Vakuumbehandlingar

Vakuumhärdning

Vid vakuumhärdning upphettas arbetsstycket i en vakuumugn. Processen startar alltid vid rumstemperatur. När härdningstemperaturen och hålltid har uppnåtts, släcks arbetsstyckena med hjälp av trycksatt kvävgas.

Metodens fördelar är:

Hög släckeffekt
Justerbar släckintensitet
Jämna släckegenskaperMiljövänlig process (ingen härdolja)
Utmärkt ytfinish
Små måttförändringar
Ingen intern oxidation eller kolavbränning

Vid vakuumhärdning används tre vakuumugnar från värmebehandlingsugnleverantören Ipsen, med en maximal temperatur på 1300 °C. Alla tre ugnar kan användas för härdning av plastformar, pressgjutningsformar samt klipp- och formningsverktyg. Den maximala släcktrycket för kvävgas är upp till 12 bar. Vid beställning av värmebehandling är det viktigt att ange eventuella efterbehandlingar som trådsågning, gnistbearbetning eller beläggningar.

Vakuumkolning

Vid lågtrycksuppkolning (LPC) kombineras fördelarna med vakuumhärdning och uppkolningshärdning. I kombination med gassläckning erhålls en produkt med en felfri och ren yta.

Som uppkolningsgas används acetylen. Acetylen bildar inget metan, till skillnad från traditionella uppkolningsgaser. Detta innebär lägre gasförbrukning, en högre andel fritt reaktivt kol och en effektivare uppkolning jämfört med konventionella metoder. Ingen sotbildning förekommer på arbetsstyckena.

Vid gassläckning härdas arbetsstycket i kvävgas. Metoden är mycket miljövänlig eftersom ingen rengöring av släckolja behövs. I ugnen uppstår varken giftiga eller brännbara ångor eller andra utsläpp.

Fördelar och användningsområden

Genom lågtrycksuppkolning och gassläckning uppnås små måttförändringar och en utmärkt ytfinish på arbetsstyckena, vilket minskar behovet av slipning avsevärt. De mekaniska egenskaperna blir också utmärkta, samtidigt som intern oxidation helt förhindras.
Metoden möjliggör dessutom effektiv uppkolning av tunna och djupa hål – något som inte är möjligt med traditionella uppkolningsmetoder.

Metoden lämpar sig särskilt väl för tillverkning av maskindelar och komponenter som kräver hög slitstyrka och utmattningshållfasthet, såsom borrhammardelar och kugghjul.
Andra användningsområden är växellådsdelar, produktionsverktyg och vapendelar.

Vakuumnitrokarburering

Metoden är en modifierad version av den normala lågtrycksuppkolningen, där både kol och kväve tillförs stålet. Processtemperaturen är över 800 °C. Under dessa förhållanden bildas ett uppkolningshärdat skikt som innehåller kväve på arbetsstyckets yta. Typiska skikttjocklekar (CHD) ligger mellan 0,2 och 0,8 mm. Som stål kan vanliga uppkolningshärdningsstål användas, vilka rekommenderas för vakuumuppkolning. Mycket goda erfarenheter har erhållits med stålsorten 18CrNiMo7-6, där även kärnan härdas till en hållfasthet motsvarande seghärdning.Metoden ska inte förväxlas med nitrering, som sker vid betydligt lägre temperaturer.

Metodens fördelar:

Den förbättrar komponentens värmetålighet – driftstemperaturen kan vara upp till 50 °C högre än hos en konventionellt uppkolningshärdad komponent utan att ythårdheten minskar. Detta är särskilt viktigt för kugghjul och bränslekomponenter som utsätts för hög belastning. Ythärdbarheten förbättras, vilket gör det möjligt att använda även mindre legerade uppkolningsstål som 16MnCr5. Ythårdheten är dessutom högre än vid traditionell uppkolning eller vakuumuppkolning, ofta över 800 HV1. För maximal hårdhet kan krymhärdning tillämpas som tillägg. Metoden tränger effektivt in även i små hål – något som endast är möjligt med vakuummetoder. Samtidigt förbättras slitstyrkan och de tribologiska egenskaperna hos ytan, vilket är avgörande för till exempel kugghjul. Produkten kommer ut ur vakuumugnen ljus och med minimala måttförändringar. Ingen porositet eller korngränsoxidation uppstår som i traditionella ugnar, vilket förbättrar utmattningshållfastheten. Det är också möjligt att utföra en kombinationsprocess, där det vakuumuppkolade skiktet är exempelvis 1,5 mm (CHD) och det nitrokarburerade skiktet tunnare, till exempel 0,4 mm – vilket ökar lastbärförmågan ytterligare.

Hydrovac

Metoden lämpar sig för värmebehandling av syrafasta och rostfria stål, särskilt när man vill bevara god ytfinish och korrosionsbeständighet. Rostfria och syrafasta komponenter kräver normalt ingen separat värmebehandling och kan inte härdas (AISI 300-serien).

I följande fall kan det dock finnas behov av att normalisera strukturen eller avlägsna spänningar:

Strukturen behöver normaliseras efter svetsning eller smidning.
Strukturen har blivit känslig till följd av svetsning.
Strukturen behöver normaliseras och mjukas upp efter kallbearbetning.
Behov av spänningsavlastning efter svetsning, bearbetning eller maskinbearbetning.

Stålkvaliteter som lämpar sig för Hydrovac-metoden är vanligtvis AISI 304 (L), AISI 316 (L) och andra motsvarande austenitiska kvaliteter. Även andra grupper av rostfria stål (ferritiska och martensitiska) kan mjukglödgas och spänningsavlastas med Hydrovac-metoden så att ytan förblir blank.

Om dessa stål behandlas i luftugnar eller vanliga skyddsgasugnar blir resultatet en svart, svårstädad yta med försämrade korrosionsegenskaper. Hydrovac ger en blank yta vid alla nödvändiga temperaturer (500–1100 °C) och bevarar ett mycket gott korrosionsmotstånd tack vare användningen av ren tryckkvävgas, som säkerställer tillräcklig kylhastighet.

Lösningsglödgning

Lösningsglödgning av austenitiska stål passar för färdiga eller nästan färdiga komponenter och rekommenderas när

Strukturen behöver normaliseras efter svetsning eller smidning.
Strukturen har blivit sensibiliserad i samband med svetsning.
Strukturen behöver normaliseras och mjukas upp efter kallbearbetning.
Det finns behov av spänningsavlastning efter svetsning, deformation eller bearbetning.

Vacubraze – vakuumlödning

Vakuumlödning av formar och kärnor med Vacubraze-metoden möjliggör fri utformning av kylkanaler i ett eller flera plan. Detta ger effektivare kylning exakt på rätt ställe och därigenom kortare cykeltider i produktionen. Metoden lämpar sig för sammanfogning av formsprutningsformar och kärnor tillverkade av plastformstål BÖHLER M310 ESU. Härdningen utförs samtidigt med sammanfogningen.

Tillverkning av flerlagersformar innebär flera konstruktionskrav, från materialval till färdig form, vilket gör att ett framgångsrikt projekt kräver nära samarbete mellan beställaren och härdningsverket redan från början.