EP1127639A2 - High pressure sintering furnace - Google Patents

Abstract

High pressure sintering furnace comprises: outer housing (32); charging chamber (24); heater (26) partially surrounding charging chamber; heat insulation (27) arranged between heater and outer housing; chamber (75) filled with gas arranged between heat insulation and outer housing; and cooling device (65-67) arranged between heat insulation and outer housing. Preferred Features: Cooling device is arranged asymmetrical to horizontal and/or vertical axis of furnace. The cooling device is provided only in a partial region of the furnace and contains copper and/or graphite. The outer housing is a cylindrical steel casing.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochdrucksinterofen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a high-pressure sintering furnace according to the preamble of the claim 1.

Beim Sintern wird zwischen Vakuumsintern, dem Sintern unter Partialdruck und dem HIP-Sintern (HIP = hot isostatic pressing) oder Überdruck-Sintern unterschieden.Sintering is between vacuum sintering, sintering under partial pressure and HIP sintering (HIP = hot isostatic pressing) or overpressure sintering.

Nachteilig ist bei Überdruck-Sinteröfen, dass sie eine relativ lange Abkühlzeit haben. So dauert es etwa sieben Stunden, um von 1500 °C bei 50 bar auf 80 °C und 30 bar zu kommen. Während dieser Zeit kann mit den Öfen nicht gearbeitet werden, und auch das beschäftigte Personal kann während der Zeit oft nichts anderes tun als zu warten.A disadvantage of overpressure sintering furnaces is that they have a relatively long cooling time. It takes about seven hours to go from 1500 ° C at 50 bar to 80 ° C and 30 bar come. During this time, the stoves cannot be used, and also the busy staff can often do nothing but wait during the time.

Es ist bereits bekannt, für die Herstellung von Dauermagneten aus Seltenen Erden besondere Sinteröfen vorzusehen, die mittels Heizstäben aus Metall oder Graphit aufgeheizt werden (Croker, Michael, Rare Earth and Advanced Furnace Techniques for Permanent Magnet Production, pmi, vol. 24, No. 2, 1992, S. 106 - 109). Der Aufheiz- und Kühlungsvorgang ist bei diesem Sinterofen zwar optimiert, doch ist nicht im Einzelnen angegeben, wie diese Optimierung erfolgt.It is already known to be special for the production of permanent magnets from rare earths To provide sintering furnaces which are heated by means of metal or graphite heating elements (Croker, Michael, Rare Earth and Advanced Furnace Techniques for Permanent Magnet Production, pmi, vol. 24, No. 2, 1992, pp. 106-109). The heating and cooling process is optimized in this sintering furnace, but is not in detail specified how this optimization is carried out.

Ein bekannter Ofen zum isostatischen Wärmepressen weist eine Druckkammer auf, in der sich ein Ofenraum mit Heizkörpern befindet, wobei zwischen dem Ofenraum und einem Spalt zwischen einem isolierenden Mantel und der Innenwand der Druckkammer ein Gasverbindungsweg mit einem Ventil liegt (DE-C-27 22 065). Wenn das Ventil geöffnet wird, erhält man einen geschlossenen Strömungskreis, wobei sich eine Selbstzirkulation dadurch einstellt, dass das Gas im Spalt kälter und auch schwerer ist als das Gas im Ofenraum. Bei dem bekannten Ofen handelt es sich um einen vertikal aufgerichteten Ofen.A known furnace for isostatic heat pressing has a pressure chamber in which is an oven room with radiators, between the oven room and a gap between an insulating jacket and the inner wall of the pressure chamber there is a gas connection path with a valve (DE-C-27 22 065). If that Valve is opened, you get a closed flow circuit, with one Self-circulation sets in that the gas in the gap is colder and also heavier than the gas in the furnace room. The known furnace is a vertical one erected oven.

Bei einem anderen bekannten Sinterofen für die Pulvermetallurgie ist eine zum Kühlen des Ofeninnern vorgesehene Einrichtung mit einem Wärmetauscher versehen, der außerhalb des Ofenhauptkörpers angeordnet ist (DE-A-28 13 758). Dieser Sinterofen ist jedoch nicht für die Sinter-HIP-Technik geeignet, weil der eigentliche Ofenraum sehr klein und das gesamte Kesselvolumen um ein Vielfaches größer ist. Dies bedeutet, dass der Gaskonsum während der HIP-Phase, verglichen mit dem Chargenvolumen, sehr groß wäre. Da die Betriebskosten für Argon hoch sind, wäre der bekannte Sinterofen schon aus wirtschaftlichen Gründen als HIP-Ofen nicht verwendbar. Another known sintering furnace for powder metallurgy is one for cooling of the furnace interior provided with a heat exchanger, the is arranged outside the furnace main body (DE-A-28 13 758). This sintering furnace However, it is not suitable for the sinter-HIP technology because the actual furnace space very small and the total boiler volume is many times larger. This means, that the gas consumption during the HIP phase, compared to the batch volume, would be very large. Since the operating costs for argon are high, the known one would be Sintering furnace cannot be used as a HIP furnace for economic reasons.

Um eine HIP-Anlage schnell kühlen zu können, ist bereits ein besonderes Verfahren vorgeschlagen worden (DE-A-34 43 664). Bei diesem Verfahren wird im Behälter zur Kühlung zwangsweise ein Gasstrom vom aufgeheizten HIP-Gut zur Behälterinnenwand eingestellt und im Innenraum des Behälters in einer wesentlich kälteren Zone ein oder mehrere Wärmespeicher angeordnet, durch die der vom HIP-Gut kommende Kühlgasstrom hindurchgeführt wird. Der Volumenbedarf für den Wärmespeicher ist hierbei allerdings beträchtlich, und es wird mehr Gas benötigt, was die Betriebskosten erhöht. Außerdem muss der Wärmespeicher während des Heizbetriebs weitgehend thermisch isoliert sein.In order to be able to cool a HIP system quickly, a special procedure is already in place have been proposed (DE-A-34 43 664). In this process, the container is used for Cooling forces a gas flow from the heated HIP material to the inside wall of the container set and in the interior of the container in a much colder zone or several heat stores arranged, through which the coming from the HIP good Cooling gas flow is passed. The volume requirement for the heat accumulator is However, this is considerable, and more gas is required, which increases the operating costs elevated. In addition, the heat storage must largely during heating operation be thermally insulated.

Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Schnellkühlung von Werkstücken und des Druckbehälters einer HIP-Anlage beim heißisostatischen Pressen bekannt, die aus einem wassergekühlten Druckbehälter, Außen- und Innenwänden und einer darin befindlichen Isolierhaube besteht, die das zu pressende Werkstück umgibt (DE-A-38 33 337). Für eine Schnellkühlung ist eine automatische Vorrichtung vorgesehen, die eine Öffnung an der Oberseite der Isolierhaube freigibt, wenn die Abkühlung des Werkstücks und des Ofens 1400 °C erreicht hat.There is also a device for rapid cooling of workpieces and the pressure vessel a HIP system in hot isostatic pressing known from a water-cooled pressure vessel, external and internal walls and one inside Insulating hood exists, which surrounds the workpiece to be pressed (DE-A-38 33 337). An automatic device is provided for rapid cooling Opening at the top of the insulating hood releases when the workpiece cools and has reached 1400 ° C.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Kühlen eines Sinterofens wird ein Kühlgas in einem geschlossenen Kreislauf durch den Ofen und über die Sinterwerkstücke sowie über ein Kühlelement, das sich in dem Ofen befindet, getrieben (EP-A-0 995 960). Hierbei kann als Antrieb die natürliche Konvektion dienen.Another known method for cooling a sintering furnace uses a cooling gas in a closed circuit through the furnace and over the sintered workpieces and driven by a cooling element located in the furnace (EP-A-0 995 960). Natural convection can serve as a drive here.

Schließlich ist noch ein Hochdrucksinterofen für Presslinge aus Metall- und/oder Nichtmetallpulvern bekannt, bei dem die Abkühlzeit durch den Einbau einer Kühleinrichtung zwischen Druckgehäuse und thermischer Isolierung verkürzt wird (DE-A-36 25 788). Die Kühleinrichtung ist hierbei nur im oberen Bereich des Druckgehäuses eingebaut. Ein Nachteil dieses bekannten Hochdrucksinterofens besteht darin, dass nur eine geringe Gas-Zirkulation und damit Kühlung stattfindet.Finally, there is a high-pressure sintering furnace for compacts made of metal and / or Known non-metal powders, in which the cooling time by installing a cooling device between the pressure housing and thermal insulation is shortened (DE-A-36 25 788). The cooling device is only in the upper area of the pressure housing built-in. A disadvantage of this known high pressure sintering furnace is that only low gas circulation and thus cooling takes place.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Hochdrucksinterofen der zuletzt genannten Art mit einfachen Mitteln eine Gasbewegung hervorzurufen.The invention has for its object the last in a high pressure sintering furnace to cause a gas movement with simple means.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved in accordance with the features of patent claim 1.

Die Erfindung betrifft somit einen Sinterofen, der nach Beendigung des Sinterprozesses schnell abgekühlt werden kann. Die Abkühlung wird dadurch beschleunigt, dass in dem Sinterofen ein inertes Gas zum Zirkulieren gebracht wird, das seine Wärme an einen Wärmetauscher abgibt. The invention thus relates to a sintering furnace which, after the sintering process has ended can be cooled quickly. The cooling is accelerated by the fact that in an inert gas is circulated to the sintering furnace, which heats up gives a heat exchanger.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass durch bloßes asymmetrisches Anordnen des Kühlsystems im Ofen eine Eigenkonvektion eines inerten Gases entsteht, die als Zwangs-Kühlvorrichtung wirkt, weil durch diese Eigenkonvektion das inerte Gas zum Zirkulieren gebracht wird, das seine Wärme an einen Wärmetauscher abgibt.The advantage achieved with the invention is in particular that by mere asymmetrical arrangement of the cooling system in the oven a self convection of a inert gas arises, which acts as a forced cooling device because of this self-convection the inert gas is circulated, which transfers its heat to you Gives off heat exchanger.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a

den Temperaturverlauf bei einer herkömmlichen Kühlung im Vergleich zur erfindungsgemäßen Kühlung;

Fig. 1b

den Druckverlauf bei einer herkömmlichen Kühlung im Vergleich zur erfindungsgemäßen Kühlung;

Fig. 2

eine perspektivische Ansicht eines Sinterofens;

Fig. 3

die Frontseite des Sinterofens nach Fig. 2 bei geöffneter Tür;

Fig. 4

eine detaillierte Darstellung der Innenstruktur eines erfindungsgemäßen Sinterofens.

An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below. Show it:

Fig. 1a

the temperature profile in a conventional cooling compared to the cooling according to the invention;

Fig. 1b

the pressure curve in a conventional cooling compared to the cooling according to the invention;

Fig. 2

a perspective view of a sintering furnace;

Fig. 3

the front of the sintering furnace of Figure 2 with the door open.

Fig. 4

a detailed representation of the internal structure of a sintering furnace according to the invention.

In der Fig. 1a sind die Temperaturverläufe in einem herkömmlichen Sinterofen und in einem erfindungsgemäßen Sinterofen dargestellt.In Fig. 1a, the temperature profiles in a conventional sintering furnace and in shown a sintering furnace according to the invention.

Die zeitlich parallel hierzu verlaufenden Druckverläufe zeigt die Fig. 1b.FIG. 1b shows the pressure profiles that run parallel to this.

Die Temperaturverlaufs-Kurve I ist in mehrere Abschnitte unterteilt. Der durch die Bezugszahlen 1 und 2 definierte Abschnitt stellt die Aufheizphase dar, d. h. diejenige Phase, in der das zu sinternde Material von 0 °C auf z. B. 1370 °C aufgeheizt wird. Diese Phase dauert beispielsweise vier Stunden. Anschließend wird die erreichte Endtemperatur von 1370 °C etwa knapp zwei Stunden gehalten. Diese Phase ist in der Fig. la durch die Bezugszahlen 2 und 3 markiert.The temperature profile curve I is divided into several sections. The one through the Section 1 and 2 defined section represents the heating phase, i. H. the one Phase in which the material to be sintered from 0 ° C to z. B. 1370 ° C is heated. For example, this phase lasts four hours. Then the final temperature reached held at 1370 ° C for about two hours. This phase is shown in Fig. la marked by the reference numbers 2 and 3.

Etwa neunzig Minuten nach dem durch die Bezugszahl 2 markierten Erreichen der Endtemperatur wird der Gasdruck, der als Kurve II in der Fig. 1b dargestellt ist, von 0 auf ca. 500 MPa erhöht. Diese Druckerhöhung ist durch die Bezugszahlen 4 und 5 markiert. Bis zu dem Zeitpunkt, der durch den Punkt 3 in Fig. la bzw. durch Punkt 8 in Fig. 1b gekennzeichnet ist, verlaufen Temperatur und Druck in einem herkömmlichen und in einem erfindungsgemäßen Sinterofen parallel.About ninety minutes after reaching the number marked 2 The final temperature becomes the gas pressure, which is shown as curve II in FIG. 1b, from 0 increased to approx. 500 MPa. This pressure increase is due to the reference numbers 4 and 5 marked. Up to the point in time indicated by point 3 in FIG. La or by point 8 1b, temperature and pressure are in a conventional manner and in parallel in a sintering furnace according to the invention.

Bei der anschließenden Abkühlphase laufen die entsprechenden Kurven auseinander, was durch die Bezugszeichen III bzw. IV in Fig. la und durch die Bezugszeichen V und VI in Fig. 1b angedeutet ist. Hierbei bezeichnen die Kurvenstücke III bzw. V den herkömmlichen Verlauf von Temperatur und Druck, während die Kurvenstücke IV und VI den Verlauf bei einem erfindungsgemäßen Sinterofen bezeichnen.In the subsequent cooling phase, the corresponding curves diverge, what by reference numerals III and IV in Fig. La and by reference numerals V and VI is indicated in Fig. 1b. Here, the curve pieces III and V denote the conventional course of temperature and pressure, while the curve pieces IV and VI denote the course of a sintering furnace according to the invention.

Während der Abkühlphase fällt die Temperatur im herkömmlichen Betrieb von Punkt 3 auf Punkt 6 und von dort auf Punkt 7. Bei der Abkühlung nach der Erfindung fällt die Temperatur dagegen von Punkt 3 über Punkt 11 nach Punkt 12. Man erkennt hieraus, dass die Endtemperatur, die in Punkt 12 die gleiche ist wie in Punkt 7, bei der erfindungsgemäßen Abkühlung entsprechend der Kurve IV wesentlich schneller erreicht wird.During the cooling phase, the temperature drops from point in conventional operation 3 on point 6 and from there on point 7. When cooling according to the invention falls the temperature, however, from point 3 to point 11 to point 12. It can be seen from this that the final temperature, which is the same in point 12 as in point 7, for the invention Cooling according to curve IV achieved much faster becomes.

Der in den Kurven III bzw. IV auftretende Knick in den Punkten 6 bzw. 11 ist eine Folge der Öffnung des Muffendeckels.The kink in points 6 and 11 in curves III and IV is one Follow the opening of the sleeve cover.

Entsprechend den in der Fig. la dargestellten Temperaturverläufen verhalten sich auch die in der Fig. lb dargestellten Druckverläufe. Bei der herkömmlichen Abkühlung sinkt der Druck von Punkt 8 über Punkt 9 zu Punkt 10, während er bei der erfindungsgemäßen Abkühlung von Punkt 8 über Punkt 13 nach Punkt 14 abfällt. Man erkennt hieraus, dass der Druck bei dem erfindungsgemäßen Sinterofen wesentlich schneller seinen Endzustand erreicht hat als bei der herkömmlichen Abkühlung.Correspond to the temperature profiles shown in FIG the pressure curves shown in Fig. lb. With conventional cooling the pressure drops from point 8 via point 9 to point 10, while in the case of the invention Cooling from point 8 via point 13 to point 14 drops. One recognises from this that the pressure in the sintering furnace according to the invention is significantly faster has reached its final state than with conventional cooling.

Die Fig. 2 zeigt einen Sinterofen 20 in einer perspektivischen Darstellung. Dieser Sinterofen hat eine zylindrische Form und ruht auf einem Gestell 21. An der Vorderseite befindet sich eine Tür 22, die um ein Scharnier 23 schwenkbar ist.2 shows a sintering furnace 20 in a perspective view. This sintering furnace has a cylindrical shape and rests on a frame 21. At the front there is a door 22 which is pivotable about a hinge 23.

In der Fig. 3 ist der gleiche Sinterofen 20 noch einmal in einer Ansicht von vorn dargestellt, wobei die Tür 22 geöffnet ist. Man erkennt hierbei einen Chargenraum 24, in dem sich während des Sintervorgangs das zu sinternde Material befindet. Dieser Chargenraum 24 ist von einem Suszeptor 25 umschlossen, der von einer Heizung 26 umgeben ist. Bei einer Variante der Erfindung kann dieser Suszeptor 25 auch entfallen. Die Heizung 26 ist ihrerseits von einem Isolationszylinder 27 umgeben. Weitere Einzelheiten des inneren Aufbaus des Sinterofens 20 erkennt man aus der Fig. 4.3 shows the same sintering furnace 20 again in a view from the front, with the door 22 open. A batch space 24, in. Can be seen here which is the material to be sintered during the sintering process. This batch room 24 is enclosed by a susceptor 25, which is surrounded by a heater 26 is. In a variant of the invention, this susceptor 25 can also be omitted. The Heater 26 is in turn surrounded by an insulation cylinder 27. more details the internal structure of the sintering furnace 20 can be seen from FIG. 4.

Bei der Darstellung der Fig. 4 handelt es sich um einen Schnitt des Chargenraums 24 mit den ihn umgebenden Bauteilen. Diese Ansicht entspricht im Wesentlichen der Ansicht der Fig. 3, wobei jedoch die Tür 22 weggelassen ist. Der zylindrische Sinterofen 20 ruht auf dem Gestell 21, das zwei nebeneinander angeordnete Stützen 30, 31 aufweist. Die äußere Hülle des Sinterofens 20 wird durch einen Stahlmantel 32 gebildet. In einem geringen Abstand von und konzentrisch zu diesem Stahlmantel 32 ist ein weiterer Stahlmantel 33 angeordnet. In dem Zwischenraum zwischen dem äußeren Stahlmantel 32 und dem inneren Stahlmantel 33 befindet sich ein Kühlmedium 34, z. B. Kühlwasser. 4 is a section of the batch space 24 with the components surrounding it. This view essentially corresponds to the view 3, but with the door 22 omitted. The cylindrical sintering furnace 20 rests on the frame 21, which has two supports 30, 31 arranged next to one another. The outer shell of the sintering furnace 20 is formed by a steel jacket 32. At a short distance from and concentric to this steel jacket 32 is a another steel jacket 33 arranged. In the space between the outer Steel jacket 32 and the inner steel jacket 33 is a cooling medium 34, for. B. cooling water.

Wiederum konzentrisch zum äußeren Stahlmantel 32 ist ein Isolierzylinder 27 angeordnet, der aus einem Laminat aus Graphit und Filz besteht. Dieser Isolierzylinder 27 wird von drei Bolzen 35, 36, 37 gehalten, die gleichzeitig für die Stromzuführung zur Heizung 26 dienen. Die Bolzen 35, 36, 37 sind durch die Stahlmäntel 33, 32 nach außen geführt und mit Kabelanschlüssen 38, 39, 40 versehen. Mit diesen Kabelanschlüssen 38, 39, 40 sind zweiphasige Kabel 41, 42, 43 verbunden, die beispielsweise für eine Wechselspannung von 50 Volt und einen Wechselstrom von 3500 A ausgelegt sind. Die Verbindungsstellen zwischen den Kabeln 41 bis 43 und den Kabelanschlüssen 38 bis 40 sind mit jeweils einem Schutzgehäuse 44, 45, 46 umgeben. In den inneren Sinterbereich 24 ragen zwei Stützbolzen 47, 48 hervor, auf denen eine zu sinternde Charge 49 ruht. Diese Charge 49 ist von dem zyklischen Suszeptor 25 umgeben, der in seinem unteren und seitlichen Bereich von drei Heizkreisen 50, 51, 52 umgeben ist, von denen jeder vier Heizstäbe 53, 54, 55, 56 bzw. 57, 58, 59, 60 bzw. 61, 62, 63, 64 aufweist, die in die Zeichenebene hineinragen und über elektrisch leitende Brücken miteinander verbunden sind. Zwischen dem Isolationszylinder 27 und dem inneren Stahlmantel 33 ist ein sog. Kühlhemd angeordnet, das z. B. aus zwei Lagen 65, 66 Graphit und einer Lage Kupfer 67 besteht. Dieses Kühlhemd 65, 66, 57 dient als Wärmetauscher. Wesentlich für das Kühlhemd ist die Lage Kupfer 57.Again, an insulating cylinder 27 is arranged concentrically to the outer steel jacket 32, which consists of a laminate of graphite and felt. This insulating cylinder 27 is held by three bolts 35, 36, 37, which are used simultaneously for the power supply Heating 26 serve. The bolts 35, 36, 37 are through the steel jackets 33, 32 after guided on the outside and provided with cable connections 38, 39, 40. With these cable connections 38, 39, 40 two-phase cables 41, 42, 43 are connected, for example designed for an alternating voltage of 50 volts and an alternating current of 3500 A. are. The connection points between the cables 41 to 43 and the cable connections 38 to 40 are each surrounded by a protective housing 44, 45, 46. In the inner Sintered area 24 protrude two support bolts 47, 48, on which one to be sintered Batch 49 rests. This batch 49 is surrounded by the cyclic susceptor 25, which in its lower and side area is surrounded by three heating circuits 50, 51, 52, each of which has four heating rods 53, 54, 55, 56 and 57, 58, 59, 60 and 61, 62, 63, 64, respectively has, which protrude into the plane of the drawing and over electrically conductive bridges are interconnected. Between the isolation cylinder 27 and the inner one Steel jacket 33 is a so-called cooling shirt is arranged, the z. B. from two layers 65, 66 Graphite and a layer of copper 67. This cooling shirt 65, 66, 57 serves as Heat exchanger. The layer of copper 57 is essential for the cooling shirt.

Für die Überwachung der Temperatur des Kühlwassers zwischen den Stahlmänteln 32, 33 sind mehrere Temperaturfühler 68, 69, 70 vorgesehen. Des weiteren sind zwei Regel-Temperaturfühler 71, 72 vorgesehen, welche die Temperatur im inneren Sinterbereich 24 erfassen.For monitoring the temperature of the cooling water between the steel jackets 32, 33, several temperature sensors 68, 69, 70 are provided. There are also two control temperature sensors 71, 72 provided, which is the temperature in the inner sintering area 24 capture.

Die Funktionsweise des in der Fig. 4 dargestellten Sinterofens 20 wird nachfolgend beschrieben.The operation of the sintering furnace 20 shown in FIG. 4 is as follows described.

Durch Anlegen der fließt Strom durch die Heizung 26, die sich hierauf erwärmt. Die von der Heizung 26 erzeugte Wärme wird über den Suszeptor 25 in den Chargenraum 24 abgegeben, wo sich die zu sinternde Charge 49 befindet. Über dem oberen Bereich des Suszeptors 25 ist keine Heizung vorgesehen, weil dort die Wärme im Wesentlichen nach oben - also ineffektiv - abgestrahlt würde. Die Temperatur im Chargenraum 24 erhöht sich nun entsprechend der in der Fig. 1a dargestellten Temperaturkurve. Trotz des aus einem Graphit-Filz-Laminat bestehenden Isolationszylinders 27 gibt die Heizung 26 auch Wärme in Richtung auf den äußeren Stahlmantel 32 ab, was jedoch unerwünscht ist, da sich dieser nicht aufheizen, sondern von außen anfassbar bleiben soll. Die durch den Isolationszylinder 27 nach außen dringende Wärme gelangt in den Zwischenraum 75 zwischen dem Isolationszylinder 27 und dem inneren Stahlmantel 33. In diesem Zwischenraum 75 befindet sich ein Gas, z. B. Argon oder Stickstoff, das als Temperaturträger dient. Dieses Gas gibt seine Wärme an das Kühlhemd 65, 66, 67 und an das Kühlmedium 34 im Zwischenraum ab.By applying the current flows through the heater 26, which heats up thereon. The Heat generated by the heater 26 is transferred via the susceptor 25 into the batch space 24 issued where the batch 49 to be sintered is located. Over the top area of the susceptor 25, no heating is provided because the heat is there essentially would be emitted upwards - ineffective. The temperature in the batch room 24 now increases in accordance with the temperature curve shown in FIG. 1a. Despite of the insulation cylinder 27 consisting of a graphite felt laminate gives the heating 26 also heat toward the outer steel jacket 32, which is undesirable is because it should not heat up, but should remain accessible from the outside. The heat penetrating outside through the insulation cylinder 27 reaches the intermediate space 75 between the insulation cylinder 27 and the inner steel jacket 33. In this space 75 is a gas, for. B. argon or nitrogen, which as Temperature carrier is used. This gas gives its heat to the cooling shirt 65, 66, 67 and to the cooling medium 34 in the space.

Da warme Gase stets nach oben steigen und kühle Gase nach unten fallen, bildet sich in dem Zwischenraum 75 ein Konvektionsstrom aus, der durch Pfeile 80, 81 angedeutet ist. Wird dieser Konvektionsstrom verstärkt, erfolgt hierdurch eine schnellere Kühlung. Durch die besondere asymmetrische Anordnung des Kühlhemds 65, 66, 67 wird eine Erhöhung des Konvektionsstroms bewirkt. Das Kühlhemd 65, 66, 67 befindet sich nur im oberen Bereich des Sinterofens 20 und liegt unsymmetrisch zur y- und z-Achse. Das Kühlhemd 65, 66, 67 beginnt auf der rechten Seite bei einem Winkel α zur z-Achse und endet bei einem Winkel von -β zur z-Achse auf der linken Seite, wobei α in der Größenordnung von 40° und β in der Größenordnung von 15° liegen. Es versteht sich, dass das Kühlhemd auch aus anderen Materialien bestehen kann und α bzw. β auch andere Beträge besitzen können.Since warm gases always rise up and cool gases fall down, this forms in the intermediate space 75 a convection current, which is indicated by arrows 80, 81 is. If this convection current is amplified, this results in a faster one Cooling. Due to the special asymmetrical arrangement of the cooling shirt 65, 66, 67 the convection current is increased. The cooling shirt 65, 66, 67 is located only in the upper area of the sintering furnace 20 and is asymmetrical to the y and z axis. The cooling shirt 65, 66, 67 begins on the right side at an angle α to the z-axis and ends at an angle of -β to the z-axis on the left, where α are in the order of 40 ° and β in the order of 15 °. It it goes without saying that the cooling shirt can also consist of other materials and α or β can also have other amounts.

Durch die unsymmetrische Anordnung des Kühlhemds wird das inerte Gas im linken Teil des Sinterofens 20 stärker abgekühlt als im rechten Teil. Die Folge hiervon ist eine Zirkulation des Gases in Richtung der Pfeile 80, 81, weil das auf der linken Seite in verstärktem Maße anfallende kühle Gas nach unten fällt und somit das wärmere Gas auf der rechten Seite nach oben drückt. Die Winkel α und β sind in der Fig. 4 nur beispielhaft angegeben. Es versteht sich, dass eine Optimierung dieser Winkel errechnet werden kann, beispielsweise über die Rechenmethode der Finiten Elemente. Bei dem Finite-Elemente-Verfahren handelt es sich ursprünglich um ein numerisches Verfahren unter Einsatz von Computern zur Ermittlung von Spannungen und Dehnungen am komplizierten, analytisch nicht berechenbaren, belasteten Bauteil, das aber auch auf Strömungen anwendbar ist. Wesentlich für die Entstehung eines verstärkten Konvektionsstroms des inerten Gases ist indessen die asymmetrische Anordnung des Kühlbereichs relativ zur y-Achse, d. h. der Winkel α auf der rechten Seite darf nicht noch einmal auf der linken Seite erscheinen.Due to the asymmetrical arrangement of the cooling shirt, the inert gas in the left Part of the sintering furnace 20 cooled more than in the right part. The consequence of this is a circulation of the gas in the direction of arrows 80, 81 because that is on the left increasingly cool gas falls down and thus the warmer gas pushes up on the right. The angles α and β are only exemplary in FIG. 4 specified. It goes without saying that an optimization calculates these angles can be, for example, using the calculation method of the finite elements. In which Finite element method is originally a numerical method using computers to determine stresses and strains on complicated, analytically unpredictable, loaded component, but also on Currents is applicable. Essential for the generation of an increased convection current the inert gas is the asymmetrical arrangement of the cooling area relative to the y axis, d. H. the angle α on the right side must not yet appear once on the left.

Asymmetrisch in diesem Sinne heißt nicht unbedingt, dass das Kühlhemd stets einstückig ausgebildet und dann relativ zur y-Achse verschoben sein muss. Es wäre auch möglich, das Kühlhemd z. B. in der Nähe der y-Achse zu unterbrechen und auf der rechten Seite ein kleineres und auf der linken Seite ein größeres Kühlhemd-Teil vorzusehen.Asymmetrical in this sense does not necessarily mean that the cooling shirt is always in one piece trained and then must be shifted relative to the y-axis. It would be too possible, the cooling shirt z. B. near the y axis and on the a smaller cooling shirt part on the right and a larger one on the left.

Claims (12)

Hochdrucksinterofen, mit 1.1 einem äußeren Gehäuse (32), 1.2 einem Chargenraum (24), 1.3 einer Heizung (26), die den Chargenraum (24) wenigstens teilweise umgibt, 1.4 einer Wärmeisolation (27) zwischen der Heizung (26) und dem äußeren Gehäuse (32), 1.5 einem mit einem Gas gefüllten Raum (75) zwischen der Wärmeisolation (27) und dem äußeren Gehäuse (32) und 1.6 einer Kühleinrichtung (65 bis 67) zwischen der Wärmeisolation (27) und dem äußeren Gehäuse (32), dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (65 bis 67) asymmetrisch zur horizontalen und/oder vertikalen Achse des Hochdrucksinterofens (20) angeordnet ist.High pressure sintering furnace, with 1.1 an outer housing (32), 1.2 a batch space (24), 1.3 a heater (26) which at least partially surrounds the batch space (24), 1.4 thermal insulation (27) between the heater (26) and the outer housing (32), 1.5 a gas-filled space (75) between the thermal insulation (27) and the outer housing (32) and 1.6 a cooling device (65 to 67) between the thermal insulation (27) and the outer housing (32), characterized in that the cooling device (65 to 67) is arranged asymmetrically to the horizontal and / or vertical axis of the high-pressure sintering furnace (20). Hochdrucksinterofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (65 bis 67) nur in einem Teilbereich des Hochdrucksinterofens (20) vorgesehen ist.High-pressure sintering furnace according to claim 1, characterized in that the cooling device (65 to 67) is only provided in a partial area of the high-pressure sintering furnace (20). Hochdrucksinterofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (65 bis 67) Kupfer und/oder Graphit enthält.High-pressure sintering furnace according to claim 1, characterized in that the cooling device (65 to 67) contains copper and / or graphite. Hochdrucksinterofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Gehäuse (32) ein zylindrischer Stahlmantel ist.High-pressure sintering furnace according to claim 1, characterized in that the outer housing (32) is a cylindrical steel jacket. Hochdrucksinterofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abstand von der Innenseite des zylindrischen Stahlmantels ein zylindrisches Blech (33) verläuft. High-pressure sintering furnace according to claim 4, characterized in that a cylindrical sheet (33) extends at a distance from the inside of the cylindrical steel jacket. Hochdrucksinterofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Chargenraum (24) von einem Suszeptor (25) umgeben ist, der seinerseits wenigstens teilweise von der Heizung (26) umgeben ist.High-pressure sintering furnace according to claim 1, characterized in that the batch space (24) is surrounded by a susceptor (25), which in turn is at least partially surrounded by the heater (26). Hochdrucksinterofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Suszeptor (25) von der Wärmeisolation (27) umgeben ist und sich die Heizung (26) zwischen diesem Suszeptor (25) und dieser Isolation (27) befindet.High-pressure sintering furnace according to claim 6, characterized in that the susceptor (25) is surrounded by the thermal insulation (27) and the heater (26) is located between this susceptor (25) and this insulation (27). Hochdrucksinterofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Gehäuse (32 zylindrisch ausgebildet und mit seiner Längsachse zum Boden aufgestellt ist.High-pressure sintering furnace according to claim 1, characterized in that the outer housing (32 is cylindrical and is set up with its longitudinal axis towards the bottom. Hochdrucksinterofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Gehäuse (32) auf einem Gestell (21) ruht und Träger (47, 48) für Sintermetalle (49) vorgesehen sind, die in den Chargenraum (24) hineinragen.High-pressure sintering furnace according to claim 8, characterized in that the outer housing (32) rests on a frame (21) and supports (47, 48) are provided for sintered metals (49) which protrude into the batch space (24). Hochdrucksinterofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (65 bis 67) im oberen Bereich des Gehäuses (32) angeordnet ist.High-pressure sintering furnace according to claim 1, characterized in that the cooling device (65 to 67) is arranged in the upper region of the housing (32). Hochdrucksinterofen nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (65 bis 67), bezogen auf eine z-Achse parallel zur Ebene der Standfläche, auf einer Seite bei einem Winkel α von etwa 40° beginnt und auf der anderen Seite bei einem Winkel β von -15° endet.High-pressure sintering furnace according to claim 1 and claim 2, characterized in that the cooling device (65 to 67), based on a z-axis parallel to the plane of the base, begins on one side at an angle α of approximately 40 ° and on the other side at ends at an angle β of -15 °. Hochdrucksinterofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (65 bis 67) in mehrere Teil-Kühleinrichtungen unterteilt ist.High-pressure sintering furnace according to claim 1, characterized in that the cooling device (65 to 67) is divided into several partial cooling devices.

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