DD228193A1

DD228193A1 - Anlage zum kurzzeitsintern von formkoerpern

Info

Publication number: DD228193A1
Application number: DD24490482A
Authority: DD
Inventors: Waldemar Hermel; Gert Leitner; Ralf Krumphold; Johannes Baer; Rudolf Scharfenberg; Reiner Schober; Manfred Strank
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1982-11-16
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1985-10-09
Also published as: DD228193B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Pulvermetallurgie. Das Ziel der Erfindung besteht darin, Waermebehandlungszeiten bei der Herstellung von Formkoerpern zu verkuerzen, Eigenschaftsunterschiede zwischen diesen zu vermeiden und die Anwendungsgrenzen beim Sintern von Teilen zu erweitern und Durchsatzmengen zu erhoehen. Die Aufgabe der Erfindung, eine Anlage dazu anzugeben, ist mit einem Ofenkomplex geloest, der zwei Heizzonen mit getrennt einstellbaren Temperaturprofilen aufweist, wobei das erste Temperaturprofil Temperaturen im zu sinternden Formkoerper von 573 K bis 0,8 Ts (TsSintertemperatur) erzielt, das zweite Temperaturprofil Temperaturen von 50 bis 300 KTs bei Aufheizgeschwindigkeiten von 50 bis 1 000 K/min ermoeglicht. Das zweite Temperaturprofil wird vorzugsweise durch eine suszeptorfreie Energieuebertragungseinrichtung erzeugt, wobei der Innenraum dieses Teiles des Ofenkomplexes speziell ausgelegt ist, die Uebergaenge zwischen den Teilen des Ofenkomplexes sind elektrisch isoliert, die Unterlage, auf der sich die Formkoerper befinden, weist eine Temperatur auf, die gleich oder tiefer der Probentemperatur ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Pulvermetallurgie und ist zweckmäßigerweise bei der Herstellung von Sinteroder Verbundformkörpern anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, zu Formkörpern gepreßte Pulver, aus denen das Preßhilfsmittel entfernt wurde, mit Strahlungserwärmungseinrichtungen zu sintern (u.a. Scha«, Pulvermetallurgie, Sinter- und Verbundwerkstoffe, Deutscher Verlag der Grundstoffindustrie, Leipzig 1978). Nachteilig ist bei diesen bekannten Verfahren, daß aufgrund der geringen Aufheizgeschwindigkeiten lange Wärmebehandlungszeiten im Bereich von V2 bis zu einigen Stunden erforderlich sind. Die Strahlungserwärmungseinrichtungen schließen Temperaturunterschiede zwischen und innerhalb der einzelnen Formkörper nicht aus, so daß selbst innerhalb einer Sintercharge Formkörper mit einheitlichen Eigenschaften nur bedingt erhalten werden.

Aus diesen Gründen hat es nicht an Bemühungen gefehlt, die Aufheizgeschwindigkeiten zu erhöhen und andere Energiequellen als Strahlungserwärmung zum Sintern von Formkörpem einzusetzen. Bekannt ist ein suszeptorfreie HF-Induktionserwärmungsanlage nach DD-WP 128129, die kurze Aufheizzeiten ermöglicht. Für die Herstellung von Formkörpem mit über den Probenquerschnitt gleichen Eigenschaften ist die Ausbildung einer homogenen Temperaturverteilung in axialer und radialer Richtung erforderlich, und sie stellt an die Induktortechnik hohe Anforderungen. Nur unter bestimmten Voraussetzungen, die von der Probenanordnung und der Probengeometrie abhängig sind, ist die Induktionserwärmung für das Sintern pulvermetallurgischer Formteile anwendbar.

Nachteilig ist weiterhin, daß die effektiven Temperaturzonen durch die Induktorlängen begrenzt sind, insbesondere dann, wenn innerhalb eines Induktions-Energieübertragers spezielle Temperaturprofile mit verschiedenem Temperaturniveau eingestellt werden sollen. Eine Verlängerung der Induktorlängen ist durch das Auftreten hoher Spannungen an den Enden begrenzt und stellt erhöhte Anforderungen an die Durchschlagfestigkeit der Isolation. Durch Aneinanderreihen von Erwärmungseinrichtungen gleicher oder unterschiedlicher Wärmeerzeugungsart wird versucht, erforderliche Temperaturprofile zu realisieren. Nachteilig ist dabei, daß beim Zusammenschalten von Erwärmungseinrichtungen nur ein Teil der gesamten Ofenlänge als effektiv wirksame Temperaturzonen nutzbar ist, was zur Verminderung im Durchsatz führt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Wärmebehandlungszeiten zu verkürzen, Eigenschaftsunterschiede innerhalb und zwischen den zu sinternden Formkörpem zu vermeiden, die Anwendungsgrenzen beim Sintern von Teilen zu erweitern und die Durchsatzmengen zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage anzugeben, mit der die Aufheizgeschwindigkeit erhöht wird, Temperaturunterschiede innerhalb und zwischen den Formkörpem reduziert werden und die effektiv wirksamen Temperaturzonen verlängert werden.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe mit einer Anlage gelöst, die aus einem Ofenkomplex mit zwei Heizzonen mit getrennt einstellbaren Temperaturprofilen besteht, wobei das erste Temperaturprofil durch Strahlungserwärmung, direkte oder indirekte Induktionserwärmung Temperaturen in den zu sinternden Formkörpem zwischen F73Kund 0,8T_s (T_sfür zu sinterndes Werkstoffsystem erforderliche Temperatur) erzielt und das zweite Temperaturprofil durch Induktionserwärmung Temperaturen in den zu sinternden Formkörpem von 50 bis 300 K oberhalb T₅ bei Aufheizgeschwindigkeiten von 50 bis 1 000 K/min ermöglicht. Das zweite Temperaturprofil wird vorzugsweise durch eine suszeptorfreie Energieübertragungseinrichtung mit einer Frequenz von > 100 kHz erzeugt. Der Innenraum dieses Ofenkomplexes ist mit wärmeisolierenden, wärmestrahlenden oder wärmerückstrahlenden Medien ausgelegt, um eine homogene Temperaturverteilung zu erzielen. Zweckmäßigerweise ist auch der erste Teil des Ofenkomplexes derart ausgestattet. Die Übergänge zwischen den Teilen des Ofenkomplexes sind unter Berücksichtigung der Reichweite des Streufeldes elektrisch isoliert, um eine Verzerrung des Feldes im Übertrager zu verhindern. Die Unterlage, auf der sich im Ofenkomplex die zu sinternden Formkörper befinden, wird so gewählt, daß keine eigenschaftsbeeinflussende Wechselwirkungen mit den zu sinternden Formkörpem stattfinden und die Temperatur der Unterlage gleich oder tiefer der Probentemperatur ist. An den Ofenkomplex schließt sich eine Abkühlzone an, die durch die Wahl der Isolierung und ihrer Länge eine definierte Abkühlung bewirkt. Zweckmäßig ist es, vor den Ofenkomplex die Anlage zur Entfernung des Preßhilfsmittels vorzuschalten, wobei der Probentransport mit oder ohne Schleuse erfolgt.

Die vom Preßhilfsmittel befreiten Formkörper werden auf einer Unterlage, einem Schiffchen oder Band als Transportmittel in den Ofenkomplex eingeführt und auf der Unterlage stehend oder liegend, in dichter oder lockerer Packung, vorzugsweise in einlagiger Einreihen-Anordnung oder einlagiger Mehrreihen-Anordnung, unter Schutzgas oder im Vakuum durch den Ofenkomplex und die Abkühlzone mit einer vorher bestimmten Geschwindigkeit geleitet, so daß sich die festgelegten Temperaturprofile einstellen und die Haltezeiten eingehalten werden.

Ausführungsbeispiel"" ~~

Die Erfindung soll nachstehend an 2 Ausführungsbeispielen erläutert werden. Die Anlage besteht aus einem Entwachsungsofen zur Entfernung des Preßhilfsmittels aus dem Formkörper und dem erfindungsgemäßen Ofenkomplex mit 2 Heizzonen mit getrennt einstellbaren Temperaturprofilen und der Abkühlzone. Zur Realisierung des ersten Temperaturprofils wird ein Strahlungserwärmungsofen eingesetzt, der so ausgelegt ist, daß in den zu sinternden Formkörpern eine Temperatur von 1500 K erreicht wird, zur Realisierung des zweiten Temperaturprofils wird eine HF-Energieübertragungseinrichtung verwendet, die keramikisoliert ist, bei einer Frequenz von 40OkHz arbeitet, eine Temperatur von 1823 K in den zu sinternden Formkörpern bewirkt und an den Enden mit Glaskeramikflanschen zur elektrischen Isolierung versehen ist. Daran schließt sich die Abkühlzone an, die im ersten Drittel keramikisoliert und danach wassergekühlt ist. Die Formkörper, Hartmetallwendeschneidplatten aus Wolframkarbid mit6Gew.-% Kobalt und 2Gew.-% Hartparaffin als Preßhilfsmittel, Abmessungen 15 χ 15 χ 5mm werden auf 2mm dicken Grafitschiffchen in einlagiger Einreihen-Anordnung stehend mit einer Geschwindigkeit von 0,3mm/s durch die Anlage geführt. Nach Entfernen des Preßhilfsmittels im Entwachsungsofen werden die Formkörper in der ersten Heizzone auf 1500K erwärmt, die Temperatur 5min gehalten, in der zweiten Heizzone die Formkörper mit einer Geschwindigkeit von 200 K/min auf die Temperatur von 1823 K gebracht und die Temperatur 3 min gehalten, innerhalb von 5 min kühlen die Formkörper in der Abkühlzone auf 1073 K ab, die weitere Abkühlung bis zum Entnehmen der Formkörper aus der Anlage erfolgt in 10 min. Die Anlage wird mit Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von V_H2 = 300 l/h durchströmt.

Ausführungsbeispiel 2

Zur Sinterung von aus Molybdänpulver gepreßten Stäben der Abmessungen 19 x 19 x 500 mm wird die Temperatur der ersten Heizzone so eingestellt, daß die Temperatur der zu sinternden Formkörper 1473 K beträgt und die zweite Heizzoneso ausgelegt, daß die Temperatur 2 273 K beträgt, die Temperaturen werden in beiden Heizzonen 10 min gehalten. Die Stäbe werden auf einem metallischen Bandstreifen, Dicke 0,5 mm, mit einer Geschwindigkeit von V₃ = 0,1 mm/s durch die Anlage geführt. Die Sinterung erfolgt ebenfalls, wie bei Ausführungsbeispiel 1, unter strömendem Wasserstoff. Die im erfindungsgemäßen Ofenkomplex kurzzeitgesinterten Formkörper zeigen innerhalb und zwischen den Formkörpern Eigenschaften, die mit denen auf herkömmliche Weise gesinterten Formkörpern vergleichbar sind oder bessere Eigenschaften aufweisen. Erfindungsgemäß können auch Proben solcher Geometrie mit besseren Eigenschaften gesintert werden, die durch konventionelle Induktionserwärmung bisher nicht oder nicht in der erforderlichen Qualität gesintert werden konnten.

Claims

-1- 244 904 0

Erfindungsansprüche:

1. Anlage zum Kurzzeitsintern von Formkörpern im Vakuum Schutzgas oder reduzierender Atmospähre in einem Ofenkomplex gekennzeichnet dadurch, daß der Ofenkomplex zwei Heizzonen mit getrennt einstellbaren Temperaturprofiien aufweist, wobei das erste Temperaturprofil durch Strahlungserwärmung, direkte oder indirekte Induktionserwärmung Temperaturen in den zu sinternden Formkörpern zwischen 573 Kund 0,8T_s (T_s = für das zu sinternde Werkstoffsystem erforderliche Sintertemperatur) erzeugt, das zweite Temperaturprofil durch Induktionserwärmung in den zu sinternden Formkörpern Temperaturen von 50 bis 300K oberhalb T_s bei Aufheizgeschwindigkeiten von 50 bis 1 000K/min ermöglicht, der Innenraum dieses Teiles des Ofenkomplexes mit wärmeisolierenden, wärmestrahlenden oder wärmerückstrahlenden Medien ausgelegt ist, die Übergänge zwischen den Teilen des Ofenkomplexes elektrisch isoliert sind, die zu sinternden Formkörper sich auf einer Unterlage befinden, die keine eigenschaftsverschlechternde Wechselwirkungen mit den Formkörpern eingehen, die Temperatur der Unterlage gleich oder tiefer der Probentemperatur ist und sich an den Ofenkomplex eine Abkühlzone anschließt.
2. Anlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das zweite Temperaturprofil durch eine suszeptorfreie Hochfrequenz-Energieübertragungseinrichtung mit einer Frequenz von >100kHz eingestellt ist.
3. Anlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Innenraum des Teiles des Ofenkomplexes, der das 1 .Temperaturprofil einstellt, mit wärmeisolierenden, wärmestrahlenden oder wärmerückstrahlenden Medien ausgelegt ist.