플라즈마 질화 처리 위한 신뢰할 수 있는 진공 공급

HWL Löttechnik 소개

베를린에 위치한 HWL Löttechnik GmbH의 핵심 전문 분야는 주로 항공우주 및 자동차 산업과 발전소 기술에 활용될 강철 및 기타 금속의 열 처리입니다. HWL Löttechnik는 유도 열처리 경화 및 열처리 품림부터 진공 열처리 경화, 열처리 품림 및 브레이징, 모든 유형의 케이스 열처리 경화까지 거의 모든 유형의 열 처리를 제공합니다.

HWL Löttechnik은 1981년 독일 베를린-웨딩의 한 마당에서 단 한 명의 직원으로 설립되었습니다. 1983년에 HWL은 베를린 최초의 진공 용광로가 가동을 시작했습니다. 그 이후로 티타늄을 포함한 강철 및 기타 금속의 열 처리를 다루고 있습니다. 1996년, 회사는 베를린-라이니켄도르프에 위치한 새 건물로 이전했습니다. 2006년에는 다시 이전했습니다. 현재 HWL에는 30명의 직원이 근무하고 있으며 이미 세 번째 지역으로의 확장을 계획하고 있습니다. 장비는 1년 365일 가동됩니다.

Kai Lembke(카이 렘케)는 가족 운영 기업인 HWL에 2004년부터 근무했으며, 2011년부터는 주주이자 경영진의 일원으로 활동하고 있습니다. 그는 아이디어만 가지고 회사를 찾아오는 많은 고객을 개발 파트너로 생각합니다. 이러한 아이디어는 프로토타입과 소규모 생산의 기초가 되며, 종종 대규모 생산으로 이어지기도 합니다. 대부분의 경우 이 공정에는 매우 복잡한 작업이 포함되며, HWL은 고객과 함께 해결책을 찾기 위해 협력합니다. Rolls Royce Aerospace 연구 협회의 공식 파트너로서 HWL의 활동은 유능한 공급업체로서 가족 기업을 존중하는 표시입니다.

플라즈마 질화 처리 공정

플라즈마 질화 처리는 HWL의 열 처리에서 점점 더 중요해지고 있습니다. HWL은 이 공정과 관련하여 30년 이상의 경험을 보유하고 있습니다. 최근에는 최첨단 시스템 기술과 제어를 통해 화합물 및 확산층의 구조와 구성을 지속적으로 제어하고 모니터링할 수 있습니다. 펄스 직류 플라즈마는 균일한 열 처리 결과를 달성하기 위해 사용됩니다. 이 열화학 공정의 장점은 520~580℃의 비교적 낮은 온도에서 열 처리를 수행할 수 있다는 점입니다. 플라즈마를 전기 전도성으로 만들려면 전기 전송을 위한 전하 운반체를 사용할 수 있어야 합니다. 대기압에서 플라즈마의 전기 전도성을 생성하기 위해 경제적으로 비현실적인 온도가 필요합니다. HWL은 2.5mbar의 압력에서 작동하며, 실제로는 600℃ 이하의 열 처리가 가능합니다. 다른 열 처리 방식에 비해 온도가 낮기 때문에 부품의 변형에 매우 긍정적인 영향을 미칩니다. 이 방법의 또 다른 장점은 질화 처리되지 않아야 하는 부품의 개별 섹션을 기계적으로 마스킹하여 질화 공정에서 선택적으로 제외할 수 있다는 점입니다. 이렇게 해도 마스킹된 섹션 아래에 있는 표면의 속성은 변경되지 않습니다.

실제 플라즈마 질화 공정 전에 처리할 부품을 장착 장치에 정확하게 배치합니다. HWL의 다년간의 경험은 원하는 표면 특성을 얻기 위해 부품을 용광로에 최적으로 배치해야 할 때 빛을 발합니다. 충전 절차가 끝나고 용광로가 닫힌 후에는 필요한 공정 압력으로 배기되고 벽 히터를 사용하여 가열됩니다. 이 가열 공정 이후에는 부품이 질소 대기에서 발광 방전에 노출됩니다. 이 발광 방전을 통해 플라즈마가 생성됩니다. 이 공정에서 질소가 해리되어 이온화되고 부품의 표면에서 발사됩니다. 정확한 취급 온도와 질화 시간은 부품의 재료, 크기, 구성, 질화 깊이에 따라 달라집니다. 질화 공정이 끝나면 부품이 담긴 용광로가 냉각됩니다. 전체 공정은 17~30시간 정도 소요됩니다. 이 기간 동안 진공 시스템이 작동합니다(그림 1).

진공 시스템 솔루션 및 고객 장점

HWL은 Karl Busch 공학박사의 Busch (부쉬) GmbH의 진공 펌프가 장착된 다른 열 처리 시스템에서 긍정적인 경험을 쌓은 후, 2013년에 새로운 질화로를 인수하고 Busch (부쉬) 진공 시스템을 사용하게 되었습니다. 이 시스템은 보조 펌프로 작동하는 윤활유 공급 R5 로터리 베인 진공 펌프와 PUMA 진공 부스터로 구성됩니다. 이 진공 시스템은 최대 진공도가 1 x 10^-2mbar 미만이고 공정 중 실제 작업 압력은 2.5mbar에 달합니다. 이를 통해 이 사용 범위에서 가장 높은 진공 시스템의 최적의 흡입 용량이 달성됩니다(그림 2).

공정이 시작될 때 R5 로터리 베인 진공 펌프는 용광로를 대기압에서 100mbar의 러프진공으로 배기합니다. PUMA 진공 부스터의 전원은 이때만 켜집니다. 부스터로서 진공 시스템의 흡입 용량을 대폭 향상하여 공정 압력을 빠르게 달성하고 안정적으로 유지합니다.
진공 시스템을 로터리 베인 진공 펌프 및 공정에 맞게 특별히 조정된 제어 장치와 결합하면 에너지 소비를 최소화하면서 최대 흡입 용량을 달성할 수 있습니다. 작업 압력과 흡입 용량을 정확하게 유지하면 복제 가능한 공정을 실행하고 문서화할 수 있습니다. 이를 통해 원하는 제품 특성을 정확하게 달성할 수 있습니다. 대부분의 경우 고합금 스테인리스강은 HWL에서 플라즈마 질화 처리되지만, 건설용 강철이나 소결 금속도 이 공정을 사용하여 열 처리됩니다. 2013년 질화로를 가동한 이래 24시간 가동 중임에도 불구하고 진공 시스템에서 오작동이나 고장은 단 한 번도 발생하지 않았습니다. 연속운전은 설정 또는 배치 시간에 의해서만 중단됩니다.
카이 렘케는 진공 기술의 절대적인 신뢰성을 가장 중요하게 생각합니다. 그 이유는 공정 중 진공 시스템이 고장 나면 최고 품질의 값비싼 정밀 부품 배치 전체를 사용할 수 없게 될 수 있기 때문입니다. 이 기간 동안 진공 공급 장치의 오작동은 한 번도 발생하지 않았습니다. 그렇기 때문에 카이 렘케는 회사 및 "플라즈마 질화" 사업부의 계획된 확장을 위해 고려할 가치가 있는 유일한 질화 시스템에는 Busch (부쉬)의 진공 기술이 적용되어야 한다고 확신합니다. 진공 시스템의 유지보수가 최소한으로 제한됩니다. 오일 레벨을 매일 육안으로 검사할 수 있을 뿐만 아니라, R5 로터리 베인 진공 펌프와 PUMA 진공 부스터 기어의 오일은 2년마다 교체하면 됩니다. 또한, 카이 렘케는 Busch (부쉬) 서비스 센터가 근처에 있어 문제가 발생하면 즉시 현장에 출동할 수 있다는 사실도 알고 있습니다.