DE3200582C1 - Verfahren zum Entfernen von Schmiermitteln von aus Metallpulver gepressten Formteilen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Schmiermitteln von aus Metallpulver gepreßten Formteilen, die zum Sintern durch einen Durchlaufofen transportiert werden und zum Entfernen der Schmiermittel einen diesem vorgeschaltete Ofenkammer (Vorkammer) durchlaufen. Dabei wird zum Unterbinden von Oxydation der Formteile Schutzgas mit Sauerstoffmangel, vorzugsweise sogenanntes Endogas, entgegengesetzt zur Transportrichtung der Formteile durch den Sinterofen und die Vorkammer geleitet.

Bei bekannten Verfahren dieser Art hat die Vorkammer eine eigene äußere Heizvorrichtung, durch die mit der Temperatur von z.B. 2O⁰C eingeführte Formteile während des Kammerdurchlaufs auf eine Temperatur über 500⁰C aufgeheizt werden. Diese ist in der ganzen Vorkammer erforderlich, um die Schmiermittel, vorzugsweise Zinkstearat und Wachse, aus den Formteilen zu verdampfen und im Schutzgasstrom aus der Vorkammer herauszuleiten. Dabei ist es aber schwierig, die Kammertemperatur so zu steuern, daß das Schmiermittel restlos verdampft, sich aber noch nicht zersetzt und Kohlenstoff auf den Formteilen absetzt. Beim temperaturbedingten Zersetzen wachsartiger Schmiermittel unter Sauerstoffmangel entsteht reiner Kohlenstoff, der sich als harte Kohleschicht auf Formteilen absetzen kann, wodurch deren Oberflächenporen gasdicht verschlossen werden. Dadurch können Schmierstoffe, die beim Pressen der Formteile in das Metallpulver hineingedrückt und durch die Hitze in den gasförmigen Zustand gebracht worden sind, nicht mehr entweichen, so daß die Formteile durch den Gasdruck teilweise zerplatzen und unbrauchbar werden.

Obwohl die Ursache, die zu der vorstehend veranschaulichten Oberflächenzerstörung von Formteilen führen, bisher nicht einwandfrei geklärt werden konnten, sind bereits Abhilfmaßnahmen bekannt.

Eine bekannte Abhilfe besteht darin, die Formteile sehr langsam zu erhitzen. Sie hat den Nachteil, daß lange Vorkammern und Durchlauf zeiten der Formteile erforderlich sind.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird bei einem bekannten Verfahren in die Vorkammer ein zusätzlicher sauerstoffarmer heißer Gasstrom eingeleitet, der in einem an die Vorkammer angebauten Brenner durch Verbrennen von gasförmigen Kohlenwasserstoffen (Heizgas) unter Luftmangel erzeugt wird.

Durch die größere Menge und Strömungsgeschwindigkeit des sauerstoffarmen Schutzgases ist die Oberflächenzerstörung der Formteile bei erheblich verkürzter Durchlauf- und Aufheizzeit der Formteile vermieden worden, jedoch mit dem Nachteil, daß die Menge brennbarer Gasreste im Abgas am Eingang der Vorkammer im Vergleich mit dem langsameren Verfahren in praktischen Fällen ungefähr verdoppelt worden ist. Diese teilweise giftigen Gasreste (Kohlenmonoxyd) verbrennen außerhalb der Vorkammer beim Zusammentreffen der heißen Abgase mit Luft.

Diese nutzlose Verbrennung von Heizgas bedeutet Energieverlust und unerwünschte Hitzebelastung für die Umgebung und das Bedienungspersonal des Sinterofens. Hinzu kommt noch der Energieverlust durch das Aufheizen der zusätzlich durch die Vorkammer geleiteten Schutzgasmenge und die Erhöhung der Herstellkosten und Betriebskosten durch den an die Vorkammer angebauten Brenner.

Durch die Erfindung ist die Aufgabe gelöst, die erläuterten Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden.

Die Erfindung besteht bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art darin, daß in die Vorkammer an mehreren längs des Durchlaufweges der Formteile verteilten Stellen ein erhitztes Gas mit Sauerstoffüberschuß eingeleitet wird. Dazu dienen Einleitungsrohre mit Gasaustrittsdüsen (Bohrungen mit kleinen Durchmesser). Die unerläßliche Bedingung, schädliche Oxydation der Formteile zu vermeiden, wird durch die längs des Durchlaufweges verteilte Sauerstoffzufuhr erfüllt. Dadurch steigt die Gesamtmenge des zugeführten Sauerstoffs im vom Ausgang zum Eingang der Vorkammer strömenden Schutzgas in dessen Strömungsrichtung an. Die Temperatur der Formteile steigt aber in der umgekehrten Richtung an, weil diese in dieser Richtung durch die geheizte Vorkammer geführt werden. Die Gefahr der Oxydation der Formteile nimmt mit deren Temperatur zu. Sie ist unter 400° C gering.

Der in der Nähe des Vorkammerausgangs eingeleitete Sauerstoff, der zuerst mit dem Schutzgasstrom zusammentrifft, wird durch die Verbrennung von dessen Restgasen und der verdampften Schmiermittel verbraucht. Das gilt bei entsprechender Dimensionierung auch noch für die an den folgenden Stellen eingeleiteten

Sauerstoffmengen, so daß überschüssiger Sauerstoff nur in der Nähe des Vorkammereingangs verbleibt. Dort sind aber die Charge-Temperaturen noch so niedrig, daß die Formteile mit Sicherheit nicht oxydieren.

Das Einstellen der optimalen Sauerstoffverteilung längs der Vorkammer wird nach Anspruch 2 dadurch erleichtert, daß die in einer Zeiteinheit zugeführte Menge des Gases mit Sauerstoffüberschuß, vorzugsweise Luft, für verschiedene Einleitungsstellen getrennt eingestellt wird.

Besonders in breiten Vorkammern kann es vorteilhaft sein, daß an Zuleitungsrohren (18) mehrere Gasaustrittsdüsen in mehreren längs des Durchlaufweges der Formteile verteilten und in der zum Durchlaufweg der Formteile (10) senkrechten Richtung verlaufenden Rohren jeweils mehrere Gasaustrittsdüsen anzubringen, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung des zugeführten Sauerstoffs über die ganze Breite der Vorkammer zu erreichen. Es ist vorteilhaft, das einzuleitende Gas auf eine Temperatur um 500⁰C zu erhitzen, weil dies die zum restlosen Verdampfen der Schmiermittel günstige Mindesttemperatur ist. Bei dieser Gastemperatur ist auch mit Sicherheit verhindert, daß sich verdampftes Schmiermittel an zu kalten Einleitungsrohren niederschlagen kann und deren Gasaustrittsdüsen verstopft.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dazu besteht darin, daß das in die Vorkammer einzuleitende Gas in einem vorgeschalteten Wärmetauscher durch die heißen Abgase der Vorkammer erhitzt wird.

Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß sich die Abgase am Vorkammereingang nicht entzünden, weil sie keine brennbaren Gasreste mehr enthalten.

Da der Inhalt der Vorkammer durch das Verbrennen dieser Gasreste und besonders der verdampften Schmiermittel aufgeheizt wird, kann die äußere Heizung der Vorkammer entsprechend verringert und bei ausreichender Wärmeerzeugung durch die schrittweise Verbrennung des Schutzgases und der Schmiermittel gemäß Anspruch 4 ganz eingespart werden.

F i g. 1 ist eine schematische Längsseitenansicht. Von einer derartigen Anlage, bei der das erfindungsgemäße Verfahren als Ausführungsbeispiel angewendet ist, zeigt F i g. 2 einen schematischen Längsschnitt der Vorkammer mit Zubehör.

In der F i g. 3 ist schematisch der Anstieg der Temperatur der Formteile längs deren Durchlaufweges durch die Vorkammer und in F i g. 4 längs des gleichen Weges die Summe des eingeleiteten Sauerstoffs wiedergegeben.

Bei der Sinteranlage nach F i g. 1 sind ein Sinterofen 1 und eine Vorkammer 2 in axialer Richtung hintereinander in kleinem Abstand voneinander auf einem Ständer 3 angebracht. Durch den Sinterofen 1 und die Vorkammer 2 ist ein Muffel genanntes geschlossenes Rohr 4 geführt, von dem am Eingang der Vorkammer ein kurzes Stück 5 und am Ausgang des Sinterofens ein langer Kühlteil 6 herausragt. Durch das Muffelrohr 4 läuft ein endloses Kettengliederband 7 aus Metall, das am Ende der Sinteranlage über eine Lauftrommel 8 und am Anfang über eine Lauftrommel 9 geführt ist. Auf diesem Förderband 7 liegende, in der F i g. 1 nicht dargestellte Formteile 10 (Metallpulver-Preßkörper) werden in Darstellung der F i g. 1 und 2 von links nach rechts durch die Vorkammer 2 und den Sinterofen 1 transportiert. Durch in F i g. 1 nicht dargestellte Heizvorrichtungen außerhalb des Muffelrohres 4 wird dessen Innenraum innerhalb der Vorkammer 2 auf eine Temperatur über 500° C zum Entfernen der Schmiermittel und innerhalb des Sinterofens 1 auf eine Temperatur über 1000° C zum Sintern der Formteile aufgeheizt. Zwischen der Vorkammer 2 und dem Sinterofen 1 wird ein erhitztes Schutzgas mit Sauerstoffmangel unter Überdruck in das Muffelrohr 4 eingeleitet, so daß dieses innerhalb der Vorkammer 2 entgegen der Transportrichtung der Formteile 10 strömt und am Ende des Rohrstücks 4 austritt, wo sich brennbare heiße Gasreste beim Zusammentreffen mit Luft entzünden und verbrennen. Innerhalb des Sinterofens 1 strömt das Schutzgas in der Transportrichtung der Formteile 10 durch deas Muffelrohr 4, bis es nach Abkühlen im Kühlteil 6 an dessen Ende austritt, wo brennbare Gasreste verbrannt werden. Das Kühlteil 6 dient zum Abkühlen der Formteile auf eine Temperatur, bei der keine Oxydationsgefahr durch den Luftsauerstoff mehr besteht.

Beim Ausführungsbeispiel in der Fig.2 sind vom Sinterofen 1 Teile der wärmeisolierenden Ofenwände 11 und 12 und darin Rohre 13 der äußeren Heizvorrichtung im Schnitt dargestellt. Das Muffelrohr 4, durch das das Förderband 7 mit den aufgelegten Formteilen 10 von links nach rechts läuft, endet am Eingang des Sinterofens 1. In der Vorkammer 2 ist das Muffelrohr nicht erforderlich, wenn dafür keine äußere Heizvorrichtung benötigt wird. In den von den Wänden 11 und 12 umschlossenen Innenraum 14 der Vorkammer 2 sind zum Einleiten von erhitzter Luft sechs Rohre 15 eingeführt, die von einer gemeinsamen Zuleitung 16 ausgehen. Diese ist in einer Schleife 17 durch einen Wärmetauscher geführt, in dem die Luft in der Zuleitung 16, 17 durch die heißen Abgase der Vorkammer 2 auf eine Temperatur um 500° C erhitzt wird. Diese Temperatur wird durch in der F i g. 2 nicht dargestellte Wärmeisolierung aller Luftleitungsrohre außerhalb der Vorkammer bis zum Eintritt der Luft in die Vorkammer annähernd unverändert erhalten. Zum Aufheizen der Luft kann selbstverständlich auch eine äußere Heizvorrichtung an der Zuleitung 16 dienen. Die Rohre 16 sind mit den Rohren 18 verbunden, die senkrecht zur Durchlaufrichtung der Formteile verlaufen und mehrere über ihre Länge verteilte Gasaustrittsdüsen aufweisen. Da die Formteile 10 kalt, z. B. mit einer Temperatur von 20° C in die erhitzte Vorkammer eingeführt werden, steigt deren Temperatur längs des Transportweges auf die erforderliche Endtemperatur über 500° C am Ausgang der Vorkammer an, wie es durch die Kurve in der F i g. 3 veranschaulicht ist. Da die eingeleitete Luft durch den Schutzgasstrom in der Darstellung der F i g. 2 von rechts nach links weiterbefördert wird, ergibt sich für die Summe der eingeleiteten Mengen von Luft als Sauerstoffträger über dem Transportweg in der schematischen Darstellung der F i g. 4 ein stufenförmiger Anstieg von rechts nach links.

Der Sauerstoff, der aus den in Fig.2 rechts befindlichen Düsen austritt, wird zum Verbrennen der brennbaren Gasreste des Schutzgasstromes und der verdampften Schmiermittel verbraucht. De'shalb verbleibt bei geeigneter Mengenbemessung der brennbaren Gasreste und der zugeleiteten Luft nur in der Nähe des Eingangs der Vorkammer eine an sich oxydierende Gaszusammensetzung, die aber nicht oxydierend auf die Formteile wirkt, weil deren Temperatur dafür dort zu niedrig ist.

Da das Schutzgas mit einer Temperatur um 1000° C aus dem Sinterofen kommt, ist bei einer Temperatur um 500° C der zugeleiteten Luft in der Vorkammer nur eine

verhältnismäßig geringe Heizleistung erforderlich, um für den Gasstrom in der Vorkammer und im Wärmetauscher um die Luftleitungsschleife 17 eine Mindesttemperatur von z. B. 700° C zu erhalten. Dazu kann die Verbrennungswärme der brennbaren Gasreste und der Schmiermittel ausreichen, so daß eine äußere Heizvorrichtung der Vorkammer eingespart werden kann.

An den Rohren 15 können in der Fig.2 nicht dargestellte Regelventile angebracht werden, mit denen die eintretende Luftmenge an den sechs Zuleitungsstellen getrennt eingestellt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entfernen von Schmiermitteln von aus Metallpulver gepreßten Formteilen, die zum Sintern durch einen Durchlaufofen transportiert werden und zum Entfernen der Schmiermittel eine diesem vorgeschaltete Ofenkammer durchlaufen, wobei Schutzgas mit Sauerstoffmangel zum Unterbinden von Oxydation der Formteile, vorzugsweise sogenanntes Endogas, entgegengesetzt zur Transportrichtung der Formteile durch den Sinterofen und die Vorkammer geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vorkammer an mehreren längs des Durchlaufweges der Formteile verteilten Stellen ein erhitztes Gas mit Sauerstoffüberschuß eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Zeiteinheit zugeführte Menge des Gases mit Sauerstoffüberschuß, vorzugsweise Luft, für verschiedene Einleitungsstellen getrennt eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das einzuleitende Gas in einem vorgeschalteten Wärmetauscher durch heiße Abgase der Vorkammer auf eine Temperatur um 500⁰C erhitzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt der Vorkammer nur durch die Verbrennung der verdampften Schmiermittel und anderer brennbaren Gasreste aufgeheizt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Zuleitungsrohren (18) mehrere Gasaustrittsdüsen in mehreren längs des Durchlaufweges der Formteile (10) verteilten und in der zum Durchlaufweg der Formteile senkrechten Richtung verlaufenden Reihen angebracht sind.