Eine stabile Prozessführung ist in der industriellen Wärmebehandlung
– insbesondere beim Einsatz von Vakuumöfen – entscheidend, um gleichmäßige und reproduzierbare Werkstoffeigenschaften an den behandelten Werkstücken zu erreichen. Branchen wie die Luft-und Raumfahrt sowie die Automobilindustrie stellen anspruchsvolle Bauteile her, für die eine gleichmäßige Oberflächenhärte über das gesamte Bauteil hinweg essenziell ist. Um diese Anforderungen zu erfüllen, hat Graphite Materials spezielle CFC-Chargiergestelle entwickelt.
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Zahnräder und Wellen sind zentrale Bauteile in Antriebs-und Getriebesystemen – ob im Fahrzeugbau, in industriellen Anlagen oder in Luftfahrtanwendungen. Sie übertragen Drehmoment, müssen präzise ineinandergreifen und extremen mechanischen Beanspruchungen standhalten. Für ihre Langlebigkeit und Funktionssicherheit ist eine exakt abgestimmte
Wärmebehandlung – entscheidend. Um sie widerstandsfähiger zu machen, wird beim Niederdruckaufkohlen (Low Pressure Carburizing) ein C-Trägergas eingesetzt – typischerweise ein kohlenstoffhaltiges Gas wie Acetylen, Methan oder Propan. Bei hohen Temperaturen zersetzt sich das Gas und der freigesetzte Kohlenstoff diffundiert in die Randzone des Werkstücks. Diese Form der Wärmebehandlung – auch Einsatzhärten oder Randschichtaufkohlung genannt – verbessert gezielt die Oberflächeneigenschaften, ohne die Zähigkeit des Kerns zu beeinträchtigen. Die Niederdruckaufkohlung, eine moderne Variante des Einsatzhärtens, verbessert gezielt die Härte und die Verschleißfestigkeit der Randschicht, während die Zähigkeit und Duktilität des Kerns erhalten bleiben.
Branche:
Luft-und Raumfahrt-/ Automobil-branche
Verfahren:
Vakuum-Wärmebehandlung
Lösung:
CFC-Chargiergestelle mit Rinnenstruktur zur optimierten Gasverteilung an Auflagepunkten
Leistungen:
Ergebnis:
Gleichmäßige Härtewerte über das gesamte Bauteil – auch an Kontaktflächen
Ein zentrales Problemfeld bei der Niederdruckaufkohlung liegt in der Auflage der Werkstücke auf Chargiergestellen: Kontaktflächen zwischen Bauteil und Träger sind für Prozessgase schwer zugänglich, was zu ungleichmäßigen Härtetiefen und sogenannten Weichflecken führen kann. Diese inhomogenen Härteverteilungen erhöhen das Risiko von Bauteilverzug und führen schlimmstenfalls zum Ausschuss fertiger Teile – mit entsprechend hohen wirtschaftlichen Folgen.
Ein Kunde aus der Wärmebehandlungsbranche wandte sich an Graphite Materials mit dem Ziel, eine Lösung zur Vermeidung der beschriebenen Weichflecken zu entwickeln. Die Anforderungen lauteten:
Die Lösung dieser Herausforderung liegt im Detail der Chargiertechnik: Hier kommt ein CFC-Werkstückträger mit spezieller Oberflächenkontur zum Einsatz. Das Trägermaterial besteht aus carbonfaserverstärktem Kohlenstoff ( CFC ), einem besonders temperatur-und formstabilen Werkstoff, der sich für wiederholte Einsätze in Hochtemperaturprozessen besonders gut eignet.
Die Trägerplatte ist mit einem von Graphite Materials eigens patentierten Pyramidenmuster versehen. Diese Oberflächenkonturierung ermöglicht die verbesserte Zuströmung von C-Trägergasen auch an jene Bauteilbereiche, die in direktem Kontakt mit der Trägerplatte stehen. So kann beim Niederdruckaufkohlen die erforderliche Gashomogenität bis an die Auflageflächen aufrechterhalten werden
Die patentierte Gestaltung der Oberflächenstruktur stellt sicher, dass das Prozessgas auch an die zuvor kritischen Kontaktflächen zwischen Bauteil und Trägerplatte gelangt. Dadurch werden die Auflageflächen der Bauteile gleichmäßig mit Kohlenstoff angereichert, unabhängig von ihrer Position auf dem CFC-Werkstückträger. Die Prozessführung blieb stabil und reproduzierbar, sodass die geforderte Härtetiefe und Oberflächenqualität an allen relevanten Bereichen der Bauteile zuverlässig erreicht wird.
Die implementierte Lösung zeigt signifikante Verbesserungen in mehreren Bereichen:
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Graphite Materials GmbH
Rothenburger Straße 76
90522 Oberasbach
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