Vacuümsolderen is een speciaal hardsolderenproces dat gebaseerd is op capillaire werking. Hierbij wordt een geschikt soldeermateriaal tussen de voegmaterialen gesmolten. Door het daaropvolgende afkoelingsproces ontstaat een materiaaldichte verbinding. De vacuümatmosfeer voorkomt ongewenste reacties met de omgeving, zoals oxidatie, en zorgt zo voor optimale soldeervoorwaarden.

 

Het proces begint met een grondige reiniging van de componenten om vet, oxide en andere verontreinigingen te verwijderen. Vervolgens wordt het soldeer aangebracht in de vorm van folie, draad, pasta of een gegalvaniseerde laag. De componenten worden vervolgens exact gepositioneerd vastgezet in de vacuümoven.

 

Zodra de doeltemperatuur wordt bereikt, blijft het soldeer gedurende een bepaalde tijd gesmolten, zodat de te verbinden oppervlakken volledig worden bedekt. De gecontroleerde afkoeling voorkomt vervorming van het materiaal en zorgt voor een gelijkmatige microstructuur. Tot slot worden de werkstukken op sterkte, dichtheid en maatnauwkeurigheid getest om de hoogste kwaliteitsnormen te garanderen.

Het proces biedt talrijke voordelen, zoals hoogvaste en reproduceerbare verbindingen met perfecte, corrosiebestendige oppervlakken. Omdat er geen vloeimiddel nodig is, blijft er geen residu achter en zijn er geen ingewikkelde nabewerkingen nodig. Bovendien kunnen solderen en harden in één processtap worden gecombineerd, een efficiënte oplossing die zowel tijd als kosten bespaart.

 

De belangrijkste voordelen op een rij:

 

• Hoge sterkte en corrosiebestendigheid van de verbinding
• Schone, oxidevrije oppervlakken aangezien er geen vloeimiddelresten ontstaan
• Combinatie van verschillende materialen, bijvoorbeeld metaal-keramische verbindingen
• Gelijkmatige warmteverdeling dankzij het vaccuüm waardoor maatafwijkingen tot een minimum worden beperkt
• Minder nabewerking omdat er geen oxidatielagen worden gevormd
• Ideaal voor precisietoepassingen in de lucht- en ruimtevaart en medische techniek

Vacuümsolderen wordt vanwege de veelzijdigheid in veel industrieën toegepast. Het is geschikt voor hooggelegeerde staalsoorten, superlegeringen, roestvrij staal, koper, titanium, aluminium en voor veeleisende materialen zoals keramiek, hardmetalen, CBN en diamant. Deze brede materiaalcompatibiliteit maakt het proces bijzonder geschikt voor de machine- en gereedschapsbouw, waar het proces bijvoorbeeld wordt gebruikt voor het verbinden van hardmetaal en staal.

 

Dit proces speelt ook een belangrijke rol in de lucht- en ruimtevaart door de grote vraag naar extreem sterke en temperatuurbestendige structurele componenten. In de auto-industrie wordt het proces onder andere gebruikt bij de productie van hydraulische en koelsystemen. In de medische techniek biedt vacuümsolderen hygiënische, naadloze verbindingen en in de vacuüm- en meettechniek wordt vacuümsolderen ingezet voor de productie van uiterst nauwkeurige componenten. Een ander belangrijk toepassingsgebied is de productie van warmtewisselaars en verwarmingselementen die een optimale warmteoverdracht vereisen.

Voor nog betere resultaten kan vacuümsolderen met behulp van diverse speciale processen verder worden geoptimaliseerd. Een veelgebruikte methode is vacuümharden, gevolgd door ontlaten wat de mechanische sterkte van de componenten aanzienlijk verhoogt. De oppervlakteharding door nitreren zorgt bovendien voor een hoge slijtvastheid, wat de levensduur van de componenten verlengt.

 

Een ander belangrijk aspect is het spanningsarm gloeien, waarmee interne spanningen in het materiaal worden beperkt en zodoende de kans op vervorming of scheuren wordt geminimaliseerd. Bovendien kan door gericht gebruik van het capillaire effect een nog nauwkeurigere bevochtiging van de te solderen oppervlakken worden bereikt, waardoor de kwaliteit van de soldeerverbinding verder wordt geoptimaliseerd. Dankzij deze gespecialiseerde processen is het mogelijk om vacuümsolderen aan te passen aan specifieke eisen en zo nog hogere prestaties en betrouwbaarheid te garanderen.

 

Wilt u meer weten over vacuümsolderen? Neem contact op met ons team van experts!

 

Onze vestigingen in Duitsland en Europa vindt u hier.

Bij laserharden wordt de koolstofhoudende randlaag van een component door een hoogintensieve laserstraal verwarmd tot temperaturen van 900 tot 1500 °C. Deze lokale warmtetoevoer zorgt voor austenitisering van het staal. Terwijl de laserstraal beweegt, koelt het omringende materiaal de verhitte plek snel af, waardoor martensiet wordt gevormd. Deze snelle zelfafschrikking maakt het gebruikt van aanvullende afschrikmedia overbodig. Met dit proces kunnen bepaalde functionele oppervlakken gericht worden gehard en blijft de ductiliteit van het rest van het component behouden.

 

Laserharden is een oppervlaktehardingsproces zonder verandering van de chemische samenstelling. Laserharden is bijzonder geschikt voor grote werkstukken die slechts gedeeltelijk moeten worden gehard.

 

Met laserstralen kan het staaloppervlak puntvormig of vlak worden verhit tot de austenitiseringstemperatuur wordt bereikt. De verhitting met laserstralen gaat zeer snel. Dit helpt bij het afschrikken, dat bijna automatisch optreedt vanwege de snelle warmtegeleiding.

 

Afbeeldingstekst: Proces: Laserharden

Laserharden kan een alternatief zijn voor de warmtebehandelingsprocessen inductieharden of vlamharden. Het is bovendien uiterst geschikt als aanvullende oppervlaktebehandeling om slijtagegevoelige gebieden van componenten te beschermen. Het kan probleemloos worden geïntegreerd in bestaande productieprocessen, bijvoorbeeld in combinatie met bewerkings- en productiesmachines.

• Precies harden: Lokale harding van gedefinieerde gebieden.
• Minimale vervorming: Geringe warmte-inbreng vermindert materiaalvervormingen.
• Hoge reproduceerbaarheid: Exacte sturing van de warmte-inbreng.
• Geen afschrikmedia: Zelfafschrikking bespaart aanvullende processen.

Laserharden wordt toegepast in verschillende industrieën, zoals de productie van gereedschap, de automobielindustrie en de landbouwtechniek. Het proces is bijzonder geschikt voor componenten met complexere geometrie of zwaarbelaste componenten zoals nokkenassen, snijgereedschap en tandwielen.

 

Gangbare materialen zijn:

• Gereedschapsstaal (bijvoorbeeld koud- en warmwerkstaal)
• Veredelstaal
• Vormstaal
• Corrosiebestendig roestvrij staal (vanaf een koolstofgehalte 0,2%)
• Gietijzer

Het PACD-proces is gebaseerd op de diffusie van koolstofatomen vanuit een draaggas naar de oppervlaktelagen van het behandelde onderdeel. De basis hiervoor is een elektrische spanning die in een vacuüm een plasma van geïoniseerd gas genereert. Afhankelijk van de procesparameters (temperatuur, tijd, gassamenstelling) kan de diepte van de diffusielaag worden gevarieerd. Het gedetailleerde procesverloop is als volgt:

1. Voorbereiding van het materiaal: door het werkstuk te reinigen wordt voorkomen dat verontreinigingen het PACD-proces negatief kunnen beïnvloeden.
2. Vacuümvorming: het onderdeel wordt in een vacuümkamer geplaatst met een vacuüm van 0,1 tot 10 millibar. Anders kan de omgevingslucht de latere vorming van plasma belemmeren.
3. Gastoevoer: een gasmengsel met typische draaggassen van koolstof zoals methaan of propaan, wordt in de vacuümkamer geleid.
4. Plasma genereren: tussen de vacuümkamer en het werkstuk wordt een hoge spanning van 100 tot 1000 Volt aangelegd. Dit ioniseert het toegevoerde gas en levert de nodige energie voor de diffusie van de koolstofatomen. Het resulterende mengsel van hoogenergetische ionen, elektronen en neutrale deeltjes vorm het plasma.
5. Koolstofdiffusie: de hoogenergetische deeltjes in het plasma verwijderen materiaalatomen van het oppervlak van het werkstuk. Tegelijkertijd laten ze koolstofatomen vrij in het gas, die nu afhankelijk van de concentratiegradiënt in het oppervlak van het onderdeel kunnen diffunderen. Dit gebeurt doorgaans bij temperaturen tussen 300 °C en 400 °C.
6. Afkoeling: na het bereiken van de gewenste diffusiediepte wordt het plasma uitgeschakeld en wordt het werkstuk afgekoeld in een gecontroleerde atmosfeer om de mechanische eigenschappen verder te optimaliseren en oxidatie te voorkomen.

PACD combineert de voordelen van ander hardingsprocessen en biedt daarnaast nog meer voordelen:

 

• Verbeterde oppervlakte-eigenschappen: PACD zorgt voor verhoogde hardheid, verbeterde slijtvastheid en verhoogde vermoeidheidsweerstand.
• Behoud van corrosiebestendigheid: omdat er geen coating, maar een diffusie wordt uitgevoerd, bestaat er geen risico op ‘chippen’.
• Geen toename van broosheid: de diffusie vindt plaats zonder de vorming van carbiden, wat resulteert in minder brosheid van het behandelde oppervlak in vergelijking met traditionele carboneerprocessen.
• Hoge procescontrole: de nauwkeurige controle van procesparameters zoals temperatuur, druk en gassamenstelling zorgt voor een zeer gelijkmatige koolstofverdeling en reproduceerbare resultaten.
• Lagere temperaturen: door de lage procestemperaturen worden korrelgroei en carbidevorming geminimaliseerd, waardoor het risico op vervorming aanzienlijk wordt verminderd.
• Milieuvriendelijkheid: PACD produceert lagere emissies en minder milieubelastende bijproducten door het gebruik van een gesloten vacuümkamer.
• Selectief inzetharden: alleen het werkstukoppervlak wordt behandeld en diepere lagen blijven onaangetast. De gerichte behandeling van bepaalde gebieden is ook ideaal voor werkstukken met complexe geometrieën.
• Combinatie met andere processen: PACD kan zeer goed met andere productieprocessen worden gecombineerd om verschillende eigenschappen van onderdelen te optimaliseren.

De dikte van de bereikte PACD-zone ligt afhankelijk van het roestvrij staal en procesparameters tussen 20 en 40 micrometer. Aangezien er geen extra laag wordt aangebracht, maar koolstofatomen rechtstreeks in het materiaal worden toegevoegd, wordt de corrosiebestendigheid van het oppervlak behouden.

 

Er kunnen zeer hoge hardheden aan het oppervlak worden bereikt, die afhankelijk van de roestvrij stalen legering kunnen variëren. Bij roestvrij staal AISI 316 kan bijvoorbeeld een oppervlaktehardheid van meer dan 1.100 HV0.1 worden bereikt.

 

De positieve eigenschappen en het relatief milieuvriendelijke proces maken PACD interessant voor een breed scala industrieën en toepassingen:

 

• Industrieën: Auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, medische apparatuur, watersystemen enz.
• Componenten: Pompen, tandwielen, assen, chirurgische instrumenten, snijgereedschappen

De basisvoorwaarde voor PACD-inzetharden is inzicht in de natuurkunde, scheikunde en materiaalkunde om de interacties tussen materiaal en proces correct te kunnen beoordelen. De volgende uitdagingen moeten worden overwonnen:

 

• Passende procesparameters: de juiste temperatuur, behandelingstijd, gassamenstelling en geschikte druk zijn doorslaggevend om alle gewenste eigenschappen op het werkstukoppervlak te bereiken.
• Verschillende soorten roestvrij staal: verschillende soorten roestvrij staal reageren verschillend op de PACD-behandeling. De betreffende procesparameters moeten altijd aan de specifieke legering worden aangepast.
• Voorbehandeling en nabehandeling: Alleen experts kunnen beoordelen welke invloed eerdere voorbehandelingen hebben op het PACD-proces en welke voor- en nabehandelingen eventueel nog nodig zijn om het gewenste eindresultaat te bereiken.
• Kwaliteitscontrole: strenge kwaliteitscontroles zijn nodig om reproduceerbare resultaten en een consistent hoge kwaliteit te garanderen.

Kamervolume: 1,25 m3
Kamerafmetingen: diameter 800 mm, hoogte 2500 mm
Stroomvoorziening: spanning (100-1000 V), stroomsterkte (10-300 A)
Temperatuurregeling: 300 °C tot 400 °C

Om het succes van de PACD-behandeling te garanderen, hebben wij nauwkeurige informatie van u nodig over de aard van de te behandelen werkstukken en de gewenste eigenschappen. Onze klantenservice bezorgt u graag het desbetreffende formulier. Wij hebben onder andere de volgende gegevens nodig:

 

• Materiaal: welke roestvrijstalen legering (bijvoorbeeld AISI 304, AISI 316) moet worden behandeld?
• Afmetingen en geometrie: welke afmetingen en vorm heeft het werkstuk en hoeveel werkstukken moeten er worden gehard?
• Conditie van het oppervlak: zijn bepaalde voorbehandelingen (bijvoorbeeld reinigen, stralen) uitgevoerd of gewenst?
• Gewenste eigenschappen: Aan welke specificaties moeten worden voldaan? (hardheid, slijtvastheid, vermoeidheidsweerstand enz.)
• Speciale eisen: zijn er aanvullende eisen, zoals selectieve harding van bepaalde gebieden?

ALDOX biedt een uitzonderlijk hoge corrosiebestendigheid en geeft uw werkstukken een elegant antracietkleurig tot zwart oppervlak. Het is een milieuvriendelijk alternatief voor de gebruikelijke corrosiebeschermingsprocessen zoals vernikkelen, verchromen of zoutbadnitreren.
 
Wij gebruiken ALDOX voor de meest veeleisende technische componenten, zowel voor individuele onderdelen, onderdelen met speciale afmetingen als onderdelen in serieproductie. Wij staan u graag te woord in een persoonlijk en vrijblijvend adviesgesprek om zo goed mogelijk aan de individuele eisen van uw toepassingen te voldoen.

Het procesverloop van het ALDOX-S-proces is vrijwel identiek aan dat van het NIOX-proces. Voor optimale resultaten in de zoutsproeitest hebben wij echter parameters zoals temperatuur, gassamenstelling en laagstructuur aangepast. Zo wordt bijvoorbeeld na het nitreren de temperatuur tot de oxidatietemperatuur verlaagd.

Op deze manier ontstaat op het onderdeeloppervlak een 0,5 tot 2 µm dikke, dichte ijzeroxidelaag Fe3O4. De combinatie van de nitreerlaag (verbindingslaag) en oxidelaag bepaalt grotendeels de verbetering van de corrosiebestendigheid.

Procesverloop ALDOX-S

ALDOX-P verschilt van ALDOX-S doordat het een extra tussenbehandeling en een aanvullende oxidatieproces heeft. Hierdoor ontstaat er op het onderdeeloppervlakeen 1 tot 3 µm dikke, goed hechtende ijzeroxidelaag Fe3O4. De combinatie van de nitreerlaag als verbindingslaag met deze oxidelaag garandeert een aanzienlijke verbetering van de corrosiebestendigheid van het behandelde werkstuk.

Het geoptimaliseerde nitrocarboneren wordt aangevuld met een na-oxidatie van de werkstukken . De verbindingslaag die in de eerdere stap wordt gevormd, wordt gedeeltelijk omgezet in een oxidelaag door deze in een oxiderende omgeving te houden en af te koelen. Hierna volgt opnieuw een compleet oxidatieproces (verwarmen, oxideren en afkoelen). Hierdoor krijgen de werkstukken een extra oxidelaag.

Procesverloop ALDOX-P

• Hogere oppervlaktehardheid
• Verhoging van de corrosiebestendigheid
• Verhoging van de slijtvastheid
• Uitstekende glij- en wrijvingseigenschappen
• Hoge reproduceerbaarheid
• Elegante donkergrijze tot zwarte kleur
• Milieuvriendelijke methode
• Slechts een geringe toename van de oppervlakteruwheid
• Hoge maatnauwkeurigheid
• Er kan rekening worden gehouden met door de productie veroorzaakte maatveranderingen

De ALDOX-processen maken de behandeling van een breed scala aan materialen mogelijk, waaronder ongelegeerde en laaggelegeerde staalsoorten, gereedschapsstaal, gietmaterialen en sinterijzer. De behandelde werkstukken zijn perfect geschikt voor gebruik in de auto-industrie, maar ook in de machine- en installatietechniek.

In tegenstelling tot klassiek harden van thermisch behandeld veredelstaal in bijvoorbeeld olie of water, waarbij martensiet ontstaat, wordt bij bainietharden het gelijknamige bainiet geproduceerd. Het wordt gevormd uit austeniet onder isotherme omstandigheden of met continue koeling onder de temperatuur voor perlietvorming.
 
Afhankelijk van het temperatuurbereik voor bainietvorming wordt een onderscheid gemaakt tussen onderbainiet en bovenbainiet. Bovenbainiet bestaat uit een mengsel van naaldvormig ferriet en parallel lopende lagen van carbiden. Bij onderbainiet worden de carbiden onder een hoek van 60° ten opzichte van het ferriet in een schijfvormige structuur gevormd. Afhankelijk van de transformatieomstandigheden is er ook 'invers', korrelig en naaldvormig bainiet.
 
Proces van bainietharden:

• Het staal wordt verhit tot een temperatuur tussen 790 - 950 °C zodat austeniet in de constructie ontstaat. Dit proces wordt austenitisering genoemd.
• Het te harden materiaal wordt vervolgens afgeschrikt in een warmbad, bv. in gesmolten zout. Voor een isotherme transformatie moet een constante temperatuur tussen 220 °C en 400 °C worden aangehouden. De exacte temperatuur is afhankelijk van de legering en de specifieke locatie van het bainietgebied in het tijd-temperatuur-transformatiediagram. Deze moet hoger zijn dan de starttemperatuur van martensiet.
• Het staal blijft in het afschrikbad tot het austeniet in het gehele werkstuk zo volledig mogelijk is omgezet in bainiet. Afhankelijk van de temperatuur, staalsamenstelling en onderdeelafmetingen kan dit minuten tot uren duren.
• Ten slotte volgt het afkoelen tot kamertemperatuur. Vanwege de lage interne spanningen in de resulterende structuur is ontlaten niet nodig.

Bainietharden wordt gebruikt om bepaalde eigenschappen van staal en gietijzer specifiek aan te passen en biedt de volgende voordelen:

 

• Grotere sterkte en hardheid bij maximale taaiheid
• Minimale vervorming (vooral bij dunne werkstukken)
• Hogere vermoeiingssterkte (vergeleken met olieveredeling)
• Minder slijtage en hogere weerstand (bv. ook tegen waterstofbrosheid tijdens een coatingbehandeling)

 

Bainietharden is een proces met een breed scala aan mogelijke toepassingen. Het is met name geschikt voor dunne bouwdelen die aan hoge belastingen worden blootgesteld en weinig vervorming vereisen.
 
De auto-industrie is een toepassingsgebied voor bainietharden, bijvoorbeeld voor schroeven en bevestigingsmiddelen of voor plaatwerkdelen voor veiligheidskritieke toepassingen zoals gordelsystemen of stoelverstellers. Deze elementen vereisen maximale ductiliteit en hoge breuksterkte.
 
Andere mogelijke toepassingen zijn spijkers, veren, gietijzeren krukassen of, meer in het algemeen, alle onderdelen gemaakt van plaatstaal en bandmateriaalspoelen met kleine doorsnede.
 
Staalsoorten met een gemiddeld of hoog koolstofgehalte en een hardheid van 35 tot 55 HRC en nodulaire gietijzeren onderdelen zijn zeer geschikt voor bainietharden. Enkele voorbeelden van geschikte materialen staan in de materiaaltabel.

Toepassingsgebieden

Bainietharden is een belangrijk staalvoorbereidingsproces voor een aantal industrieën. Bijvoorbeeld:

• Windturbines
• Metalen halffabricaten
• Auto-industrie
• Beveiligingstechniek
• Landbouwmachines

Onze vestigingen in Duitsland en Europa vindt u hier.

Doorloop-veredelinstallatie:

 

Verwarmingscapaciteit: 500 kg/h

Bandbreedte: 900 mm

Verwarmde lengte van de oven: 5,4 m of 7,20 m

Geschikt voor bulkgoederen tot ca. 300 g per onderdeel

Lengte van de onderdelen: <200 mm

Dan hebben wij de volgende gegevens van u nodig:

 

• Materiaalaanduiding
• Vereiste hardheid (HRC) met tolerantie
• Maximaal toegestane vervorming
• Hardingstemperatuur- of materiaalgegevensbladen en ervaringswaarden

 

Als een testgebied is vereist, stuur ons dan de bijbehorende tekening en voeg een notitie toe aan de bestelling.

Oxideren is een nabehandeling die werkstukken na het nitreren van een oxidelaag voorziet waardoor tal van eigenschappen merkbaar verbeteren. Het proces wordt uitgevoerd door zuurstof toe te voegen bij een temperatuur tot 570 °C.
 
Tijdens het nitreren of nitrocarboneren wordt op het werkstuk een verbindingslaag van slechts enkele micrometers gevormd. Bij oxideren reageren de vrije ijzermoleculen en de ijzernitriden van deze verbindingslaag met de ingebrachte zuurstof tot stabiel ijzeroxide, dat als een maximaal 3 µm dunne oxidelaag op het oppervlak van het onderdeel wordt afgezet. Deze laag is uiterst chemisch resistent en verleent in combinatie met de verbindingslaag een hoge corrosieweerstand en andere belangrijke eigenschappen aan het werkstuk.
 
Als een naoxidatie wordt gepland, is dit de laatste processtap onmiddellijk na het nitreren. Na het oxideren mag het oppervlak niet worden bewerkt, omdat hierdoor de beschermlaag zou worden verwijderd. De vorming van een verbindingslaag tijdens het nitreren is een voorwaarde voor een succesvolle en duurzame oxidatie. De geharde verbindingslaag bestaat voornamelijk uit ijzernitride, terwijl de onderliggende diffusielaag ferriet bevat waaraan de oxidelaag minder goed kan hechten.

Aangezien oxideren een nabehandeling is van genitreerde werkstukken, zijn alle metalen die genitreerd kunnen worden geschikt. Dit omvat in principe alle gangbare giet- en sintermaterialen evenals ongelegeerde, laaggelegeerde en hooggelegeerde staalsoorten.

 

Oxideren is een goed alternatief voor bruneren en is ook mogelijk voor materialen die niet geschikt zijn om te bruneren. In vergelijking met bruneren is de beschermende werking tegen corrosie door oxideren duidelijk hoger. Volgens studies is het vergelijkbaar met de corrosiebescherming van een 10 µm dikke hardchroomlaag.
 
Naast de verbeterde mechanische eigenschappen wordt het onderdeeloppervlak ook optisch verbeterd door de grijs tot zwarte kleuring. De kleur van het oppervlak is afhankelijk van de staalkwaliteit.
 
Oxideren wordt met name aanbevolen voor genitreerde onderdelen gemaakt van laaggelegeerde materialen wanneer hoge eisen aan slijtage en corrosiebestendigheid worden gesteld. Dit zijn bijvoorbeeld onderdelen zoals hydraulische cilinders, aandrijfspindels en andere bewegende onderdelen die onderhevig zijn aan wrijving.

 

Als nabehandeling biedt oxideren een groot aantal voordelen die vooral in combinatie met nitreren een positief effect hebben op het praktische gebruik van de onderdelen:

• Hoge corrosiebescherming
• Zeer goede slijtvastheid
• Verbeterde loopeigenschappen
• Verbeterd glijden
• Optische verbetering door zwarte kleuring

 

 

U vindt Härtha in Duitsland, Italië en Nederland. In ons vestigingsoverzicht kunt u ook zien welke processen wij naast oxideren bij u in de omgeving aanbieden.

 

In principe kunnen alleen hardbare materialen worden veredeld. Om de gewenste martensiet- of bainietstructuur te vormen, moet het koolstofgehalte minimaal 0,2 % zijn. De korrelgrootte is een andere invloedsfactor voor de veredelbaarheid. Over het algemeen wordt zogenaamd veredelstaal met een koolstofgehalte tussen 0,35 % en 0,6 % gebruikt. Ook non-ferrometalen zoals titaniumlegeringen zijn echter geschikt voor dit proces. Andere staalsoorten zijn meer geschikt voor oppervlakteharding.

De veredeling bestaat uit drie stappen: verhitten tot austenitiseringstemperatuur of harden, afschrikken en ontlaten.

 

INFO: Wat is het verschil tussen harden en veredelen?
Harden en veredelen verschillen in doel en in de laatste stap van het respectievelijke proces. Terwijl bij harden de focus ligt op een slijtvast oppervlak, moet bij veredelen een hoge sterkte en taaiheid worden bereikt.
Dit verschil in eigenschappen wordt bereikt door aanzienlijk hogere ontlaattemperaturen bij het veredelen. Bij harden ligt de ontlaattemperatuur tussen 200 °C en 400 °C, bij veredelen tussen 550 °C en 700 °C.

Het harden

Tijdens het uitharden wordt het onderdeel verwarmd met een snelheid van meer dan 4 K/min tot minstens de austenitiseringstemperatuur van het materiaal wordt bereikt. De juiste verwarmingssnelheid is essentieel omdat het te snel verhogen van de temperatuur het risico op barsten en kromtrekken vergroot.
 

Het afschrikken

Het afschrikken wordt na harden uitgevoerd. Daarbij wordt het verwarmde materiaal snel afgekoeld in een geschikt afschrikmedium. Meestal wordt water, lucht of olie gebruikt. Het afschrikmedium, de temperatuur en de snelheid zijn doorslaggevend voor de doelstructuur van het materiaal en zijn eigenschappen.

De maximale snelheid bij afkoelen met minerale olie is 150-200 °C/s. Met water kan de snelheid drie keer zo hoog zijn.

Voor hypoeutectoïde staalsoorten ligt de afschriktemperatuur tussen 30 °C tot 50 °C boven de AC3-temperatuur gedefinieerd in het ijzer-koolstof-diagram. In het geval van hypereutectoïde staalsoorten moet vóór het afschrikken een temperatuur worden bereikt van net boven AC1 in het ijzer-koolstof-diagram.

De dikte van het(de) bouwdeel(-delen) bepaalt de houdtijd (tH) in het afschrikmedium. De volgende formule helpt om de houdtijd te schatten:

Als de koolstof in het austeniet is opgelost, kan de austenitiseringstemperatuur worden verhoogd om de carbiden volledig op te lossen. Dit leidt tot martensietvorming en brosheid, die door daaropvolgend ontlaten kan worden behandeld. Als de austenitiseringstemperatuur daarentegen niet wordt bereikt, kunnen zich in het martensiet zachte ferrietkernen vormen. Men spreekt dan van zachte plekken.
 

Het ontlaten

Ontlaten elimineert wat bekend staat als glashardheid na het afschrikken. Dit kan in verschillende ontlaatfasen worden uitgevoerd. De eerste fase kan het beste onmiddellijk na het afschrikken worden uitgevoerd. De ontlaattemperatuur ligt hier rond de 150 °C.

De naaldmartensiet of de tetragonale martensietstructuur als gevolg van het hardingsproces wordt nu omgezet in een kubische martensietstructuur en fijne tot zeer fijne carbiden worden afgescheiden. Het volume van het materiaal neemt af en het korrelrooster ontspant.

Dit voorkomt dat dislocaties wegglijden onder hoge belastingen en de daaruit resulterende scheurvorming. Het secundaire hardheidsmaximum van hardheid en taaiheidt treedt in.

Verdere ontlaatfasen bij temperaturen tussen 200 °C en 350 °C kunnen volgen om de hardheid van het werkstuk verder te verhogen. Bij hooggelegeerde staalsoorten kan een ontlaatfase boven 500 °C het ijzercarbide omzetten in stabielere speciale carbiden.

Het diagram toont de materiaaleigenschappen die kunnen worden bereikt door veredeling van het betreffende materiaal.
 

De voordelen in één oogopslag

De belangrijkste voordelen van het veredelen van materialen zijn:

• Evenwicht van hoge sterkte en hoge taaiheid
• Hoge weerstand tegen plastische vervorming (vanwege hoge sterkte)
• Aanzienlijk lager risico op scheuren en breken (vanwege hoge taaiheid)

Het doel van veredeling is de best mogelijke verhouding tussen hoge sterkte en taaiheid. Dit is vooral belangrijk voor componenten die aan bijzonder hoge belastingen worden blootgesteld en dienovereenkomstig resistent moeten zijn. Bijvoorbeeld:

• Krukassen
• Smeedstukken
• Machine-onderdelen
• Inrichtingsonderdelen
• Bouwdelen voor landbouwtechniek

 

 

Bepaalde legeringselementen kunnen de veredelbaarheid en sterkte van het staal verhogen. 42CrMo4, een chroom-molybdeen gelegeerd staal, is een van de meest voorkomende veredelstaalsoorten.

Een overzicht van andere geschikte materialen staat in de materiaaltabel.

 

Wilt u bij ons veredelen? We kijken ernaar uit om met u samen te werken en hebben onder andere de volgende gegevens nodig:

 

• Materiaalaanduiding
• Gewenste doelhardheid en eigenschappen
• Volgende geplande verwerkingsstappen

 

 

Veredelen behoort tot de kernactiviteiten van Härtha. Meer informatie vindt u in ons vestigingsoverzicht.

 

Als coatingmateriaal voor PVD-coaten worden metalen in een zeer zuivere, vaste vorm gebruikt. Afhankelijk van de gewenste laageigenschappen zijn dit bijvoorbeeld titanium, aluminium, chroom of zirkonium en silicium. Dit materiaal wordt 'target' genoemd.

De samenstelling, dikte en eigenschappen van de laag kunnen door de keuze van de 'target', procesparameters en afzettingsomstandigheden worden gecontroleerd. Zo kunnen bijvoorbeeld de structuur, de hardheid, maar ook de thermische weerstand worden ingesteld.

De gewenste laagdikte is ook afhankelijk van de grootte en het doel van het werkstuk. In principe is een laagdikte tot 10 µm mogelijk. Bij microgereedschap daarentegen is de laagdikte meestal minder dan 1 µm.

Er zijn verschillende processen voor PVD-coaten, die ook kunnen worden gecombineerd. Enkele van de meest voorkomende processen zijn:

• Arc-PVD: Bij boogverdamping wordt een boog tussen een elektrode en het laagmateriaal gecreëerd om deeltjes van de 'target' los te maken.
• Sputteren: De 'target' wordt gebombardeerd met magnetisch afgebogen ionen of elektronen.
• Laser: Het materiaal wordt gebombardeerd met laserstralen om verdamping op gang te brengen.

Bij Härtha bieden we sputteren en boogcoaten aan. De verschillende processen volgen in principe dezelfde stappen.

Verdamping

Bij verdampingsdepositie wordt de 'target' zo sterk verhit dat de atomen op het oppervlak als gas vrijkomen en beschikbaar zijn voor de volgende stap. Hiervoor bestaan verschillende technologieën. Bij Härtha gebruiken we het arc-proces.

Om gecontroleerde omstandigheden en wisselwerking met luchtmoleculen te voorkomen, vindt de verdamping in vacuüm plaats.

Reactie

Om het verdampte materiaal op het werkstukoppervlak af te zetten, voegt men vervolgens een reactief gas toe, dat zich bindt met de metaaldampen. De keuze van het gas heeft een belangrijke invloed op de eigenschappen van de laag. Meestal gaat het om een koolstofhoudend gas of stikstof. Deze gassen zorgen voor een sterke hechting en vormen nitride- en oxideverbindingen die bescherming bieden tegen roest en corrosie.

Om ongewenste chemische reacties te voorkomen, wordt deze stap in een chemisch niet-reactieve atmosfeer uitgevoerd. Dit kan worden gedaan met een inert gas zoals argon. Om ervoor te zorgen dat de laagdikte over het gehele werkstuk gelijkmatig is, wordt het werkstuk tijdens deze stap over meerdere assen geroteerd.

Afzetting

 
In de laatste stap worden de verdampte atomen van de 'target' afgezet op het werkstukoppervlak en vormen daar een dunne filmlaag.  

Slijtagebeschermende coatings in één oogopslag

PVD-coatings kunnen als slijtvaste lagen dienen. Zo zijn titaannitride, titaancarbonitride en titaanaluminiumnitride veelgebruikte basistypen.

Een overzicht van coatingsystemen en hun eigenschappen vindt u in onze tabel.

PVD-coatings worden in verschillende industrieën gebruikt voor een breed scala aan onderdelen:

• Snijgereedschappen
• Druk- en vormgereedschappen
• Kunststof matrijzen
• Industriële onderdelen
• Auto-onderdelen
• Sieraden en horloges
• Medische technologie
• Decoratie en sporttoepassingen
• Aluminium spuitgietstukken

De PVD-coating is een oppervlaktebehandeling. Om veranderingen in de structuur en hardheid uit te sluiten en maatnauwkeurigheid te garanderen, moet het materiaal vóór het coaten een warmtebehandeling ondergaan.

 

Aangezien PVD-coatings onder 500 °C kunnen worden aangebracht, is het proces zeer geschikt voor snelstaal, warmwerkstaal en sommige koudwerkstaal.

 

Staalsoorten die bij zeer lage temperaturen zijn ontlaten, kunnen in principe ook worden gecoat met speciale coatingsystemen voor processen bij lage temperaturen (tussen 250 °C en 450 °C).

De belangrijkste voordelen van PVD-coatings in één oogopslag:

• Hoge maatnauwkeurigheid door geringe laagdikte
• Hoge hechtsterkte
• Verbetering van slijtvastheid en hardheid
• Wrijvingsreductie door gladde oppervlakken
• Coatingtemperatuur tot 450 °C
• Elke gewenste laagstructuur (monolayer, multilayer)
• Optische veredeling

Bij Härtha bieden wij u PVD-coating en DLC-coating aan. Wij coaten werkstukken van verschillende groottes, van enkele micro's tot een diameter van 500 mm. Naast gestandaardiseerde coatings ontwikkelen wij ook op maat gemaakte oplossingen voor uw specifieke toepassing.

Wij inspecteren alle PVD-coatings visueel. Als u intensieve tests wenst, kunnen we niet-destructieve testmethoden aanbevelen.

Om een offerte voor PVD-coaten op te stellen of om een andere coatingoplossing voor u te vinden, hebben wij de volgende gegevens nodig:

• Toepassingsdoel
• Materiaalaanduiding
• Thermische voorbehandelingen
• Gewenste laagdikte in µm

Zoek een vestiging bij u in de buurt. In ons vestigingsoverzicht kunt u zien waar wij bij Härtha PVD-coaten en andere metaalbewerkingsprocessen aanbieden.

 

Het richten van staal wordt steeds belangrijker met steeds nauwere toleranties. Het is vergelijkbaar met buigen. De oorspronkelijke toestand van het werkstuk kan door het richten niet worden hersteld. Er zijn verschillende methodes beschikbaar.

 

Inmiddels zijn er elektromechanisch en hydraulische richtbanken met computersturing. Dit biedt vooral voordelen bij serieproductie. Bij Härtha werken we met een handmatige richtpers .

 

Vereisten

Het doel bij het richten van staal is het handhaven van een gespecificeerd tolerantiebereik voor vervorming. Vóór, tijdens en na het richten worden de afmetingen van het onderdeel en de afwijkingen handmatig of door NC-besturing gemeten. Als de vormafwijking bij serieonderdelen altijd gelijk is, kan een vaste vervorming worden ingesteld en zijn verdere metingen overbodig.
 

 

Richten van ronde vormen

Richten van ronde vormen beschrijft verschillende processen voor het richten van ronde onderdelen. Afwijkingen worden tijdens het draaien door sensoren gemeten. Het is belangrijk dat deze sensoren tijdens de meting in contact staan met het onderdeel. Richten van ronde vormen wordt onderverdeeld in rolrichten en buigrichten.

Rolrichten

Het rolrichten wordt meestal vroeg in het productieproces van onderdelen gebruikt, bijvoorbeeld bij onafgewerkte onderdelen na het smeden. Met dit proces moet een gelijkmatig materiaal worden bereikt en spanning worden verminderd. Dit type richten heeft meestal invloed op het gehele onderdeel.

Buigrichten

Bij buigrichten moeten bestaande afwijkingen doelgericht worden gecorrigeerd. Hiervoor is de meting van de afmetingen van het onderdeel en de concentriciteitsafwijkingen vereist. Alleen zo kan het werkstuk juist in de richtpers worden gepositioneerd. Vervolgens wordt de buigslag met de richtpers uitgevoerd. Dit kan handmatig of door de NC-besturing worden uitgevoerd.

Hoogfrequent hameren

Hoogfrequent hameren is bijvoorbeeld geschikt voor lasnaden of om de levensduur van de gebruikte onderdelen te verlengen. Met dit richtproces kunnen vervormingen en interne spanningen in bepaalde delen van het onderdeel worden behandeld. Het kan een bijzonder hoge maatnauwkeurigheid bewerkstelligen.

Vormdelen richten

Het richten van vormdelen is geschikt voor niet-rotatiesymmetrische onderdelen zoals aluminium gietstukken. Hiervoor moet het meetapparaat op een streefwaarde worden gekalibreerd. Het richten wordt door middel van buiging uitgevoerd.
 
INFO: Richten van buizen
Bij de productie van buizen treden vaak afwijkingen van de rondheid op, die moeten worden gericht. Vroeger werd de rondheid van buizen met het oog bepaald. Tegenwoordig gelden soms zeer precieze specificaties. De rondheid van een meter buis mag bijvoorbeeld maximaal 0,2 mm afwijken. Bij langere referentielengten kunnen dienovereenkomstig grotere afwijkingen optreden. Dergelijke vereisten stellen het gebruik van moderne richtmachines voorop.

 

Telkens wanneer vervorming van stalen onderdelen optreedt, kan richten worden gebruikt, zowel voor thermische als mechanische metaalbewerking. Ook tijdens het gebruik van werkstukken kan vervorming optreden. Richten is geschikt voor alle staalsoorten , van ongelegeerd constructiestaal tot gehard speciaal staal.

 

 

Afhankelijk van het proces biedt richten de volgende voordelen:

 

• Hoge maatnauwkeurigheid
• Optimale vlakheid
• Geschikt voor verschillende afmetingen van onderdelen
• Geschikt voor verschillende staalsoorten

 

 

Wilt u werkstukken van staal, RVS of aluminium door ons laten richten? Dan hebben we hiervoor de volgende informatie over uw werkstuk nodig:

 

• Materiaalaanduiding
• Hardheid
• Warmtebehandelingen
• Gewicht en aantal
• Afmetingen

 

 

In ons vestigingsoverzicht kunt u zien waar u Härtha bij u in de omgeving kunt vinden en welke processen die wij aanbieden naast het richten van staal.

 

 

Diepkoelen is niet alleen zinvol voor materialen met restausteniet bij kamertemperatuur. Het wordt voornamelijk gebruikt voor hooggelegeerd ledeburistisch gereedschapsstaal, maar ook voor eutectoïde gereedschapsstaalsoorten. Bij ongelegeerde en laaggelegeerde staalsoorten wordt er restausteniet gevormd vanaf een koolstofgehalte van ten minste 0,5 %.

 

Diepkoelen vindt meestal direct na het harden plaats. Om het hoge risico op scheuren tijdens het diepkoelen te beperken, wordt dit steeds vaker na het eerste ontlaatproces gebruikt. Daarbij moet de afscheiding van verspreide η-carbiden van het proces een succes maken. Deze samenhang is echter niet definitief opgehelderd.

 

Of het restaustenietgehalte beter wordt gestabiliseerd door herhaaldelijk ontlaten of diepkoelen, hangt af van het materiaal.

 

 

Door staalsoorten na de warmtebehandeling te diepkoelen, worden ze extra gehard en krijgen ze vormvastheid. Dit gebeurt door de staalsoorten af te koelen naar -90 °C tot -196 °C. Bij deze temperaturen verandert het restausteniet in het materiaal in martensiet.

 

Als het restausteniet niet wordt verminderd, kunnen bij het gebruik van het onderdeel veranderingen in de microstructuur en in het volume optreden. De reden hiervoor is het zachte restausteniet, dat in een periode van weken verandert in harder martensiet. Deze geleidelijke verandering in maatnauwkeurigheid wordt voorkomen door staal te diepkoelen. Dit is vooral belangrijk bij precisie-onderdelen en zeer nauwkeurige gereedschappen.

 

INFORMATIE: Methodes voor diepkoelen
Bij diepkoelen zijn door verschillende methodes steeds lagere temperaturen mogelijk. Met diepkoelkisten en -kasten wordt de lucht afgekoeld tot -60 °C. Door alcoholmengsels, droogijs en vloeibaar gas worden temperaturen ver onder -60 °C bereikt. Door te diepkoelen met vloeibare stikstof wordt een temperatuur van -196 °C bereikt en vloeibaar helium maakt diepkoelen tot -269 °C mogelijk.

 

 

Wat gebeurt er bij diepkoelen?

Bij diepkoelen wordt het koelproces na het harden verlengd, om de transformatie van austeniet naar martensiet te versnellen. Hiervoor wordt het onderdeel meestal afgekoeld tot -90 °C. Om een nog snellere transformatie te bereiken, is het ook mogelijk om gedurende een langere periode af te koelen tot -196 °C. Daarna volgt minimaal één ontlaatproces.

 

Dit proces transformeert de voorheen heterogene microstructuur in een homogene roosterstructuur. Hierdoor worden interne spanningen in de structuur verminderd. Bovendien wordt de hardheid en slijtvastheid verbeterd door het hogere martensietgehalte.

 

 

 

Diepkoelen is vooral bedoeld om sluipende veranderingen in maatnauwkeurigheid te voorkomen en biedt de volgende voordelen:

 

• Versterking van maatvastheid
• Minder interne spanningen
• Minder slijtage door hogere slijtvastheid
• Automatiseerbaar en reproduceerbaar
• Ideaal voor precisiegereedschappen

 

 

De basisvereisten voor diepkoelen zijn een koolstofgehalte van minimaal 0,5 % en een toereikend gehalte van legeringselementen met een martensieteindtemperatuur (Mf) onder 30 °C. Alle staalsoorten die aan deze eisen voldoen, zijn geschikt voor diepkoelen.
Voorbeelden zijn:

 

• Ledeburitisch chroomstaal (bijv. 1.2080, 1.2379, 1.2436)
• Snelstaalsoorten
• Eutectoïde gereedschapsstaalsoorten (bijv. 1.2842)

 

 

Onze installaties voor diepkoelen hebben de volgende afmetingen:
1150 x 750 x 600 mm / 500 kg

 

 

In ons interactieve vestigingsoverzicht komt u te weten waar we bij Härtha het diepkoelen van staal aanbieden.

 

 

Wilt u uw onderdelen door ons laten harden en diepkoelen? Wij komen graag bij u langs met een aanbod. Verstrek ons de materiaalaanduiding, de afmetingen, het gewicht en het aantal de te behandelen onderdelen.