auf einen absoluten Druck von 5 x 10 5 Torr reduziert.
4. Die Temperatur wurde von der Umgebungstemperatur auf ungefähr 5950 C erhöht und auf dieser Temperatur als obere Grenze für die Dauer von 5 Min. lang gehalten (11000 F).
5. Dann wurde die Temperatur auf die Umgebungstemperatur herabgesetzt und die Arbeitsstücke wurden entnommen.
Die Ausbeute bei dem normalen Verfahren, wie oben beschrieben, betrug zwischen 50 % und 100 % guten Arbeitsstücken. Dies ist normal für Eerstellungschargen nach diesem Verfahren. Das Verfahren, so wie es in einem normalen Vakuumofen durchgeführt wird, ist jedoch sehr abhängig von der genauen Steuerung vieler Faktoren, nämlich: -4 t. Die Vakuumpegel dürfen nicht über i x 10 4 Torr ansteigen.
2. Sogar leichte Erhöhung in den Partialdrücken von Wasser, Wasserstoff, Methan und bestimmten anderen Gasen innerhalb der Vakuumkammer sind kritisch und können den Pegel des akzeptablen Ausstoß von Arbeitsstücken radikal verändern.
3. Das Vorhandensein dieser speziellen Gase und die Erhöhung in ihrem Pegel ist bei bestimmten Temperaturwerten besonders kritisch.
4. Das Verhältnis von Temperatur zu Vakuum ist insbesondere kritisch.
5. Die Temperaturpegel und die Gleichförmigkeit der Temperatur müssen präzise beibehalten werden.
Die Erfindung verringert oder beseitigt vollständig die Einwirkung dieser kritischen Parameter und ihrer untereinander in Beziehung stehenden Wechselwirkung. Verschiedene Reihen von Arbeitsläufen wurden in dem Ofen nach dem hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt. Der Ofen hatte die folgenden ausgeprägten und ungewöhnlichen Merkmale zusätzlich zu den Teilen, die üblicherweise in allen Vakuumöfen gefunden werden: 1. Der Ofen hatte heiße bzw. erhitzte Wände und wies eine Vakuumretorte oder eine äußere Absaugvakuumumfassung auf.
2. Diese äußere Umfassung war mit einer mechanischen Pumpe vom Typ Beach Russ Model 250-MO-500 als Vakuumpumpe mit einer Kapazität von ungefähr 14 m5/min (500 CFEI) und zwar durch ein ungefähr 4,55 m langes Rohr mit einem Innendurchmesser von 153 mm (15' x 6") verbunden.
3. Die äußere Absaugkammer hatte eine Länge von 183 cm und einen Innendurchmesser von 76,5 cm (72" x 30").
4. Eine innere Arbeitskammer war ungefähr 124 cm lang und hatte einen Innendurchmesser von ungefähr 62 cm (48" x 24"), und hatte einen Deckel, dessen Spiel genau kalkuliert war, um einen Leitungsdurchgang von der inneren Kammer zur äußeren Kammer für ungefähr 1,3 m3/min zuzulassen.
5. An die innere Kammer war eine Gaseinlaßleitung angeschlossen, in welcher Stickstoff mit einem absoluten Druck von ungefähr 0,35 Kp/cm2 (5 psi) strömte und durch ein Dosier-oder Meßventil hindurchgefördert wurde, um auf diese Art und Weise die Strömung an der Vakuumeinlaßöffnung auf 0,47 1/min (1/60 CFM) oder auf eine Nettoeinlaßströmung von ungefähr 28 l/h (1 CER) einzuregeln. Diese eintretende Strömungsmenge wurde in ein Gasverteilungsnetzwerk am Boden der Arbeitskammer eingespeist (unterhalb des Bereiches, in welchem die Teile zur Behandlung aufgehängt waren), so daß im großen Ganzen eine gleichförmige Verteilung der eintretenden Gasmenge über den Bodenbereich der Arbeitskammer vorhanden war.
6. Die Gasströmung war laminar in einem nach oben gerichteten Weg an den Arbeitsstücken vorbei und aus dem Umfang des abnehmbaren oberen Teils der Arbeitskammer in die äußere Kammer bzw. die Absaugkammer.
7. Die Drücke in der inneren Kammer betrugen 300 - 500 p Quecksilbersäule.
8. Der Druck im Absaugbereich betrug 35 - 50 p Quecksilbersäule. -Das Verfahren zum Löten der Wärmeaustauscher würde wie folgt durchgeführt: 1. Die oberen Teile der Retorte und der Arbeitskammer wurden bei Umgebungstemperaturen abgenommen, während die Wärmeaustauscher in den Ofen eingebracht wurden.
2. Beide Deckelteile bzw. oberen Teile wurden an Ort und Stelle gebracht und die Verbindung zwischen Ofen und Vakuumquelle wurde geöffnet. In beiden Kammern wurde der Druck auf ungefähr 50 P verringert.
5. Eine Gasströmung wurde in die Arbeitskammer eingeführt und ausbalanciert, um im Arbeitsbereich einen Druck von ungefähr 300 p und im Absaugbereich von 30Su Quecksilbersäule zu erhalten. 15 Minuten lang wurde kaltes Reinigungsmittel zugeführt, um Oberflächenwasserdämpfe zu entfernen. Dies wurde durch ein Massenspektrometer Aero Vac-Model AVA - 2 angezeigt.
4. Der Hitzepegel im Ofen wurde von der Umgebungstemperatur auf ungefähr 4550 C (8500 F) so schnell wie möglich erhöht.
5. Nach einem Absaugvorgang von 5 Min. bei 4550 C (8500 F) wurde die Temperatur auf ungefähr 5850 C (10850 F) angehoben und für mehrere Minuten auf dieser Temperatur gehalten, um zu löten.
6. Die Temperatur wurde auf unter 5380 C (10000 F) unter den oben beschriebenen Strömungsbedingungen reduziert.
7. Der Druck innerhalb der Absaugkammer und in der Arbeitskammer wurde auf einen Punkt erhöht, der an die Wärmeausbreitungscharakteristiken des Ofens angepaßt war, um die Kühlung zu beschleunigen, und zwar auf ca. 127 mm (5n).
8. Nach ausreichender Kühlung der Teile wurde der Ofen geöffnet und die Teile entnommen.
Verschiedene einander entsprechende Verfahrensabläufe wurden unter Verwendung von Argon als Reinigungsgas durchgeführt, jedoch wurden keine bemerkenswerte Unterschiede festgestellt. Teile, die in dieser Art und Weise im Ofen behandelt wurden, wiesen fortwährend 90 - 100 % gute Verlötungen auf. Es bestand keine Druck-Temperatur-Beziehung derartiger kritischer Abmessungen, wie unter Vakuumbedingungen bei dem Verfahren mit iO 5 Torr festgestellt wurde.
Verfahrensabläufe mit Drücken von 1000>1 im Arbeitsbereich und 200 P im Absaugbereich wurden durchgeführt, Verfahrensabläufe, die in Druckbereichen von 2000 Torr im Arbeitsbereich und 500 P im Arbeitsbereich durchgeführt wurden, ergaben Teile, die in diesem Bereich nicht akzeptabel waren, weil die dem Verfahren entgegenwirkenden Gase zu hohe Partialdrücke aufwiesen.
Beispiel 3 Löten von OFEC-Kupier.
Der Sinn und Zweck dieser besonderen Anwendung der Erfindung, ist das Löten von kleinen Kupferröhrehen in einen bearbeiteten Kupferblock von wesentlich größerer Masse im Vergleich zu den kleinen anhängenden Teilen. Außerdem sollten gasförmige Stoffe, Wasserstoff, Wasser und Sauerstoff von diesen Teilen entfernt werden.
Verschiedene Verfahrens durchgänge wurden unter den typischen Lötbedingungen in einem Standardvakuumofen durchgeführt. Die Beseitigung von gasförmigem Wasserstoff und Sauerstoff vom Kupfer war bei einem Pegel von 10 5 Torr des Totaldrucks akzeptabel, und zwar unter der Voraussetzung, daß für längere Zeitperioden auf diesen Pegeln verweilt wurde.
Jedoch konnte der Lötvorgang nicht sehr gut durchgeführt werden und in dieser Hinsicht waren die Teile zufolge der geringen Benetzung nicht zufriedenstellend. Daher wurde ein Zweistuienverfahren angewendet, gemäß welchem die Teile bei einem Vakuum von 10 5 Torr entgast und gereinigt wurden. Dann wurden die Teile entnommen und der Lötvorgang wurde in einem Wasserstoffofen durchgeführt. Das Lötmittel konnte sich an den Arbeitsstücken gut verteilen bzw. diese gut vernetzen und die Arbeitsstücke waren zufriedenstellend. Jedoch wird beim Zweistufenverfahren die Verwendung von zwei Öfen erforderlich. Dies ist bisher übliche Praxis für verschiedene bedeutende Lötvorgänge.
Verschiedene Verfahrensdurchläufe wurden gemäß der Erfindung in einer Einrichtung durchgeführt, die die folgenden maschinellen bzw. apparativen Merkmale aufweist: i. Es wurde ein Ofen mit heißer bzw. erhitzter Wandung verwendet, welcher externe Heizer bzw. Heizeinrichtungen aufwies.
2. Eine externe Vakuumkammer wurde als Retorte verwendet, welche als Absaugkammer diente. Diese war mit einer mechanischen Pumpe mit einer Kapazität von ungefähr 13,2 m3/min (450 CFM) über eine ungefähr 4,55 m lange Leitung mit einem Durchmesser von 153 mm (15" x 6n) verbunden und wies eine Isolierung und weiterhin ein Drosselventil auf. Das Volumen dieser Absaugkammer stand im Verhältnis 2 zu i zu dem der inneren Arbeitskammer.
3. Die innere Arbeitskammer wies einen abnehmbaren Deckel auf, welcher nicht fest auf diese paßte, sondern ein Spiel aufwies, welches so bemessen war, daß ein Leitungsdurchgang von ungefähr 1,3 m3/min (45 CFM) zwischen der inneren und der äußeren Kammer bei Drücken von 100 - iOOO P Quecksilbersäule vorhanden war.
4. Die innere Kammer war an eine Gasquelle angeschlossen, welche auswählbare Ausgänge für Stickstoff, Wasserstoff und Argon aufwies. Die verwendeten Gasmengen variierten zwischen ungefähr 14 und ungefähr 56 l/h (0,5 - 2 CFB) während des Arbeitszykluses, was davon abhängig war, welches Material bei irgendeiner gegebenen Temperatureinstellung zu entgasen war.
5. Es wurde ein Diffusionsring als tatsächlicher Gaseingang in den Bodenteil der Arbeitskammer verwendet, um gleichförmige Zirkulation des Reinigungsmittels oder der Reaktionsgase über den gesamten Bereich der Arbeitsstücke im Ofen sicherzustellen.
Das Verfahren wurde mit den folgenden Stufen durchgeführt: 1. Die zu reinigenden und zu verlötenden Kupferteile wurden innerhalb der inneren Arbeitskammer herabhängend oberhalb der Gaseinlässe angeordnet und befanden sich unterhalb des Deckels. Dies wurde bei geöffnetem Ofen und bei Umgebungsatmosphäre durchgeführt.
2. Der Retortenkammerdeckel und der Arbeitskammerdeckel wurden an Ort und Stelle gebracht.
3. Beide Kammern wurden auf 3Oji Quecksilbersäule durch eine Beach-Russ-Pumpe evakuiert, die an die äußere Retortenkammer (oder an den Absaugbereich) angeschlossen war.
4. Eine Stickstoffgasströmung wurde mit einer zeitlichen Strömungsmenge von 28 l/h (i cER) in die Arbeitskammer eingeführt.
5. Die Drücke wurden bei 300 p in der Arbeitskammer und 40 P in der Absaugkammer ausbalanciert.
6. Die Temperatur wurde aus dem Bereich der Umgebungstemperatur auf ungefähr 2600 C (5000 F) erhöht.
7. Der Druck in der Arbeitskammer wurde auf 400 p erhöht.
8. Die Zufuhr von Stickstoffreinigungsgas wurde beendigt.
9. Die Zufuhr von Wasserstoffreinigungsgas wurde begonnen, und zwar mit einer zeitlichen Strömungsmenge von ungefähr 56 l/h (2 CFE). Der Druck in der Arbeitskammer betrug 500zu, der Druck in der Absaugkammer 50 P, 19. Die Zufuhr von Wasserstoffreinigungsgas wurde fortgeführt bis die Löttemperatur erreicht wurde.
11. Nachdem der Lötvorgang durchgeführt worden war, wurde die Temperatur auf ungefähr 2600 C (5000 F) verringert.
12. Die Zufuhr von Wasserstoffreinigungsgas wurde beendigt.
13. Die Zufuhr von Stickstoffreinigungsgas wurde begonnen. Die Strömung wurde auf ungefähr 28 l/h (i cFH) eingestellt. Der Druck in der Arbeitskammer betrug 350'in. Der Druck in der Absaugkammer betrug 40 14. Die Bedingung der Stufe 13 wurde aufrecht erhalten bis der Partialdruck des Wasserstoffs auf unter 5 x 10 9 Torr reduziert war, was auf einem Anzeigegerät vom Typ Aero Vac AVA-2-Analyzer festgestellt wurde. Dies war nach ungefähr 20 Min. der Fall.
15. Die Temperatur des Ofens wurde auf unter 2050 C (4000 F) verringert, dann wurde der Druck auf den Atmosphärendruck angehoben und die Teile entnommen. Die überprüften Teile zeigten, daß der Lötvorgang außergewöhnlich erfolgreich durchgeführt wurde.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Ofens, in welchem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden kann. In der Figur ist ein Mantel 72 mit einem Deckel 73 gezeigt. Der Mantel 72 besteht oder bildet die Arbeitskammer, welche Heizelemente 74, Hitzeschilde 75, eine Arbeitsstückhalterung 76, ein Gebläse 77 und Wärmetauscher 78 aufweist. Eine Druckgasquelle 79 liefert Gas in die Arbeitskammer 72 durch eine Leitung 80. Eine Absaugkammer 81 ist in einer Leitung 82 gebildet, welche von der Arbeitskammer zu einer Vakuumpumpe 83 führt. Eine variable bzw. verstellbare Öffnung in der Form eines Drosselklappenventils 84 ist in der Leitung 82 angeordnet, und die Absaugkammer 81 ist zwischen diesem Ventil 84 und der Einlaßöffnung der Vakuumpumpe 83 angeordnet. Es wird bemerkt, daß die verstellbare Öffnung auch eine feste Öffnung sein kann. Das Arbeitsstück ist in Fig. 3 mit der Bezugszahl 85 bezeichnet.
Bei dieser speziellen Ausführungsform konnten die gleichen Prozeßbedingungen festgelegt werden, nämlich ein Druck von 10 - 6700 r in der Absaugkammer und 100 - 10000 p in der Arbeitskammer. Auch die Größe und andere Verhältnisse zwischen der Arbeits- und Absaugkammer, die Größe der Öffnung zwischen diesen Teilen, die Einführung von Gas aus der äußeren Druckgasquelle und der Durchsatz der Vakuumquelle sind derart, um Druckbereiche in der Arbeits- und Absaugkammer wie oben auf geführt zu erreichen.
Im folgenden werden zwei Beispiele des Verfahrens gemäß der Erfindung wiedergegeben, die in einem Ofen gemäß Fig. 3 durchgeführt wurden.
Beispiel 4 Löten von Titan.
Der Zweck dieses Verfahrens ist, metallische Teile zu löten, welche einen hohen Titan und Alwminiemgehal t- aufweisen. Oberflächenreinheit ist zwingend erforderlich und ist mehr als gewöhnlich kritisch, weil hohe Temperaturen eingesetzt werden. Viele der Löt-Legierungsmaterialien weisen einen hohen Silbergehalt auf. Für gewöhnlich wird ein Vakuum von iO v Torr für diese Arbeiten gefordert.
Die Ausrüstung für diese Verfahrensdurchläufe bestand aus folgendem: 1. Die Vakuumumiassung bzw. Vakuumkammer hatte eine Länge von ungefähr 213 cm mit einem Innendurchmesser von ungefähr 9i,5 cm (84" x 36") und einen entnehmbaren Deckel.
Die Vakuumkammer diente als Arbeitskammer.
2. Ein Seitenarm oder ein Rohrausgang führte zu einer mechanischen Vakuumpumpe mit einer Kapazität von 14 m3/min (500 CFEI). Hierbei handelte es sich um ein zylindrisches Rohr mit einer Länge von ca. 76 cm und einem Innendurchmesser von ungefähr 25 cm (30" x iOn). Das Rohr war mit einer Vakuumpumpe durch ein ungefähr 3,65 m langes flexibles Rohr mit einem Innendurchmesser von 153 cm (12' x 6") verbunden. Dieses diente als Niederdruck- oder Absaugkammer.
3. Eine externe Gasströmung wurde aus einer Quelle mit ungefähr 3,5 Kp/cm2 (50 PSI) für Argon (Stickstoff wurde austauschbar bei einigen Verfahrensdurchläufen verwendet) eingespeist und wurde in den Innenraum der Arbeitsstückkammer durch eine Diffusionseinrichtung oder einen Diffusionsring verteilt 4. Ein Drosselklappenventil in der 15,3 cm -Leitung (6"), welche die Vakuumpumpe und die zylindrische äußere Kammer verbindet, war vorgesehen, um die Gasströmung zur Vakuumpumpe zu regulieren. Diese Regulierung wurde außerdem in einer festen Art und Weise bei anderen Verfahrens abläufen durch die Größe des Lochs oder der Öffnung zwischen der llauptarbeitskammer und dem zugehörigen Arm in die Vakuumpumpeneinlaßleitung herbeigeführt.
5. Zwei diskrete Druckbereiche - der Arbeitsbereich mit höherem Druck und der Absaugbereich mit niedrigerem Druck -wurden wie üblich aufrechterhalten. In dieser Form waren die Teile zusammenhängend anstatt ineinander angeordnet.
Verfahrensstufen: 1. Die Teile wurden in die Arbeitskammer eingebracht und die Arbeitskammer mit dem Deckel verschlossen.
2. Die Arbeitskammer wurde durch die mechanische Vakuumpumpe über die Absaugkammer und die ungefähr 25 cm große Öffnung (wo") zwischen den beiden Vakuumbereichen bis auf einen Druck von 50 P evakuiert.
3. Eine Gasströmung wurde in die Arbeitskammer in der Form von Argon oder Stickstoff aus einer Druckgasquelle mit ungefähr 3,5 Kp/cm2 (50 PSI) und mit einer Menge pro Zeiteinheit von 227 l/h (8 CFE) eingeführt.
4. Die mechanische Pumpe pumpte mit einer Rate von ungefähr 12,7 m3/h (450 CDI) bei 50 5. Die Drücke wurden bei Umgebungstemperatur ausbalanciert, wobei 300 r in der Arbeitskammer und 50 P in der Pumpenleitung oder Absaugkammer erreicht wurden.
6. Die Temperatur der Teile wurde auf die Löttemperatur von ungefähr 9200 C und im Fall einiger Legierungen auf 10800 C bei anderen Legierungen (16900 bzw. 19750 F) erhöht.
Der Druck wurde während dieser Periode zwischen 400 und 500 p durch Veränderung des Gaseinlasses von 227 bis 28 l/h (8 - 1 CFH) aufrechterhalten, was von den Entgasungsraten abhing.
7. Nachdem der Lötvorgang durchgeführt worden war, wurde die Temperatur abgesenkt, wobei die Strömung bei 227 l/h (8 CFH) beibehalten wurde. Bei ungefähr 7600 C (14000 F) wurde der Ofen von der Vakuumpumpe getrennt und der Druck des Argons auf 127 mm Wassersäule erhöht, um die Abkühlung zu beschleunigen. Die Teile wurden bei diesem Druckpegel auf unter 1770 C (3500 F) abgekühlt und dann wurde der Ofen unter Atmosphärenbedingungen geöffnet und die Teile entnommen.
Die Teile, die in dieser Art und Weise behandelt bzw.
bearbeitet wurden, waren bei der Herausnahme aus dem Ofen außergewöhnlich gut metallisch glänzend und gut gelötet. Es wurde, weil keine Oxydation vorhanden war, kein zusätzlicher Reinigungsvorgang durchgeführt.
Beispiel 5 Bei der Wärmebehandlung von Stahllegierungen ist das Haupterfordernis, daß die Arbeitsstücke von einer nicht reagierenden Atmosphäre umgeben sind, so daß an der Oberiläche bei erhöhten Temperaturen keine Oxyde gebildet werden. Beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden derartige Oxyde und andere Oberflächenverunreinigungen nicht gebildet und darüber hinausgehend werden beim Beginn des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung derartige Verunreinigungen entfernt.
Es wurde eine Vorrichtung mit folgendem Aufbau verwendet: i. Die äußere Kammer hatte einen abnehmbaren Deckel und diente als Arbeitskammer und als Retorte. Der Ofen hatte die üblichen erhitzten Wände und eine Abmessung von 182 cm in der Länge und einen Innendurchmesser von ungefähr 91 cm (72" x 36").
2. Ein Rohrabschnitt im rechten Winkel zur Arbeitskammer mit einer Länge von 1,2 m und einem Innendurchmesser von 25 cm (42 x 10") mit einem Drosselklappenventil diente als Begrenzung für die Gasströmung in die Vakuumquelle. Der Rohrabschnitt diente als äußere oder Absaugkammer.
3. Ein Gaseinlaß in den Bodenteil der Arbeitskammer von einer äußeren Druckgasquelle war vorgesehen, um eine kontinuierliche Gasströmung in die Arbeitskammer über ein Regulierventil und ein Dispersionsgitter zu erzeugen.
4. Als Vakuumquelle wurde eine mechanische Vakuumpumpe vom Typ Beach-Russ verwendet, welche eine Saugleistung von 14,2 m3/min (500 CFM) aufwies.
Das Verfahren wurde mit folgenden Stufen durchgeführt: 1. Die Teile wurden in die Arbeitskammer gebracht und die Arbeitskammer mit Hilfe des Deckels verschlossen.
2. Durch die Vakuumpumpe wurde der Druck in den Kammern auf 50>i Quecksilbersäule reduziert.
3. Es wurde damit begonnen, von außen her Gas zuströmen zu lassen und den Druck so auszubalancieren, daß in der Arbeitskammer 8000 r (8 Torr) auftraten. Der Druck im Absaugbereich betrug 800 P, Dies führte zu einem Gasfluß bzw.
einer Gasströmung von außen her von ungefähr 255 llh (9 CFH).
4. Die Temperatur wurde auf ungefähr 9800 C (18000 F) angehoben. Während des Temperaturanstiegs wurden verschiedene Pegel des Entgasens festgestellt und die Gaseinlaßströmung wurde entsprechend eingestellt, wobei ein Mittelwert der Strömung von ungefähr 200 lih (7 CFR) erreicht wurde.
5. Die Temperatur an den Teilen wurde durch Abschalten der Heizelemente gedrosselt bzw. gesenkt. Der innere Druck in der Arbeitskammer wurde durch Erhöhen der von außen gerichteten Gasströmung angehoben und die Vakuumpumpgeschwin digkeit wurde durch Schließen des drosselnden bzw. absperrenden Ventils verringert. Dies wurde getan, um die Kühlung zu beschleunigen.
Die Teile, die in dieser Art und Weise behandelt wurden, waren allgemein so gut wie die Teile, die in üblichen Vakuumofen behandelt wurden, sie wiesen jedoch sehr viel geringere Oxydüberzüge auf.
Im folgenden werden die Systembestandteile und die Verfahrensparameter zum Ausführen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung aufgezählt.
Die Schlüsselteile des Systems, die verwendet wurden, um die Resultate des Verfahrens zu erhalten, sind die folgenden: 1. Eine mechanische Vakuumpumpe mit der Fähigkeit, in einer Kammer ein Grenzvakuum von 1 - 25 P Quecksilbersäule zu erzeugen. Es wurde keine Diffusionspumpe oder andere speziellen Vakuumpumpen zur Erzielung eines geringen Vakuumdrucks verwendet. Normalerweise wurden durch 01 abgedichtete mechanische Drehkolbenpumpen verwendet, welche die erforderliche Durchsatzkapazität aufwiesen. Keine Fallen, Kühlfallen und dgl. wurden im Pumpsystem eingesetzt. Das Pumpsystem ist mit der Absaugkammer vermittels eines Rohres zweckmäßigen Durchmessers verbunden, welches selbst den Absaugbereich bilden kann, falls es richtige Geometrie und das richtige Verhältnis zwischen Arbeits- und Absaugbereich aufweist und die richtige Öffnungsbegrenzung zwischen dem Arbeitsbereich und dem Absaugbereich aufrechterhalten wird.
2. In der Arbeitskammer konnte ein Vakuum von 100 P bis 10000 P Quecksilbersäule aufrechterhalten werden. Ein entnehmbarer bzw. abnehmbarer Deckel für das Einbringen und das Herausnehmen der Arbeitsstücke bzw. Teile ist erforderlich.
3. Eine Ausgangs- oder Absaugkammer mit einem Druck von 10 bis 6700 , welche die Arbeitskammer physikalisch umgeben kann oder ein anhängender Teil an der Arbeitskammer sein kann, ist erforderlich. Diese Kammern müssen einen festgelegten oder variablen Gasströmungsweg zwischen sich aufweisen, welcher in Beziehung zur Gaseinlaßströmung und zur Gasauslaßströmung in die mechanische Pumpe hinein in der Art und Weise aufweist, um zwei Druckbereiche im zweckmäßigen Verhältnis aufrechtzuerhalten, wobei in der Arbeitskammer ein höherer Druck herrscht.
4. Ein Gasströmungssystem ist vorgesehen, in welchem von einer äußeren Druckgasquelle zum Inneren des Arbeitsbereiches oder der Arbeitskammer eine Gasströmung stattfindet, welche von ungefähr 3 bis 300 lih (o,i bis 10 C in Ubereinstisseng mit der Absauggeschwindigkeit der Vakuumpumpe und im Verhältnis zur Größe der beiden Druckbereiche und der Öffnung zwischen diesen beiden Druckbereichen in der Weise gesteuert werden kann, um das Druckverhältnis und die Bedingungen für die laminare Strömung von der Arbeitskammer zur Absaugkammer aufrecht zuerhalten. Das Verfahren wird mit einer variablen jedoch mit kontinuierlicher Strömung des externen Gases in den Innenraum bzw. in die Arbeitskammer hinein durchgeführt. Da das Druckgleichgewicht zwischen den beiden diskreten Vakuumbereichen für das Verfahren außergewöhnlich bedeutsam ist, kann die Menge des eingeführten Gases verringert werden, um Ausgabe von außergewöhnlicher bzw. übermäßiger Gasmenge aus dem Ofen und aus den zu behandelnden Gegenständen zu kompensieren. Im Falle außergewöhnlicher Gasentwicklung von den Gegenständen oder vom Ofen inneren kann es notwendig sein, die Gas strömung von der äußeren Quelle bis es notwendig ist, die Strömung erneut zu starten, zeitweilig zu unterbrechen, um das Druckgleichgewicht zwischen den beiden Kammern, welches für das Verfahren erforderlich ist, aufrechtzuerhalten.
5. Unabhängig von der physikalischen Geometrie muß die richtige Beziehung zwischen dem Druck im Arbeitsbereich, dem Druck im Absaugbereich (und in den entsprechenden Räumen), der Öffnungseinengung zwischen diesen Bereichen, der Gas ein laßströmungsgeschwindigkeit bzw. -menge pro Zeit und der Gasauslaßströmungsgeschwindigkeit bzw. -menge pro Zeit zur Vakuumpumpe aufrechterhalten werden, um auf diese Weise die Bedingungen für laminare Strömung im Arbeitsbereich um die zu behandelnden Teile herum aufrechtzuerhalten.
Es ist offensichtlich, daß ein einzigartiges Verfahren zur Behandlung von Arbeitsstücken bzw. Teilen in einem Vakuum beschrieben worden ist, welches bessere Behandlungsergebuisse als diejenigen ergibt, die mit wesentlich niedrigeren Vakuumdrücken erhalten werden, und dies wird ohne die Notwendigkeit, eine in höchstem Maße komplizierte und teure Einrichtung zu verrunden, erreicht, welche notwendig ist, um Vakuumdrücke unterhalb der Größenordnung von 1 p zu erhalten.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Behandeln von llerstellungsgegenständen, bestehend aus der Stufe des Anordnens der Gegenstände innerhalb einer ersten Umfassung, welche strömungsmäßig mit einer zweiten Umfassung durch eine Öffnung verbunden ist, durch kontinuierliches Evakuieren der zweiten Umfassung vermittels einer Vakuumquelle, um einen Druck zwischen 10 P und 6700 p in der zweiten Umfassung zu erzeugen, durch kontinuierliches Einführen von Druckgas von einer äußeren Quelle in die erste Umfassung hinein, wobei das Gas inert oder funktionell sein kann und derart zugeführt wird, um jederzeit einen höheren Gasdruck in der ersten Umfassung im Vergleich zur zweiten Umfassung aufrechtzuerhalten und eine kontinuierliche Gasströmung von der ersten Umfassung zur zweiten Umfassung durch die Öffnung hindurch zu bewirken, wobei der Druck in der ersten Umfassung zwischen 100 P und 10000>' liegt und wobei die kontinuierliche Gaszufuhr in die erste Umfassung mit einer solchen volumetrischen Strömungsmenge bzw. -rate erfolgt, um die vorgenannten Drücke in der ersten und der zweiten Umfassung aufrechtzuerhalten.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis des Drucks in der ersten Umfassung zum Druck in der zweiten Umfassung im Bereich von ungefähr 1,5 zu 1 bis zu 20 zu i ausgewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen der ersten und der zweiten Umfassung, die Größe der Öffnung zwischen diesen Umfassungen und der Gasdurchsatz bzw. die von der Vakuumquelle evakuierte Gasmenge derart ausgewählt werden, um kontinuierliche Zufuhr von Gas mit Strömungsmengen im Bereich von ungefähr 3 bis ungefähr 300 l/h (0,1 CER bis 10 CFR) zuzulassen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Verwendung einer variablen Öffnung zwischen den Umfassungen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Gegenstände von der Umgebungstemperatur auf ungefähr 30000 C erhitzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als eingefùhrtes Gas Stickstoff, Argon, Sauerstoff, Wasserstoff, Luft oder Kohlenwasserstoffgase verwendet werden.