Aufkohlung - Nitrierung

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Einzusetzende Anlagentypen

Elektrische Mehrzweck - Widerstands - Schachtöfen ermöglichen eine chemisch-thermische Behandlung von Metallen. Sie sind insbesondere für folgende Verfahren geeignet:

• Aufkohlung und Nitrierung in einer geregelten Atmosphäre
• Einsatzhärtung
• Anlassen und Glühen in einer geregelten Atmosphäre

Das Einsatzgut ist auf eine Vorrichtung anzuordnen, wobei die Ausführung der Vorrichtung mit dem Hersteller des Ofens abzustimmen ist.

Beschreibung:

Der Arbeitsbereich ist von der Heizung durch eine Metallmuffel aus Thermostahl getrennt. Die Ofenmuffel ist mit einem Deckel verschlossen. Die Muffel und das Deckel sind durch einen im wassergekühlten Dichtungslabyrinth eingebetteten Silikongummi abgedichtet. Im Ofendeckel befinden sich ein Ventilator und Medienzuleitungen. Der Ventilator mischt das Arbeitsmedium durch und fördert eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Ofen. Die in der Muffel eingelegte Umlaufeinlage ermöglicht es, die Atmosphäre im Arbeitsbereich besser zu verteilen. Die Ofenausmauerung besteht aus Leichstoffen und Faserstoffdämmung, was geringe Wärmeverluste und einen wirtschaftlichen Betrieb zu Folge hat. Das Deckel wird mittels eines Hydraulikzylinders angehoben, Seitenschwenkungen erfolgen manuell. Die Wärmeleistung des Ofens wird durch ein Halbleiter-Schaltelement (solid state relay) gesteuert. Durch diese Art Elektroanschluss werden die Lebensdauer der Heizung verlängert und Leistungsspitzen bei der Stromabnahme verringert. Die Ofentemperatur wird durch ein geeichtes Thermoelement abgetastet und mittels programmierbaren Mirkoprozessorreglers geregelt. Durch einen so aufgebauten Steuerstromkreis wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Arbeitsbereich des Ofens gewährleistet. Auf Wunsch des Kunden können mit PC bzw. einem anderen übergeordneten Steuersystem kommunizierende Geräte geliefert werden.

Technologie:

Der Ofen wurde entsprechend entworfen, so dass eine schnelle Nachkühlung des Einsatzgutes in der Atmosphäre bzw. eine gesteuerte Abkühlung des Einsatzgutes möglich ist.

Dies ist in zwei Weisen machbar:

• 1. Den Arbeitsplatz mit einem Abkühlschacht nachrüsten, wobei das in der Muffel mit Deckel verschlossene Einsatzgut mittels eines Kranmanipulators in den Schacht transportiert, und dort anschließend in der Atmosphäre abgekühlt wird.
• 2. Den Ofen mit einem System ausstatten, durch welches der komplette Aufkohlungsvorgang und die gesteuerte Einsatzgutabkühlung im Ofen möglich ist. Ein Ventilator bläst Kaltwind in Richtung Ofenmuffel ein. Im oberen Bereich im Deckelraum sind am Ofenumfang drei Abzugsflansche angebracht, durch welche die Warmluft vom Ofenbereich außerhalb der Halle abgeführt wird. Das gesamte System wird mittels elektromechanischer Klappen betätigt, die durch Temperaturregler der gewünschten Temperaturkurve entsprechend gesteuert werden.

Nitrierung (CAK 3,5.5/10)

Die Nitrierung in einem Gasmedium erfolgt bei Temperaturen von 500 – 550°C in einer Ammoniakatmosphäre. Bei der Ammoniakspaltung in der Retorte entsteht atomarer Stickstoff, der in die Deckschicht des Einsatzgutes durchdringt. Der Nitriervorgang ist von der genauen Steuerung der Gasdosierung abhängig. Wird eine hohe Qualität der Wärmebehandlung gefordert, so wird empfohlen, eine kontinuierliche Vorgangsteuerung mit einem Analysator anzuwenden.

Arbeitsmedien sind Ammoniak und technischer Stickstoff. Der chemisch-thermische Vorgang wird durch ein Regelsystem gesteuert, dass sämtliche für einen automatischen Betrieb erforderliche Elemente (d.h. Sensoren, den programmierbaren Temperaturregler, Nitrierregler, Ammoniakanalysator, Steuerelemente der Gasverteilung, Steuersoftware mit verschiedenen Ebenen der Prozessvisualisierung und –aufnahme mittels PC) enthält.

Aufkohlung (CAK 8.15/10)

Der chemisch-thermische Vorgang wird durch ein Regelsystem gesteuert, das aus folgenden Teilen besteht: Atmosphärenzusammensetzungsgeber, programmierbarer Temperatur- und Aufkohlungsregler, Steuerelemente der Gasverteilung, Steuersoftware mit verschiedenen Ebenen der Prozessvisualisierung und –aufnahme, PC.

Arbeitsmedien sind Kohlenwasserflüssigkeit (Methanol), Schleppgas (Erdgas, ggf. Propan-Butan), technischer Stickstoff, Druckluft.

• Aufkohlungsgeschwindigkeit: 0,1 – 0,15 mm/Std.
• Aufkohlungsumfang: 0,1 – 2,5 mm

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