DIN 17052-1-2013 Heat treatment furnaces - Part 1 Requirements for temperature uniformity《热处理炉 第1部分 温度均匀性的要求》.pdf

1、September 2013DEUTSCHE NORM Normenausschuss Werkstofftechnologie (NWT) im DINPreisgruppe 8DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 25.200!%Zg“2045568www.din.deDDIN 1

2、7052-1Wrmebehandlungsfen Teil 1: Anforderungen an die TemperaturgleichmigkeitHeat treatment furnaces Part 1: Requirements for temperature uniformityFours traitement thermique Partie 1: Exigences concernant luniformit de tempratureAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz f

3、rDIN 17052-1:2000-10www.beuth.deGesamtumfang 12 SeitenDIN 17052-1:2013-09 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe . 4 4 Kurzbeschreibung 5 5 Anforderungen an die Temperaturgleichmigkeit 5 6 Bezeichnung . 7 7 Prfeinrichtung 7 8 Prfgegenstnde 7 9 Durchfhr

4、ung . 8 9.1 Ermittlung der Temperaturverteilung im unbeschickten Nutzraum . 8 9.2 Ermittlung der Temperaturverteilung im beschickten Nutzraum . 10 10 Angabe der Ergebnisse und Bewertung der Temperaturgleichmigkeit. 11 11 Prfbericht 11 Literaturhinweise 12 DIN 17052-1:2013-09 3 Vorwort Dieses Dokumen

5、t wurde vom Normenausschuss Werkstofftechnologie, Arbeitsausschuss NA 145-02-04 AA Anforderungen an Wrmebehandlungsanlagen und mittel“ im DIN, erarbeitet. Der NA 145-02-04 AA beabsichtigt, zu dieser Norm einen Teil 2: Anforderungen an die Atmosphrengleichmigkeit sowie einen Teil 3: Anforderungen an

6、die Abschreckgleichmigkeit zu erstellen. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 17052 Wrmebehandlungsfen bes

7、teht aus: Teil 1: Anforderungen an die Temperaturgleichmigkeit Anforderungen an die Atmosphrengleichmigkeit1) Anforderungen an die Abschreckgleichmigkeit 1)nderungen Gegenber DIN 17052-1:2000-10 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) berarbeitung der Begriffe; b) Aufnahme eines neuen Abschnittes

8、zu Prfgegenstnden; c) berarbeitung des Abschnittes zur Ermittlung der Temperaturverteilung fr den beschickten und unbeschickten Nutzraum; d) berarbeitung des Bildes 4; e) Norm redaktionell berarbeitet; f) normative Verweisungen aktualisiert. Frhere Ausgaben DIN 17052: 1985-08 DIN 17052-1: 2000-10 1)

9、in Vorbereitung DIN 17052-1:2013-09 4 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung der Temperaturgleichmigkeit fr indirekt beheizte und elektrisch innen beheizte Wrmebehandlungsfen im nicht beschickten Nutzraum fest. Zustzlich werden Anforderungen an diese fen sowie die Beze

10、ichnungen dieser fen definiert als auch Hinweise fr das Ermitteln der Temperaturgleichmigkeit im beschickten Nutzraum gegeben. Festlegungen fr die berprfung der Mess- und Regeleinrichtungen sind in dieser Norm nicht enthalten. Fr Anwendungen im Luft- und Raumfahrtbereich gilt diese Norm nicht. 2 Nor

11、mative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug gen

12、ommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN EN 60584-2, Thermopaare Teil 2: Grenzabweichungen der Thermospannungen DIN EN 60751, Industrielle Platin-Widerstandsthermometer und Platin-Temperatursensoren 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Wrmebeh

13、andlungsofen Industrieofen, der fr die Wrmebehandlung von Werkstoffen verwendet wird 3.2 Beharrungszustand Zustand, der erreicht ist, wenn nach Erreichen der vorgegebenen Ofentemperatur an keiner Messstelle abgesehen von der Regelschwankung ein Temperaturanstieg messbar ist 3.3 Ofenraum Raum, der si

14、ch aus den Innenmaen ergibt Quelle: DIN 24201:1982-05; 1.6 3.4 Nutzraum Teil des Ofenraumes, der fr die vorgesehene Wrmebehandlung nutzbar ist, wobei der Nutzraum je nach Arbeitstemperaturbereich unterschiedlich gro sein kann 3.5 Prftemperatur zu vereinbarende Temperatur, bei der die Temperaturgleic

15、hmigkeit im Nutzraum nachzuweisen ist 3.6 Behandlungstemperatur Temperatur, die im Nutzraum fr die Behandlung vorgesehen bzw. festgelegt ist und in der Mitte der Temperaturbandbreite liegt DIN 17052-1:2013-09 5 3.7 Einstelltemperatur Temperatur, die am Temperaturregler des Wrmebehandlungsofens einzu

16、stellen ist, um die geforderte Behandlungstemperatur im Nutzraum zu erreichen; aus konstruktiven Grnden kann die Einstelltemperatur von der Behandlungstemperatur abweichen 3.8 Temperaturgleichmigkeit Differenz der im Beharrungszustand an unterschiedlichen Punkten des Nutzraumes eines Wrmebehandlungs

17、ofens gemessenen hchsten und niedrigsten Temperatur 3.9 Temperaturbandbreite maximal zulssige Differenz zwischen hchster und niedrigster Temperatur im Nutzraum, wobei die Temperaturbandbreite je nach Arbeitstemperaturbereich unterschiedlich sein kann 3.10 Genauigkeitsklasse Zuordnungsgruppe einer Me

18、nge von Messgerten und/oder Zubehr, die bestimmte metrologische Anforderungen erfllen, um zulssige Messabweichungen und Einflussketten innerhalb festgelegter Grenzen zu halten Quelle: DIN EN 60051-1:1999-10; 2.8.2 4 Kurzbeschreibung Messung der Temperatur im unbeschickten oder beschickten Nutzraum d

19、es Wrmebehandlungsofens mittels Thermoelementen mindestens der Klasse 2 nach DIN EN 60584-2 oder Widerstandsthermometer mit anschlieendem Vergleich der gemessenen Temperaturbandbreite mit der in Abschnitt 5 definierten zulssigen Temperaturbandbreite fr eine definierte Qualittsklasse des Wrmebehandlu

20、ngsofens. 5 Anforderungen an die Temperaturgleichmigkeit Um die unterschiedlichen Anforderungen der Praxis an die geforderte Temperaturgleichmigkeit der Wrmebehandlung zu erfllen, werden Wrmebehandlungsfen je nach ofentechnischer Ausfhrung in 3 Qualittsklassen A, B und C eingeteilt (siehe Tabelle 1)

21、. Fr die einzelnen Qualittsklassen gelten die in Tabelle 2 je nach Arbeitstemperaturbereich unterschiedlichen Temperaturbandbreiten. Die im Nutzraum gemessenen Temperaturen drfen innerhalb dieser Bandbreite variieren. Die zulssigen Temperaturbandbreiten nach Tabelle 2 gelten fr den unbeschickten Nut

22、zraum des Ofens. Die fr einen Ofen geltende Temperaturgleichmigkeit ist nur in dem Arbeitstemperaturbereich einzuhalten, fr den der Ofen bestimmt ist. Kann ein Ofen in mehreren Arbeitsbereichen betrieben werden, so kann fr jeden Arbeitstemperaturbereich eine unterschiedliche Qualittsklasse angegeben

23、 werden. Die Temperaturbandbreiten im beschickten Ofen unterscheiden sich ggf. vom leeren Ofen. Generell drfen Regelschwankungen nach der Einstellphase nicht mehr auerhalb der Bandbreite (siehe Tabelle 2) liegen. Die Abweichung der Einstelltemperatur von der Behandlungstemperatur muss angegeben werd

24、en. Die Abweichungen sind anlagen- und temperaturabhngig. DIN 17052-1:2013-09 6 BEISPIEL Bei einem Ofen der Kennzahl 10 und Qualittsklasse A drfen bei einer Behandlungstemperatur von 900 C die Temperaturen im Nutzraum zwischen 895 C und 905 C liegen. Tabelle 1 Anwendungsbereiche fr Wrmebehandlungsfe

25、n Qualittsklasse Verwendung C fen fr Wrmebehandlungen, wie Glhen, Hrten, Anlassen unlegierter und niedriglegierter Sthle, Weich- und Rekristallisationsglhen B fen zum Aufkohlen, Nitrieren und Nitrocarburieren, Hrten und Anlassen von sekundrhrtenden und hher legierten Sthlen, Lsungsbehandeln und Aush

26、rten aushrtbarer Sthle, Wrmebehandlung von Nichteisenmetallen (NE-Metalle) Aafen fr Wrmebehandlungen mit hheren Anforderungen als Qualittsklasse B und C aDie Qualittsklasse erfordert einen hheren Aufwand und sollte deshalb nur dann gefordert werden, wenn eine besonders enge Temperaturbandbreite bzw.

27、 hohe Genauigkeit der Temperaturverteilung notwendig ist.Tabelle 2 Zulssige Temperaturbandbreite im Nutzraum Kennzahl Arbeitstemperaturbereich in C Temperaturbandbreite in K Qualittsklasse ber bis A B C 03 - 300 4 6 10 07 300 750 8 10 15 10 750 1000 10 15 20 13 1000 1300 15 20 30 DIN 17052-1:2013-09

28、 7 6 Bezeichnung Die Temperaturgleichmigkeit eines Wrmebehandlungsofens wird durch die Qualittsklasse(n) in Verbindung mit dem (den) Arbeitstemperaturbereich(en) festgelegt. Bezeichnung eines Wrmebehandlungsofens der Qualittsklasse A, der im Arbeitstemperaturbereich ber 750 C bis 1000 C (Kennzahl 10

29、) betrieben wird: Ofen DIN 17052 A10 Soll ein Wrmebehandlungsofen in mehreren Arbeitstemperaturbereichen betrieben werden, ist fr jeden Arbeitstemperaturbereich die jeweilige Qualittsklasse anzugeben. Bezeichnung eines Wrmebehandlungsofens der Qualittsklasse C im Arbeitstemperaturbereich ber 300 C b

30、is 750 C (Kennzahl 07) und der Qualittsklasse A im Arbeitstemperaturbereich ber 1 000 C bis 1 300 C (Kennzahl 13): Ofen DIN 17052 C07 A13 7 Prfeinrichtung 7.1 Messfhler, z. B. Thermoelemente (Thermopaare) mindestens der Klasse 2, vorzugsweise der Klasse 1, nach DIN EN 60584-2 oder Widerstandsthermom

31、eter mit genormten Widerstnden nach DIN EN 60751. Die Messfhler mssen regelmig nach festgelegtem Prfplan kalibriert werden, sodass eine messtechnische Rckfhrung auf nationale oder internationale Normale ermglicht wird. Bei Thermoelementen sind Prfintervalle von 6 Monaten gngige Praxis. Bei erstmalig

32、er Verwendung von kalibrierten Messfhlern kann auf eine zustzliche Kalibrierung verzichtet werden. 7.2 Vorrichtung(en) zur Aufnahme der Messfhler aus 7.1, drfen die Messungen nicht beeinflussen. Ein Referenzkrper, beispielsweise zur Simulation grerer Durchmesser, gehrt zur Messvorrichtung und nicht

33、zur Vorrichtung zur Aufnahme der Messfhler. 7.3 Messgert, welches auf den Messfhler nach 7.1 abgestimmt ist und eine Messwertregistrierung zur spteren Auswertung ermglicht. Die Genauigkeitsklasse der Gerte zum Messen der Thermospannung muss 0,5 bis 0,3 betragen. Zum Nachweis der Qualittsklasse A sin

34、d Gerte der Genauigkeitsklasse 0,1 zu verwenden. Das Messgert muss regelmig, vorzugsweise jhrlich, kalibriert werden, so dass eine messtechnische Rckfhrung auf nationale oder internationale Normale ermglicht wird. 8 Prfgegenstnde Fr die Messung der Temperaturgleichmigkeit im beschickten Nutzraum sin

35、d die nachfolgenden Anforderungen an die Prfgegenstnde einzuhalten. 8.1 Charge aus reprsentativen Wrmebehandlungsteilen, die in dem betreffenden Ofen wrmebehandelt werden sollen. Das Chargengewicht inkl. Chargentrger darf das zulssige Gesamtgewicht der Ofenanlage nicht berschreiten. Einzelheiten daz

36、u sind zwischen dem Ofenhersteller und dem Betreiber festzulegen. DIN 17052-1:2013-09 8 8.2 Charge aus Modellteilen, wobei die zur Messung der Temperaturgleichmigkeit im beschickten Nutzraum verwendeten Prfteile aus einem der Charge vergleichbaren Werkstoff (vergleichbare Temperaturleitfhigkeit sowi

37、e Absorptions- und Reflexionsverhalten der Oberflche) hergestellt sein mssen. Der Querschnitt und die Gesamtmasse des Prfteils mssen mit dem zu erwrmenden Bauteil bzw. der kompletten Charge vergleichbar sein. Alle Prfteile innerhalb eines Prfablaufs und die Temperaturmesspunkte in den Prfteilen sind

38、 identisch auszubilden, um eine Vergleichbarkeit auch des zeitlichen Temperaturausgleichs zu ermglichen. Im Bild 1 ist ein Beispiel fr eine solche Charge aus Modellteilen (in diesem Fall Stahlzylinder mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Lnge von 100 mm) fr das Messen der Temperaturverteilung i

39、n einer Ofencharge dargestellt. Legende 1 Mantelthermoelement 2 Messkrper (Modell fr zylindrische Werkstcke) Bild 1 Beispiel fr eine Charge aus Modellteilen bestehend aus Stahlzylindern 9 Durchfhrung 9.1 Ermittlung der Temperaturverteilung im unbeschickten Nutzraum 9.1.1 Die Anzahl und die Anordnung

40、 der Messfhler ist im Vorfeld der Ermittlung der Temperaturverteilung so festzulegen, dass vorhandene Temperaturminima und -maxima erfasst werden knnen. Bei fen mit einer Regelzone ist die Temperatur in mindestens drei zur Lngsachse senkrecht stehenden Ebenen des Nutzraumes zu messen (siehe Bild 2).

41、 Zwei Messebenen entsprechen hierbei den Begrenzungs-flchen des Nutzraumes. Hat der Nutzraum einen rechteckigen Querschnitt, ist eine Anordnung nach Bild 2 a), hat er einen runden Querschnitt, ist eine Anordnung nach Bild 2 b) zweckmig. Die Anordnung zustzlicher Messstellen, insbesondere bei grovolu

42、migen fen, kann individuell vereinbart werden. DIN 17052-1:2013-09 9 a) mit rechteckigem Querschnitt b) mit kreisfrmigem Querschnitt Legende 1 Messebene Messstelle Bild 2 Beispiel fr die Anordnung der Messstellen im Nutzraum Bei fen mit mehreren Regelzonen ist eine zweckgeeignete Anordnung der Messe

43、benen vorzusehen. In Bild 3 ist die beispielhafte Anordnung fr fen mit drei Regelzonen schematisch dargestellt. Die Messebenen sind abwechselnd mit fnf Messstellen bzw. einer Messstelle entsprechend Bild 2 a) zu belegen. Davon abweichende Anordnungen und Anzahlen der Messstellen sind in bereinstimmu

44、ng mit allen an der Messung beteiligten Stellen mglich. Die Abweichungen und Absprachen sind im Prfbericht zu dokumentieren. Legende a Messebenen c Nutzraum b Regelzonen d Ofenraum Bild 3 Schematische Darstellung der Messebenen eines Ofens mit drei Regelzonen Bei Durchlauf- bzw. Durchstofen und fen,

45、 die fr einen kontinuierlichen Durchsatz des Wrmebehandlungsgutes vorgesehen sind, gilt im Prinzip hinsichtlich der Anordnung der Messstellen das Gleiche wie bei satzweise arbeitenden fen, jedoch mit dem Unterschied, dass die Thermoelement-Ableitung so zu gestalten ist, dass sichergestellt ist, dass

46、 beim Transport des Wrmebehandlungsgutes durch den Ofen die Leitungen nicht unterbrochen werden. Alternativ dazu lassen sich Messungen auch mit einer Messdaten-Aufnahmebox, an welche die Thermoelemente angeschlossen sind, durchfhren. Dabei ist sicherzustellen, dass die Messdaten-Aufnahmebox die Mess

47、ung nicht verflscht. 9.1.2 Die Messfhler sind anschlieend in dem unbeschickten Nutzraum anhand der bestimmten Vorgaben in 9.1.1 anzubringen. Dabei ist darauf zu achten, dass die Ausbildung des Temperaturfeldes durch die eventuell notwendige Sttzvorrichtung fr die Temperaturfhler nicht beeinflusst wi

48、rd. DIN 17052-1:2013-09 10 9.1.3 Bei der berprfung der Temperaturgleichmigkeit ist die Ofenatmosphre entsprechend der spteren Verwendung einzustellen. Es ist sicherzustellen, dass die Bestimmung der Temperatur-gleichmigkeit und die Dauer bis zum Erreichen der Temperaturgleichmigkeit nicht durch ein unterschiedliches Eingangstemperaturprofil verflscht werden. Anschlieend ist das Minimum und das Maximum der an den einzelnen Messstellen whrend der gesamten Messdauer ermittelten Temperaturen festzustel