Kurzfassung
Seit einigen Jahren gehört die Niederdruckaufkohlung zum festen Bestandteil für den Prozess der Einsatzhärtung in der Getriebe- und Luftfahrtindustrie und in einigen Lohnbehandlungsbetrieben. Speziell in dem Bereich der Einsatzhärtung von Bauteilen für die Einspritzung von z.B. Kraftstoffen ist die Gasaufkohlung in zunehmendem Maße von der Niederdruckaufkohlung, vor allen Dingen wegen der Randoxidationsfreiheit, der gleichmäßigen Aufkohlung komplexer Geometrien und der Möglichkeit der Hochdruckgasabschreckung, die zusätzlich Vorteile hinsichtlich der trockenen und verzugsarmen Abschrecktechnik, der Umweltkonformität sowie der Wirtschaftlichkeit besitzt, abgelöst worden [1–8]. In einigen Anwendungsfällen in der industriellen Praxis erfordern die Einsatzbedingungen hohe Einsatzhärtungstiefen bis zu einigen Millimetern. Die Vakuumtechnik ermöglicht in einfacher Weise die Durchführung dieser Wärmebehandlungen bei Temperaturen im Bereich von 1000 °C bis 1050 °C. So können die Zyklusdauern, die bei konventionellen Temperaturen benötigt werden, drastisch reduziert und, wenn nötig, auch sehr hohe Randkohlenstoffwerte erreicht werden. In diesem Beitrag werden die Übertragungseigenschaften des Aufkohlungsgases Acetylen bei diesen hohen Temperaturen vorgestellt und an ausgewählten Beispielen aus der industriellen Praxis die erreichten Einsparpotenziale herausgearbeitet.
KurzfassungFür die zeitnahe Regelung von Anlagen zur Niederdruckaufkohlung werden robuste Sensoren und Messsysteme benötigt, die ein Signal zu dem momentan in den Werkstof übergehenden Kohlenstof liefern. Für diese Applikation wurde ein coulometrischer Festelektrolytsensor auf der Basis von stabilisiertem Zirconiumdioxid eingesetzt, der die kontinuierliche Umsetzung eines Teilstroms des Ofenabgases mit Sauerstof ermöglicht. Untersuchungen mit diesem Sensor im Labor und an einer Einkammer-Anlage im Vergleich mit einem H2-Wärmeleitfähigkeitssensor (WLD) zeigen, dass der Titrationsstrom deutlich schneller reagiert als das Signal des WLD und nach einer Kalibrierung als direktes Maß für den Kohlenstofübergang herangezogen werden kann. Der Vergleich der mit dem coulometrischen Sensor online gemessenen integralen Kohlenstofübertragung mit dem oline bestimmten Kohlenstofproil der behandelten Werkstücke zeigt im Rahmen der erreichbaren Genauigkeit eine zufriedenstellende Übereinstimmung.
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