Alternativen zur herkömmlichen Vakuum-Wärmebehandlungstechnologie

Grundsätzlich kann man Wärmebehandlungsprozesse anhand von vier technischen Bereichen beschreiben, die kombiniert werden, um eine funktionierende Anlage zu erhalten:

1) Die Erwärmung

2) Die Regulierung einer vorgegebenen Gas- oder Vakuum-Umgebung

3) Das Abschrecken bzw. die Abkühlung

4) Die Mechanisierung der Teile.

Darüber hinaus sind natürlich in allen Bereichen gewisse Einschränkungen zu berücksichtigen wie der Teilefluss, das Handling der Teile, die Postproduktion, usw., um sicherzugehen, dass alle wirtschaftlichen und produktionsrelevanten Aspekte bedacht wurden.

Auch wenn sich Vakuumtechnologien in vielen Fällen als zuverlässig erwiesen haben, konzentrieren wir uns hier auf drei alternative Prozesse zu bisher unter Vakuum durchgeführten Verfahren. Das erste Beispiel resultiert im Vergleich zu den Vakuumverfahren in verbesserten mechanischen Eigenschaften und die Beispiele zwei und drei zeigen uns, dass die Kosten bei gleichzeitiger Produktionssteigerung und Einschränkung des Handlingbedarfs erheblich reduziert werden können.

1. Das Härten von Pressformen

Das Härten hochfester heißer Warmarbeitsmatrizen (z.B. 1.2365, 1.2343, 1.2344) ist ein besonders heikler Vorgang, daher sind dabei die folgenden Aspekte zu berücksichtigen:

Das Vermeiden von Karbidausscheidungen, die Dekarburierung und Karburierung, sowie die Kontrolle der Aufwärm- und Abschreckphasen.

Beim Abkühlen (Abschrecken, Quenching) sollten die folgenden Anforderungen eingehalten werden:

· Abkühlgeschwindigkeit: min. 40°C pro Sekunde, um Karbidabscheidungen zu vermeiden;

· sollte perfekte Homogenität beim Abkühlen ermöglichen (Verformung, Eigenspannungen);

· die endgültige Struktur sollte martensitisch mit pro-eutektischen Karbiden sein.

Die beste Lösung, um die Abkühlanforderungen zu erfüllen und bessere mechanische Eigenschaften zu erzielen, ist das Abschrecken in Salzschmelze.

Dabei sind folgende Faktoren zu beachten:

· eine sehr hohe Abkühlgeschwindigkeit, falls lt. CCT-Diagramm erforderlich;

· Elastizität: Temperaturen zwischen 180°C und 550°C, Fluidgeschwindigkeit;

· keine Schwankung des Wärmeübergangskoeffizienten (Dampfphase, etc.);

· das Vermeiden von Bainitbildung (erheblicher Abfall der mechanischen Eigenschaften um bis zu 20 - 25 %);

· die Homogenität beim Abkühlen der Teile oder der gesamten Charge;

· die Reproduzierbarkeit der Bearbeitungsparameter und Ergebnisse.

Die multifunktionalen SOLO Swiss Öfen ermöglichen die Integration von Glockenöfen in einer neutralen oder kontrollierten Atmosphäre, die mit Salzabschreckbehältern kombiniert werden können. Ein solches System ermöglicht auch einen sogenannten „Doppelabschreckprozess“ zur Optimierung der mechanischen Eigenschaften. Im Vergleich zur Vakuumbehandlung ermöglicht diese neue Technik eine verbesserte Kontrolle sämtlicher Bearbeitungsparameter und verbesserte mechanische Eigenschaften mit eingeschränkter Verformung. Darüber hinaus ist eine Salzschwemme im geschlossenen Kreislauf mit Salzrückgewinnung verfügbar.

2. Hartlöten großer Teile aus rostfreiem Cu-Stahl bei hohem Temperaturen (über 1130°C)

Unter Vakuum wird das Produktionsniveau durch die Mechanisierung der Elemente im Verlauf der Wärmebehandlungsverfahren beeinflusst (diskontinuierlich). Zudem ist der Transport schwerer Teile bei hohen Temperaturen mit einem Transportband uninteressant, da sich das Band deformiert und daher nur eine kurze Lebensdauer hat.

Die SOLO Swiss Lösung für dieses Problem ist die Verwendung von an einem gasdichten Ofen montierten Lenkrollen in einer kontrollierten Atmosphäre. Diese Technologie bringt zahlreiche Vorteile mit sich, da die Produktionsrate sehr hoch ist, keine Notwendigkeit besteht, die Transportmittel zu erwärmen und abzukühlen (Bänder, Körbe) und sowohl elektrische Erwärmung als auch Erwärmung mit Gas verfügbar ist.

Diese Technik kann in jeder kontrollierten Atmosphäre bis 1200°C eingesetzt werden. Die Rollentransporttechnologie ermöglicht auch die Regelung der Transportgeschwindigkeit der Elemente im Kanal mit verschiedenen Geschwindigkeiten an unterschiedlichen Stellen, jeweils angepasst an die speziellen metallurgischen Anforderungen.

Infolge dessen lassen sich die Produktionskosten drastisch verringern und gleichzeitig kann man eine flexible Anlage realisieren.

3. Nitrierhärten von Stählen und Edelstahl mit kontrollierter Schicht

Bisher nahm man an, dass nur die Plasmanitrierung eine Kontrolle aller Prozessparameter ermöglicht, um die Art und die Beschaffenheit der sich bildenden Nitrierungsschicht zur steuern. Neue Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass ähnliche und reproduzierbare Ergebnisse auch mit Gasnitrierung erzielt werden können. Hier kann man die Art (Alpha-Nitrit, Lambda-Nitrit oder Epsilon-Nitrit) und auch die jeweilige Wachstumskinetik kontrollieren.

Die SOLO Swiss Nitrieranlagen sind speziell darauf ausgerichtet, alle von der wissenschaftlichen Forschung und der industriellen Produktion vorgegebenen Anforderungen zu erfüllen. Die neue Axron Swiss Prozesssteuerung verwaltet sämtliche Berechnungen und Prozessparameter.

Darüber hinaus hat SOLO Swiss einen neuen Prozess für die Edelstahl-Nitrierung entwickelt.

Als Ergebnis können alle im Rahmen der Plasmanitrierung erforderlichen Handling- und Einbringungsmaßnahmen vermieden und die Teile nun auch en gros bearbeitet werden, dadurch ist es möglich, den Prozess vollständig zu automatisieren.

Im Vergleich zur Plasmanitrierung besticht diese neue Generation von Nitrieranlagen durch eine ungleich höhere Flexibilität und Produktivität, da die Nitrierungszellen auch die Nitrokarburierung mit Nachoxidation ermöglichen und zudem mit Abkühlzellen kombiniert werden können.