Di Dirk Joritz - Ipsen International GmbH
Nel mondo di oggi, i componenti metallici devono soddisfare requisiti sempre maggiori, ad esempio per quanto riguarda la resistenza all'usura o alla corrosione. Per garantire una qualità corrispondente anche con materie prime relativamente economiche, i componenti sono spesso sottoposti a un trattamento termico industriale. A seconda della quantità di componenti da trattare e della flessibilità richiesta dall'impianto, vengono utilizzati forni a funzionamento continuo o forni a carica discontinua.
I forni a funzionamento continuo sono adatti per la produzione di massa nell'industria automobilistica, per esempio. I sistemi di carico a lotti, chiamati anche forni a camera (singola), si distinguono per la loro elevata flessibilità: dopo ogni lotto, il programma e di conseguenza il componente da trattare possono essere scambiati. Ciò rende questi sistemi molto popolari, per esempio, presso le aziende commerciali di trattamento termico.
I forni a camera utilizzati per la tempra e la cementazione (carburazione seguita da tempra in olio) comprendono una camera di riscaldamento e un bagno d'olio direttamente adiacente. A seconda del design, si distinguono due gruppi:
- Forni basati sul principio del quench passante (forni TQ)
- Forni basati sul principio del ritorno attraverso il quench (forni RTQ)
Nei forni TQ, che funzionano secondo il principio del quench through, i componenti da trattare vengono caricati direttamente nella camera di riscaldamento, che opera sopra i 750 °C, dove vengono riscaldati e, se necessario, carburati. I componenti vengono poi trasportati nella camera di tempra, dove vengono solitamente temprati in un bagno d'olio. Questo indurisce anche lo strato superficiale. I componenti vengono poi rimossi dal forno.
Nei forni RTQ, che funzionano secondo il principio del ritorno attraverso il quench, i componenti da trattare vengono prima collocati per alcuni minuti nella camera di quenching relativamente fredda (da 120 °C a 140 °C circa). Dopo di che il lotto viene caricato nella camera di riscaldamento, che opera sopra i 750 °C, dove viene riscaldato e, se necessario, carburato. Successivamente, i componenti vengono induriti nella camera di tempra, come nel TQ. I componenti vengono poi rimossi dal forno.
Anche se le dimensioni dei lotti sono identiche, il programma di trattamento termico effettivo è lo stesso in entrambi i forni e i risultati ottenuti variano solo minimamente, ci sono alcune differenze che devono essere prese in considerazione quando si sceglie il sistema di forno appropriato.
Spazio e costi necessari:
Il forno TQ ha sia una porta di carico che una di scarico, quindi è necessario installare sistemi di carico adeguati sia davanti che dietro il forno. Di conseguenza, questo tipo di forno richiede più spazio del forno RTQ, che gestisce con un solo sistema combinato di carico e scarico. In termini di costi, i due forni stessi differiscono solo in modo insignificante; tuttavia, poiché a un forno TQ vengono aggiunti due sistemi di carica, l'acquisto è inizialmente un po' più costoso. Tuttavia, se una linea con almeno tre forni TQ viene utilizzata per il trattamento termico, questo investimento viene ammortizzato rapidamente e il metodo TQ diventa più economico del metodo RTQ nel lungo periodo.
Durata del trattamento e rendimento:
Il programma di trattamento termico nella camera di riscaldamento è identico in entrambi i sistemi di forni. La differenza si trova nel tempo di trattamento: questo è un po' più lungo nel forno RTQ, poiché la carica viene caricata attraverso la camera di tempra e vi rimane per una breve durata di lavaggio (circa 15-20 minuti). Questo dà al forno TQ un leggero vantaggio in termini di produttività, poiché il lotto successivo può già essere caricato nella camera di riscaldamento mentre il lotto precedente sta ancora polimerizzando nel bagno d'olio. Con il sistema RTQ è possibile che un lotto possa anche essere messo nella camera di tempra mentre il lotto precedente è ancora nel bagno d'olio (il cosiddetto doppio caricamento). Ma questo è possibile solo se il tempo di tempra nel bagno d'olio è significativamente più lungo del tempo di spurgo prima di caricare la camera di riscaldamento. Questo significa che
con tempi di tempra brevi, il forno deve essere completamente scaricato prima che il lotto successivo possa essere trattato.
Manutenzione e controllo:
Il forno TQ si distingue anche qui: durante la normale produzione è possibile guardare sia nella camera di riscaldamento che in quella di tempra durante il carico e lo scarico, ad esempio per osservare lo stato della muratura o l'eventuale fuliggine. Con un forno RTQ, solo la camera di tempra può essere ispezionata durante il funzionamento; l'ispezione della camera di riscaldamento è possibile solo quando il forno viene tolto dalla produzione. Il forno TQ è più accessibile per la manutenzione grazie alle sue due porte. Tuttavia, crea anche un po' di lavoro in più perché due porte devono essere monitorate e ispezionate.
Risultati del trattamento termico e flusso del processo:
Come menzionato all'inizio, i risultati del trattamento termico non variano significativamente tra i forni TQ e RTQ. Tuttavia, alcuni dettagli dovrebbero essere menzionati: quando si carica il forno TQ, l'aria entra direttamente nella camera di riscaldamento. Ciò significa che l'atmosfera del forno viene interrotta e si ricostituisce solo dopo la chiusura della porta. Nel forno RTQ, invece, il lotto rimane inizialmente nella camera di tempra per un breve tempo di spurgo. L'effetto negativo dell'aria penetrata viene compensato lì. Quando si carica la camera di riscaldamento, non entra più aria nella camera di riscaldamento e l'atmosfera del forno viene ripristinata più rapidamente.
Per ridurre al minimo il tempo di riscaldamento nella camera di tempra, i lotti vengono spesso preriscaldati a una temperatura compresa tra 350 °C e 450 °C. In questo caso, il tempo di permanenza nella camera di tempra dei forni RTQ sarebbe piuttosto dannoso, poiché i lotti perdono temperatura durante questo tempo. Questo riduce l'effetto di preriscaldamento desiderato.
In sintesi, si può dire che entrambi i sistemi di forno si comportano bene in aree diverse e che un tipo non dovrebbe essere preferito all'altro. Se, per esempio, avete solo uno spazio limitato a disposizione, un sistema TQ è probabilmente meno adatto. Se il preriscaldamento è di fondamentale importanza per voi, un forno RTQ non è necessariamente adatto al concetto. Ciò rende le esigenze individuali del cliente il fattore decisivo nel processo di selezione.
Saremo lieti di consigliarvi in modo più dettagliato sui diversi tipi di fornaci d'atmosfera e le loro possibili applicazioni per assicurarvi di fare la scelta giusta. Per ulteriori informazioni, non esitate a contattarci a marketing@ipsen.de.
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