Verfahren

Nachstehend finden Sie alle Verfahren die wir bei HTR anwenden.

Vakuumhärten

Dieses Verfahren ist aus einer modernen Härterei nicht mehr wegzudenken.

Die Vorteile einer sauberen Oberfläche ohne Beeinflussung durch Zunderbildung, Ent- bzw. Aufkohlung ist heute Stand der Technik. Auch das Maßänderungs- bzw. Verzugsverhalten der Bauteile hat sich gegenüber den herkömmlichen Verfahren deutlich verbessert. Man sollte allerdings nicht vergessen, dass auch hier das Schlagwort "VERZUGSFREI" nicht seriös ist, da die Physik auch im Vakuum nicht umgangen werden kann. Das mittlerweile auch die Technik im Ofenbau nicht stehen geblieben ist, liegt auf der Hand.

Die Fa. HTR setzt eine neue Generation von Vakuumöfen ein. Diese haben ein neues patentiertes Kühlsystem, mit der Wahlmöglichkeit verschiedener Strömungsrichtungen beim Abschrecken, welches wiederum dem Verzugs- bzw. Maßänderungsverhalten zugute kommt. Durch das von uns eingesetzte Patent können auch Materialien im Vakuum behandelt werden, die bisher nur ölhärtbar waren (z. B. 1.2842, 1.2510). Natürlich ist hier eine Dimensionsbegrenzung logisch.


Wie läuft ein solcher Prozess ab?

  1. Die Teile werden gewaschen und fachgerecht chargiert.
  2. Nachdem die Charge im Ofen ist, werden Thermoelemente gesetzt. Dies ist neben der Chargierung ein wesentlicher Vorgang. Indem wir die Chargen nicht empirisch fahren, sondern der Bauteil bzw. ein Referenzstück die Anlage regeln, kommt diesem Schritt große Bedeutung zu.
  3. Bevor die Anlage geschlossen wird, muss die Charge nochmals kontrolliert und freigegeben werden. Dazu gehört auch das Programmieren des Ofens und der Zyklusstart. Dies geschieht durch autorisiertes und hochqualifiziertes Fachpersonal.
  4. Um im unteren Temperaturbereich (bis ~700°C) Anwärmspannungen zu vermeiden, wird die Anlage konvektiv hochgeheizt (Stickstoffumwälzung). Erst nach der optimalen Durchwärmung wird die Anlage endgültig evakuiert. Der Zyklus wird dann mit Strahlungswärme unter Vakuum weitergefahren.
  5. Nach der Haltezeit auf Härtetemperatur gibt der Bauteil bzw. das Referenzstück Signal zum Abschrecken. Dies geschieht mit N2 - Überdruck, wie schon beschrieben.
  6. Die Anlage kann nach Beendigung des Prozesses nur im kalten Zustand (unter 60°C) geöffnet und dechargiert werden. Dies gewährleistet oxydationsfreie Bauteile.
  7. Alle diese beschriebenen Verfahrensvorteile bzw. Verfahrensabläufe versetzen uns in die Lage, eine schon bewährte Technik weiter zu verbessern und zu optimieren. Ein optimal wärmebehandelter Bauteil ist die Grundvoraussetzung für ein funktionierendes Werkzeug, und wir sorgen mit unseren modernsten Verfahrens- und Anlagentechnologien dafür.


VAKUUMHÄRTEN

Ofengröße: 1200 x 900 x 900 mm

Tiefkühlen

Beim Tiefkühlen wird der Stahl nach dem Härten auf eine Temperatur von -70°C bis -150°C abgekühlt (ca. 1h Haltezeit). Dieser Prozess bewirkt eine Umwandlung des Restaustenites in Martensit (= Härtegefüge). Dadurch wird das Werkstück sehr maßstabil. Dies wird auch künstliches Altern genannt.

Unsere Tiefkühlanlage ist auf dem neuersten Stand der Technik. Selbstverständlich können auch hier geregelte Temperaturkurven realisiert werden. Für die Dokumentation des Prozesses ist die Anlage mit unserem Leitrechner verknüpft.


TIEFKÜHLEN

Anlagengröße: 1200 x 900 x 900 mm

Gasnitrieren

Beim Nitrieren handelt es sich um einen thermochemischen Prozess bei relativ niedrigen Temperaturen im Bereich von 400 - 600°C.

Dabei dringt (diffundiert) Stickstoff in die Werkstückoberfläche ein, verbindet sich mit dem Grundwerkstoff, und bildet das Nitrid. Das Nitrid ist nach der Bildung hart und es bedarf keines Abschreckvorgangs. Durch die niedrigen Temperaturen und durch langsames Aufheizen bzw. Abkühlen ist dies ein sehr verzugsarmes Verfahren. Im Regelfall können Bauteile nach ihrer Fertigstellung nitriert werden. Maßänderungsfreies Nitrieren ist nicht möglich, da die für den Verschleißschutz wichtige Verbindungszone ungefähr 0,01 mm pro Fläche aufwächst. Dies kann allerdings beim Weichbearbeiten berücksichtigt werden. Die erzielbaren Oberflächenhärten hängen ausschließlich vom Vormaterial ab. Nitridbildner sind Legierungselemente wie z.B.: Chrom, Cobald, Molybtän, Vanadium.

Beispiele für erreichbare Oberflächenhärten sind: C 45 - 400 HV; 1.7225 - 600 HV; 1.8550 über 1000 HV

Wichtig: Die Härte wird in Vickers gemessen. Härteprüfverfahren wie Rockwell würden die Nitrierschicht durchdrücken.

Diese Tatsache weist eindeutig darauf hin, dass zwar das Verschleißverhalten von Nitrierschichten optimal ist, die Druckbelastung allerdings ihre Grenzen hat. Wird nach dem Nitrieren ein Verzug festgestellt so ist das zumeist auf fehlendes Spannungsarmglühen zurück zu führen.

Da Nitrier- bzw. Glühtemperatur beinahe identisch sind, kommen Bearbeitungsspannungen dann beim Nitrieren heraus. Also muss vor der Fertigstellung des Werkstückes spannungsarmgeglüht werden.

Der Stickstoff hat für den Prozess sehr wichtige und positive Eigenschaften. Es gibt auch die Möglichkeit Teilbereiche abzudecken. Darum sollte bei unserem Fachpersonal vor dem Fertigungsbeginn des Bauteils eine Fachberatung über Werkstoff, Verfahren, Tiefen, Kantenbelastungen etc. eingeholt werden.


GASNITRIEREN

Ofengröße: Ø 900 x 2000 mm

Plasmanitrieren

Nicht alle Stahlsorten können mittels Gasnitrieren nitriert werden. Der Grund dafür ist eine gasdichte Oxidschicht an der Oberfläche. Diese gasdichte Oxidschicht ist bei Edelstählen (Nirosta) für den Korrosionsschutz verantwortlich, jedoch für das Nitrieren von Nachteil.

Beim Nitrieren von Edelstählen muss die Oxidschicht aufgebrochen (Sputtern) werden. Dieses Sputtern ist einer der 1. Ablaufschritte beim Plasmanitrieren. Anschließend wird der benötigte atomare Stickstoff für das Nitrieren im Hochfrequenzplasma aus dem molekularen Stickstoff aufgespalten und in die Bauteiloberfläche transportiert.

Ein weiterer Unterschied zum Gasnitrieren liegt darin, dass die Kontaktflächen (Aufstandsflächen) nicht mitnitriert werden. Diese sollen an der Zeichnung und/oder in der Bestellung ersichtlich sein. Für Teile, die allseitig nitriert werden sollen Löcher für eine hängende Chargierung vorgesehen werden.

Im Vergleich zum Gasnitrieren lassen sich die Parameter genauer regeln. Dadurch ist auch ein aufwachsfreies Nitrieren bei hohen Nitrierhärtetiefen möglich. Die Nitriertemperaturen liegen zwischen 450°C und 565°C.


PLASMANITRIEREN

Anlagengröße: 1000 x 1500 mm

Schutzgashärten

Mittels Schutzgashärteprozess werden niedrig legierte Werkstoffe sowie Kohlenstoffstähle gehärtet, welche für das Vakuumhärten nicht geeignet sind. Hierbei spielt die Abkühldynamik eine wesentliche Rolle. Beim Schutzgashärten dient ein spezielles Härteöl als Abschreckmedium. Eine Ölabschreckung ist wesentlich schroffer als eine Abschreckung im Gas und daher ist beim Schutzgashärten mit einem höheren Verzug zu rechnen. Durch das Öl als Abschreckmedium kann die Oberfläche leicht oxidieren.

Durch die Veränderung der Ofenatmosphäre können in der Schutzgashärteanlage auch Einsatzhärtungen durchgeführt werden. Beim Einsatzhärten wird der Randbereich des Werkstückes mittels Kohlenstoffanreicherung aufgekohlt. Es entsteht ein Kohlenstoffgradient in Richtung Bauteilmitte. Nach dem anschließenden Abschrecken sind im Randbereich des Bauteils Härten von 60 -62 HRC erreichbar und der Kern bleibt ja nach Werkstoffsorte weicher. Die Oberflächenhärte sowie die Einsatzhärtetiefe müssen auf der Bestellung oder der Zeichnung angegeben werden.


Ablauf

  1. Bauteile werden fachgerecht chargiert
  2. Chargieraufbau wird der Anlage übergeben
  3. Der Chargieraufbau fährt automatisch in den jeweiligen Härteofen. Die Ofenkammer steht unter Schutzgasatmosphäre. Dadurch entsteht keine Verzunderung
  4. Prozessgas wird an jeweilige Wärmebehandlung angepasst
  5. Abschreckung erfolgt im Ölbad
  6. Ölreste werden anschließend in der Reinigungsanlage entfernt
  7. Danach folgen die jeweiligen Anlassstufen

Bei der Durchlaufzeit muss mit 2-3 Tage kalkuliert werden.
EHT Tiefen unter der Woche 0,4-0,6mm / 0,6-0,8mm / 0,8-1,0
EHT Tiefen am Wochenende 0,2-0,4mm und 1,0-1,4mm / 1,4mm-2,0mm

Schutzgashärtungen werden täglich durchgeführt wobei die die Durchlaufzeiten von Härte und Gewicht abhängig sind.


SCHUTZGASHÄRTEN

Ofengröße: 1000 x 600 x 550 mm, Gewicht bis 600kg pro Charge

Induktionshärten

Das Induktionshärten oder auch Randschichthärten genannt, bietet eine optimale Möglichkeit, Bauteile lediglich in Teilbereichen zu härten (partielles Härten). Hierbei werden die zu härtenden Bereiche mit Hilfe eines Induktors durch Induktionsstrom partiell über eine gewisse Zeit erhitzt. Die Abschreckung erfolgt durch eine Wasserbrause direkt im Anschluss, kann aber gegebenenfalls auch entfallen.

Es handelt sich hierbei um ein äußerst präzises Verfahren, welches sich sehr genau steuern lässt um die gewünschte Härte in der Randschicht des Bauteils zu erreichen.

Dieses Verfahren wird häufig im Werkzeugbau eingesetzt und bietet neben der Erhöhung der Verschleißfestigkeit den Vorteil, exakt definierte Teilbereiche mit einer verbesserten mechanischen Bauteileigenschaften, wie z.B. einer höheren Kerbschlagfestigkeit zu versehen.

Wichtig: Für das Induktivhärten eignen sich ausschließlich Werkstoffe mit einem Kohlenstoffgehalt über 0,35%. Materialien mit einem geringeren Kohlenstoffgehalt können jedoch bei Bedarf vor dem Induktionshärten aufgekohlt werden.