Prozessatmosphären im Gasofen: Spannungsarmglühen, Normalisieren, Weichglühen und Blankhärten
Gasbetriebene Öfen werden in der metallverarbeitenden Industrie für den Großteil der großtechnischen Wärmebehandlungsprozesse eingesetzt. Spannungsarmglühen von Schweißkonstruktionen, Normalglühen von Schmiedeteilen, Weichglühen von Gussteilen und Blankhärten von Kleinteilen sind gängige Anwendungen. Ofenkonstruktion und Atmosphärenregelung unterscheiden sich dabei jeweils. Im Folgenden werden die wichtigsten Prozessanwendungen, die typische Ofenkonstruktion und die Anforderungen an die Atmosphäre erläutert.
Stressabbau
Spannungsarmglühen ist die häufigste Anwendung von Gasöfen. Dabei wird ein geschweißtes oder bearbeitetes Bauteil auf 550 bis 700 Grad Celsius (abhängig von der Stahlsorte) erhitzt, für eine zur Wandstärke proportionale Zeit gehalten und anschließend langsam abgekühlt. Ziel ist es, die durch Schweißen, Bearbeiten oder Kaltverformung entstandenen Eigenspannungen abzubauen, ohne das Mikrogefüge wesentlich zu verändern.
Der Standardofen ist ein Herdofen mit Drehgestell oder ein Hutofen mit gasbefeuerten Strahlungsrohren oder Direktbrennern. Als Atmosphäre dient typischerweise Luft (für Kohlenstoffstahl) oder eine leicht oxidierende Atmosphäre. Die Zykluszeit beträgt je nach Bauteilgröße und Wandstärke 12 bis 24 Stunden pro Ladung.
Die geforderte Temperaturhomogenität beträgt ± 10 °C über den gesamten Arbeitsbereich, mit einem 3- bis 5-Zonen-Regelsystem. Die Aufheizrate wird auf 100 bis 150 °C pro Stunde geregelt, um thermische Spannungsrisse in dicken Bauteilen zu vermeiden.
MONTE INTELLIGENCE liefert Drehgestell- und Hutöfen für Spannungsarmglühverfahren in der Druckbehälter-, Windkraftanlagen-, Schiffbau- und Schwermaschinenindustrie. Die größte Anlage verarbeitet Lasten von 200 Tonnen in einer 6 m breiten, 8 m hohen und 30 m langen Kammer.
Normalisierung
Beim Normalglühen wird ein geschmiedetes oder gewalztes Bauteil auf 850 bis 950 Grad Celsius erhitzt, für eine zur Wandstärke proportionale Zeit gehalten und anschließend an ruhender Luft abgekühlt. Ziel ist es, das Gefüge zu verfeinern, die Homogenität zu verbessern und gleichbleibende mechanische Eigenschaften zu erzielen.
Der Standardofen ist ein Herdofen mit Drehgestell, Gasbrennern und Wärmerückgewinnung. Als Atmosphäre dient üblicherweise Luft oder eine leicht oxidierende Atmosphäre. Die Zykluszeit beträgt je nach Werkstückgröße und Wandstärke 18 bis 36 Stunden pro Ladung.
Die Abkühlgeschwindigkeit ist entscheidend. Die Teile werden üblicherweise nach der Haltezeit auf dem Drehgestell in ruhender Luft abgekühlt, bevor das Drehgestell aus dem Ofen in einen Kühlbereich gerollt wird. Die Abkühlgeschwindigkeit beträgt je nach Wandstärke 50 bis 100 Grad Celsius pro Stunde.
MONTE INTELLIGENCE liefert Herdöfen mit Drehgestell für Normalisierungsanwendungen in der Schmiede- und Gießereiindustrie. Die Öfen sind für Belastungen von 10 bis 200 Tonnen ausgelegt und verfügen über eine 3- bis 5-Zonen-Regelung sowie eine Temperaturhomogenität von ± 5 bis 10 Grad Celsius.
Glühen
Glühen ist eine schonende Wärmebehandlung, bei der ein Bauteil auf 700 bis 900 Grad Celsius erhitzt, lange auf dieser Temperatur gehalten und anschließend langsam im Ofen abgekühlt wird. Ziel ist es, das Material weicher zu machen, die Duktilität zu verbessern und innere Spannungen abzubauen. Glühen wird häufig bei Gussteilen, kaltgewalztem Stahl und Kupferlegierungen angewendet.
Der Standardofen ist ein Wagenherd-, Hut- oder Wagenbodenofen mit gasbetriebenen Brennern. Als Atmosphäre dient typischerweise Luft für Kohlenstoffstahl und eine Schutzatmosphäre (Stickstoff oder Argon) für Edelstahl und Werkzeugstahl. Die Zykluszeit beträgt je nach Werkstückgröße und Abkühlgeschwindigkeit 24 bis 48 Stunden pro Ladung.
Glanzhärtung
Blankhärten ist ein Härteverfahren, das eine saubere, oxidfreie Oberfläche erzeugt. Dabei wird ein Stahlbauteil auf die Austenitisierungstemperatur (840 bis 880 °C, je nach Stahlsorte) erhitzt, für eine dem Querschnitt proportionale Zeit gehalten und anschließend in Öl oder Polymer abgeschreckt. Die Atmosphäre ist entscheidend: Es muss eine kontrollierte Schutzatmosphäre herrschen, die Oxidation und Entkohlung verhindert.
Der Standardofen ist ein Durchlauf- oder Rüttelherdofen mit gasbefeuerten Strahlungsrohren. Als Atmosphäre dient typischerweise ein endothermes Gas mit kontrolliertem Kohlenstoffpotenzial oder, bei kleineren Produktionsmengen, eine Stickstoff-Methanol-Atmosphäre. Der Atmosphärenverbrauch liegt bei einem typischen Durchlauf- oder Rüttelherdofen bei 5 bis 15 Kubikmetern pro Stunde.
Die Abschreckanlage ist in den Ofen integriert. Die Werkstücke verlassen die Heizkammer und gelangen innerhalb von Sekunden in die Abschreckkammer. Als Abschreckmittel dient Öl für hochhärtbare Stähle und Polymer für niedrighärtbare Stähle. Abschrecktemperatur und Rührgeschwindigkeit werden so gesteuert, dass die gewünschte Härte ohne Rissbildung erreicht wird.
MONTE INTELLIGENCE liefert Bandöfen zum Blankhärten von Verbindungselementen, kleinen Zahnrädern und Federn. Die Öfen nutzen Strahlungsrohrheizung mit endothermer Gasatmosphäre und integrieren Abschrecken und Waschen in einer einzigen, durchgängigen Linie.
Hartlöten
Beim Hartlöten werden zwei Metallteile mithilfe eines Lötmetalls verbunden, dessen Schmelzpunkt über 450 Grad Celsius, aber unter dem Schmelzpunkt der Grundmetalle liegt. Gasbetriebene Öfen werden häufig zum Hartlöten von Kupfer-, Messing- und Stahlbaugruppen eingesetzt.
Der Standardofen ist je nach Werkstückgeometrie ein Band-, Gruben- oder Glockenofen. Die Atmosphäre besteht typischerweise aus Stickstoff-Wasserstoff für Kupferlöten, Stickstoff mit fluorhaltigem Zusatz für Aluminiumlöten und Luft für Silberlöten (mit Flussmittelbeschichtung). Die Zykluszeit beträgt je nach Werkstückgröße und Lötlegierung 30 bis 90 Minuten pro Ladung.
MONTE INTELLIGENCE liefert Lötöfen für Wärmetauscher in der Automobilindustrie, Komponenten für Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen sowie Werkzeugverbindungen. Die Öfen nutzen eine präzise Atmosphärensteuerung und Temperaturhomogenität, um eine gleichbleibende Lötqualität zu gewährleisten.
Härten und Reifen
Anlassen und Aushärten sind Niedertemperaturverfahren bei 150 bis 650 Grad Celsius, abhängig von der Stahlsorte und der gewünschten Härte. Typischerweise erfolgt der Prozess in einem gasbefeuerten Chargenofen (Kasten- oder Drehgestellherdofen) oder einem Durchlauf-Siebbandofen.
Als Atmosphäre wird typischerweise Luft für Kohlenstoffstahl und eine Schutzatmosphäre (Stickstoff) für legierten Stahl und Edelstahl verwendet. Die Zykluszeit beträgt 4 bis 12 Stunden pro Ladung für Chargenöfen und 30 bis 60 Minuten für Durchlauföfen.
Auswahl des Ofentyps und der Atmosphäre
Für Käufer, die einen Gasofen spezifizieren, hängt die Wahl von der Teilegeometrie, dem Prozessablauf, dem angestrebten Durchsatz und den Anforderungen an die Oberflächengüte ab. Ofentyp (z. B. Herdofen, Bandofen, Grubenofen, Glockenofen, Hubofen) und Atmosphärensystem (Luft, endotherm, Stickstoff, Argon) werden auf die jeweilige Anwendung abgestimmt.
Die Ingenieure von MONTE INTELLIGENCE prüfen die Anwendungsanforderungen und empfehlen eine Ofenkonfiguration mit dem passenden Typ, der optimalen Kapazität, dem passenden Brennerdesign und dem geeigneten Atmosphärensystem. Das Ergebnis ist eine Ofenspezifikation mit Leistungsgarantien.
Sprechen Sie mit MONTE INTELLIGENCE über Gasofenanwendungen
Für Käufer, die einen gasbetriebenen Ofen für einen bestimmten Prozess in Betracht ziehen, kann die Ingenieurabteilung von MONTE INTELLIGENCE eine Konfiguration empfehlen, die dem Prozess, dem Durchsatz und den Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit entspricht. Besuchen Sie uns.www.cnlymonte.com/products-gas-furnace.html Produktspezifikationen finden Sie hier. Für eine Projektbesprechung senden Sie bitte eine E-Mail an helenxu@cnlymonte.com mit dem Betreff „Anwendung für Gasofen“ und Angaben zu Ihrem Prozessablauf, der Bauteilgeometrie und dem angestrebten Durchsatz.
