Trockene Vakuumtechnik in der Wärmebehandlung

Die Vakuumtechnik ist eine unverzichtbare Komponente in der Wärmebehandlung von Metallen.
Schnitt durch eine COBRA NX Schrauben-Vakuumpumpe

Die Vakuum-Härterei Petter GmbH (VHP) in Quickborn hat versuchsweise eine ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpe, die als Vorpumpe im Vakuumpumpstand direkt an einem Wärmebehandlungsofen installiert war, durch eine neue COBRA NX Schrauben-Vakuumpumpe von Busch ersetzt. Ziel war es, eine effiziente Alternative zu den bisherigen Vakuumerzeugern zu testen. Nach einem Testlauf von einem Jahr ist man bei VHP von der trockenen Schrauben-Vakuumtechnologie vollends überzeugt und will nur noch in Öfen investieren, die mit COBRA NX Schrauben-Vakuumpumpen ausgestattet sind.

VHP ist eine Lohnhärterei im schleswig-holsteinischen Quickborn, die sich auf die qualitativ hochwertige Wärmebehandlung unter Vakuum spezialisiert hat. In insgesamt neun Vakuumöfen werden hauptsächlich X-Stähle aber auch NE-Metalle wärmebehandelt. Dabei ist das Härten, Glühen, Löten und Anlassen die Kernkompetenz von VHP. Zu den Auftragsgebern gehören Kunden aus ganz Deutschland, die hauptsächlich in den Bereichen Lebensmitteltechnik, Medizintechnik, Umformtechnik oder Antriebstechnik tätig sind. Mit 20 Mitarbeitern bietet VHP seinen Kunden individuelle Wärmebehandlungen an und kann durch verschiedene Verfahren und Parameter die gewünschten Oberflächeneigenschaften erzielen und reproduzierbar dokumentieren.

Die Kernaufgabe des Vakuums bei der Wärmebehandlung ist es, unerwünschte Reaktionen von Materialbestandteilen und Luftsauerstoff zu verhindern und somit negative Einflüsse auf die Oberflächen der Metallteile zu vermeiden. Außerdem ermöglicht die gezielte Absenkung des Druckes eine genauere Steuerung des Prozesses. Die Variablen Druck, Temperatur und Zeit können auf das Material und die Materialeigenschaften, wie zum Beispiel der Dampfdruckkurve, eingestellt werden. Das Abschrecken der Metallteile nach dem Erwärmen erfolgt in aller Regel mit Stickstoff, in Einzelfällen auch mit Argon.

Seit über 30 Jahren wird bei VHP mit Vakuumtechnik gearbeitet, so dass man auf eine große Erfahrung bauen kann und sich auf schwierige Wärmebehandlungsaufgaben konzentrieren kann. Geschäftsführer Frank Wallberg meint dazu: „Je höher die Anforderung unserer Kunden, um so wohler fühlen wir uns."

Traditionell wurden bei VHP an allen Öfen zur Erzeugung des Vakuums ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpen als Vorpumpen in dreistufigen Vakuumpumpständen eingesetzt, denen jeweils eine Wälzkolben-Vakuumpumpe und eine Öldiffusions-Vakuumpumpe vorgeschaltet waren. Diese Vakuumpumpenkonstellation kann Vakua bis zu einem Enddruck von 1 x 10-5 mbar in der Prozesskammer eines Ofens realisieren. Wird prozessbedingt ein weniger hohes Vakuum benötigt, wird dosiert Stickstoff zugeführt bis das gewünschte Vakuumniveau erreicht ist.

Die bislang eingesetzten ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpen sind wartungsintensiv. Mit dem halbjährlichen Ölwechsel müssen auch immer sämtliche Filterelemente erneuert werden. Dies generiert neben den Kosten für die eigentlichen Wartungsarbeiten auch Kosten für Öl und Filterelemente und Entsorgungskosten für das gebrauchte Material.

Vor einem Jahr wurde eine Drehschieber-Vakuumpumpe von einer Schrauben-Vakuumpumpe COBRA NX ersetzt. Diese trockenverdichtende Vakuumpumpe wurde von Busch neu, speziell für solche Anwendungen entwickelt. Sie kommt ohne Betriebsmittel im Verdichtungsraum aus, das heißt, das abgesaugte Gas kann in der Vakuumpumpe nicht mit Öl oder einem anderen Betriebsmittel in Berührung kommen. Dies ist möglich, weil sich zwei Schraubenprofile in einem Gehäuse gegeneinander drehen, ohne dass sie sich gegenseitig oder das Gehäuse berühren. Dieser einfache Aufbau macht die COBRA NX zur robusten und wirtschaftlichen Vorpumpe innerhalb des Vakuumpumpstands.

COBRA NX Schrauben-Vakuumpumpe als Vorpumpe in einem dreistufigen Vakuumpumpstand, die Wälzkolben-Vakuumpumpe als Booster ist direkt auf die COBRA NX geflanscht

Während der einjährigen Betriebszeit im Drei-Schicht-Betrieb, das machen die beiden VHP-Geschäftsführer Frank Wallberg und Bernd Raabe deutlich, mussten keinerlei Wartungsarbeiten durchgeführt werden. Weitere Pluspunkte in der Schrauben-Vakuumtechnologie sehen sie darin, dass bei gleichem Stromverbrauch wie bei der zuvor installierten Drehschieber-Vakuumpumpe das Saugvermögen wesentlich höher ist und somit der Wärmebehandlungsprozess insgesamt schneller wurde. Angenehm überrascht ist man bei VHP auch über den niedrigen Schalldruckpegel der COBRA NX Testpumpe.

Die beiden VHP-Geschäftsführer sind ich einig, mit der COBRA NX die ideale Vorpumpe für die Zukunft gefunden zu haben. Bei der Anschaffung von neuen Öfen werden sie jedenfalls bei ihrem Lieferanten auf den Einbau einer COBRA NX bestehen.


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