Vakuumhärten - Härten im Vakuum

Vakuumofen

Das Härten von Stählen ist ein nachhaltiger Prozess. Werkstücke werden durch das Härten nicht nur thermochemisch aufgewertet, in ihren Eigenschaften an die Funktion angepasst sondern zumeist wird auch ihr Lebenszyklus erhöht. Ein Bauteil aus Stahl, auf dem durch die Diffusion von Kohlenstoff und Stickstoff eine quasi gepanzerte Oberfläche erzeugt wird, ist gegenüber mechanischen, verschleißenden und umweltbedingten Einflüssen wesentlich resilienter, besitzt damit eine längere Lebensdauer.

Die Ansprüche an die Eigenschaften von gehärtetem Stahl sind vom Einsatz abhängig, die wiederum Einfluß auf die Wahl der passenden Wärmebehandlung haben. Soll das Werkstück nach dem Härteprozess eine besonders gute Verzugsarmut bei gleichzeitig optimaler Oberflächenbeschaffenheit besitzen, bietet sich das Vakuumhärten an.

Beim Vakuumhärten wird das Werkstück unter Ausschluss von Sauerstoff im Vakuum durch Konvektion mit hochreinem Stickstoff (bei Temperaturen unter 750 °C) oder mittels Wärmestrahlung im Unterdruck erhitzt (bei Temperaturen oberhalb von 750 °C). Dabei wird der Stahl mit einem Stickstoffstrom gehärtet. Das Abhärten erfolgt während des Abkühlens in hochreinem Stickstoff bei einem Druck von maximal sechs bar. Während des Abkühlens lassen sich die Umwälzgeschwindigkeit und der Abschreckdruck auf die Größe und die Bauteilgeometrie justieren.Das Vakuum verhindert die Oxidation der Werkstückoberfläche und sorgt dafür, dass die Oberfläche blank bleibt. Abhängig von der Bauteilgeometrie besteht beim Vakuumhärten die Möglichkeit, Richtung und Zeit des Stickstoffblasens einzustellen. Die kontinuierliche Temperaturkontrolle des Stahls erfolgt während des Härte-Prozesses mit Hilfe von Thermoelementen, die sich auf der Werkstückoberfläche in der Heizkammer platzieren lassen.

Vorteile des Vakuumhärtens:

  • Moderne IT-gesteuerte Prozessregelung, die eine exakte Wiederholung des Härteprozesses ermöglicht
  • Minimale Maßänderungen
  • Optimale Prozesszeiten
  • Hohe Flexibilität
  • Erzeugen von sehr blanken und glänzende Oberflächen 
  • Ökologisches Verfahren

Anwendungsmöglichkeiten des Vakuumhärtens:

  • Geeignet für Warm- und Kaltarbeitsstahl, legierten Stahlarten und Schnellarbeitsstahl
  • Werkzeuge für die Kunststoffproduktion
  • Schmiede-, Schneide- und Druckgusswerkzeuge
  • Presswerkzeuge
  • Zylinder, Kolben
Arbeitsweise eines Vakuumofens

Ein Vakuumofen arbeite unter Niederdruck- oder Vakuumbedingungen. Vakuumöfen kommen in der Industrie sowohl bei der Wärmebehandlung, als auch beim Sintern und dem Löten zum Einsatz. Die Vakuumumgebung im Inneren des Ofens ermöglicht dabei eine präzise Steuerung des Heiz- und Kühlprozesses, was zu konsistenten und qualitativ hochwertigen Resultaten führt.

Das Vakuum innerhalb des Ofens verhindert die Oxidation oder Verschmutzung von Werkstücken während der Wärmebehandlung, was im Besonderen für empfindliche Materialien wie Titan oder legierte Stahlsorten, deren blanke Oberflächen erhalten werden sollen, wichtig ist. Das Vakuum ermöglicht es die Materialien auf hohe Temperaturen erhitzen, ohne dass sie mit ihrer Umgebung reagieren.

Vakuumöfen können abhängig vom Anwendungsfall Temperaturen von 100 °C bis 3000 °C erzeugen. Das Einsatzgebiet von Vakuumöfen ist breit gefächert, Wärmebehandlungen wie Glühen, Härten, Anlassen und Spannungsarmglühen lassen sich realisieren. Einige Vakuumöfen besitzen speziellen Kammern für Löt- oder Sintervorgänge.

Ein großer ökologischer, als auch ökonomischer Vorteil von Vakuumöfen ist ihre gute Energieeffizienz. Da die Vakuumumgebung den Wärmeverlust reduziert und den Bedarf an Schutzatmosphären minimiert, können diese Öfen energieeffizienter sein als andere Öfen. Das exakte IT-gestützte Replizieren von Wärmebehandlungen führt zu einer Reduzierung von Fehlern und verbessert so die Gesamtprozesseffizienz.

Vakuumöfen sind zudem in der Lage unter Niederdruckbedingungen zu arbeiten, was eine präzise und konsistente Wärmebehandlung ermöglicht, die ideal für hochpräzise Anwendungen sind.

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Weitere Informationen finden Sie in der Verfahrensübersicht und in unserem Härterei Lexikon ...