Spannungsarmglühen

Das Spannungsarmglühen baut innere Spannungen in metallischen Gefügen ab. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich die Eigenspannungen im Metall mit Beanspruchungsspannungen überlagern, die durch eine Weiterbearbeitung oder Verwendung des Werkstücks auftreten können. Das schützt das Werkstück vor Verzug und Bruch.

Eigenspannungen entstehen im Metall unter anderem durch folgende Prozesse:

• Spanabhebende Bearbeitung wie zum Beispiel Drehen oder Fräsen
• Schweißen
• Kaltverformung wie zum Beispiel Tiefziehen oder Biegen
• Ungleichmäßige Abkühlung wie zum Beispiel durch Schwindungsbehinderung beim Gießen
• Gefügeumwandlung

Wird das Spannungsarmglühen fachgerecht durchgeführt, können in der Regel mehr als 90% der Spannungen abgebaut werden. Das Spannungsarmglühen kann in einem Umluftofen erfolgen.

Zum Schutz der Werkstückoberfläche vor Oxidation wird das Spannungsarmglühen im Schutzgasofen durchgeführt. Bei hohen Anforderungen an die Bauteiloberfläche bietet sich zudem die Behandlung in einem Vakuumofen an.

Einzelne Phasen

Das Spannungsarmglühen unterteilt sich im Wesentlichen in drei Phasen: das Anwärmen, das Halten und das Abkühlen. In der Anwärmzeit wird der Werkstoff erhitzt. Danach folgt eine Haltezeit von vier bis sechs Stunden bei gleichbleibender Temperatur.

Die Glühtemperatur und die Glühdauer sind wichtige Komponenten für ein gelungenes Verfahren. Abschließend wird das Werkstück während der Abkühlzeit langsam an der Luft oder im Ofen abgekühlt, um erneut auftretende Spannungen und Rissbildung zu vermeiden.

Sowohl die Aufwärmphase als auch die Abkühlphase sollten langsam und kontrolliert entsprechend der Wärmeleitfähigkeit im Material erfolgen. Das sorgt für einen geringen Temperaturgradienten zwischen der Oberfläche und dem Kern des Werkstücks. Eine zu schnelle Aufwärm- oder Abkühlgeschwindigkeit kann zu neuen Spannungen führen. Das spielt vor allem bei Werkstücken mit großen Unterschieden in der Form und Wanddicke eine Rolle.

Vorteile auf einen Blick

Das Spannungsarmglühen bringt unter anderem folgende Vorteile für ein Bauteil:

• Minimierung der Spannungen um über 90%
• Bessere Zerspanbarkeit des Materials und damit längere Standzeit für Werkzeuge
• Verzugsarme Weiterbearbeitung möglich
• Minimierung der Rissbildungsgefahr
• Keine Aufhärtung an der Bauteiloberfläche
• Höhere Präzision
• Kurze Bearbeitungszeiten durch geringeres Aufmaß

Spannungsarmglühen ist sinnvoll nach der Grobbearbeitung von Werkstücken. Zum Beispiel können Schweißkonstruktionen auf diese Weise von Spannungen befreit werden.

Außerdem eignet sich dieses Verfahren zur Vorbereitung der Feinbearbeitung von Werkstücken. So müssen zum Beispiel Bauteile mit geringen Maßtoleranzen, die durch Nitrocarburieren behandelt werden sollen, geringe Spannungen aufweisen.

Die richtige Glühtemperatur ist essenziell für das gewünschte Ergebnis. Sie ist unter anderem abhängig von der Werkstoffsorte und der Vorbehandlung. Vergütete Stähle werden beispielsweise mindestens 30 °C unter der letzten Anlasstemperatur geglüht. Gehärtete Gusseisen können gar nicht spannungsarmgeglüht werden, weil die Glühtemperatur einen Anlasseffekt auslösen würde.

Unvergütete Gusseisen können geglüht werden. Die richtige Temperatur ist abhängig von der Legierungszusammensetzung. Für unlegierte Gusseisensorten sind das 500 °C bis 550 °C, für niedriglegierte 550 °C bis 600 °C, und für hochlegierte 600 °C bis 650°C.

Feinkornstähle werden bei Temperaturen unter 580 °C geglüht, weil es sonst zu einer Vergröberung im Gefüge kommt. Rostfreie Stähle werden zumeist mit Lösungsglühen behandelt.

Kupfer- und Messingkomponenten können ebenfalls mit Spannungsarmglühen behandelt werden. Je nach Zusammensetzung der Legierung liegt die Glühtemperatur bei Messingbauteilen zwischen 250 °C und 500 °C und bei Kupferwerkstücken zwischen 150 °C und 275 °C.