Ofen zur partiellen Wärmebehandlung von Werkzeugen

Abstract

 Ein Ofen zur partiellen Wärmebehandlung von Werkzeugen 18, beispielsweise Spiralbohrern, besitzt einen ersten Bereich, in dem die Heizkammer 5 angeordnet ist, welche sich ständig auf der Arbeitstemperatur befindet. Darüber hinaus ist ein zweiter Bereich zum Be- und Entladen sowie insbesondere zum Ab­schrecken vorgesehen, wobei zwischen diesen beiden Bereichen eine Transporteinrichtung für die Chargen 30 angeordnet ist. Es kann sich dabei um einen Einkammer-Vakuumofen oder um einen Mehrkammer-Vakuumofen handeln. Mittels eines derartigen Ofens ist eine hohe Wärmeübertragungsleistung gewährleistet, da sich die Heizkammer ständig auf Arbeitstemperatur befindet und so­mit die Wärmeübertragung durch Wärmestrahlung unter Vakuumbe­dingungen sofort einsetzt, wenn die Charge 30 ihre Position innerhalb der Heizkammer 5 erreicht hat.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Ofen zur partiellen Wärmebehand­lung von einen Einspannbereich und einen Arbeitsbereich auf­weisenden Werkzeugen, insbesondere Bohrern, mit einer die Chargen für die Werkzeuge aufnehmende sowie eine Tür aufwei­sende Heizkammer, in der Wärmestrahlung abgebende Heizelemente für die Härtung unter Vakuumbedingungen angeordnet sind, mit einer Evakuiereinrichtung, mit einer Abschreckeinrichtung sowie mit einem Chargiergestell zur Aufnahme der zu behandeln­den Werkzeuge, wobei der nicht zu erwärmende Einspannbereich innerhalb und der zu erwärmende Arbeitsbereich außerhalb des Chargiergestells angeordnet ist.

[0002] Öfen zur partiellen Wärmebehandlung von Werkzeugen, beispiels­weise von Spiralbohrer-Rohlingen aus Schnellarbeitsstahl, sind bekannt. Derartige Spiralbohrer sollen im Schneidbereich voll durchgehärtet sein, während sie demgegenüber im Schaftbereich, also auf der Einspannseite, weich bleiben sollen. Eine Forde­rung ist dabei, daß der Übergang von dem einen Bereich in den anderen möglichst klein sein soll. Dies wird dadurch erreicht, daß der Schneidbereich je nach HSS-Sorte bei Temperaturen zwischen 1140 und 1300°C austenitisiert und danach abge­schreckt wird, während der Schaftbereich nicht wärmer als 850°C werden darf.

[0003] Ein bekannter Ofen zur partiellen Wärmebehandlung sieht die Härtung im Vakuum vor. Dabei werden die Werkzeuge beispiels­weise in Form der Spiralbohrer-Rohlinge in eine massive Auf­nahme, welche meist aus Stahl besteht, mit hoher Wärme­speicher-Kapazität eingesteckt und in einen Vakuumofen einge­bracht. Anschließend erfolgt die Evakuierung sowie das Aufhei­zen des Ofens mit der darin befindlichen Charge. Die aus der Aufnahme herausragenden Teile der Werkstücke, nämlich der Schneidteil des Bohrers, werden durch die durch die Heizele­mente abgegebene Wärmestrahlung auf Austenitisierungstempe­ratur erwärmt, während der in der Chargierplatte befindliche Teil, nämlich der Schaft des Spiralbohrer-Rohlings, gegen die Wärmestrahlung abgeschirmt ist. Die große Masse der Aufnahme­vorrichtung für die Werkzeuge verhindert dabei, daß diese sich auf Temperaturen über 850°C erwärmen.

[0004] Nachteilig bei einem derartigen Ofen zur partiellen Wärmebe­handlung von Werkstücken ist die sehr lange Aufheiz- und Ab­kühlzeit, welche eine ausgedehnte Übergangszone vom harten zum weichen Bereich verursacht. Darüber hinaus müssen außer den Werkstücken alle in der Heizkammer befindlichen Ofenteile, nämlich die Heizung, Heizverbindung, Isolierung, Chargenauf­nahme aufgewärmt und beim anschließenden Abschreckvorgang wieder abgekühlt werden. Daraus resultieren nachteiligerweise ein hoher Zeitaufwand, hohe Wärmeverluste sowie ein geringer "Wirkungsgrad" bezüglich des Verhältnisses von Nutzmasse zu Leermasse. Darüber hinaus ist mit einem derartigen Ofen nur eine niedrige Produktivität erzielbar, d.h. die Stückzahl pro Stunde ist im Verhältnis zu den Betriebs- und Anlagekosten ge­ring, wodurch hohe Stückkosten entstehen.

[0005] Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu­grunde, einen leistungsfähigen Ofen zur partiellen Wärmebehand­ lung von Werkzeugen im Vakuum zu schaffen, wobei insbesondere die Übergangszone vom harten zum weichen Bereich gering sein soll.

[0006] Als technische Lösung wird mit der Erfindung vorge­schlagen, daß der Ofen einen ersten Bereich aufweist, in dem die ständig auf Arbeitstemperatur sich befindende Heizkammer angeordnet ist, daß der Ofen weiterhin einen zweiten Bereich zum Be- und Entladen sowie zum Abschrecken aufweist und daß zwischen diesen beiden Bereichen eine Transporteinrichtung für die Chargen angeordnet ist.

[0007] Mit einem derartigen Ofen zur partiellen Wärmebehandlung von Werkzeugen lassen sich auf wirtschaftliche Weise sehr kurze Übergangszonen vom harten zum weichen Abschnitt erzielen. Die Werkzeuge werden dabei unter Vakuum aus dem kalten Bereich des Ofens in den warmen Bereich, d.h. in die Heizkammer gefahren, die bereits auf Arbeitstemperatur ist. Sobald die Charge in dieser Heizkammer angelangt ist, erfolgt sofort die volle Wärmeübertragung durch Strahlung von der warmen Heizkammer auf die partiell zu härtenden Werkstücke ohne zeitliche Verzöge­rung. Dadurch ist eine hohe Wärmeübertragungsleistung gewähr­leistet, so daß die zu härtenden Abschnitte des Werkstücks innerhalb weniger Minuten bis zum Kern auf Arbeitstemperatur aufgewärmt sind. Anschließend können die Werkstücke die warme Heizkammer wieder verlassen und im kalten Bereich des Ofens abgeschreckt werden. Der kurze Zeitbedarf für die Wärmeüber­tragung gewährleistet, daß bei Spiralbohrer-Rohlingen die durch Wärmeleitung längs der Bohrerachse in den abgeschirmten Abschnitt des Werkstückes, nämlich in den Schaft des Bohrers, abgeführte Wärmemenge sehr gering ist und dadurch dieser Abschnitt kalt und im ursprünglichen Zustand, also weich bleibt.

[0008] In einer ersten Ausführungsform ist der Ofen ein Einkammer-­Vakuumofen. Dieser besitzt dann zwei Plätze, nämlich einen kalten Platz für den einen Bereich, auf dem die Charge während des Evakuierens und des Abschreckens steht und der darüber hinaus dem Be- und Entladen dient, sowie einen warmen Platz für den anderen Bereich mit der Heizkammer.

[0009] Alternativ zum Einkammer-Vakuumofen kann als Ofen für die par­tielle Wärmebehandlung auch ein Mehrkammer-Vakuumofen vorge­sehen sein, wobei die beiden Bereiche in jeweils einer Kammer vorgesehen sind und wobei die Kammern jeweils durch vakuum­dichte und thermisch isolierende Zwischentüren voneinander ge­trennt sind. Die beiden Bereiche für die partielle Wärmebe­handlung sind somit durch voneinander unabhängige Kammern gebildet.

[0010] Beim Mehrkammer-Vakuumofen ist dieser vorzugsweise ein Drei­kammer-Vakuumofen, bei dem nacheinander eine Vorkammer, eine Heizkammer sowie eine Abschreckkammer angeordnet sind, wobei jeder der Kammern eine Evakuiereinrichtung zugeordnet ist. Die drei Kammern sind dabei ebenfalls durch thermische und vakuumdichte Zwischentüren voneinander getrennt. Die Vorkammer dient dabei ausschließlich als evakuierbare Spülkammer, indem vor dem Transport der Charge in die nachfolgende Heizkammer diese Vorkammer auf den gleichen Arbeitsdruck evakuiert wird, wie er in der Heizkammer herrscht. Die Heizkammer verbleibt im warmen Zustand ständig unter Vakuum, so daß die Materialien für Isolation und Heizung nicht oxidationsbeständig bei hohen Temperaturen zu sein brauchen. Verwendet wird daher in der Heizkammer im wesentlichen Graphitmaterial oder Molybdän. Die Abschreckkammer enthält beispielsweise ein Gebläse sowie einen Wärmetauscher zur Rückkühlung des Gases, wobei diese beiden Bauelemente auch als externe Einheit ausgebildet sein können. In der Abschreckkammer befindet sich weiterhin ein Transport­system, das dem in der Vorkammer gleich ist.

[0011] In einer bevorzugten Weiterbildung der Heizkammer weist deren Gehäuse eine hochtemperaturbeständige und, wenn sie bei den hohen Temperaturen nicht ständig unter Vakuum steht, oxida­tionsbeständige Isolierung auf, an deren Innenseite ebenfalls hochtemperaturbeständige und ggf. oxidationsbeständige, wärme­speichernde Platten mit hohem Wärmeemissionsverhalten angeord­net sind. Durch eine derart ausgebildete Heizkammer ist ein optimales Wärmeverhalten gewährleistet. Während die Isolie­rung, die beispielsweise aus Aluminiumoxid-Fasern besteht, für die thermische Isolierung der Heizkammer nach außen hin sorgt, sorgen die wärmespeichernden Platten, bei denen es sich bei­spielsweise um Siliziumcarbid-Platten handeln kann, für die notwendige sofortige Wärmestrahlung, wenn die Charge in das Gehäuse der Heizkammer transportiert worden ist. Die Isolie­rung sowie die wärmespeichernden Platten brauchen nur dann aus einem oxidationsbeständigen Material bestehen, wenn diese mit Luft in Berührung kommen. Dies ist beispielsweise beim Ein­kammer-Vakuumofen der Fall, nicht jedoch beim Dreikammer-Va­kuumofen, bei dem die Kammern separat voneinander evakuierbar sind. Die Heizelemente können dabei an der Decke bzw. an der Decke sowie an der Seite angeordnet sein und bestehen eben­falls aus hochtemperaturbeständigem und ggf. oxidationsbestän­digem sowie weiterhin vakuumfestem Heizleiter-Werkstoff, bei­spielsweise Kanthal.

[0012] In einer bevorzugten Weiterbildung der Heizkammer weist diese eine absenkbare Bodenluke aus Isolationsmaterial auf und das Chargiergestell besteht aus einer Isolierplatte, auf der ein Strahlungsschirm angeordnet ist, wobei das Chargiergestell mittels der Transporteinrichtung unter die Heizkammer verfahr­bar ist und dabei in seiner Arbeitsposition die abgesenkte Bo­denluke ersetzt. Die absenkbare Bodenluke besteht dabei vor­zugsweise aus dem gleichen Isolationsmaterial wie das Gehäuse der Heizkammer. Allerdings ist sie ohne wärmespeichernde Plat­te ausgestattet, da im abgesenkten Zustand der Bodenluke diese ansonsten Wärmestrahlung ohne Nutzwert abgeben würde, da sich dann die Bodenluke außerhalb der Heizkammer befindet und durch das Chargiergestell ersetzt worden ist. Die Isolierplatte der Bodenluke kann beispielsweise aus Keramikfasern bestehen. Als weiteres bewegliches Element besitzt die Heizkammer eine iso­lierte Tür zum Ein- und Ausfahren der Charge, wobei diese Tür im Gegensatz zur absenkbaren Bodenluke auf der Innenseite mit wärmespeichernden Platten versehen sein kann. Der auf der Iso­lierplatte des Chargiergestells angeordnete Strahlungsschirm vermindert durch Reflexion Wärmeübertragung auf das Chargiergestell.

[0013] Das Chargiergestell ist dabei zusätzlich mit einer Heb- und Senkeinrichtung versehen, so daß das Chargiergestell, nachdem es unterhalb die Heizkammer positioniert worden ist, gegen das Gehäuse der Heizkammer gepreßt werden kann und somit vermieden wird, daß Strahlungswärme über Spalte in den kalten Ofenraum fließt.

[0014] In einer Weiterbildung des Chargiergestells ist die Isolier­platte mit ihrem Strahlungsschirm auf einer Grundplatte ange­ordnet, was insgesamt die Stabilität des Chargiergestells ver­bessert.

[0015] In einer weiteren Weiterbildung des Chargiergestells sind der Strahlungsschirm und die Isolierplatte sowie ggf. die Grund­ platte mit durchgehenden Bohrungen für die Aufnahme der Werk­zeuge versehen und unterhalb davon ist eine Bodenplatte mit Abstand angeordnet, wobei dieser Abstand mit einer Verstell­einrichtung verstellbar ist. Dadurch ist eine Möglichkeit ge­schaffen, die "Eintauchtiefe" des Werkstückes entsprechend den Bedürfnissen zu variieren.

[0016] Schließlich wird in einer Weiterbildung des Chargiergestells vorgeschlagen, daß die Bodenplatte für die Höhenverstellung auf ihrer Außenseite einen Strahlungsschirm aufweist. Dieser vermindert die Wärmeübertragung von der darunterliegenden warmen Bodenluke auf die Bodenplatte.

[0017] Schließlich wird in einer Weiterbildung vorgeschlagen, daß im kalten Bereich des Ofens Wärmetauscherelemente angeordnet sind. Diese dienen der Rückkühlung der Gase.

[0018] Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ofens zur partiellen Wärmebehandlung von Werkzeugen in Form von Spiral­bohrern werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh­rungsform eines Ofens in Form eines Einkam­mer-Vakuumofens;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 durch den kalten Bereich des Ofens;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 durch die Heizkammer des Ofens;

Fig. 4 eine Einzelheit in Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt durch das Chargiergestell des Ofens;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfüh­rungsform in Form eines Dreikammer-Vakuum­ofens;

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6 durch die Heizkammer;

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 6 durch die Abschreckkammer;

Fig. 9 einen Schnitt durch das Chargiergestell für den Dreikammer-Vakuumofen.

[0019] In den Fig. 1 bis 5 ist eine erste Ausführungsform eines Ofens zur partiellen Wärmebehandlung von Werkzeugen in Form eines Einkammer-Vakuumofens 1 und in den Fig. 6 bis 9 eine zweite Ausführungsform in Form eines Dreikammer-Vakuumofens 2 darge­stellt.

[0020] Der Einkammer-Vakuumofen 1 der ersten Ausführungsform besteht aus einem Ofengehäuse 3, welches eine Ofenkammer 4 definiert. Diese bildet zwei Plätze, nämlich einen kalten Platz (in Fig. 1 links) sowie einen warmen Platz (in Fig. 1 rechts), wobei in dem warmen Platz eine Heizkammer 5 angeordnet ist, in der die partielle Wärmebehandlung durchgeführt wird. Verbunden sind die beiden Plätze durch einen Rollgang 6, welcher eine Trans­porteinrichtung definiert und der im Bereich des warmen Plat­ zes mit der Heizkammer 5 mittels eines Exzenterantriebs 7 heb- und senkbar ist. Dies ist durch den Doppelpfeil D in Fig. 1 angedeutet. Zwischen den beiden Plätzen sind zwei Querstrom­ventilatoren 8 angeordnet. Weiterhin weist der kalte Bereich des Einkammer-Vakuumofens 1 seitliche Wärmetauscherelemente 9 auf. Schließlich ist in Fig. 3 noch ein Pufferbehälter 10 sowie eine Evakuiereinrichtung 11 zu erkennen.

[0021] Die Heizkammer 5 besitzt ein Gehäuse mit einer Isolierung 12, welche aus einem hochtemperatur- und oxidationsbeständigen Isoliermaterial besteht, beispielsweise aus Aluminiumoxid-­Fasern. An der Innenseite der Isolierung 12 sind ebenfalls hochtemperatur- und oxidationsbeständige sowie wärmespeichern­de Platten 13 aus einem Material mit hohem Wärmeemissionsver­halten angeordnet, beispielsweise Siliziumcarbid-Platten. Zum kalten Platz des Einkammer-Vakuumofens 1 hin gerichtet weist die Heizkammer 5 eine Tür 14 auf, welche wahlweise nach oben oder zur Seite hin klappbar oder verschiebbar ist und ebenso eine Isolierung 12 sowie wärmespeichernde Platten 13 wie die übrige Heizkammer 5 aufweist. Der Boden der Heizkammer 5 wird durch eine Bodenluke 15 gebildet, die aus dem gleichen Isola­tionsmaterial besteht wie die Isolierung 12, die jedoch keine wärmespeichernden Platten 13 wie die übrige Heizkammer 5 auf­weist. Mittels einer Heb- und Senkrichtung 16 ist diese Boden­luke 15 unterhalb des Rollgangs 6 absenkbar, wie in Fig. 4 auf der rechten Seite gestrichelt erkennbar ist.

[0022] Innerhalb der Heizkammer 5 weist diese an der Decke sowie an der Seite Heizelemente 17 auf, die aus hochtemperaturbeständi­gem, oxidationsbeständigem und vakuumfestem Heizleiter-Werk­stoff bestehen, beispielsweise aus Kanthal.

[0023] Für die Aufnahme der für die Wärmebehandlung vorgesehenen Werkzeuge 18 dient ein Chargiergestell 19, welches in Fig. 5 detailliert dargestellt ist. Dieses Chargiergestell 19 besteht zunächst aus einem rechteckigen Transportrahmen 20. Auf diesem ist eine Grundplatte 21 beispielsweise aus Stahl gelagert. Die Grundplatte 21 nimmt eine Isolierplatte 22 auf, beispielsweise eine Aluminiumoxidfaser-Platte, die die Wärmeübertragung auf die Grundplatte 21 vermindern soll. Auf die Isolierplatte 22 ist schließlich ein Strahlungsschirm 23 aufgebracht, bei­spielsweise in Form eines polierten Bleches oder einer Folie mit einem niedrigen Wärmeemissionswert, d.h. hoher Reflexion. Als Werkstoff kann beispielsweise NiCr-Material verwendet wer­den. Der so gebildete Verbund aus Grundplatte 21, Isolierplat­te 22 und Strahlungsschirm 23 weist Bohrungen 24 zur Aufnahme der Werkzeuge 18 in Form von Spiralbohrer-Rohlingen auf. Un­terhalb des Verbundes ist mit Abstand eine Bodenplatte 25 an­geordnet, welche an ihrer Unterseite hinwiederum mit einem Strahlungsschirm 26 versehen ist. Über Gewindebolzen 27, die in der Grundplatte 21 befestigt sind und die eine Verstellein­richtung 28 definieren, ist die Bodenplatte 25 mit ihrem Strahlungsschirm 26, der im übrigen aus dem gleichen Material bestehen kann wie der Strahlungsschirm 23, derart höhenver­stellbar, daß die Eintauchtiefe der Werkzeuge 18 variiert werden kann.

[0024] Der Einkammer-Vakuumofen 1 funktioniert wie folgt:

[0025] Nach Öffnen der Ofentür 29 wird die Charge 30 dem kalten Platz des Einkammer-Vakuumofens 1 aufgegeben, indem der Transport­rahmen 20 des Chargiergestells 19, der im übrigen an den Längsseiten Führungsleisten mit bearbeiteter Unterseite auf­weist und beispielsweise aus Grauguß besteht, auf dem Rollgang 6 zur Auflage kommt, wie dies beispielsweise in Fig. 2 erkenn­bar ist. Beim Beschicken des Einkammer-Vakuumofens 1 befindet sich die Heizkammer 5 bereits auf der vorgeschriebenen Ar­beitstemperatur, wobei die Bodenluke 15 geschlossen ist, wie in Fig. 3 mittels der durchgezogenen Linien dargestellt ist. Auf der rechten Seite dieser Fig. 3 ist ebenfalls die Heizkam­mer 5 ohne Charge 30 dargestellt.

[0026] Nach Schließen der Ofentür 29 wird die Ofenkammer 4 evakuiert und anschließend das Chargiergestell 19 auf dem Rollgang 6 mittels einer Stoß-Zug-Ketteneinheit 31 durch Einklinken in die Heizkammer 5 verfahren, nachdem zuvor die Tür 14 geöffnet und die Bodenluke 15 mittels der Heb- und Senkeinrichtung 16 abgesenkt worden ist. Nachdem das Chargiergestell 19 seine Po­sition innerhalb der Heizkammer 5 erreicht hat, wird die Tür 14 geschlossen und mittels des Exzenterantriebs 7 der Rollgang 6 derart nach oben bewegt, daß das Chargiergestell 19 die Heizkammer 5 unten abschließt und dabei die Bodenluke 15 ersetzt. In diesem Zustand kann dann die Wärmebehandlung er­folgen, wobei diese sofort eintritt, da sich die Heizkammer 5 bereits auf Arbeitstemperatur befindet.

[0027] Nach Beendigung der Wärmebehandlung wird die Tür 14 geöffnet sowie der Rollgang 6 wieder nach unten bewegt und mittels der Stoß-Zug-Ketteneinheit 31 das Chargiergestell 19 wieder herausgefahren. Sofort danach wird die Tür 14 wieder geschlos­sen und die Bodenluke 15 nach oben gefahren, so daß die Heiz­kammer 5 allseitig abgeschlossen ist und keine Wärme austritt. Durch Betätigen der Querstromventilatoren 8 erfolgt dann eine Abschreckung der Charge 30 im linken Bereich der Ofenkammer 4. Nach erfolgter Abschreckung und nach Fluten des Ofengehäuses 3 kann dann nach Öffnen der Ofentür 29 die Charge 30 entnommen werden.

[0028] Der in den Fig. 6 bis 9 dargestellte Dreikammer-Vakuumofen 2 der zweiten Ausführungsform besteht aus drei Kammern, nämlich einer Vorkammer 32, einer dieser nachgeordneten Heizkammer 33, der schließlich eine Abschreckkammer 34 nachgeordnet ist. Die­se drei Kammern 32, 33, 34 sind jeweils durch vakuumdichte und thermisch isolierende Zwischentüren 35 voneinander getrennt, wobei weiterhin jeder der Kammern 32, 33, 34 eine Evakuierein­richtung zugeordnet ist.

[0029] Die Vorkammer 32 besitzt eine Ofentür 36. Darüber hinaus ist in ihr ein Teleskopladesystem 37 angeordnet.

[0030] Die Heizkammer 33 ist entsprechend der der ersten Ausführungs­form mit dem Einkammer-Vakuumofen 1 ausgebildet. Abweichend davon brauchen jedoch die Materialien für Isolation und Hei­zung nicht oxidationsbeständig bei hohen Temperaturen zu sein, da die Heizkammer 33 im warmen Zustand ständig unter Vakuum verbleibt. Verwendet wird hier daher im wesentlichen Graphit­material bzw. Molybdän. Der Transport in die Heizkammer 33 er­folgt mittels des Teleskopladesystems 37, d.h. über eine kom­binierte Hub- und Verfahreinrichtung, welche in einem heb- und senkbaren Rahmen eingebaut ist. Statt bei der Heizkammer in Fig. 5 weist die Heizkammer 33 bei dieser Ausführungsform noch eine zweite Tür 14′ zur dahinter befindlichen Abschreckkammer 34 hin auf.

[0031] Die Abschreckkammer 34 schließlich weist ebenfalls ein Te­leskopladesystem 37′ auf sowie vor allem ein Kühlgebläse 38 sowie seitliche Wärmetauscherelemente 9. Um die Chargen 30 der Abschreckkammer 34 entnehmen zu können, weist diese noch eine Ofentür 36′ auf.

[0032] Der Dreikammer-Vakuumofen 2 arbeitet wie folgt:

[0033] Zunächst wird die zu behandelnde Charge 30 der Vorkammer 32 aufgegeben, indem das Chargiergestell 19 entsprechend einge­bracht wird. Dieses in Fig. 9 dargestellte Chargiergestell un­terscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, daß kein Transportrahmen 20 aufgrund des hier verwen­deten Teleskopladesystems 37, 37′ vorgesehen ist. Ansonsten ist der Aufbau identisch. Nach Einbringen des Chargiergestells 19 über ein externes Transportsystem wird die Ofentür 36 va­kuumdicht verschlossen. Die Zwischentüren 35 zwischen den Kam­mern 32, 33, 34 sind ebenfalls geschlossen, so daß insbeson­dere in der mittleren Heizkammer 33 Vakuum herrscht und sich vor allem auf Arbeitstemperatur befindet. Sodann wird die Vor­kammer 32 auf den Arbeitsdruck der Heizkammer 33 evakuiert. Vor dem Transport der Charge 30 in die Heizkammer 33 wird die dazwischen befindliche vakuumdichte und thermische Zwischentür 35 geöffnet und die Bodenluke 15 der Heizkammer 33 fährt nach unten. Das Chargiergestell 19 wird nunmehr mittels des Te­leskopladesystems 37 in die Heizkammer 33 transportiert, nach­dem die linke Tür 14 der Heizkammer 5 geöffnet worden ist. Nachdem das Chargiergestell 19 seinen endgültigen Platz er­reicht hat, wird die Tür 14 sowie die Zwischentür 35 wieder geschlossen. Nachdem das Chargiergestell 19 die Position der Bodenluke 15 der Heizkammer 33 eingenommen und diese herme­tisch abgeschlossen ist, erfolgt nunmehr die Erwärmung der Werkzeuge 18, die aus dem Chargiergestell 19 herausragen.

[0034] Nach Ende der Austenitisierung wird die rechte Tür 14′ der Heizkammer 5 sowie die vakuumdichte und thermische Zwischentür 35 zur Abschreckkammer 34 geöffnet. Mittels des Teleskoplade­systems 37′ der Abschreckkammer 34 wird die Charge 30 in die Abschreckkammer 34 transportiert. Sowohl die Tür 14′ der Heiz­ kammer als auch die Zwischentür 35 schließen wieder und die Bodenluke 15 der Heizkammer 5 fährt nach oben. Nunmehr wird die Abschreckkammer mit Gas gefüllt, wobei der Druck einstell­bar und Überdruck möglich ist, das Kühlgebläse 38 wird einge­schaltet und kühlt die Charge 30 ab, beispielsweise bis auf Temperaturen von weniger als 150°C. Danach wird die Ofentür 36 der Abschreckkammer 34 geöffnet und die Charge 30 wird an­schließend von einem externen Transportsystem aus der Ab­schreckkammer 34 geholt.

[0035] Während des gesamten Behandlungsvorganges bleibt die Heizkam­mer 33 unter Vakuum sowie vor allem auf Arbeitstemperatur, so daß ein schneller Wärmeübertrag auf die zu behandelnden Werk­zeuge 18 möglich ist.

Bezugszeichenliste

[0036] 

1 Einkammer-Vakuumofen

2 Dreikammer-Vakuumofen

3 Ofengehäuse

4 Ofenkammer

5 Heizkammer

6 Rollgang

7 Exzenterantrieb

8 Querstromventilator

9 Wärmetauscherelement

10 Pufferbehälter

11 Evakuiereinrichtung

12 Isolierung

13 Platte

14 Tür

14′ Tür

15 Bodenluke

16 Heb- und Senkeinrichtung

17 Heizelement

18 Werkzeug

19 Chargiergestell

20 Transportrahmen

21 Grundplatte

22 Isolierplatte

23 Strahlungsschirm

24 Bohrung

25 Bodenplatte

26 Strahlungsschirm

27 Gewindebolzen

28 Verstelleinrichtung

29 Ofentür

30 Charge

31 Stoß-Zug-Ketteneinheit

32 Vorkammer

33 Heizkammer

34 Abschreckkammer

35 Zwischentür

36 Ofentür

36′ Ofentür

37 Teleskopladesystem

37′ Teleskopladesystem

38 Kühlgebläse

D Doppelpfeil

Ansprüche

1. Ofen zur partiellen Wärmebehandlung von einen Einspannbe­reich und einen Arbeitsbereich aufweisenden Werkzeugen (18), insbesondere Bohrern,
mit einer die Chargen (30) für die Werkzeuge (18) aufneh­mende sowie eine Tür (14,14′) aufweisende Heizkammer (5,33), in der Wärmestrahlung abgebende Heizelemente (17) für die Härtung unter Vakuumbedingungen angeordnet sind,
mit einer Evakuiereinrichtung (11),
mit einer Abschreckeinrichtung
sowie mit einem Chargiergestell (19) zur Aufnahme der zu behandelnden Werkzeuge (18), wobei der nicht zu erwärmende Einsatzbereich innerhalb und der zu erwärmende Arbeitsbe­reich außerhalb des Chargiergestells (19) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ofen einen ersten Bereich aufweist, in dem die ständig auf Arbeitstemperatur sich befindende Heizkammer (5,33) angeordnet ist,
daß der Ofen weiterhin einen zweiten Bereich zum Be- und Entladen sowie zum Abschrecken aufweist und
daß zwischen diesen beiden Bereichen eine Transporteinrich­tung für die Chargen (30) angeordnet ist.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen ein Einkammer-Vakuumofen (1) ist.

3. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen ein Mehrkammer-Vakuumofen ist, wobei die beiden Bereiche in jeweils einer Kammer (32,33,34) vorgesehen sind und wobei die Kammern (32,33,34) jeweils durch vakuumdichte und ther­misch isolierende Zwischentüren (35) voneinander getrennt sind.

4. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen ein Dreikammer-Vakuumofen (2) ist, bei dem nacheinander eine Vorkammer (32), eine Heizkammer (33) sowie eine Ab­schreckkammer (34) angeordnet sind, wobei jeder der Kammern (32,33,34) eine Evakuiereinrichtung zugeordnet ist.

5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­net, daß das Gehäuse der Heizkammer (5,33) eine hochtempe­raturbeständige und, wenn sie bei den hohen Temperaturen nicht ständig unter Vakuum steht, oxidationsbeständige Iso­lierung (12) aufweist, an deren Innenseite ebenfalls hoch­temperaturbeständige und gegebenenfalls oxidationsbeständi­ge, wärmespeichernde Platten (13) mit hohem Wärmeisola­tionsverhalten angeordnet sind.

6. Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz­kammer (5,33) eine absenkbare Bodenluke (15) aus Isola­tionsmaterial aufweist und daß das Chargiergestell (19) aus einer Isolierplatte (22) besteht, auf der ein Strahlungs­schirm (23) angeordnet ist, wobei das Chargiergestell (19) mittels der Transporteinrichtung unter die Heizkammer (5,33) verfahrbar ist und dabei in seiner Arbeitsposition die abgesenkte Bodenluke (15) ersetzt.

7. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Char­giergestell (19) zusätzlich mit einer Heb- und Senkeinrich­tung (16) versehen ist.

8. Ofen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatte (22) mit ihrem Strahlungsschirm (23) auf einer Grundplatte, (21) angeordnet ist.

9. Ofen nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeich­net, daß der Strahlungsschirm (23) und die Isolierplatte (22) sowie gegebenenfalls die Grundplatte (21) mit durchge­henden Bohrungen (24) für die Aufnahme der Werkzeuge (18) versehen sind und daß unterhalb davon eine Bodenplatte (25) mit Abstand angeordnet ist, wobei dieser Abstand mit einer Verstelleinrichtung (28) verstellbar ist.

10. Ofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bo­denplatte (25) auf ihrer Außenseite einen Strahlungsschirm (26) aufweist.

11. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­zeichnet, daß im kalten Bereich des Ofens Wärmetauscherele­mente (9) angeordnet sind.

Zeichnung