Zuverlässiger Prozess durch die richtige Wahl der Vakuumtechnik

Maulburg - Vakuumtechnik ist bei der Wärmebehandlung ein essenzieller Bestandteil des Prozesses. Sie bestimmt im Wesentlichen mit, ob die gewünschten Qualitätsziele erfüllt werden und ist mit dafür verantwortlich, dass der Behandlungsprozess technisch störungsfrei und wirtschaftlich effektiv abläuft. HJS Emission Technology hat sich für ihren Sinterprozess für die trockene COBRA Schrauben-Vakuumtechnologie von Busch entschieden. Nach nunmehr über fünf Jahren Betriebserfahrung ist man sich bei HJS sicher, die richtige Entscheidung getroffen zu haben.
Vakuumofenanlage mit trockenem Vakuumsystem bestehend aus einer Wälzkolben-Vakuumpumpe (Booster) und einer COBRA Schrauben-Vakuumpumpe
Vakuumofenanlage mit trockenem Vakuumsystem bestehend aus einer Wälzkolben-Vakuumpumpe (Booster) und einer COBRA Schrauben-Vakuumpumpe

HJS Emission Technology entwickelt und fertigt im sauerländischen Menden modulare Abgasnachbehandlungs-Systeme zur Reduzierung von Schadstoffemissionen.
Diese innovativen Umweltschutz-Technologien werden beispielsweise bei Dieselmotoren von Personenfahrzeugen, Nutzfahrzeugen und bei Non-Road-Anwendungen eingesetzt. Dort dienen sie in erster Linie zur drastischen Reduzierung von Rußpartikeln und Stickoxiden in den Abgasen der Verbrennungsmotoren. HJS Abgasreinigungsanlagen werden sowohl bei der Erstausrüstung verbaut, als auch zur Nachrüstung verwendet. HJS hat einen Rußpartikelfilter aus Sintermetall entwickelt, dessen Filtermedium das Herzstück der Abgasreinigungsanlagen darstellt. Das Basismaterial besteht aus einem Streckmetall mit einer Metallpulverbeschichtung. Beide Materialien sind hitzebeständig und rostfrei und werden durch Sintern miteinander zu einer dünnen und porösen Metallfolie verbunden. Aus dieser Folie entsteht durch Stanzen, Falten und Schweißen der dreidimensionale Rußpartikelfilter SMF®.

Bei der Herstellung dieser Rußpartikelfilter wird ein austenitischer Edelstahl zu einem Streckmetall verarbeitet. Auf dieses Trägermaterial wird ein hochlegiertes Stahlpulver
zusammen mit einem Bindemittel aufgebracht und durch das anschließende Sintern miteinander verbunden. Dieser Wärmebehandlungsprozess erfolgt in einer horizontalen Vakuumofenanlage. Nach dem Einbringen der zu sinternden Teile wird der Ofen durch die zweistufige Pumpenkombination Wälzkolben-/Schrauben-Vakuumpumpe auf ein Vakuum von 10-2 mbar evakuiert und anschließend mit Schutzgas geflutet. Danach erfolgt der eigentliche Sintervorgang bei 1100 °C. Dieser Batchprozess dauert insgesamt 12 Stunden.

Zu Beginn der Fertigung der SMF® Rußpartikelfilter handelte es sich bei diesem Prozess um ein Verfahren mit neuen Materialen, deren Verhalten beim Sintern nicht bekannt war. Die Ofenanlage war ursprünglich mit einem Vakuumsystem bestehend aus einer Wälzkolben-Vakuumpumpe (Booster) und einer ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpe als Vorpumpe ausgestattet. Während des Betriebes erkannte man, dass sich Stäube und organische Stoffe aus dem Prozess im Öl der Vakuumpumpe ablagerten. Diese Ablagerungen verursachten an den Schiebern der Drehschieber-Vakuumpumpe einen hohen Verschleiß, so dass das notwendige Betriebsvakuum von 10-2 mbar nicht mehr gewährleistet werden konnte. Auch die Lager wurden durch diese Ablagerungen übermäßig belastet und in Mitleidenschaft gezogen. Die Folge war, dass das synthetische Öl alle zwei Wochen gewechselt werden musste, um den Prozess einigermaßen sicher fahren zu können. Dies war verbunden mit Ausfallzeiten, Kosten für das synthetische Öl und dessen Entsorgung.

Daraufhin hat sich Simon Steigert, bei HJS mitverantwortlich für Forschung und Entwicklung,
im Jahr 2009 in Abstimmung mit dem Ofenhersteller entschieden, die ölgeschmierte Vakuumpumpe durch eine neue, trockene, also ölfreie Vakuumpumpe zu ersetzen. Die Vakuumspezialisten von Busch empfahlen damals eine COBRA Schrauben-Vakuumpumpe. Diese Vakuumpumpe wurde installiert und vorsorglich mit einer Spülvorrichtung ausgestattet, um sie nach Prozessende von etwaigen Ablagerungen im Innern zu reinigen. Eine umfangreiche Überprüfung der COBRA Schrauben-Vakuumpumpe nach 2500 Betriebsstunden ergab, dass sich keinerlei Ablagerungen gebildet hatten, obwohl die Spülanlage nicht benutzt wurde.

Jetzt, nach ungefähr 13.000 Betriebsstunden in fünf Jahren, ist sich Simon Steigert sicher: „Es war absolut die richtige Entscheidung, für unseren Sinterprozess eine COBRA Schrauben-Vakuumpumpe von Busch einzusetzen." In über fünf Jahren Betriebszeit beschränkten sich die Wartungsarbeiten auf einen Serviceintervall von 6000 Stunden. Die vorsorglich eingebaute Spülvorrichtung wurde nie benutzt. Im Rahmen dieser Servicearbeiten wurde die COBRA Vakuumpumpe manuell ausgespült, um eventuelle Ablagerungen zu entfernen. Verglichen mit den zweiwöchentlichen Ölwechseln bei der ursprünglich eingesetzten Drehschieber-Vakuumpumpe ein fast vernachlässigbarer Aufwand.
 


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