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Vakuumwärmebehandlung

Ein Prozess, bei dem die physikalischen oder chemischen Eigenschaften eines Materials durch Erhitzen auf hohe Temperaturen in einem Ofen unter Vakuum verändert werden.

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Was ist Vakuumwärmebehandlung?

Im Laufe der Zeit absorbiert jedes Material die Luft, der es ausgesetzt ist, zusammen mit dem Staub und dem Wasserdampf, den die Luft enthält. Das Material reagiert chemisch, und es entstehen Oxide, Nitride oder andere unerwünschte Verbindungen. Diese können als Verunreinigungen oder Kontamination betrachtet werden.

Durch Erhitzen des Materials unter Vakuum wird es gereinigt und geschützt. Dies ist möglich, da die Verunreinigungen entweder beim Erhitzen verdampfen oder sich in Abwesenheit von Sauerstoff thermisch zersetzen. Die auf diese Weise gelösten Verunreinigungen und Kontaminanten können dann mit Hilfe von Vakuum aus dem Ofen entfernt werden.

Der Vorteil der Wärmebehandlung unter Vakuum besteht darin, dass keine kostspieligen oder entflammbaren Gasatmosphären wie Wasserstoff oder Argon erforderlich sind, um die Oxidation des Materials während der Erwärmung zu verhindern.

Der Prozess der Wärmebehandlung in Vakuumöfen

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Ein Vakuumofen besteht aus einer versiegelten Kammer, in der der Wärmebehandlungsprozess stattfindet. Die Kammer ist an ein Vakuumsystem angeschlossen, das Stickstoff und Sauerstoff entfernt und so die Oxidation und Kontamination des zu verarbeitenden Materials verhindert.

Zu den üblichen Arten der Wärmebehandlung in Vakuumöfen gehören Glühen, Ausscheidungshärten, Anlassen, Normalisieren und Spannungsarmglühen. Jeder Prozess wird in mehreren Schritten durchgeführt, je nach den Anforderungen des zu behandelnden Materials. Die Schritte umfassen das Erhitzen und Einweichen bei bestimmten Temperaturen und das Abkühlen mit der richtigen Geschwindigkeit. Dadurch werden die gewünschten Eigenschaften sowie eine glänzende, kontaminationsfreie Oberfläche erzielt.

Die Wärmebehandlung in Vakuumöfen sorgt für gleichbleibend hochwertige Produkte, die sich hervorragend für Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie sowie Kliniken und Gesundheitseinrichtungen eignen.

BUSCH VAKUUMTECHNOLOGIE FÜR DIE WÄRMEBEHANDLUNG

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Für den Einsatz in der Vakuumwärmebehandlung bietet Busch sowohl einzelne Vakuumpumpen als auch komplette Vakuumsysteme inklusive Verrohrung und Steuerung an. Vakuumsysteme für die Wärmebehandlung bestehen in der Regel aus einer Vorpumpe, einem Vakuum-Booster und einer für Hochvakuum ausgelegten Diffusions-Vakuumpumpe.
Unsere Lösungen

Erfahren Sie mehr über die Wärmebehandlung unter Vakuum

Wie funktioniert die Vakuumwärmebehandlung?

Unter Vakuumwärmebehandlung versteht man die thermische Bearbeitung von Werkstoffen unter Vakuum. Zur Vermeidung von Kontamination oder zur Verbesserung der physikalischen, chemischen oder metallurgischen Eigenschaften des wärmebehandelten Materials.

Was sind Vakuumöfen?

Vakuumöfen sind spezielle Ofentypen, die für Hochtemperatur-Erhitzungsverfahren in einer Umgebung eingesetzt werden, die frei von Luft oder anderen Gasen ist.

Wo kann Vakuumwärmebehandlung eingesetzt werden?

In der versiegelten Vakuumkammer, in der die Erhitzung stattfindet, herrscht Vakuum. Zur Erzeugung des benötigten Vakuums wird ein vollautomatisches Vakuumsystem eingesetzt. Ein Steuerungssystem ermöglicht die Überwachung und Anpassung des Vakuumniveaus an den jeweiligen Heizzyklus und die jeweilige Anwendung. Einige Materialien müssen beispielsweise entgast werden, sobald sie bestimmte Temperaturen erreicht haben. Daher heizt das Steuerungssystem das Produkt auf und hält es für eine bestimmte Zeit auf dieser Temperatur, damit die Gasentwicklung stattfinden kann. Die Maße und der Aufbau der Vakuumpumpe sind entscheidend, um sicherzustellen, dass die Vakuumpumpe die Gaslast sowohl des Produkts als auch des Ofens bewältigen kann.

Was sind die Vorteile der Vakuumwärmebehandlung?

Die unter Vakuum herrschende saubere Umgebung eignet sich hervorragend für viele metallurgische Prozesse wie Hartlöten, Diffusionsschweißen, Sintern und Härten. Verschiedene moderne und komplexe Materialien wie Titan, Inconel sowie hochwertige Edelstähle und deren Legierungen werden unter Vakuum verarbeitet. Dies ermöglicht die Herstellung eines Produkts mit einer glänzenden, oxidfreien Oberfläche.

Welches sind die besten Vakuumpumpen für die Wärmebehandlung?

Vakuum-Wärmebehandlungsöfen erfordern in der Regel ein System bestehend aus drei verschiedenen Typen von Vakuumpumpen: Die am häufigsten verwendeten Vakuumpumpen für die erste Stufe sind trockene Schrauben-Vakuumpumpen. Dann werden Vakuum-Booster eingesetzt, um einen niedrigeren Betriebsdruck zu erreichen. Mit einer Diffusions-Vakuumpumpe wird schließlich ein Hochvakuum erzielt.

Wie funktionieren Wärmebehandlungssysteme mit Vakuumöfen?

Ein Vakuumofensystem besteht normalerweise aus den folgenden Hauptbauteilen:


  • Eine Vakuumkammer zur Aufrechterhaltung der Vakuumumgebung.
  • Eine heiße Zone, bei der es sich um einen isolierten Widerstandsheizer handelt, der Materialien für die meisten Anwendungen auf 1.200 °C und für einige spezielle Verfahren auf über 2.000 °C erhitzt. Der isolierte Widerstandsheizer besteht aus einer Reihe von Heizelementen aus Hochtemperaturmaterialien wie Inconel, Graphit, Molybdän oder Wolfram, je nach Prozesstemperatur und Anwendung. Die Elemente erwärmen sich durch den Widerstand des elektrischen Stroms. Um Wärmeverluste innerhalb der heißen Zone zu vermeiden, wird eine Wärmedämmung verwendet, die sowohl für Vakuum- als auch für Hochtemperaturumgebungen geeignet ist.
  • Ein Vakuumsystem sorgt für das erforderliche Vakuum. Es besteht hauptsächlich aus einer Vorpumpe, einem Vakuum-Booster und einer Diffusions-Vakuumpumpe.
  • Ein Gasabschrecksystem, mit dem das Produkt am Ende des Zyklus' schnell abgekühlt wird, wodurch die Materialeigenschaften oder Zykluszeiten verbessert werden. Das Produkt kann auch gekühlt werden, indem die oben beschriebene Vakuumkammer als Druckbehälter gebaut wird. Zur Kühlung wird dieser Behälter am Ende des Zyklus' mit Hochdruckgas befüllt.
  • Ein digitales Steuerungssystem, das auf Programmable Logic Controllers (PLC) und Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) basiert.
  • Ein Wasserkühlungssystem, das es ermöglicht, den Ofen während des Betriebs kühl zu halten.

Was sind die wichtigsten Punkte, die beim Kauf eines Vakuumsystems für die Wärmebehandlung zu beachten sind?

Beim Kauf eines Vakuum-Wärmebehandlungssystems gibt es keine Einheitslösung. Die folgenden Parameter müssen berücksichtigt werden, um die effizienteste Lösung zu erhalten:

  • Heizleistung
  • Betriebstemperatur
  • Prozess- und Materialkompatibilität
  • gleichmäßige Temperaturverteilung
  • Gasreinheit und Taupunkt
  • Gasabkühlgeschwindigkeit
  • Ofenklassifizierung (für Luft- und Raumfahrtanwendungen)
  • Evakuierungszeit und Vakuumniveau
  • Sicherheitsmerkmale
  • Beladung und Ladungssicherung
  • Anlagenlayout und Ergonomie

Welche Vakuumpumpen von Busch sind für Wärmebehandlungsprozesse besonders geeignet?

Die Wahl der Vakuumpumpe hängt von den Anforderungen des jeweiligen Prozesses ab. Die am besten geeigneten Produkte sind COBRA trockene Schrauben-Vakuumpumpen, R5 ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpen und RANGU Diffusions-Vakuumpumpen sowie PANDA/PUMA Vakuum-Booster.

Welche Beispiele gibt es für den Einsatz der Vakuumtechnologie von Busch bei der Wärmebehandlung?

Busch Vakuumpumpen werden standardmäßig in vielen thermischen Prozessen eingesetzt. Vom Hochleistungs-Vakuumlöten von Triebwerkskomponenten bis zur chemischen Dampfinfiltration von Kohlefaserbremsen für die Luft- und Raumfahrt und den Motorsport bietet Busch eine breite Palette von Vakuumsystemen an, die exakt auf jede Anwendung zugeschnitten sind.

Wie funktioniert die Vakuumwärmebehandlung?

Unter Vakuumwärmebehandlung versteht man die thermische Bearbeitung von Werkstoffen unter Vakuum. Zur Vermeidung von Kontamination oder zur Verbesserung der physikalischen, chemischen oder metallurgischen Eigenschaften des wärmebehandelten Materials.

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