EP1148146A2 - Verfahren und Vorrichtung zum gesteuerten Abschrecken von Leichtmetallgussstücken in einem Flüssigkeitsbad - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum gesteuerten Abschrecken von Leichtmetallgussstücken in einem Flüssigkeitsbad Download PDF

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EP1148146A2 EP01108439A EP01108439A EP1148146A2 EP 1148146 A2 EP1148146 A2 EP 1148146A2 EP 01108439 A EP01108439 A EP 01108439A EP 01108439 A EP01108439 A EP 01108439A EP 1148146 A2 EP1148146 A2 EP 1148146A2
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Peter Dr. Stika
Johann Preisinger
Johann Huber
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    • C21D1/63—Quenching devices for bath quenching
    • C21D1/64—Quenching devices for bath quenching with circulating liquids

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for controlled quenching of light metal castings in one Liquid bath.
  • Quenching castings in a liquid bath is a well known element of both heat treatment of ferrous metals as well as non-ferrous metals. For this is both immersing castings in a water bath or a Oil bath and as an alternative to this, rinsing under water known.
  • a device is known from SU 1 574 648 A1, which a Contains liquid container, in the side wall of a compressed gas line flows into which an injector is located inside the container to form a gas-bubble-enriched cooling stream. Parts to be hardened are inserted into the Liquid lowered.
  • the object of the present invention is the method and to improve the device so that the Quenching can be adjusted better.
  • the solution consists in a process in which the castings in Liquid bath from below at least temporarily from an ascending Blown gas stream, the gas bubbles of the gas bubble flow generated in situ at the bottom of the liquid bath are and in a device comprising a liquid-filled Basin that has at least one inlet and one Has a drain for liquid and a gas bubble generator is provided at the bottom of the basin, at least one Air supply chamber at the bottom of the basin with a cover includes a plurality of gas outlet openings.
  • the gas bubbles at the bottom of the liquid bath are preferred equally generated in situ.
  • the castings can conveniently at a distance above a gas bubble formation zone to be ordered.
  • the liquid bath can be a water bath be and the gas bubble flow consist of air bubbles. While immersing the castings in the liquid bath after a previous heating of the castings to a certain initial temperature leads to known cooling curves, can by the invention Adding a gas bubble stream the cooling rate be significantly reduced or strengthened. By setting and regulating the gas bubble flow can in particular ensure that certain transition temperatures for the structure cannot be undershot early. The gas bubble flow does not need to be applied throughout the quenching process become; rather, it can be done before the final one Removed the castings from the liquid bath turned off again become.
  • the gas bubble generator according to the invention can have at least one Include air supply chamber at the bottom of the basin by a Cover completed with a variety of gas vents is.
  • the cover can be made of a porous Plate exist in the event of excess pressure in the air supply chamber lets a gas bubble flow emerge evenly distributed upwards.
  • the porous plate can e.g. made of open metal foam, more porous Ceramic or sintered metal exist.
  • Another possibility consists of a wire mesh element as a cover for the air supply chamber to use. Basically, it is cheap if prevents liquid from flowing into the air supply chamber can be. Since this will not be entirely possible provide a drain for liquid in the air supply chamber.
  • the air supply chamber should include pressure control means around the To regulate or adjust gas bubble flow.
  • the uniform Air supply chamber can also be provided through individual ducts or lines individual nozzle heads at the bottom of the pool with one each Variety of gas outlets to be replaced.
  • the cover of the air supply chamber can be in the pool Support base for storing the castings can be provided, the relative large openings for the passage of the gas bubble flow must have.
  • Liquid supplied via an inlet can be circulated and be cooled back. It is also possible to overflow quantities easy to dissipate or use in other processes.
  • a basin 11 of cuboid shape is shown, the one has upper opening 12 and a bottom 15, over which with some Distance a cover 13 is drawn, which is an air supply chamber 14 completes.
  • the cover is made of a porous plate formed, which forms a plurality of gas outlet openings.
  • the cover 13 is placed all around on the floor 15 Box profiles 21. Over the cover 13 is with some Distance a tray 22 retracted for storing the castings.
  • a tray 22 Over the cover 13 is with some Distance a tray 22 retracted for storing the castings.
  • Above the cover 13 is the pool 11 with quenching liquid 16 filled, rise in the gas bubbles 17, which from the Air supply chamber 14 rise through the porous cover 13.
  • the pool 11 has a lockable water inlet 18 below of the tray 22 and a lockable water drain 19 close the upper opening 12 of the basin 11.
  • To a constant water flow during the quenching process are a another water inlet 24 and another water outlet 25 above of the tray 22 provided.
  • Figure 2 are the top view of the basin 11 with the inserted therein Tragboden 22 and the water inlets 18, 24 and the water outlets 19, 25 for quenching liquid and the connection 20 recognizable for compressed air. Furthermore, the all-round box profile 21 visible.

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Abstract

Verfahren zum gesteuerten Abschrecken von Leichtmetallgußstücken in einem Flüssigkeitsbad, bei dem die Gußstücke im Flüssigkeitsbad von unten zumindest zeitweise von einem aufsteigenden Gasblasenstrom angeströmt werden, wobei die Gasblasen des Gasblasenstroms am Grund des Flüssigkeitsbades gleichverteilt in situ erzeugt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gesteuerten Abschrecken von Leichtmetallgußstücken in einem Flüssigkeitsbad. Das Abschrecken von Gußstücken in einem Flüssigkeitsbad ist ein bekanntes Element der Wärmebehandlung sowohl von Eisenmetallen als auch von Nichteisenmetallen. Hierfür ist sowohl das Eintauchen von Gußstücken in ein Wasserbad oder ein Ölbad als auch als Alternative hierzu das Abbrausen unter Wasser bekannt. Daneben ist auch das Abkühlen von Gußstücken im Luftstrom gebräuchlich. Entsprechend dem unterschiedlichen Wärmeübergang bei flüssigem oder gasförmigem Kühlmedium, freier Konvektion oder erzwungener Strömung, und abhängig von der Wärmekapazität des Kühlmediums und der Wärmeleitfähigkeit des Metalls können verschiedene Abkühlgeschwindigkeiten erzielt werden, um damit bestimmte Gefügeformen im Gußstück in unterschiedlichen Schichtdicken auszubilden.
Aus der JP 62-202019 A ist eine Vorrichtung bekannt, die einen Flüssigkeitsbehälter umfaßt, in den Gasleitungen über den Rand hineingeführt sind, die zur Versorgung von schleifenförmigen horizontalliegenden Gasausblasleitungen dienen. Zu härtende Teile werden mittels einer Tragvorrichtung in den Flüssigkeitsbehälter abgesenkt, wenn bereits Gas aus den Gasausblasleitungen austritt.
Aus der SU 1 574 648 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die einen Flüssigkeitsbehälter umfaßt, in dessen Seitenwand eine Druckgasleitung mündet, an die sich im Behälterinneren ein Injektor zur Bildung eines gasblasenangereicherten Kühlstroms anschließt. Zu härtende Teile werden mittels einer Greifervorrichtung in die Flüssigkeit abgesenkt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß der Abschreckvorgang besser eingestellt werden kann. Die Lösung hierfür besteht in einem Verfahren, bei dem die Gußstücke im Flüssigkeitsbad von unten zumindest zeitweise von einem aufsteigenden Gasblasenstrom angeströmt werden, wobei die Gasblasen des Gasblasenstroms am Grund des Flüssigkeitsbades in situ erzeugt werden und in einer Vorrichtung umfassend ein flüssigkeitsgefülltes Becken, das über zumindest einen Zulauf und einen Ablauf für Flüssigkeit verfügt und bei dem ein Gasblasengenerator am Grund des Beckens vorgesehen ist, der zumindest eine Luftzufuhrkammer am Grund des Beckens mit einer Abdeckung mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen umfaßt. Hierbei werden die Gasblasen am Grund des Flüssigkeitsbades vorzugsweise gleichvertelt in situ erzeugt. Die Gußstücke können günstigerweise mit Abstand oberhalb einer Entstehungszone der Gasblasen angeordnet werden. Das Flüssigkeitsbad kann hierbei ein Wasserbad sein und der Gasblasenstrom aus Luftblasen bestehen. Während das Eintauchen der Gußstücke in das Flüssigkeitsbad nach einem vorherigen Aufheizen der Gußstücken auf eine bestimmte Ausgangstemperatur zu bekannten Abkühlkurven führt, kann durch die erfindungsgemäße Zugabe eines Gasblasenstromes die Abkühlgeschwindigkeit deutlich reduziert oder verstärkt werden. Durch Einstellen und Regulieren des Gasblasenstroms kann insbesondere sichergestellt werden, daß bestimmte Umwandlungstemperaturen für das Gefüge nicht frühzeitig unterschritten werden. Der Gasblasenstrom muß nicht während des gesamten Abschreckvorgangs ausgebracht werden; vielmehr kann er bereits vor dem endgültigen Entnehmen der Gußstücke aus dem Flüssigkeitsbad wieder abgestellt werden.
Der erfindungsgemäße Gasblasengenerator kann zumindest eine Luftzufuhrkammer am Grund des Beckens umfassen, die von einer Abdeckung mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen abgeschlossen ist. Hierbei kann die Abdeckung aus einer porösen Platte bestehen, die bei einem Überdruck in der Luftzufuhrkammer einen Gasblasenstrom gleichverteilt nach oben austreten läßt. Die poröse Platte kann z.B. aus offenem Metallschaum, poröser Keramik oder Sintermetall bestehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Drahtgewebeelement als Abdeckung der Luftzufuhrkammer zu verwenden. Grundsätzlich ist es günstig, wenn ein Abfließen von Flüssigkeit in die Luftzufuhrkammer vermieden werden kann. Da dies nicht vollständig möglich sein wird, ist ein Ablaß für Flüssigkeit in der Luftzufuhrkammer vorzusehen. Die Luftzufuhrkammer sollte Druckregelmittel umfassen, um den Gasblasenstrom zu regeln bzw. einzustellen. Die einheitliche Luftzufuhrkammer kann auch durch Einzelkanäle oder Leitungen mit einzelnen Düsenköpfen am Grund des Beckens mit jeweils einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen ersetzt werden.
Oberhalb der Abdeckung der Luftzufuhrkammer kann im Becken ein Tragboden zum Ablegen der Gußstücke vorgesehen sein, der relativ große Durchtrittsöffnungen zum Durchlaß des Gasblasenstroms aufweisen muß.
Über einen Zulauf zugeführte Flüssigkeit kann im Kreislauf geführt und dabei rückgekühlt werden. Ebenso ist es möglich, Überlaufmengen einfach abzuführen oder in anderen Prozessen zu verwenden.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben.
Hierin zeigen:
Fig. 1
ein flüssigkeitsgefülltes Becken im senkrechten Schnitt;
Fig. 2
ein Becken nach Figur 1 in Draufsicht;
In Figur 1 ist ein Becken 11 von Quaderform gezeigt, das eine obere Öffnung 12 und einen Boden 15 hat, über dem mit einigem Abstand eine Abdeckung 13 eingezogen ist, die eine Luftzufuhrkammer 14 abschließt. Die Abdeckung wird von einer porösen Platte gebildet, die eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen bildet. Die Abdeckung 13 liegt auf umlaufend auf dem Boden 15 aufgesetzten Kastenprofilen 21 auf. Über der Abdeckung 13 ist mit einigem Abstand ein Tragboden 22 zum Ablegen der Gußstücke eingezogen. Oberhalb der Abdeckung 13 ist das Becken 11 mit Abschreckflüssigkeit 16 gefüllt, in der Gasblasen 17 aufsteigen, die aus der Luftzufuhrkammer 14 durch die poröse Abdeckung 13 aufsteigen. Das Becken 11 hat einen absperrbaren Wasserzulauf 18 unterhalb des Tragbodens 22 und einen absperrbaren Wasserablauf 19 nahe der oberen Öffnung 12 des Beckens 11. Um einen ständigen Wasserdurchsatz während der Abschreckprozesse zu ermöglichen, sind ein weiterer Wasserzulauf 24 und ein weiterer Wasserablauf 25 oberhalb des Tragbodens 22 vorgesehen. Die Luftzufuhrkammer 14 verfügt über einen Anschluß 20 für Druckluft. Ein Wasserablaß 23 geht unten von der Luftzufuhrkammer 14 ab.
In Figur 2 sind in Draufsicht das Becken 11 mit dem darin eingelegten Tragboden 22 sowie die Wasserzuläufe 18, 24 und die Wasserabläufe 19, 25 für Abschreckflüssigkeit und der Anschluß 20 für Druckluft erkennbar. Weiterhin ist das umlaufende Kastenprofil 21 sichtbar.

Claims (12)

  1. Verfahren zum gesteuerten Abschrecken von Leichtmetallgußstücken in einem Flüssigkeitsbad, bei dem die Gußstücke im Flüssigkeitsbad von unten zumindest zeitweise von einem aufsteigenden Gasblasenstrom angeströmt werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasen des Gasblasenstroms am Grund des Flüssigkeitsbades in situ erzeugt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasen gleichverteilt am Grund des Flüssigkeitsbades erzeugt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Gußstücke mit Abstand oberhalb einer Entstehungszone der Gasblasen angeordnet werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitsbad in einem Kreislauf umgepumpt und rückgekühlt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß dem Flüssigkeitsbad ständig neue Flüssigkeit an seinem Grund zugeführt wird und Überlaufmengen an Flüssigkeit ständig abgeführt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Gasblasenstrom bereits vor dem vollständigen Eintauchen der Gußstücke in das Flüssigkeitsbad einsetzt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Gasblasenstrom bereits vor dem Entnehmen der Gußstücke aus dem Flüssigkeitsbad abgestellt wird.
  8. Vorrichtung zum gesteuerten Abschrecken von Leichtmetallgußstücken in einem Flüssigkeitsbad, umfassend ein mit Abschreckflüssigkeit gefülltes Becken (11), das über zumindest einen Zulauf (18) und einen Ablauf (19) für Flüssigkeit und über einen Gasblasengenerator verfügt,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Gasblasengenerator zumindest eine Luftzufuhrkammer (14) am Grund des Beckens (11) mit einer Abdeckung (13) mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen umfaßt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Abdeckung (13) bzw. des Zulaufs (18) mit dem Injektorsystem ein Tragboden (22) zum Ablegen der Gußstücke vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (13) aus einer porösen Platte besteht, die insbesondere aus offenem Metallschaum, poröser Keramik oder Sintermetall hergestellt ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (13) aus einem Drahtgewebeelement besteht.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß in einem Anschluß (20) zur Luftzufuhrkammer (14) Druckregelmittel zum Einstellen oder Regeln des Gasblasenstroms vorgesehen sind.
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