DE2549048A1 - Isostatische heizpressanlage - Google Patents

Description

2549Q48

RecMf-';r---»ir-*'"wr!t Frankfurt/Main, den 27. 10. 1975

Dr.-Jri. --:-.-- .^r B/P 20.038 P

Rathenau..;!. . ^v ■ . \> .;;:·3 55

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget Västeras/Schweden

Isostatische Heizpreßanlage

Die Erfindung "betrifft eine i so statische Heizpreßanlage der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art. Solche Heizpreßanlagen dienen beispielsweise zum isostatischen Heizpressen von gegossenen Teilen verschiedener Art zur Vermeidung von Gußfehlern in Form von Poren und Hohlräumen, welche die Festigkeit des Materials herabsetzen. Bei den Konstruktionsteilen kann es sich beispielsweise um Turbinenschaufeln für Flugzeug-Gasturbinen handeln, und das Material der Turbinenschaufeln kann beispielsweise aus Superlegierungen verschiedener Art bestehen. Die Beseitigung der genannten Fehler in dem Material führt zu einer bedeutenden Erhöhung seiner Festigkeit, insbesondere bei hohen Temperaturen, bei denen Turbinenschaufeln arbeiten. Die Eliminierung von Gußfehlern durch isostatisches Warmpressen wird von G.E. Wasielewsky und N.E. Lindblad im MCIC Report, September 1972, "Super Alloys Processing Proceedings of the Second International Conference", beschrieben, welcher Bericht vom Metals und Ceramics Information Center Batelle Columbus Laboratories Columbus, Ohio, veröffentlicht wurde. (Siehe die Seiten D-1 bis D-24.)

Hochdrucköfen zum Heizpressen sind kostspielig, und um diese besser auszunutzen, ist es wichtig, die zu pressenden Produkte in besonderenVorheizöfen bei Atmosphärendruck erwärmen zu können

609822/0267 - 2 -

und die vorgewärmten Produkte so in den Druckofen einsetzen zu können, daß dieser im wesentlichen nur zum Pressen und zur Aufrechterhaltung der während der Preßzeit erforderlichen Temperatur ausgenutzt wird. In der deutschen Auslege schrift 1 953 036 und der deutschen Patentanmeldung P 25 32 109.9 werden von unten chargierbare öfen beschrieben, die ständig auf Preßtemperatur gehalten werden können und mit Chargen beschickt werden, die in besonderen Vorheizöfen auf Preßtemperatur erhitzt werden.

Die Konstruktionsteile haben oft eine solche Form, daß es schwierig ist, sie mit einer schützenden Kapsel zu umgeben, die einen schädlichen Kontakt zwischen dem Material und dem Sauerstoff der Luft bei der Überführung zwischen dem Vorheizofen mit inerter Atmosphäre und dem Druckofen sowie zwischen dem Druckofen und dem Abkühlort verhindern würde. Außerdem würde das Entfernen des Kapselmaterials problematisch sein und Kosten verursachen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, eine isostatische Heizpreßanlage der obengenannten Art zu entwickeln, bei der ein Kontakt der heißen Charge mit dem Sauerstoff der Luft praktisch verhindert wird, ohne daß die Chargenkörper mit gasdichten Kapseln versehen werden müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine isostatische Heizpreßanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

609822/f)2$7' - 3 ORIGINAL INSPECTED

2BA9ÜA8

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung ist in dem Unteranspruch genannt.

Bei der Anlage gemäß der Erfindung kann auf besondere Schutzhüllen für die zu pressenden Konstruktionsteile verzichtet werden, da der gesamte Verfahrensablauf, wie Vorheizen, Pressen, Abkühlen und Überführung der Chargenkörper, zwischen den Öfen und zwischen dem Druckofen und dem Abkühlort in einer inerten Atmosphäre, wie beispielsweise eine Argonatmosphäre» erfolgt. Der Druckofen, die Vorheizöfen und der Abkühlraum sind mit inerter Atmosphäre gefüllt. Durch die Chargiervorrichtung bei der Heizpreisanlage gemäß der Erfindung kann das Einsetzen einer Charge in einen Ofen oder das Herausnehmen einer Charge aus einem Ofen und ihre Herablassung in das Chargiergerät vollständig in inerter Atmosphäre durchgeführt werden, so daß die warme Charge während ihrer Handhabung und des Transportes mit dem Sauerstoff der Luft nicht in Kontakt kommt.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 stark schematisiert eine Anlage gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Chargiergerät gemäß der Erfindung, Fig. 3 eine Anschlußeinheit gemäß der Erfindung,

Fig. 4 die aus dem Chargiergerät und der Anschlußeinheit

bestehende Chargiervorrichtung im zusammengesetzten Zustand , £ Q α .-; 2 ? -'' Μ / ζ 7 -A-

,iävi .Sea

2 5 A 9 Ü 4 8

Pig. 5 und 6 in einem Horizontal- und einem Vertikalschnitt die Hebevorrichtung des Chargiergerätes und deren Führungs- und Antriebsanordnung,

Fig. 7-13 in vereinfachter Form die Ladestation

und die Öfen sowie die Chargiervorrichtung in verschiedenen Stellungen während eines Arbeitszyklus,

Fig. 14 den oberen Teil der Anschlußeinheit mit der beweglichen Anschlußhülse.

In den Figuren bezeichnet 1 einen Druckofen, zu dem ein Ständer 2, der einen mit Deckel 4 und Boden 5 versehenen Hochdruckzylinder 3 trägt, und ein beweglicher Rahmen 6, der Räder 7 hat, die auf Schienen 8 laufen, gehört. Der Rahmen 6 kann aus der in Fig. 1 gezeigten Lage in eine Lage verschoben werden, in der er den Hochdruckzylinder 3 umrahmt und die auf dem Deckel 4 und den Boden 5 wirkenden Druckkräfte aufnimmt, wenn der Ofen unter Druck gesetzt wird. Die Anlage enthält drei Vorheizöfen 10, drei Kühlstationen 11 und zwei Belade- und EntladeStationen 12. Diese werden von den Stativen 13, 14 bzw. 15 getragen, die auf Schienen 8 ruhen. Die Anlage wird von einem Raum 16, in welchem Kompressoren 17 und Gasbehälter 18 stehen, mit inertem Gas versorgt. Unter den Öfen und den Be- und EntladeStationen befindet sich eine Grube 20. In dieser befindet sich das Chargiergerät mit einer AnSchlußeinheit 22, das auf Schienen 23 läuft. Die Charge 24 wird auf einen Ofenboden 25 in einer Be- und Entladestation 12 gesetzt. Das Chargiergerät 21 wird in eine Lage mitten

609822/0267 _ ₅ _

2BA9U48

unter einer Be- und Entladestation 12 gefahren. Eine Hebevorrichtung wird so hochgefahren, daß der Ofenboden mit der Charge 24 auf dem Trageteil der Hebevorrichtung ruht. Danach wird dieses Trageteil für den Boden 25 in der Lade station so manövriert, daß der Boden mit der Charge in das mit inertem Gas gefüllte Chargiergerät versenkt werden kann, worauf ein Deckel in der Anschlußeinheit so manövriert wird, daß das Chargiergerät oben verschlossen wird. Das Chargiergerät wird in eine Lage mitten unter einem Ofen 10 gefahren, wonach die Anschlußeinheit 22 an die Unterseite des Ofens angeschlossen wird. Ein Manipulator in der Anschlußeinheit greift den Boden 27, der dann vom Ofen gelöst und in die Anschlußeinheit 22 herabgesenkt wird. Der obengenannte Deckel in der Anschlußeinheit 22 wird entfernt, worauf die Charge nach oben in den Ofen geschoben wird und der Boden 25, auf dem die Charge 24 ruht, im Ofen befestigt wird. Beim Herausnehmen einer erwärmten Charge aus einem Ofen 10 wird die Anschlußeinheit 22 des Chargiergerätes 21 an das Unterteil des Ofens angeschlossen, der Boden 27 wird abgehoben, die Charge in das Chargiergerät gesenkt, ein Boden in den Ofen eingesetzt und das Chargiergerät von dem genannten Deckel im oberen Teil derselben oben verschlossen. Die Chargierung des Druckofens geschieht in gleicher Weise.

Die Figuren 2, 5 und 6 zeigen das Chargiergerät 21. Dieses besteht aus einem unten geschlossenen, rohrförmigen Behälter 30 mit einem Tragring 3I, der auf einem Rahmen 32 mit Rädern 33 ruht, die auf den Schienen 23 laufen. Eines oder mehrere der Räder 33 werden von einem Motor 34 angetrieben. Am Behälter 30

609822/0?£7 ₆

sind Führungsleisten 35 zur Führung des Schlittens 36 angeordnet, an dem zwei Konsolen 37 angebracht sind, die mit einem Hebering 38 versehen sind. In dem Mantel des Behälters 30 befinden sich axiale Schlitze, in denen sich die Konsolen 37 bewegen können. Der Schlitten ist mit einer Mutter 48 versehen. In einem abgegrenzten Raum 39 zwisehen den Führungsleisten 35 befindet sich eine vertikale Schraubenspindel 39, auf der die Mutter 48 sitzt. An ihrem oberen Ende ist die Schraubenspindel 39 über ein Getriebe 40 mit einem Hebemotor 41 verbunden.

Die Anschlußeinheit 22, die separat in Fig. 3 gezeigt ist, enthält einen rechteckigen Kasten 50 mit einem Boden 51, der dicht an den Behälter 30 angeschlossen werden kann. Der Deckel 52 des Kastens ist mit einer festen Hülse 53 und einer beweglichen Hülse 54 versehen, welche letztere senkrecht verstellbar ist und so erhöht werden kann, daß man zwischen dem Chargiergerät und den darüber befindlichen Öfen einen relativ dichten Anschluß erhält. In der Anschlußeinheit befindet sich ein Deckel 55, der in dem Kasten 50 senkrecht verstellbar und schwenkbar angeordnet ist. Der Deckel 55 wird von einem Arm 56 getragen, der seinerseits an einer vertikalen Welle 57 befestigt ist. Die Welle 57 kann durch die Hebevorrichtung 58 senkrecht verstellt werden und durch die Drehvorrichtung 59, die über einen Hebelarm 60 mit der Welle 57 verbunden ist, gedreht werden. Die Behälterwand ist doppelwandig ausgeführt, und zwischen den beiden Wänden zirkuliert Kühlwasser.

- 7 609822/02 6 7

2549Ü4Ö

Fig. 4 zeigt eine auf dem Chargiergerät 21 montierte Anschlußeinheit 22. In Pig. 7 wird die Chargiervorrichtung unter einer Ladestation 12 gezeigt. Ein Rohling 60, der auf dem Ofenboden 61 ruht, wurde gerade in das Chargiergerät hinuntergelassen.

Fig. 8 zeigt den Deckel 55 im zurückgeschwenkten Zustand, in welchem seine Längsachse mit der Längsachse des Chargiergerätes fluchtet. In dieser Stellung wird der Deckel 55 dann angehoben, was ebenfalls in Fig.^8 dargestellt ist. Dadurch wird ein lose auf dem Deckel 55 liegender Deckel 62 in einen Tragring 63 gehoben, wo er mit Hilfe einer nicht gezegten Befestigungsvorrichtung gehalten werden kann. Der Deckel 55 wird anschließend heruntergelassen, so daß er die Öffnung des Chargiergerätes abdeckt, wie es Fig. 9 zeigt. In Fig. 9 wird das Chargiergerät auf seinem Transport zu einem Ofen 11 gezeigt.

In Fig. 10 befindet sich die Chargiervorrichtung mitten unter einem Vorheizofen 11, und das Hochfahren der auf dem Boden 61 befindlichen Charge 60 hat begonnen. Zuvor ist folgender Vorgang abgelaufen: Der Ring 55 wurde angehoben, wodurch er in Kontakt mit dem Unterteil des Ofens 11 gekommen ist. Die Anschlußeinheit wurde mit Inertgas aus einer nicht gezeigten Gasquelle gefüllt, der Deckel 55 wurde angehoben, so daß der den leeren Ofen verschließenden Deckel 62 vom Deckel 55 abgestützt und getragen wird, die Tragvorrichtung des Deckels'wurde angehoben, der Deckel 55 auf die in Fig. 10 gezeigte Höhe gesenkt und zur Seite geschwenkt, so daß der Weg für die Einführung der Charge in den Ofen frei wurde. Die Charge kann mit Hilfe der Chargiervorrichtung

609 8 22/0? R7

in die Öfen eingesetzt und zwischen denselben in inerter Atmosphäre transportiert werden, so daß während der gesamten Hantierung und des Transports ein schädlicher Kontakt mit dem Sauerstoff der Luft vermieden wird.

Pig. 11 zeigt die Chargiervorrichtung in gleicher Lage wie in Pig. 11, unter einem zu chargierenden Druckofen.

Fig. 12 zeigt die Chargiervorrichtung, nachdem sie eine im Druckofen 10 fertig behandelte Charge aufgenommen hat. Der die Charge bildende Rohling befindet sich gerade auf dem Transport zu einem der Öfen 11, in dsi er gemäß Fig. 13 eingesetzt wird, um in inerter Atmosphäre und unter steuerbaren Verhältnissen abzukühlen. Nach dem Abkühlen wird der Rohling 60 zu einer Ladestation 12 transportiert, von der er mit nicht gezeigten Transporthilfsmitteln fortgeschafft wird.

Um zu verhindern, daß sich das inerte Gas im Kasten 50 der Anschlußeinheit 22 während des Transports zwischen den Öfen mit Luft vermischt, kann die Anschlußeinheit mit einem zweiten Deckel versehen werden, der während des Transportes die obere Öffnung der AnSchlußeinheit verschließt. Dieser Deckel wird in gleicher Weise wie der Deckel 55 angeordnet und betätigt. Durch die Verwendung des zweiten Deckels wird der Verbrauch an Inertgas herabgesetzt.

Der Deckel 52 der Anschlußeinheit ist mit der zylindrischen Hülse 53 verbunden. Die Hülse 54 umgibt die Hülse 53 und besteht aus einem zylindrischen Teil 70, das unten eine an der

609 3 2?/0267 _Q

Hülse 53 anliegende Dichtung 71 hat (Fig. 14) und oben mit einem Ring 72 verbunden ist. In diesem Ring befindet sich eine Wat mit einem O-Ring 77. Die Kolbenstangen 75 der Hebevorrichtung 74 sind über Konsolen 76 mit dem Ring 72 verbunden. Mittels der Hebevorrichtung 74 kann die Hülse 54 angehoben werden, so daß der in den Ring 72 eingelassene Dichtungsring 77 dichtend gegen eine Fläche an der Unterseite des Ofens anliegt.

- 10 -

609822/0 2 67

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1 ,J Isostatische Heizpreßanlage mit einem von unten chargierbaren Druckofen zur Behandlung von Chargen bei hohem isostatischen Druck und hoher Temperatur, mit einem oder mehreren Vorheizöfen zur Erwärmung der Charge vor.dem Heizpressen und mit einer unter den Öfen vorhandenen Chargiervorrichtung mit Hebevorrichtungen zum Einsetzen und Herausnehmen der Charge und zu ihrem Transport zwischen den Öfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebevorrichtungen für die Charge in einem unten geschlossenen Behälter (30) angeordnet sind, der oben mit einer Anschlußeinheit (22) mit einer axial beweglichen Hülse (54) versehen ist, die gegen die Unterseite eines Ofens unter Bildung eines nach außen im wesentlichen gasdichten Verschlusses anhebbar ist und das Chargiergerät (21) an den Ofen anschließt.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußeinheit einen beweglichen Deckel (55) enthält, der die Chargiervorrichtung beim Transport oben verschließt.

   6 09822/0267

   Leerseite