{"id":8433,"date":"2024-07-30T18:45:09","date_gmt":"2024-07-30T18:45:09","guid":{"rendered":"https:\/\/ipsenglobal.com\/?post_type=knowledge-center&p=8433"},"modified":"2025-05-09T15:05:19","modified_gmt":"2025-05-09T15:05:19","slug":"quenching-technology-and-vacuum-heat-treating","status":"publish","type":"knowledge-center","link":"https:\/\/ipsenglobal.com\/de\/knowledge-center\/quenching-technology-and-vacuum-heat-treating\/","title":{"rendered":"Stillen Sie Ihren Wissensdurst: Schutzgasabschreckungstechnologie und der Vakuum-W\u00e4rmebehandlungsprozess"},"content":{"rendered":"
Wenn von W\u00e4rmebehandlung die Rede ist, geht es in der Regel zun\u00e4chst darum, wie hei\u00df ein Ofen werden muss, um Metallteile umzuwandeln. Aber oft ist es der Abschreck- (oder Abk\u00fchl-) Prozess, der das Endergebnis weitgehend bestimmt.<\/p>\n\n\n\n
Was ist Abschrecken?<\/h3>\n\n\n\n
Abschrecken ist der Prozess der Abk\u00fchlung von Metallteilen, nachdem diese w\u00e4hrend der W\u00e4rmebehandlung eine bestimmte Temperatur erreicht und gehalten haben. Die Methode und die Geschwindigkeit des Abschreckens bestimmen in der Regel die Kategorie eines W\u00e4rmebehandlungsverfahrens. Die gebr\u00e4uchlichsten Verfahren der W\u00e4rmebehandlung sind Gl\u00fchen, Normalisieren, H\u00e4rten, Anlassen und Oberfl\u00e4chenh\u00e4rten. Jedes Verfahren f\u00fchrt zu einer bestimmten Qualit\u00e4t, die f\u00fcr unterschiedliche Zwecke verwendet werden kann oder Teil eines anderen Verfahrens zur Herstellung eines mehrstufigen Endprodukts ist.<\/p>\n\n\n\n
Eine langsamere Abschreckzeit, wie beim Gl\u00fchen oder Normalisieren, kann zu Metallteilen f\u00fchren, die federnd und biegsam sind oder zu Draht extrudiert werden k\u00f6nnen. Andererseits kann eine schnellere Abk\u00fchlung zu oberfl\u00e4chengeh\u00e4rteten oder durchgeh\u00e4rteten Teilen f\u00fchren, die f\u00fcr die Herstellung von Bolzen, Bohrern oder Nockenwellen ben\u00f6tigt werden. Das Anlassen eines geh\u00e4rteten Teils durch Wiedererw\u00e4rmen des Metalls auf etwas niedrigere Temperaturen mit einer langsameren Abk\u00fchlungszeit kann dazu beitragen, einen Teil der inneren Spannungen des Metalls abzubauen und gleichzeitig die Festigkeit zu erh\u00f6hen, so dass ein weniger spr\u00f6des, hochduktiles Material entsteht.<\/p>\n\n\n\n
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H\u00e4ufig wird ein einzelnes Teil mehreren W\u00e4rmebehandlungsvorg\u00e4ngen unterzogen. Es ist hilfreich, sich einen mehrstufigen W\u00e4rmebehandlungsprozess wie folgt vorzustellen: Stellen Sie sich eine Scheibe aus biegsamem Metall vor, in die Z\u00e4hne geschnitten werden, um ihr das Profil eines Zahnrads zu geben, dann wird das Zahnrad in einem Hochtemperaturofen geh\u00e4rtet, geschliffen, um die erforderlichen Toleranzen zu erreichen, und schlie\u00dflich geh\u00e4rtet, um die Dehnbarkeit zu erh\u00f6hen. Die Qualit\u00e4t des Metalls \u00e4ndert sich bei jedem Prozess, um die Bearbeitung zu erleichtern, eine Kante punktgenau zu definieren oder die Langlebigkeit des fertigen Teils zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n\n\n\n
Jedes Verfahren und das entsprechende Endprodukt spielen in der heutigen Fertigung eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund hat Ipsen immer wieder Wege gefunden, seinen Kunden mehr Optionen und eine bessere Kontrolle des Abschreckprozesses zu bieten.<\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Eine ziemlich coole Geschichte<\/h3>\n\n\n\n
Als Craig Moller, Chefingenieur bei Ipsen USA, 1978 seine Arbeit bei Ipsen aufnahm, konnten Vakuum\u00f6fen mit Hilfe von 40-PS-Motoren eine Gas\u00fcberdruck-K\u00fchll\u00f6sung von bis zu zehn psi verarbeiten. Das entspricht in etwa dem Druck, mit dem man in einem zehn Fu\u00df tiefen Schwimmbecken taucht, oder dem Luftdruck in einem sehr platten Autoreifen. \"Das war damals Spitzentechnologie\", erinnert sich Moller.<\/p>\n\n\n\n
Heute hat Ipsen \u00d6fen mit 600 PS starken K\u00fchlmotoren hergestellt, die einen Abschreckdruck von bis zu 15 bar erzeugen. Das ist etwa das Zehnfache des Drucks der Maschinen von vor 45 Jahren.<\/p>\n\n\n\n
Der Gasdruck ist aufgrund der Thermodynamik von Bedeutung. Je dichter ein Material ist, ob fest, fl\u00fcssig oder gasf\u00f6rmig, desto leichter kann W\u00e4rme von einem Stoff auf einen anderen \u00fcbertragen werden. Das ist der Grund, warum ein vakuumisolierter Thermobecher hei\u00dfe Getr\u00e4nke l\u00e4nger hei\u00df und kalte Getr\u00e4nke l\u00e4nger kalt halten kann als ein Plastikbecher - das Vakuum minimiert die W\u00e4rme\u00fcbertragung.<\/p>\n\n\n\n
Moller erkl\u00e4rt, warum der Abschreckdruck ein so wichtiger Aspekt der Innovation im Laufe der Jahre ist: \"Wenn man den Gasdruck verdreifacht, verdoppelt sich die Abk\u00fchlgeschwindigkeit eines Abschrecksystems und der abgeschreckten Teile.\"<\/p>\n\n\n\n
Und wenn es um das H\u00e4rten bestimmter Metalle geht, die f\u00fcr die Herstellung von Werkzeugen verwendet werden, ist ein schnelles und sauberes Abschrecksystem unerl\u00e4sslich. Wenn Kunden beispielsweise Strangpressmatrizen f\u00fcr Aluminium zur Herstellung von Teilen f\u00fcr Elektrofahrzeuge suchen, liefern diese Hochdruck-Vakuum\u00f6fen saubere Matrizen, die f\u00fcr eine lange Lebensdauer der Matrize oberfl\u00e4chengeh\u00e4rtet sind\", erkl\u00e4rt Moller. Diese sauberen Matrizen k\u00f6nnen ein hohes Ma\u00df an Genauigkeit bei den stranggepressten Teilen gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n\n\n\n
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Cool bleiben<\/h3>\n\n\n\n
Eine Zeit lang drehte sich beim Wettlauf um ein schnelleres Abschreckverfahren alles um den Druck - mehr Druck bedeutete, dass die Teile k\u00fchler und schneller wurden. Zu Beginn lag der Schwerpunkt der W\u00e4rmebehandlungsinnovation zu 90 Prozent auf dem Erw\u00e4rmungsprozess. Schlie\u00dflich erforderte die Notwendigkeit, den durch Risse und thermische Verformung verursachten Ausschuss zu reduzieren, bessere L\u00f6sungen f\u00fcr den Abschreckprozess. \"Es war eine gro\u00dfe Ver\u00e4nderung\", erkl\u00e4rt Jim Grann, technischer Direktor bei Ipsen. \"Im Moment ist das Gleichgewicht bei der Entwicklung von Erw\u00e4rmungs- und Abschrecktechnologie eher 50\/50.\"<\/p>\n\n\n\n
Grann ist seit 1978 am Innovationsprozess beteiligt, als er vor der Fusion mit Ipsen f\u00fcr Abar arbeitete. \"Was die Innovation beim Abschrecken vorantreibt, ist die Notwendigkeit, die schnellstm\u00f6gliche Abk\u00fchlung zu erreichen und gleichzeitig die Kontrollierbarkeit des Prozesses zu gew\u00e4hrleisten. Unkontrollierte Abk\u00fchlungsgeschwindigkeiten k\u00f6nnen zu Spannungen in den Teilen f\u00fchren. Schnelleres Abk\u00fchlen ohne Verformung ist der Schl\u00fcssel\".<\/p>\n\n\n\n
Heutige SPS-Steuerungen k\u00f6nnen in Echtzeit reagieren und \u00c4nderungen an einem Rezept mitten im Prozess vornehmen, wenn die Thermoelemente w\u00e4hrend des Abschreckens eine anomale Reaktion feststellen. \"Ein Rezept kann zum Beispiel anzeigen, dass die Kerntemperatur und die Oberfl\u00e4chentemperatur eines Teils nicht mehr als eine ganz bestimmte Temperaturdifferenz aufweisen d\u00fcrfen. Die SPS kann die Temperaturen \u00fcberwachen und die Abschreckung durch Druckreduzierung, Gaszirkulation oder sogar durch Nachheizen des Ofens verlangsamen. Die Teile erw\u00e4rmen sich zuerst an der Au\u00dfenseite, k\u00fchlen aber auch zuerst von au\u00dfen ab, so dass der Ofen angewiesen werden kann, entsprechend zu reagieren\", erkl\u00e4rt Grann.<\/p>\n\n\n\n
Die verschiedenen Baureihen von Ipsen-Vakuum\u00f6fen, kombiniert mit modernen SPS-Systemen, bieten dem Endanwender eine bessere Kontrolle \u00fcber seinen Prozess als je zuvor. Die TITAN-, MetalMaster- und TurboTreater-Linien verf\u00fcgen \u00fcber ein breites Spektrum an Abschreckm\u00f6glichkeiten mit einem 360-Grad-Str\u00f6mungsdesign, das Dutzende von verschiedenen W\u00e4rmebehandlungsprozessen bedienen kann. Spezialanlagen wie der Turbo\u00b2Treater und der VUTK k\u00f6nnen f\u00fcr spezifische, h\u00e4ufig wiederholte Rezepte entwickelt werden, die eine signifikante Steuerung des Abschreckgasflusses erfordern und eine gerichtete Gask\u00fchlung aus nahezu jedem Winkel innerhalb der Kammer erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n
\"Manchmal ist ein Gasfluss in eine Richtung sinnvoll. Denken Sie an das Quenchen eines langen Rohrs. Wenn das Gas von beiden Enden gleichzeitig einstr\u00f6mt, treffen sie sich in der Mitte und bilden eine statische Totzone. Wenn das Gas abwechselnd von einem Ende und dann vom anderen Ende einstr\u00f6mt, werden die Temperaturunterschiede minimiert\", erkl\u00e4rt Grann.<\/p>\n\n\n\n
Richtungsabh\u00e4ngige Abschreckgasoptionen, variable Drucksteuerungen und aktive Temperatur\u00fcberwachung erm\u00f6glichen es den Betreibern, sicherzustellen, dass Teile mit einfachen oder komplexen Geometrien die gleiche Erfolgsquote haben. \"Wenn Sie uns sagen, was Sie tun wollen, welches Material Sie verwenden, wie viele Teile Sie an einem Tag, in einer Woche oder in einem Monat bearbeiten wollen - sagen Sie uns, was Sie erreichen wollen, und wir k\u00f6nnen eine L\u00f6sung finden.\"<\/p>\n\n\n\n
Mit einer Reihe von Ofendesigns und SPS-Steuerungsoptionen ist Grann sicher, dass Ipsen einen Ofen f\u00fcr nahezu jeden Prozess entwickeln kann. \"Es gibt immer noch einige Abschreckraten, die wir nicht erreichen k\u00f6nnen, aus dem gleichen Grund, warum mein Toyota 4Runner nicht 240 Meilen pro Stunde fahren kann... wir k\u00f6nnen die Physik nicht besiegen\", \u00fcberlegt Grann.<\/p>\n\n\n\n
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Erfolgreiche Innovationen, wie sie Moller und Grann im Laufe ihrer Karriere erlebt haben, sind vor allem dadurch entstanden, dass sie den besonderen Anforderungen der Kunden auf einem sich st\u00e4ndig ver\u00e4ndernden Markt gerecht wurden.<\/p>\n\n\n\n
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