DE2803331B2

DE2803331B2 - Anlage zum teilweisen Behandeln von langgestreckten Werkstücken durch stromstarke Glimmentladung

Info

Publication number: DE2803331B2
Application number: DE2803331A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 5038 Rodenkirchen Oppel; Horst Weiningen Rordorf (Schweiz)
Original assignee: Kloeckner Ionon 5000 Koeln GmbH
Current assignee: Kloeckner Ionon 5000 Koeln GmbH
Priority date: 1978-01-26
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1980-10-09
Also published as: DE2803331A1; DE2803331C3; JPS5514884A; US4221972A; CH634604A5

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zum teilweisen Behandeln von langgestreckten Werkstücken durch stromstarke Glimmentladung mit einem Rezipienten und einer Gleichstromquelle, die mit dem Werkstück und dem Rezipienten verbindbar ist.

Bei der Behandlung von Werkstücken durch stromstarke Glimmentladung etwa zum Nitrieren, (Carbonitrieren, Karburieren, Metallisieren, Glühen oder dgl. werden Werkstücke in einem Rezipienten angeordnet, der evakuiert wird, wonach die Werkstücke indirekt durch Fremdbeheizung oder direkt durch Glimmentladung auf die Behandlungstemperatur gebracht und dann eine vorbestimmte Zeit, gegebenenfalls unter Verwendung eines Behandlungsgases, das den Rezipienten durchströmt, behandelt. Wenn bestimmte Bereiche etwa eines zu nitrierenden Werkstückes weich bleiben sollen, werden diese Bereiche durch ein Blech oder dgl. abgedeckt oder mittels einer Kupferpaste bestrichen, so daß an diesen Stellen keine Nitrierhärtung stattfindet. Wenn man jedoch langgestreckte Werkstücke nur teilweise behandeln will, beispielsweise nur das Gewinde von Rohren eines Bohrgestänges, würde das Einbringen des gesamten Rohres in eine entsprechend großen Rezipienten sowie das Anbringen eines Schutzes für die nicht zu behandelnden Bereiche dieses Werkstückes zu einem unverhältnismäßig hohen Energieverbrauch führen, da das gesamte Werkstück auf Behandlungstemperatur gebracht wird, während nur ein geringer Teil zu behandeln ist. Ferner ergäbe sich ein relativ großer Arbeitsaufwand hinsichtlich des Anbrin gens des Schutzes und zudem würde man einen sehr großen Rezipienten mit entsprechend leistungsstarker Stromversorgung und entsprechend ausgelegten Vakuumpumpen benötigen. Aufgrund des großen Volumens des Rezipienten wäre auch der Gasverbrauch entsprechend groß und ferner würde eine kräftige Aufhängung für das Werkstück benötigt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die es

ι ο ermöglicht langgestreckte Werkstücke in Teilbereichen mit minimalem Aufwand zu behandeln.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß die Wandung des Rezipienten wenigstens eine Durchtrittsöffnung für das Werkstück aufweist während innerhalb des Rezipienten ein metallischer Behälter angeordnet ist der zusammen mit dem Rezipienten und dem Werkstück geerdet und in den der zu behandelnde Teil des Werkstücks einführbar ist, wobei sich innerhalb des Behälters eine Innenelektrode befindet, die mit dem anderen Pol der Gleichstromquelle verbindbar ist

Bei dieser Anlage kann das Werkstück mit seinem zu behandelnden Teil innerhalb des metallischen Behälters angeordnet werden, wobei zur Behandlung des zu behandelnden Teils des Werkstücks dieser sowie das Innere des Behälters beglimmt wird. Das aus dem Rezipienten herausragende Werkstück liegt ebenso wie der Rezipient auf Erdpotential, so daß hierdurch keine Gefährdung des Bedienungspersonals hervorgerufen werden kaiin und ferner keine Sicherheitsvorkehrungen etwa in Form von Schutzabdeckungen vorgesehen werden müssen.

Bei Bohrgestängen wurde festgestellt, daß ein Härten der Gewinde der einzelnen Bohrstangen vorteilhaft ist um ein Festfressen dieser Gewinde zu verhindern, so daß sich beim Ziehen des Bohrgestänges ein besseres Lösen der Bohrstangen voneinander und damit ein erheblich verringerter Zeitaufwand ergibt, jedoch müssen zu diesem Zweck die Gewinde der Bohrstangen jeweils neu gehärtet werden. Mit der erfindungsgemä ßen Anlage wird dies am Ort der Bohrung möglich. Insbesondere benötigt man hierzu nur einen sehr kleinen Rezipienten mit entsprechend kleinen Strom-, Gasversorgungs- und Vakuumpumpanlagen, so daß eine derartige Anlage sogar auf Bohrinseln oder dgl.

verwendet werden kann, wo sehr beengte Verhältnisse herrschen. Gerade hierbei ist es auch wichtig, daß das aus dem Rezipienten herausragende Rohr auf Erdpotential liegt und somit keine Gefahrenquelle darstellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den

so Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. F i g. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anlage zum Behandeln des Endteiles eines langgestreckten Werkstücks.

F i g. 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anlage zum Behandeln eines Mittelteils eines langgestreckten Werkstücks.

F i g. 3 zeigt ausschnittweise im Schnitt eine Ausführungsform für einen Rezipienten für die Anlage von Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage besteht aus einem Rezipienten 1, einer Gleichstromquelle 2, einer nicht dargestellten Einrichtung zum Evakuieren des Rezipienten 1 sowie gegebenenfalls einer an den Rezipienten angeschlossenen Gaszuführeinrichtung zum Liefern des zur Behandlung der Werkstücke notwendigen Behänd-

lungsgases, die ebenfalls nicht dargestellt ist Innerhalb des Rezipienten ist ein metallischer Behälter 3 angeordnet, der auf dem gleichen Potential wie der Rezipient 1 liegt, nämlich auf Erdpotential. Innerhalb des Behälters 3 befindet sich eine Innenelektrode 4, die mit dem anderen Pol der Gleichstromquelle 2 verbunden ist, wobei eine Zuführung 5 für die Innenelektrode 4 vorgesehen ist, die sich durch die Wandung des Behälters 3 und des Rezipienten 1 erstreckt und gegenüber diesem mittels einer Isoliereinrichtung 6 isoliert ist In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist die Innenelektrode 4 in Form eines zylindrischen Topfes 7 innerhalb des Behälters 3 ausgebildet Ein zu behandelndes Werkstück 8, das ebenfalls auf Erdpotential liegt ist durch die Wandung des Rezipienten 1 in den Behälter 3 hineingeführt, so daß der Topf 7 der Innenelektrode 4 den zu behandelnden Teil des Werkstücks 8 wenigstens teilweise mit Abstand umgibt An der Öffnung, durch die das Werkstück 8 in den Rezipienten 1 eingeführt ist ist eine Vakuumdichtung 9 vorgesehen.

Falls es sich bei dem zu behandelnden Werkstück 8 um ein Rohr handelt, ist dessen Innenbohrung ebenfalls mit einer Vakuumdichtung zu versehen, um das Eindringen von Luft in den Rezipienten 1 zu verhindern. Das zur Behandlung des Werkstücks 8 notwendige Behandlungsgas kann beispielsweise durch die Zuführung 5 für die Innenelektrode 4 vorgenommen werden, wobei dann die Zuführung 5 rohrförmig ausgebildet und an die Gaszuführungseinrichtung angeschlossen sein muß. Die Gasabfuhr aus dem Rezipienten 1 kann außerhalb und/oder innerhalb des Behälters 3 vorgenommen werden, der Behälter 3 braucht nicht gegenüber dem umgebenden Rezipienten 1 abgedichtet zu sein, vielmehr kann er auch Öffnungen zum Durchtritt von Gas aufweisen. Der Behälter 3 kann beispielsweise aus einem Drahtnetz mit engen Maschen oder aus einem gelochten Blech, aber auch aus einem Zylinder oder dergleichen bestehen.

Das Aufheizen kann direkt oder indirekt vorgenommen werden, d. h. durch Beglimmen des zu behandelnden Teils des Werkstücks 8 (direkte Beheizung) oder durch Beglimmen der Innenelektrode 4, deren Wärmeabstrahlung zum Aufheizen des zu behandelnden Teils des Werkstücks 8 führt (indirekte Aufheizung). Letzteres hat den Vorteil, daß Verschmutzungen der Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks 8 während des Aufheizens nicht zum Auftreten von Entladungsstörungen wie Lichtbögen führen können, so daß ein störungsfreierer und gleichmäßigerer Anfahrvorgang gewährleistet wird. Zum Zweck der indirekten Aufheizung ist die Innenelektrode 4 mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle 2 zu verbinden, während der Rezipient I, das Werkstück 8 und der Behälter 3 mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle 2 verbunden und gleichzeitig auf Erdpotential gelegt werden. Hierdurch wird vermieden, daß der aus dem Rezipienten 1 herausragende Teil des langgestreckten Werkstücks 8 auf Spannung liegt Beim Beginn der eigentlichen Behandlung (Fig. 1), bei der der zu behandelnde Teil des Werkstücks 8 beglimmt werden muß, muß dann umgepolt werden, wobei die Innenelektrode 4 mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle 2 verbunden wird, während der Rezipient I₁ der Behälter 3 und das Werkstück 8 mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle 2 verbunden werden, jedoch geerdet bleiben.

Gemäß F i g. 2 soll ein mittlerer Teil eines langgestreckten Werkstücks 8 durch Glimmentladung behan-

delt werden, wobei sich dieser mittlere zu behandelnde Teil des Werkstücks 8 innerhalb einer zylindrischen Innenelektrode 4 befindet Auch hier kann das Aufheizen direkt oder indirekt vorgenommen werden.

Gemäß F i g. 3 ist durch eine Öffnung in der Wandung des Rezipienten 1 eine Zuführung 5 geführt die rohrförmig ausgebildet ist und mittels einer Schraube 10 verspannt ist

Die Zuführung 5 ist von einem Keramikrohr 11 umgeben, das sich in einer Metallhülse 12 befindet, die sich über eine Scheibe 13 gegenüber der Wandung des Rezipienten 1 und über einen flanschförmigen Ansatz 14 gegenüber dem Behälter 3 abstützt Die Verspannung erfolgt durch die Schraube 10 mit Hilfe eines Ansatzes 15 der Durchführung 5. Aufgrund des Keramikrohres 1 ί ist der Behälter 3 gegenüber der Zuführung 5 isoliert, jedoch mit der Wandung des Rezipienten 1 über die Hülse 12 und die Scheibe 13 verbunden. Dichtungen 16 sorgen für eine vakuumdichte Durchführung der Zuführung 5. Zwischen der Innenseite des Behälters 3 benachbart dem Keramikrohr 11 und der Außenwandung der Innenelektrode 4 befindet sich ein Spaltsystem 17 aus durch Glimmerscheiben 18 voneinander getrennten Teilen 19, die auf schwimmendem Potential liegen. Das Spaltsystem 17 verhindert, daß sich ein leitender Metallfilm zwischen der Innenelektrode 4 und dem Behälter 3 ausbildet, der zu einem galvanischen Kurzschluß führen würde. Der Behälter 3 besitzt ein nach innen gerichtetes Rohrstück 20, in daß das zu behandelnde Werkstück 8 eingeschoben und von diesem gehalten werden kann, während sich der zu behandelnde Teil des Werkstücks 8 in den Topf 7 der Innenelektrode 4 hineinerstreckt und auf diese Weise behandelt werden kann. Die Schraube 10, die zusammen mit einer Hülse 21 den elektrischen Kontakt zwischen

so der Zuführung 5 und der Innenelektrode 4 herstellt sowie die Verspannung gewährleistet, besitzt entsprechend der rohrförmigen Zuführung 5 eine Bohrung, um den Eintritt von Behandlungsgas in den Innenraum der Innenelektrode 4 benachbart dem zu behandelnden Teil des Werkstücks 8 zu gewährleisten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anlage zum teilweisen Behandeln von langgestreckten Werkstücken durch stromstarke Glimmentladung mit einem Rezipienten und einer Gleichstromquelle, die mit dem Werkstück und dem Rezipienten verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Rezipienten (1) wenigstens eine Durchtrittsöffnung für das Werkstück (8) aufweist, während innerhalb des Rezipienten (1) ein metallischer Behälter (3) angeordnet ist, der zusammen mit dem Rezipienten (1) und dem Werkstück (8) geerdet und in den der zu behandelnde Teil des Werkstücks (8) einführbar ist, wobei sich innerhalb des Behälters (3) eine Innenelektrode (4) befindet, die mit dem anderen Pol der Gleichstromquelle (2) verbindbar ist

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität von Werkstück (8), Rezipient (1) und Behälter (3) einerseits und der Innenelektrode (4) andererseits umschaltbar ist, wobei Werkstück (8), Rezipient (1) und Behälter (3) geerdet bleiben.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) öffnungen für den Durchtritt von Gas aufweist

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Inneneiektrode (4) einen Zylinder (7) aufweist der den zu behandelnden Teil des Werkstücks (8) wenigstens teilweise mit Abstand umgibt

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Stromzuführung (5) für die Innenelektrode (4) rohrförmig und an die Zufuhr für das Behandlungsgas angeschlossen ist.