DE1446242A1 - Verfahren zum Aufkohlen von Eisenwerkstoffen durch organische Fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Verfahren zum Aufkohlen von Eisenwerkstoffen durch organische Flüssigkeiten Es ist bekannt, Eisenwerkstoffe dadurch aufzukohlen, dass man sie, in organische Flüssigkeiten eingetaucht, durch Hochfrequenz- oder Widerstandserwärmung erhitzt. Die hierbei notwendigen Temperaturen liegen 3n der Grössenordnung von etwa 1000o C. Als organische Flüssigkeiten dienen a. B. Alkohole, die sich an der Oberfläche des erhitzten Eisenwerkstoffes infolge des Wärmeeinflusses spalten, so dann eine Aufkohlung des Behandlungsgutes erfolgt. Bei den bekannten Verfahren ist die Aufkohlungstiefe bei 8000 C und einer Behandlungsdauer von 10 Minuten nur sehr gering. Als beste Aufkoh- lungrtemperatur kann bei den bekannten Verfahren etwa 1000 o bis 12000 C gelten. Bei diesen Temperaturen können aber bereits Über- hitzungserscheinungen auftreten, die unerwünschte Kornvergrösse- rungen zur Folge haben. Weiterhin- kann bei den bekannten Verfahren das aufgekohlte Behandlungsgut nicht in einem anschliessenden Arbeitsgang einer Diffusuionsglühung unterworfen werden, da das Werkstück mit der Aufkohlungsflüssigkeit umgeben ist. Bei einer Zonenaufkohlung unter der Flüssigkeit ist das Kohlenatoffgefälle zum Grundmaterial neben der Arbeitsspule für .die Induktionserhitzung verhältnismässig gross, so dass sich nach dem Aushärten spannung$- reiche Härtezonenübergänge ergeben. Eine gleichmässige tiefere Aufkohlung von Eisenwerkstoffen unter Einfluss organischer Flüssigkeiten auf die erhitzten Eisenwerk- stoffe bei geringeren Temperaturen des Behandlungeguten in kürzerer Zeit zu erreichen, ist Aufgabe der Erfindung. Die gestellte Aufgabe Xtrd beim Verfahren nach der Erfindung dadurch gelöst, dass das zu behandelnde Gut ausschliesslich in. einer Dampfatmosphäre des Alkohols über die Siedetemperatur den Alkohols erhitzt wird. Der Alkohol umgibt dabei in Form von überhitztem Dampf fein verteilt das Behandlungsgut und beeinflusst dieses auf der gesamten erhitzten Oberfläche gleichmässig. Dabei können im Eisenwerkstoff keine Temperaturunterschiede im Bereich der behandelten Oberfläche - besonders bei Dr#hten und dünnen Teilen wegen der geringen Wärmekapazität -eintreten und somit wird eine gleichmässige Aufkohlung erweicht. Da de Dampf eine wesentlich geringere Abkühlung den erhitzten Behandlungs- gutes ergibt, kann das Werkstitek mit entsprechend geringerer Wärme- zufuhr auf seiner gewünschten Behandlungstemperatur gehalten wenden: Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht darüber hinaus auf einfache Weise eine Karbonitrierurig des Behandlungsgutes, wozu der Dampfatmosphäre des_Alkohola nur gasförmiger Ammoniak im ge- wünschten Masszugemischt werden braucht. Da beim Verfahren nach der Erfindung der Eisenwerkstoff in Dampfatmosphären von organi- sehen Flüssigkeiten erhitzt wird, kann diese Erhitzung auch nicht durch Berühren des Eisenwerkstoffes mit flüssigem Behandlungsgut gestört,werden, wodurch die bereits erwähnte gleichmässige Aufkohlung sichergestellt wird. Es ergibt sich ein kontinuierlich verlaufender Kohlenstoffgehalt in Werkstück, der nach dem Aushärten einen spannungsärmeren Härtezonenübergang herbeifuhrt. In Figur l.gind für verschiedene Temperaturen die Aufkohlungstiefen in Abhängigkeit von der Aufkohlungadauer bei Verwendung von Nethanol ge,zeigtj es ergeben sich lineare Zusammenhänge. Zum Vergleich ist der Zusammenhang zwischen Aufkohlungstiefe und Aufkohlungsdauer und der hierbei erforderlichen Temperatur beim bekannten Verfahren gestrichelt eingezeichnet. Die Vorteile der Erfindung sind darin augenscheinlich erkennbar. Entsprechend Figur 2, die in schematischer Darstellung eine Ein- riahtung :zur Durchführung des Verfahrens nach der.Erfindung zeigt, ist die.organieahe.Flüssigkeit 1 in einem gefäss oder Behälter 2

  untergebracht, in dem das an einem Halter 3 befestigte Werkstück 4

  gehalten ißt. Der Kalter 3 ist seinerseits an einer, das Gehäuse 2.

  luftdicht abschliessenden Deckel 5 angebracht. Das Werkstück 4 ist

  von einer rohrförmigen und flüssigkeitagekWilten Arbeitsspule 6 zur

  induktiven Erhitzung umgeben,, deren elektrische Anschlüsse a und b -

  mit einem Hochtrcquenzgenerator 7 lsitend verbunden sind.. Zur Steue-

  rung der Erhitzung des WerkstücAes 4 durch die Arbeitespule 6 dient

  eine das Werkstück überwaced® fotozell8, die des Generator '

  im Sinne einet Konztanthaltung der Temperatur das 'kerkstückez beein-

  flusst. Das GefRss 2-ist mit einam Kühler verbunden, durch den die

  bei Erhitzung der Z,lUs3lgküit 1 mittels einer Heizvorrichtung 10 er®

  zeugten Dämpfe kondennsiurt, werden. na#ch"ädem zie an dem Werkstick

  teilweise gespalten wurden.- Die Spaltgene selbst können über-den

  Kühler w@gehindert abziehen und sind egebenenfaile für Schutzgaa-

  hä.rtezwocke noch benutzbar. Die Verbindungeleitungen a und b der

  Arbeitsspule 6 zum Genetor 7 sind ausserhalb den Gefässes 2 an

  die Kühlzuleitungen 11 und 12 angeschlossen. Durch den Deckel 5

  führt noch ein Anachluasrohr 163 für eine SchutzgaezufUhrung zur

  Spülung des Systems.

  Hei der Aufkohlung von Einenwerkatoffen in Däipfen von Alkoholen

  mit mehreren Kohlenstoffatomen bei höheren Temperaturen hat sich

  ergeben, denn die Aufkohlung ungleichmänaig verläuft oder ganz

  aueßetztQ Als Grund hierfür wurde erk tg dann an der flUAzig-

  keitegekUhiten ArbeItawioklung 6 eine K®ndeneation des Alkohol-

  dampfen etettfiedet, mo dann an der vorbeheisten Obertläche-den

  Werkstückes 4 keine oder keine ausreichende Dampfmenge von Alkohol zur Verfügung steht. Dies wurde insbesondere bei Verwendung von Isopropyl bawe Butylalkohol bemerkt.
• ßewäss der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Kühlmittel für die Arbeitswicklung 6 daher zumindest auf die Siedetemperatur des jeweiligen Alkohols gebracht, um eine Kondensation den Dampfes an der Arbeitswicklung zu verhindern. Somit gelangt eine ausreichende Dampfmenge des Alkohole an die beheizte Oberfläche den Werkstückes, was eine einwandfreie Aufkohlung den Werkstücken bei geringerer Temperatur und kürzerer Aufkohlungszeit ergibt, wobei wegen des Pbhlens von flüssigem Alkohol an der Oberfläche die Aufkohlung gleichmässiger erfolgte Damit eine Uberhitzung des Kühlmittels ver- mieden wird, kann der 1CUhlmittelkreislauf für die Arbeitswicklung durch eine nicht dargestellte KÜhlmittelpumpe beeinflusst werden, wodurch die Kühlmitteltemperatur konstant gehalten wird, Hierzu wird In KUhlmittelkreislauf zweckmässig ein TemperaturUberwachungsglied 14 eingefügt, das die Kühlmittelpumpe entsprechend steuerte Durch die UnterdrUokung jeglicher Kondensation an der Arbeitswick- lung kann diese eng um das Werkstück gelegt sein, was eine Verbesserung des Wirkungsgrades ergibt.

Claims (1)

1. Patentanserüehe ----m---.s ----- l.@Verfahren zum Aufkohlen von Eisenwerkstoffen durch organische Flüsaigkeitmn (Alkohol®), dadurch gekennzeichnet, dass der.auf- zukohlende Eisenwerkstoff ausschliesslich in ,einer Dampfatmos- . phäre den Alkohols über die Siedetemperatur den Alkohols erhitzt wird. 2Verfahren nach Anapruah 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenwerkstoff in an sich bekannter Weise durch elektrische Hochfrequenzerwärmung erhitzt wird. 3, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekmnnieiohnet, dann der Eisen»rkstoff in an sich bekannter Weise durch elektrische Widerstandnhrwärmung erhitzt wird Verfahren nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach den Aufkohlungsprozess in einen Arbeitsgang mit diese eine DittunsionsglUhung erfolgt, 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Karbonitrieren den Eisenwerkstoffes den Alkohol dampfförniger Ammoniak zugemischt wird, 6o Einrichtung zur Durchführung den Verfahrens nach einem oder mehreren der AnsprUohe 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Heizkörper für das Eisenwerkstück mit einem Kühlkreislauf verbunden ist, dessen Kühlmittel zu- mindest auf gleiche Temperatur wie die jeweilige Siedetempe- ratur des Alkohols gebracht ist. Einrichtung nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, dass im KUhlmittelkreislauf eine Umlaufpumpe und gegebenenfalls ein diese beeinflussendes Temperaturüberwachungsglied zur Konstanthaltung der Kühlmitteltemperatur angeordnet ist, B. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühler zur Kondensation des Alkohols mit dem Behandlungsraum.in Verbindung steht, . 9. Einrichtung nach einet oder mehreren der vorhergehenden An- eprUohe, dadurch gekennzeichnet, dass bei. Hochfrequenzerhitzung des Eisenwerkstoffes die HF-Heizepule gekühlt ist 'und migliohst eng den Eisenwerkstoff an der Behandlungsstelle unjibt,