Low-cost – Härtesystem für den eigenen Werkzeugbau
Lösungsansätze zur Auftragsabarbeitung von „Schnellschüssen“
Einführung
Das Härten, Anlassen Glühen – kurz die Wärmebehandlung von Metallen – wird üblicherweise durch Lohnfertiger in Vakuumöfen durchgeführt. Die Technologie der Vakuumwärmebehandlung hat sich gerade bei hochlegierten Werkzeug- und Vergütestählen gegenüber alten umweltfeindlichen Wärmebehandlungsverfahren wie z.B. das Salzbadverfahren, durchgesetzt.
Bei der Vakuumwärmebehandlung werden allgemein eine guter Verschleißwiderstand und Zähigkeit im Stahl erzielt. Darüber hinaus wird durch das Abschrecken der Werkstücke im Vakauumofen durch Gas der Verzug der Bauteile verringert, weil die „Gasabschreckung“ weniger schroff ist, als das Abschrecken in einem Salz- oder Ölbad.
Auch vor dem Hintergrund des Umweltbewusstseins hat die Verbreitung der Vakuumtechnologie zur Recht ihre Daseinsberechtigung bewiesen. So wird wegen dem Verzicht auf Abschrecköle und Salze die Umweltbelastung nachhaltig reduziert. Auf die Aufbereitung-/Entsorgung der Salzbaddämpfe bzw. Abschrecköle kann verzichtet werden.
Durch die Gasabschreckung können auf nachfolgende Reinigungsprozesse verzichtet werden. Auf die mechanische Nachbehandlung zur Entfernung störender Oxid- und Zunderschichten kann ebenfalls verzichtet werden.
Aufgrund der hohen Investitionskosten für eine Vakuum-Wärmebehandlungsanlage rechnet sich diese Technologie i.d.R. aber nur in sehr großen Betrieben. Deswegen hat sich bereits ein Dienstleistungssektor für die Wärmebehandlung durch Lohn-Härtereien gebildet.
Mit dem hier vorgestelltem Anlagenkonzept ASHS1 haben nun auch Betriebe mit kleinem und mittlerem Auftragsvolumen eine Möglichkeit, ihre Bauteile und Werkzeuge kostengünstig, schnell und flexibel unter Schutzgas zu Härten und zu Glühen.
Die Wärmebehandlung mit dem: Arnold Schröder Härte-System
Das beschriebene Wärmebehandlungssystem ASHS 1 besteht aus einem Glüh- und Härteofen, einem Kombitisch mit Ventilator zur Luftabschreckung und Abschreck- und Reinigungsbädern, einem Gasdorn zur Wärmebehandlung unter Schutzgasatmosphäre sowie einem Umluft-/Anlassofen.
Das ganze System ist Modular zusammenstellbar. Ja nach Art der Wärmebehandlung – z.B. Härten unter Schutzgas; Einsatzhärten oder Pulvernitrieren – kann das Wärmebehandlungssystem flexibel auf die Anforderungen des Anwenders angepasst werden.
Ofen- und Anlagentechnik
An den Seiten des Kombitischs ist ein Abschreck- und Reinigungsbad montiert. Die Bäder haben je einen Chargierkorb und sind mit einem Klappdeckel ausgestattet. Im Wasserbad kann ein Heizelement mit Thermostat montiert werden, damit unter Einsatz eines Entfettungs-/Reinigungsmittel bei entsprechender Temperatur der größtmögliche Effekt bei der Vor- und Nachbehandlung des Werkstücks erzielt wird.
Der Glüh- und Härteofen steht in verschiedenen Größen (10 l, 20, l und 30 l Volumen) zur Verfügung.
Der im Glüh- und Härteofen eingesetzte Schutzgasdorn dient zum Schutz gegen die Ofenflächenoxidation auf den Werkstücken, unter Anwendung von Stickstoff oder Argon. Reduzierende Gase wie z.B. Formiergas 95/5 (Gemisch aus 95% Stickstoff und 5% Wasserstoff) werden bei hochlegierten Stählen eingesetzt um eine Entkohlung im Stahl zu verhindern.
Der Härtevorgang wird durch das Anlassen abgeschlossen. Durch das Abschrecken wird das Gefüge im Stahl derart komprimiert, das die erzielte Härte viel zu intensiv wäre um das Werkzeug einzusetzen. Dem zerstören des Werkzeugs durch Bruch infolge der zu hohen Härte wird durch das Anlassen entgegengewirkt. Anlassen heißt, durch erneutes Glühen des Werkstücks auf (niedrigere) Anlasstemperaturen, i.d. Regel zwischen 250 °C und 550 °C wird das Werkstück wieder entspannt.
Aufgrund der sehr genauen Temperaturverteilung und des schnellen Wärmeeintrag durch Konfektion eigenen sich für das Anlassen am besten Umluftöfen, welcher sich um ASHS 1 unter dem Härteofen im Kombitisch wiederfindet.
Das komplette Wärmebehandlungssystem benötigt eine Aufstellfläche ca. 6 m² .
Kostenrechnung
Der Preis für die beschriebene Anlage liegt je nach Ausführung zwischen EUR 8.000 und EUR 12.000,-.
Bei einem angenommenen Mittelwert von EUR 10.000,- und der Annahme dass die Anlage in 5 Jahren steuerlich abgesetzt ist und an 220 Arbeitstagen ( 1 Charge pro Tag) betrieben wird, betragen die Fixkosten EUR 9,09/Charge.
Unter Annahme 3 kW/Charge; EUR 0,20/kWh; 0,1 m³/Charge; EUR 2,-/ m³/N Gasverbrauch; EUR 20.-/Personalkosten/Charge und 5 kg Chargengewicht liegen die variablen Kosten bei EUR 20,80. Das ergibt ein Preis von ca. EUR 6,-/kg Charge (5,98).
Fazit
Vor dem Hintergrund der signifikanten Zeitersparnis gegenüber der Beauftragung zur Durchführung der Wärmebehandlung eines externen Dienstleisters – der im Übrigen auch Kosten generiert – wird mit der Anschaffung einer eigenen Anlage ein Wettbewerbsvorteil geschaffen, der gerade bei sogenannten „Schnellschüssen“ zum großen Vorteil wird.
Familienunternehmen in der 2. Generation
Kontakt
Arnold Schröder Industrieöfen GmbH
Markus Schröder
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