DE2928192C2 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Ofen-Hartlötung und Gas- Weichnitrierung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Ofen-Hartlötung und Gas- Weichnitrierung

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DE2928192C2
DE2928192C2 DE2928192A DE2928192A DE2928192C2 DE 2928192 C2 DE2928192 C2 DE 2928192C2 DE 2928192 A DE2928192 A DE 2928192A DE 2928192 A DE2928192 A DE 2928192A DE 2928192 C2 DE2928192 C2 DE 2928192C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Hierbei sind eine Ofen-Hartlötung und eine Gas-Weichnitrierung miteinander kombiniert, und die Eisenteile werden nach diesem kombinierten Verfahren sukzessiv behandelt.
Das Ofen-Hartlöten ist als ein Verfahren zur Verbindung von Maschinenteilen bekannt und eignet sich zur Massenherstellung gelöteter Teile mit stabiler und gleichmäßiger Qualität Bei einem solchen Verfahren wird ein Schutzgas in den Ofen eingeführt, um ein Oxidieren oder Entkohlen der zu behandelnden Teile und eines Lots zu verhindern. Das Lot wird auf eine Temperatur erhitzt, die höher als sein Schmelzpunkt ist, um das Hartlöten durchführen zu können. Geeignete kontrollierte Schutzgase sind beispielsweise endotherme Gase (RX-Gase), exotherme Gase (NX- und
so DX-Gase) u.a. Die Löttemperatur ändert sich abhängig von der Art des Lots und liegt allgemein im Bereich von 1090 bis 115O0C bei einem Kupferlot und von 910 bis 9800C bei einem Silberlot
Um die Alterungs- und Abnutzungseigenschaften von Eisenteilen zu verbessern, wurden bereits Gas-Weichnitrierverfahren entwickelt, bei denen ein Eisenteil so behandelt wird, daß eine harte Nitrierschicht an seiner Oberfläche erzeugt wird. Bekanntlich wird bei dem Gas-Weichnitrierverfahren ein Mischgas aus einem Trägergas wie beispielsweise das genannte endotherme Gas (RX-Gas) oder exotherme Gas (NX-Gas) verwendet, dem Ammoniakgas (NH3) beigefügt ist Die Gas-Weichnitrierung wird bei einer Temperatur von 550 bis 6200C durchgeführt. Durch diese Behandlung wird in der Oberfläche des Eisenteils eine kristalline Schicht in einer sogenannten «-Phase erzeugt, die aus Eisen, Stickstoff und Kohlenstoff (Fe-N-C) besteht und den Alterungs- und Abnutzungswiderstand sowie
die mechanische Stabilität des Eisentils verbessert
Das Hartlöten und die Gas-Weichnitrierung wurden bisher getrennt durchgeführt, um die Metallteile zu löten und andererseits ihre mechanische Festigkeit zu verbessern. Dies bedeutet, daß gemäß allgemeiner Praxis bei einer erforderlichen Verbesserung der mechanischen Festigkeit zuerst das Hartlöten und dann die Gas-Weichnitrierung in einem separaten Schritt durchgeführt wird. Gemäß den bisher bekannten Verfahren werden somit Teile aus kohlenstoff armem Stahl oder anderen Stahlsorten geringer Qualität zunächst tirtgelötet und dann einer Gas-Weichnitrierung oder anderen Behandlungen unterzogen, die zur Verbesserung ihrer mechanischen Festigkeit erforderlich sind. Danach wessen die gelöteten Teile nochmals erhitzt und in einer vollkommen getrennten Einrichtung, einem getrennten Verfahrensschritt oder einer getrennten Fertigungslinie weiterbehandelt.
Wen bei den bisher bekannten Verfahren die sukzessiven Schritte des Hartlötens und der Gas-Weichnitrierung erforderlich sind, so treten mehrere Probleme auf, zu denen beispielsweise die größere Anzahl von Schritten sowie entsprechend zusätzliche Einrichtungen gehören. Ferner ergibt sich ein schlechter Behandlungs- und Wirkungsgrad, da die Behandlungen separat durchgeführt werden. Damit ist eine Erhöhung der Einrichtungskosten sowie ein zusätzlicher Arbeitsund Raumaufwand für die Fertigungseinrichtungen erforderlich. Dies benachteiligt die Massenherstellung von Teilen, die hartzulöten und dann zu nitrieren sind, womit eine unvermeidbare Zunahme der Herstellungskosten verbunden ist Die bisherigen separaten Verfahren sind auch nachteilig im Hinblick auf einen Wärmeenergieverlust, da separate Wärmebehandlungen für das Hartlöten und das Gas-Weichnitrieren erforderlich sind. Die Wiedererwärmung hartgelöteter Teile kann unerwünschte Wärmespannungen erzeugen, die die Qualität des Produkts mindern und zu einer Verringerung der Herstellungsmenge führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, den vorstehend aufgezeigten Stand der Technik zu verbessern und hierzu eine Verfahrensmöglichkeit anzugeben, die in jeder Hinsicht zu einem günstigeren Ergebnis bzw. Wirkungsgrad führt
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wesentlich für die Erfindung ist die Tatsache, daß das Hartlöten mit einer Wärmebehandlung erfolgt, deren Wärmeenergie für eine nachfolgende Behandlung benutzt werden kann. Ferner ist wichtig, daß das Schutzgas für das Hartlöten im wesentlichen dieselbe Zusammensetzung wie ein Trägergas für die Gas-Weichnitrierung haben kann. .
Ein Verfahren nach der Erfindung kann so durchgeführt werden, daß das jeweilige Eisenteil innerhalb eines Ofens in einer kontrollierten Schutzgasatmosphäre hartgelötet und im Ofen auf eine Temperatur abgekühlt wird, die sich zur nachfolgenden Gas-Weichnitrierung eo eignet Dabei wird dann eine vorbestimmte Menge Ammoniakgas (NH3) in die Schutzgasatmosphäre eingeführt, damit die Gas-Weichnitrierung in der so erzeugten neuen Atmosphäre durchgeführt werden kann. Das Eisenfeil wird also in einer Wärmezone mit es Schutzgas hartgelötet und dann in eine Abkühlzone geführt, wo es langsam in einer Atmosphäre aus kontrolliertem Gas derselben Zusammensetzung wie beim Hartlöten abgekühlt, wird. Ferner wird das abgekühlte Teil dann in eine Konstanttemperaturzone geführt die auf einer zur Gas-Weichnitrierung geeigneten Temperatur gehalten wird und in der eine Atmosphäre derselben Art wie des zuvor benutzten konfroliierten Gases besteht wobei jedoch Ammoniakgas (NH3) in einem Anteil eingeführt wurde, der für die Gas-Weichnitrierung erforderlich ist Dann wird die Gas-Weichnitrierung ausreichend lange in der Konstanttemperaturzone durchgeführt wonach das so behandelte Teil aus dem Ofen abgeführt wird.
Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens umfaßt einen Hartlötofen, der in eine Heizkammer zur Erhitzung des Eisenteils auf Löttemperatur und eine Glühkammer zur Abkühlung des hartgelöteten Teils sowie in eine Konstanttemperaturkammer unterteilt ist, die auf der Gas-Weichnitrierungstemperatur gehalten wird. Diese Kammern sind miteinander verbunden und werden jeweils von einem kontrollierten Schutzgassystem gespeist das in jede Kammer ein kontrolliertes Schutzgas einführt Ferner ist ein Ammoniakgasspeisesystem zur Einführung von Ammoniakgas in die Konstanttemperaturkammer vorgesehen. Die Einrichtung enthält ferner Unterteilungen beispielsweise in Form wärmebeständiger Vorhänge an den beiden gegenüberliegenden Seiten einer jeden Kammer, die eine freie Verbindung zwischen den einzelnen Kammern sowie zwischen den äußeren Kammern und der Atmosphäre verhindern.
Durch die Erfindung wird also ein kontinuierliches Hartlot- und Gas-Weichnitrierverfahren geschaffen, welches die bisherigen Verfahren verbessert Die zu behandelnden Eisenteile werden kontinuierlich durch einen Ofen geführt in dem das Hartlöten und die Gas-Weichnitrierung durchgeführt werden, so daß die Bedienungstätigkeit und die Verfahrensschritte für beide Behandlungen sehr wesentlich rationalisiert sind und sich ein verbesserter Betriebs- und Herstellungswirkungsgrad ergibt. Ferner wird Aufwand an Zusatzeinrichtungen und zusätzlichen Fertigungslinien eingespart, so daß das Verfahren auch die Massenherstellung bei verringerten Kosten der behandelten Teile ermöglicht
Bei einem Verfahren nach der Erfindung wird die verfügbare Wärmeenergie sehr gut ausgenutzt und gegenüber bekannten Verfahren eine beträchtliche Energiemenge eingespart, so daß der Energieverbrauch wesentlich gesenkt ist.
Die behandelten Teile müssen nach dem Hartlöten und Abkühlen nicht nochmals zur Gas-Weichnitrierung erwärmt werden, so daß Wärmespannungen und andere physikalische Deformationen vermieden werden und eine wesentliche Verbesserung der Qualität möglich ist.
Die Erfindung wird im folgenden im folgenden an Hand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen
F i g. 1 und 2 graphische Darstellungen des Verfahrens nach der Erfindung, und
Fig.3 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens werden Eisenteile zunächst in einen Hartlötofen eingeführt, um das Hartlöten durchzuführen. Die Teile werden im Ofen innerhalb einer Schutzgasatmosphäre erwärmt, die dieselbe oder nahezu dieselbe Zusammensetzung wie ein Trägergas hat, das für die Gas-Weichnitrierung verwendet wird. Als Schutzgas dient ein endothermes Gas (RX-Gas) oder ein exothermes Gas
(von CO2 befreites NX-Gas oder DX-Gas, das durch Abkühlen und Trocknen eines vollständig verbrannten Gases erhalten wird), welches als Behandlungsgas für die Gas-Weichnitrierung nach Beifügung von Ammoniakgas (NHj) leicht verwendbar ist. Das jeweils zu lötende Teil wird für eine vorbestimmte Zeit auf Löttemperatur gehalten, während ein Oxidieren und Entkohlen in der Schutzgasatmosphäre verhindert wird. Die Hartlöttemperatur ändert sich abhängig von der Art des Lots und liegt, wie bereits erläutert, bei einem Kupferlot zwischen 1090 und 11500C, bei einem Messinglot zwischen 910 und 9800C und bei einem Silberlot zwischen 700 und 9000C. Nach dem Hartlöten wird das so behandelte Teil in eine Glühzone des Ofens befördert, wo es auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der die nachfolgende Gas-Weichnitrierung durchgeführt wird. Nach der Abkühlung auf diese Temperatur wird das Teil in eine Konstanttemperaturzone befördert, die im Ofen vorgesehen ist und die für die Gas-Weichnitrierung geeignete Temperatur hat. Zuvor wurde Ammoniakgas (NH3) in die Konstanttemperaturzone eingeführt. Da das Schutzgas für das Hartlöten sich nur wenig oder nicht in seiner Grundzusammensetzung von dem Gas für die Gas-Weichnitrierung unterscheidet, kann es leicht als Mischgas für die Gas-Weichnitrierung bereitgestellt werden, indem lediglich Ammoniakgas eingeführt wird. Das hartgelötete Teil wird in der Konstanttemperaturzone solange gehalten, bis eine weichnitrierte Schicht an seiner Oberfläche ausgebildet ist. Nach der Durchführung der Gas-Weichnitrierung wird das so behandelte Teil aus dem Ofen abgeführt und abgekühlt.
Wie bereits beschrieben, wird das endotherme und exotherme Gas verwendet, um die Oxidation und Entkohlung eines Eisenteils beim Hartlöten zu verhindern. Das Gas hat beispielsweise die folgende Zusammensetzung:
Zusammensetzung eines exothermen Gases (NX-Gas):
CO 1,8 V0I.-O/0
H2 0,9 Vol.%
CO2 0,05 VoL-%
N2 Restanteil
immenset
•Gas): 		zung eines endothermen
CO 24,5 VoL-%
H2 31,2 VoL-%
CO2 0,26 VoL-%
N2 Restanteil
Das Hartlöten wird in dem Schutzgas der vorstehend angegebenen Zusammensetzung durchgeführt Dieses kontrollierte Gas, in das Ammoniakgas (NH3) eingeführt wird, eignet sich als Mischgas für die Gas-Weichnitrierung.
Das für die Gas-Weichnitrierung normalerweise verwendete Gas besteht in Volumenanteilen aus 80% eines exothermen Gases und 20% Ammoniakgas (NH3) oder aus 50% eines endothermen Gases und 50% Ammoniakgas (NH3). Entsprechend wird Ammoniakgas in das kontrollierte Gas in einem vorbestimmten Volumenanteil eingeführt, der von der Art des kontrollierten Gases wie vorstehend angegeben abhängt und dann wird die Gas-Weichnitrierung in diesem Mischgas durchgeführt
Wie bereits beschrieben, können das Hartlöten und das Gas-Weichnitrieren kontinuierlich durchgeführt werden.
Im folgenden wird ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Metallblechteile aus normalem Kaltwalzstahl (SPCC nach Japanese Industrial Standard, Zusammensetzung unter 0,12% C, unter 0,5% Mn, unter 0,4% P, unter 0,045% S, Rest Fe) werden verbunden und verstemmt, und ein Kupferring wird als Lot an die Verbindung gebracht Dann werden die Teile auf einem Maschenbandförderer in einen Ofen eingeführt. In einer Heizzone wird das Hartlöten durchgeführt, wobei das vorstehend beschriebene endotherme oder exotherme Gas als Schutzgas verwendet wird. Die Dauer beträgt 10 Minuten bei einer Temperatur von ca. 11300C. Die so behandelten Teile werden in eine Glühzone im Ofen eingeführt wo sie beispielsweise durch ein Gebläse auf 650 bis 600°C abgekühlt werden. Die abgekühlten Teile werden dann in eine Konstanttemperaturzone innerhalb des Ofens geführt, die weitgehend auf derselben Temperatur wie die vorhergehende Zone gehalten wird und wo Ammoniakgas (NH3) eingeführt wird. Sie werden in der Konstanttemperaturzone ca. 60 Minuten lang gehalten, um die Gas-Weichnitrierung durchzuführen. Danach wird das atmosphärische Gas durch ein Gebläse verwirbelt um die Weichnitrierung zu beschleunigen. Bei Beginn der Behandlung beträgt der Anteil an Ammoniakgas in der Atmosphäre 20%, während der Restanteil NH3 nach der Weichnitrierung zwischen 8,5 und 10% liegt Nach der Weichnitrierung werden die behandelten Teile aus dem Ofen herausgeführt und abgekühlt Durch die Behandlung ergeben sich Teile mit einer 15 μ dicken Nitridschicht und einer 03 mm dicken Diffusionsschicht die eine Oberflächenhärte von 550 bis 700 HMV-Einheiten haben.
F i g. 1 zeigt eine graphische Darstellung des vorstehenden Verfahrens, bei dem die Behandlungszeit in
Minuten auf der Abszisse und die Ofentemperatur auf
der Ordinate abgetragen ist Die Abschnitte A, B und C sind die Erwärmungszone, die Glühzone und die
Konstanttemperaturzone. Ähnlich gute Ergebnisse werden erzielt wenn die
Weichnitrierung mit einer langsamen Abkühlung von 650 auf 5500C durchgeführt wird, wie sie in Fig.2 gezeigt wird.
Die Teile wurden bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren in drei separaten Temperaturzonen behan delt jedoch kann die Behandlung auch kontinuierlich in einer einzigen Zone durchgeführt werden, deren Temperatur während des Verfahrensablaufs entsprechend geändert wird und wobei Ammoniakgas in die
KonsianücmpcräiüfSiüic eiiigeiühfi wird.
Die Zusammensetzung des Behandlungsgases, die im folgenden noch beschrieben wird, ermöglicht eine Grundierungsbehandlung für die Farbbeschichtung von Teilen sowie eine Gas-Weichnitrierung.
Dies bedeutet daß im Falle einer Nitridschicht die
durch die Gasweichnitrierung nach dem Hartlöten erzeugt wurde und im wesentlichen aus einer f-Phase an ihrer Oberfläche vorzugsweise mit einer Dicke von mehr als 15 μ besteht eine sehr günstige Gnindierung für eine Farbschicht zur Verfugung steht Dies ist darauf zurückzuführen, daß die üblicherweise auf der Oberfläche abgelagerten Fette und öle durch das Hartlöten und die Gas-Weichnitrierung vollständig verbrannt sind und die Oberfläche somit gereinigt ist Die durch die
Gas-Weichnitrierung behandelten Teile erhalten eine rauhe Oberfläche, und die in erster Linie aus der £-Phase bestehende Nitridschicht hat einen guten Korrosionswiderstand.
Deshalb kann diese Nitridschicht als Grundierung für eine Farbschicht verwendet werden, die direkt auf sie aufgebracht wird. Ist jedoch überschüssiges Kohlenmonoxid (CO) in dem kontrollierten Gas vorhanden, so kann sich Kohlenstoff auf der Oberfläche der behandelten Teile ablagern und muß nach der Behandlung entfernt werden. Um dies zu vermeiden, sollte das Gas einen CO-Anteil von weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 4,5% der Gesamtanteile des Gases aufweisen. Dann ist keine Ablagerung von Kohlenstoff auf den Oberflächen der Teile festzustellen.
Ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel einer Gaszusammensetzung, die zu einer Farbbeschichtung geeigneten Oberfläche führt, wird im folgenden angegeben:
Ammoniakgas (N H3) Kohlenmonoxid (CO) exothermes Gas
10 bis 10 Vol.-% 1 bis 3 Vol.-% Restanteil
Die Verwendung eines Gases der vorstehenden Zusammensetzung führt weder zur Erzeugung freien Kohlenstoffs beim Gas-Weichnitrieren noch zur Ablagerung von Kohlenstoff auf der Oberfläche der behandelten Teile. Der Grund für die Festlegung des CO-Anteils zwischen 1 und 3% besteht darin, daß das exotherme Gas CO enthält und der gesamte CO-Anteil ausreichend ist, um einen Volumenanteil von 2,5 bis 4,5% des Behandlungsgases zu bilden. Es sei bemerkt, daß ein CO-Ar.teii von weniger als 23% ungünstig ist, da die mechanische Festigkeit und der Abnutzungswiderstand der Nitridschicht dann nicht zufriedenstellend sind.
Wie bereits beschrieben, wird das Hartlöten in einer Atmosphäre eines exothermen Gases durchgeführt, dem dann 10 bis 30 Vol.-% Ammoniakgas (NH3) und 1 bis 3 Vol.-% Kohlenmonoxid (CO) beigegeben werden, um die Gas-Weichnitrierung durchzuführen und eine Nitridschicht vorzugsweise mit einer Dicke von 15 μ auszubilden, die in erster Linie aus einer ε-Phase besteht Geringere Schichtdicken als 15 μ sind ungünstig, da die Schichtfestigkeit dann relativ gering wird. Deshalb soll vorzugsweise eine Dicke von 15 μ oder mehr verwirklicht werden. Die Nitridschicht sollte vorzugsweise die e-Phase haben, da die Gamma- oder andere Phasen einen schlechten Korrosionswiderstand haben. Natürlich kann eine c-Phase mit einer Dicke von weniger als 15 μ oder eine gemischte Schicht aus der «-Phase und der /-Phase verwendet werden, was jeweils von dem beabsichtigter. Endzweck der behandelten Teüe und auch von der gewünschten Schichtdicke abhängt
Während der Gas-Weichnitrierung mit einem kontrollierten Gas der vorstehend genannten Zusammensetzung erhalten die zuvor hartgelöteten und dann nitrierten Teile auch eine Grundierungsbehandlung. Entsprechend können die behandelten Teile sofort einer Färbung unterzogen werden. Somit können bei Anwendung der Erfindung das Hartlöten, die Gas-Weichnitrierung und die Grundierung kontinuierlich in einem trockenen Verfahren durchgeführt werden, ohne daß eine chemische Vorbehandlung zur Farbbeschichtung erforderlich ist, wie es bei bisherigen Verfahren der Fall ist Ferner kann es möglich sein, die so behandelten Teile in einem nachfolgenden Schritt bei einer vorbestimmten Temperatur kontinuierlich zu färben.
Fig.3 zeigt eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Durchführung kontinuierlicher Behandlungen nach der Erfindung. Es ist ein Ofen 1 als Behandlungseinrichtung dargestellt, der einen Ofenkörper 2 vorbestimmter Länge hat. Der Ofenkörper 2 enthält eine Kammer 5, die über seine gesamte Länge verläuft und durch Wände 3 und 4 an der Vorder- und Rückseite begrenzt ist. Die Wände 3 und 4 haben jeweils eine Öffnung zur Verbindung mit dem Außenraum. Die Öffnungen auf der linken und rechten Seite der Figur bilden einen Eintritt 11 und einen Austritt 14 für zu behandelnde bzw. behandelte Teile.
Die Kammer 5 im Ofenkörper 2 ist durch Teilungswände 9 und 10 in eine vordere Kammer 6, eine Zwischenkammer 7 und eine hintere Kammer 8 unterteilt. Die Wand 9 zwischen der vorderen Kammer 6 und der Zwischenkammer 7 hat eine Öffnung 12 zur Verbindung beider Kammern. Ähnlich hat die Wand 10 zwischen der Zwischenkammer 7 und der hinteren Kammer 8 eine öffnung 13. Ein Maschenbandförderer 25 ist längs dem Ofenkörper so angeordnet daß sein oberes Trum 26 längs den Böden der Kammern 6,7 und 8 durch den Eintritt 11, die öffnungen 12, 13 und den Austritt 14 hindurchgeführt wird, so daß dadurch ein bewegter Boden gebildet wird. Der Förderer 25 wird durch ein Antriebsrad 27 und ein angetriebenes Rad 28 geführt, die an der äußeren Vorder- und Rückseite des Ofens 1 angeordnet sind. Die Öffnungen 11,12,13 und 14 sind mit Abschirmungen beispielsweise in Form von Vorhängen 15, 16, 17 und 18 versehen, die aus einem Edelstahlfilm bestehen. Die Vorhänge sind an den oberen Teilen der Öffnungen aufgehängt und ihre Unterkanten stehen in Gleitberührung mit der Oberfläche des Fördertrums 26. Die zu behandelnden Teile werden von einer Kammer zur anderen befördert und drücken dabei die Vorhänge zur Seite. Somit sind die vordere Kammer 6, die Zwischenkammer 7 und die hintere Kammer 8 voneinander getrennt so daß unterschiedliche Innentemperaturen und unterschiedli ehe Arbeitsgase vorgesehen sein können.
In den Kammern 6,7 und 8 wird über die Leitung 21 ein Schutzgas eingeführt, das ein Oxidieren oder Entkohlen der zu behandelnden Teile und eines Lots verhindert In der Figur ist bei 22 eine Bemessungsvor richtung dargestellt und die Leistung 21 ist mit einer nicht gezeigten Gasquelle verbunden. Das Gas ist eines der vorstehend angegebenen Gase. Die hintere Kammer 8 ist mit einer weiteren Leitung 23 verbunden, die wiederum über eine Bemessungsvorrichtung 24 mit einer nicht gezeigten Gasquelle verbunden ist von der Ammoniakgas (NH3) für die Gas-Weichnitrierung geliefert wird. Das Ammoniakgas wird dem Schutzgas beigemischt, das bereiis in die Kammer 8 fiber die Leitung 21 eingeführt ist so daß die Kammer 8 dann die für die Gas-Weichnitrierung geeignete Atmosphäre enthält
Ein Kühlgebläse 19 ist an der Decke der Zwischenkammer 7 angeordnet und ein Verwirbelungsgebläse 20 ist an der Decke der hinteren Kammer 8 angeordnet
Die Kammern 6,7 und 8 des Ofens 1 werden in der Praxis folgendermaßen eingesetzt: Die vordere Kammer 6 nahe dem Eintritt 11 wird als Heizkammer verwendet, die auf der Temperatur für das Hartlöten gehalten wird. Die Zwischenkammer 7 wird als Glühkammer verwendet, in der die hartgelöteten Teile auf die Temperatur für die nachfolgende Gas-Weichnitrierung gekohlt werden, und die hintere Kammer 8 ist eine Konstanttemperaturkammer, die auf der fur die
Gas-Weichnitrierung erforderlichen Temperatur gehalten wird.
Wie bereits beschrieben, hängt die Temperatur der Heizkammer 6 von der Art des Lots ab.
Im Betrieb werden hart zu lötende und zu nitrierende Eisenteile auf den Förderer 25 gebracht und vom Eintritt 11 zur Heizkammer 6 geführt, in der die Teile 29 auf die Hartlöttemperatur erhitzt und hartgelötet werden. Da diese Berhandlung in einer kontrollierten Gasatmosphäre durchgeführt wird, können die Eisenteile nicht oxidieren oder entkohlen.
Nach dem Hartlöten werden die Teile der Glühkammer 7 auf dem Förderer 25 zugeführt, wo sie auf die für die nachfolgende Gas-Weichnitrierung erforderliche Temperatur abgekühlt werden. Die Kammer 7 hat dieselbe Atmosphäre wie die Kammer 6, so daß die Teile auch hier geschützt werden. Nach der Abkühlung auf die vorbestimmte Temperatur werden die Teile dann der Konstanttemperaturkammer 8 auf dem Förderer 25 zugeführt In dieser Kammer 8 werden die Teile auf der für die Gas-Weichnitrierung erforderlichen Temperatur gehalten und mit Ammoniakgas nitriert, das der Atmosphäre in dieser Kammer beigemischt wurde. Nach dieser Behandlung für vorbestimmte Zeit werden die Teile durch den Austritt 14 entnommen und abgekühlt
Das Hartlöten und die Weichnitrierung werden also kontinuierlich in ein und demselben Ofen durchgeführt, und die so behandelten Teile sind zwei Behandlungen in einem Arbeitsgang unterzogen worden.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß das Hartlöten und die Gas-Weichnitrierung kontinuierlich in ein und demselben Ofen durchgeführt werden,
5 ohne daß zwei separate Verfahrensschritte oder zusätzliche Einrichtungen und Fertigungslinien erforderlich sind, wie es bisher nötig war. Somit führt die Erfindung zu mehreren Vorteilen, beispielsweise zu einer Verringerung der Betriebskosten, zu einem
ίο rationelleren Betrieb, zu einem besseren Betriebswirkungsgrad, zu einer Verringerung der Einrichtungskosten, zu einer Verbesserung der Produktivität behandelter Teile, zu einem geringeren Energieverbrauch und zu einer Verringerung der Gesamtherstellungskosten für die zu behandelnden Teile.
Da die Teile während der kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens nur einmal erhitzt werden und danach langsam abkühlen können und während des Verfahrens auf bestimmten Temperaturen gehalten werden, führt die Erfindung auch zu einer Verringerung des Energieverbrauchs gegenüber bekannten Verfahren. Die Endprodukte haben geringere Wärmespannungen, da sie nicht wiederholt aufgeheizt werden. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige ausgezeichnete Fertigungsqualität.
Bei geeigneter Auswahl des Behandlungsgases ist eine Grundierung für eine Farbbeschichtung möglich, ohne daß eine chemische Vorbehandlung durchgeführt werden muß.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur kontinuierlichen Ofen-Hartlötung und Gas-Weichnitrierung eines Eisenteils, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenteil in einem Ofen in kontrollierter Gasatmosphäre einer Hartlötung unterzogen wird, daß es dann im Ofen auf eine für die Gas-Weichnitrierung geeignete Temperatur abgekühlt wird und daß eine vorbestimmte Menge Ammoniakgas in die kontrollierte Gasatmosphäre eingeführt wird, um darin die Gas-Weichnitrierung durchzuführen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontrollierte Gasatmosphäre für die Hartlötung dieselbe Zusammensetzung wie das Trägergas für die Gas-Weichnitrierung hat, bevor das Ammoniakgas zugemischt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als kontrolliertes Gas für die Hartlötung ein exothermes Gas oder ein endothermes Gas verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als exothermes Gas eine Zusammensetzung von 1,8 VoL-% CO, 0,9 Vol.-% H2, 0,05 Vol.-% CO2 Rest N2 verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als endothermes Gas eine Zusammensetzung von 24,5 Vol.-% CO, 31,2 Vol.-% H2, 0,26 Vol.-% CO2, Rest N2 verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Ammoniakgases 20 Vol.-% der Gesamtgasmischung beträgt, wenn die kontrollierte Gasatmosphäre ein exothermes Gas ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Ammoniakgases 50 Vol.-% der Gesamtgasmischung beträgt, wenn die kontrollierte Gasatmosphäre ein exothermes Gas ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Weichnitrierung in einem Gasgemisch durchgeführt wird, das aus 10 bis 30 Vol.-% Ammoniakgas, 1 bis 3 Vol.-% Kohlenmonoxid, Rest exothermes Gas besteht, wobei der Gesamtanteil des Kohlenmonoxids in dem Gasgemisch 2,5 bis 4,5 Vol.-% beträgt, so daß eine Nitridschicht an der Oberfläche des behandelten Eisenteils erzeugt wird, die in erster Linie die s-Phase aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitridschicht mit einer Dicke von mehr als 15 μ erzeugt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenteil in einer Heizzone des Ofens in einer kontrollierten Gasatmosphäre hartgelötet wird, daß es dann einer Abkühlzone zugeführt wird, wo es langsam in der kontrollierten Gasatmosphäre abgekühlt wird, daß es danach einer Konstanttemperaturzone des Ofens zugeführt wird, wo es auf einer für die Gas-Weichnitrierung geeigneten Temperatur gehalten wird und in die kontrollierte Gasatmosphäre Ammoniakgas in einem für die Gas-Weichnitrierung geeigneten Anteil eingeführt wird, daß die Gas-Weichnitrierung des Eisenteils in der Konstanttemperaturzone durchgeführt und das Eisenteil danach aus dieser Zone abgeführt wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Hartlötofen (5), der in eine Heizkammer (6), eine Glühkammer (7) und eine Konstanttemperaturkammer (8) unterteilt ist, wobei diese Kammern (6, 7, 8) untereinander verbunden sind, durch ein Speisesystem (21) für ein kontrolliertes Gas, das mit jeder Kammer (6,7,8) verbunden ist, und durch ein Speisesystem (23) für Ammoniakgas,
ίο das mit der Konstanttemperaturkammer (8) verbunden ist
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an jeweils zwei gegenüberliegenden Seiten einer jeden Kammer (6, 7, 8) Unterteilungsvorrichtungen (15,16,17,18) vorgesehen sind, die freie Verbindung der Kammern (6,7,8) untereinander und zum Außenraum verhindern.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch einen Förderer (25) zur kontinuierlichen Führung des Eisenteils durch die Kammern (6, 7, 8).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkammer (7) eine Kühlvorrichtung (19) enthält
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis
14, dadurch gekennzeichnet daß die Konstanttemperaturkammer (8) eine Verwirbelungsvorrichtung (20) enthält.
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