Vakuum-Löten ist ein spezielles Hartlötverfahren, das auf der Kapillarwirkung basiert. Hierbei wird ein geeigneter Lotwerkstoff aufgeschmolzen, um die Fügepartner zu benetzen. Beim anschließenden Abkühlen entsteht eine stoffschlüssige Verbindung. Die Vakuumatmosphäre verhindert unerwünschte Reaktionen mit der Umgebung, wie Oxidationen, und sorgt so für optimale Lötbedingungen.

 

Der Prozess beginnt mit einer gründlichen Reinigung der Bauteile, um Fette, Oxide und andere Verunreinigungen zu entfernen. Das Lot wird anschließend in Form von Folie, Draht, Paste oder Galvanikschicht aufgebracht. Danach werden die Bauteile im Vakuumofen präzise fixiert, um eine exakte Positionierung sicherzustellen.

 

Sobald die Zieltemperatur erreicht ist, bleibt das Lot für eine definierte Haltezeit geschmolzen, sodass eine vollständige Benetzung der Fügeflächen erfolgt. Die kontrollierte Abkühlung verhindert Materialverzug und sorgt für eine gleichmäßige Gefügestruktur. Abschließend werden die Werkstücke auf Festigkeit, Dichtigkeit und Maßhaltigkeit geprüft, um höchste Qualitätsstandards zu gewährleisten.

Das Verfahren bietet zahlreiche Vorteile, darunter hochfeste und reproduzierbare Verbindungen mit makellosen, korrosionsbeständigen Oberflächen. Da keine Flussmittel benötigt werden, entstehen keine Rückstände, wodurch eine aufwendige Nachbearbeitung entfällt. Zudem lassen sich Löten und Härten in einem einzigen Prozessschritt kombinieren – eine effiziente Lösung, die sowohl Zeit als auch Kosten spart.

 

Die wichtigsten Vorteile im Überblick:

 

• Hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Verbindung
• Saubere, oxidfreie Oberflächen, da keine Flussmittelrückstände entstehen
• Kombination unterschiedlicher Materialien, z. B. Metall-Keramik-Verbindungen
• Gleichmäßige Wärmeverteilung durch das Vakuum, wodurch Maßabweichungen minimiert werden
• Reduzierter Nachbearbeitungsaufwand, da keine Oxidationsschichten entstehen
• Ideal für hochpräzise Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik

Vakuum-Löten ist aufgrund seiner Vielseitigkeit in zahlreichen Industriezweigen etabliert. Es eignet sich für hochlegierte Stähle, Superlegierungen, Edelstahl, Kupfer, Titan, Aluminium sowie für anspruchsvolle Materialien wie Keramiken, Hartmetalle, CBN und Diamant. Diese breite Materialkompatibilität macht das Verfahren besonders attraktiv für den Maschinen- und Werkzeugbau, wo es beispielsweise für die Verbindung von Hartmetall und Stahl genutzt wird.

 

Auch in der Luft- und Raumfahrt spielt das Verfahren eine essenzielle Rolle, da es extrem feste und temperaturbeständige Strukturbauteile ermöglicht. In der Automobilindustrie kommt es unter anderem bei der Herstellung von Hydraulik- und Kühlsystemen zum Einsatz. Die Medizintechnik profitiert von den hygienischen, spaltfreien Verbindungen, die das Vakuum-Löten ermöglicht, während es in der Vakuum- und Messtechnik für die Herstellung hochpräziser Bauteile genutzt wird. Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet ist die Fertigung von Wärmetauschern und Heizelementen, bei denen eine optimale Wärmeübertragung erforderlich ist.

Das Vakuum-Löten kann durch verschiedene Spezialverfahren weiter optimiert werden, um noch bessere Ergebnisse zu erzielen. Eine gängige Methode ist das Vakuumhärten mit anschließendem Anlassen, das die mechanische Festigkeit der Bauteile erheblich steigert. Ebenso trägt die Oberflächenhärtung durch Nitrieren zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit bei, was die Langlebigkeit der Bauteile verbessert.

 

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist das Spannungsarmglühen, das innere Spannungen im Material reduziert und damit das Risiko von Verzug oder Rissen minimiert. Zusätzlich kann durch gezielte Nutzung des Kapillareffekts eine noch präzisere Benetzung der Fügeflächen erreicht werden, wodurch die Qualität der Lötverbindung weiter optimiert wird. Diese spezialisierten Verfahren ermöglichen es, das Vakuum-Löten gezielt an spezifische Anforderungen anzupassen und damit eine noch höhere Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

 

Möchten Sie mehr über das Vakuum-Löten erfahren? Kontaktieren Sie unser Expertenteam!

 

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Beim Laserhärten wird der kohlenstoffhaltige Randbereich eines Bauteils durch einen hochintensiven Laserstrahl auf Temperaturen von 900 bis 1500°C erhitzt. Diese lokale Wärmeeinbringung führt zur Austenitisierung des Stahls. Während sich der Laserstrahl bewegt, kühlt das umliegende Material die erwärmte Zone schnell ab, wodurch sich Martensit bildet. Diese schnelle Selbstabschreckung macht zusätzliche Abschreckmedien überflüssig. Das Verfahren erlaubt es, gezielt nur bestimmte Funktionsflächen zu härten und gleichzeitig die Duktilität des restlichen Bauteils zu erhalten.

 

Es handelt sich beim Laserhärten um ein Randschichthärteverfahren ohne Veränderung der chemischen Zusammensetzung. Das Laserstrahlhärten eignet sich besonders auch für große Werkstücke, die nur partiell gehärtet werden müssen.

 

Mit Laserstrahlen kann die Stahloberfläche punktförmig oder flächig erhitzt werden, bis die Austenitisierungstemperatur erreicht. Die Erhitzung mit Laserstrahlen geht sehr schnell. Das hilft bei der Abschreckung, die durch die schnelle Wärmeleitung quasi von selbst erfolgt.

 

Bildunterschrift: Verfahren: Laserstrahlhärten

Das Laserhärten kann ein alternatives Wärmebehandlungsverfahren zu Induktionshärten oder Flammhärten darstellen. Es eignet sich zudem hervorragend als nachträgliche Oberflächenbehandlung, um verschleißgefährdete Bereiche von Bauteilen zu schützen. Die Integration in bestehende Produktionsprozesse, z.B. in Verbindung mit Bearbeitungs- oder Fertigungsmaschinen, ist problemlos möglich.

• Präzises Härten: Lokale Härtung von definierten Teilbereichen.
• Minimaler Verzug: Geringer Wärmeeintrag reduziert Materialverformungen.
• Hohe Reproduzierbarkeit: Exakte Steuerung des Wärmeeintrags.
• Kein Abschreckmedium: Selbstabschreckung spart zusätzliche Verfahren.

Laserhärten findet Anwendung in verschiedenen Industrien, darunter im Werkzeugbau, der Automobilindustrie und der Agrartechnik. Besonders geeignet ist es für Bauteile mit komplexer Geometrie oder stark beanspruchte Komponenten, wie Nockenwellen, Schneidwerkzeuge und Zahnräder.

 

Typische Werkstoffe sind:

• Werkzeugstähle (z.B. Kalt- und Warmarbeitsstähle)
• Vergütungsstähle
• Formenstähle
• Korrosionsbeständige Edelstähle (ab 0,2 % Kohlenstoffgehalt)
• Gusseisen

Der PACD-Prozess beruht auf der Diffusion von Kohlenstoffatomen aus einem Trägergas in die Oberflächenschichten des behandelten Bauteils. Grundlage dafür ist eine angelegte elektrische Spannung, die im Vakuum ein Plasma aus ionisiertem Gas erzeugt. Die Tiefe der Diffusionsschicht kann je nach Prozessparametern (Temperatur, Zeit, Gaszusammensetzung) variiert werden. Der detaillierte Ablauf des Prozesses ist wie folgt:

1. Vorbereitung des Materials: Durch die Reinigung des Werkstücks wird sichergestellt, dass es frei von Verunreinigungen ist, die das PACD-Verfahren beeinträchtigen könnten.
2. Vakuumbildung: Das Bauteil kommt in eine Vakuumkammer mit einem Vakuum von 0,1 bis 10 Millibar. Andernfalls würde die Umgebungsluft die spätere Plasmabildung behindern.
3. Gaseinlass: Ein Gasgemisch mit typischen Kohlenstoffträgergasen wie Methan oder Propan wird in die Vakuumkammer geleitet.
4. Erzeugung des Plasmas: Zwischen der Vakuumkammer und dem Werkstück wird eine Hochspannung von 100 bis 1.000 Volt angelegt. Dadurch wird das eingeleitete Gas ionisiert, wodurch die notwendige Energie für die Diffusion der Kohlenstoffatome bereitgestellt wird. Das daraus entstehende Gemisch aus hochenergetischen Ionen, Elektronen und neutralen Teilchen bildet das Plasma.
5. Kohlenstoffdiffusion: Die hochenergetischen Teilchen im Plasma entfernen Materialatome aus der Oberfläche des Werkstücks. Gleichzeitig setzen sie Kohlenstoffatome im Gas frei, die nun gemäß Konzentrationsgradient in die Bauteiloberfläche diffundieren können. Dies geschieht typischerweise bei Temperaturen zwischen 300 °C und 400 °C.
6. Abkühlung: Nach dem Erreichen der gewünschten Diffusionstiefe wird das Plasma abgeschaltet und das Werkstück in kontrollierter Atmosphäre abgekühlt, um die mechanischen Eigenschaften weiter zu optimieren und Oxidation zu verhindern.

PACD kombiniert die Vorteile anderer Einsatzhärtungsverfahren und bietet darüber hinaus weitere Pluspunkte:

 

• Verbesserte Oberflächeneigenschaften: PACD ermöglicht eine erhöhte Härte, verbesserte Verschleißfestigkeit und gesteigerte Ermüdungsbeständigkeit.
• Erhalt der Korrosionsbeständigkeit: Da hier keine Beschichtung, sondern eine Diffusion erfolgt, besteht keine Gefahr eines Abplatzens.
• Keine Steigerung der Sprödigkeit: Die Diffusion erfolgt ohne die Bildung von Karbiden, was im Vergleich zu traditionellen Aufkohlungsverfahren eine geringere Sprödigkeit der behandelten Oberfläche zur Folge hat.
• Hohe Prozesskontrolle: Die präzise Kontrolle von Prozessparametern wie Temperatur, Druck und Gaszusammensetzung erlaubt eine sehr gleichmäßige Kohlenstoffverteilung und jederzeit reproduzierbare Ergebnisse.
• Niedrigere Temperaturen: Durch die geringen Prozesstemperaturen werden Kornwachstum und Karbidbildung minimiert, was das Verzugsrisiko deutlich senkt.
• Umweltfreundlichkeit: PACD erzeugt geringere Emissionen und weniger umweltschädliche Nebenprodukte durch den Einsatz einer geschlossenen Vakuumkammer.
• Selektive Einsatzhärtung: Es wird ausschließlich die Werkstückoberfläche behandelt und tiefere Schichten bleiben unbeeinflusst. Die gezielte Behandlung bestimmter Bereiche eignet sich zudem ideal für Werkstücke mit komplexen Geometrien.
• Kombination mit anderen Verfahren: PACD lässt sich sehr gut mit anderen Fertigungstechniken kombinieren, um verschiedene Bauteileigenschaften zu optimieren.

Die Dicke der erzielten PACD-Zone liegt je nach Edelstahlsorte und Prozessparametern zwischen 20 bis 40 Mikrometern. Da keine zusätzliche Schicht aufgetragen wird, sondern die Kohlenstoffatome direkt ins Material eingebracht werden, bleibt die Korrosionsbeständigkeit der Oberfläche bestehen.

 

Es können sehr hohe Härtegrade an der Oberfläche erzielt werden, die je nach Edelstahllegierung variieren. Beispielsweise kann für den Edelstahl AISI 316 eine Oberflächenhärte von über 1.100 HV0.1 erreicht werden.

 

Die positiven Eigenschaften und das vergleichsweise umweltschonende Verfahren machen PACD interessant für vielfältige Branchen und Einsatzbereiche:

 

• Branchen: Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, medizinische Geräte, Wassersysteme usw.
• Komponenten: Pumpen, Getriebe, Wellen, chirurgische Instrumente, Schneidwerkzeuge

Grundvoraussetzung für das PACD-Einsatzhärten ist ein Verständnis der Physik, Chemie und Werkstuffkunde, um die Wechselwirkungen zwischen Material und Verfahren richtig beurteilen zu können. Es gilt folgende Herausforderungen zu meistern:

 

• Passende Prozessparameter: Die richtige Temperatur, Behandlungsdauer und Gaszusammensetzung sowie ein angemessener Druck sind entscheidend, um alle gewünschten Eigenschaften an der Werkstückoberfläche zu erzielen.
• Verschiedene Edelstahlsorten: Unterschiedliche Edelstahlsorten sprechen verschieden auf die PACD-Behandlung an. Die jeweiligen Prozessparameter müssen immer an die spezifische Legierung angepasst werden.
• Vorbehandlung und Nachbehandlung: Nur Experten können beurteilen, welchen Einfluss bereits erfolgte Vorbehandlungen auf das PACD-Verfahren haben und welche Vor- und Nachbehandlungen gegebenenfalls noch nötig sind, um zum gewünschten Endergebnis zu gelangen.
• Qualitätskontrolle: Um reproduzierbare Resultate und eine konsistent hohe Qualität zu gewährleisten, sind strenge Qualitätskontrollen notwendig.

Kammervolumen: 1,25 m3
Kammerabmessungen: Durchmesser 800 mm, Höhe 2.500 mm
Stromversorgung: Spannung (100-1.000 V), Stromstärke (10-300 A)
Temperaturregelung: 300 °C bis 400 °C

Um den Erfolg der PACD-Behandlung sicherzustellen, benötigen wir von Ihnen genaue Informationen über die Beschaffenheit der zu behandelnden Werkstücke sowie die gewünschten Eigenschaften. Unser Kunden-Service stellt Ihnen gerne ein entsprechendes Formular zu Verfügung. Unter anderem benötigen wir folgende Angaben:

 

• Material: Welche Edelstahllegierung (z. B. AISI 304, AISI 316) soll behandelt werden?
• Abmessungen und Geometrie: Welche Größe und Form hat das Werkstück und wie viele Werkstücke sollen gehärtet werden?
• Oberflächenzustand: Sind bestimmte Vorbehandlungen (z. B. Reinigen, Strahlen) erfolgt oder gewünscht?
• Gewünschte Eigenschaften: Welche Spezifikationen sollen erreicht werden? (Härtegrad, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit etc.)
• Spezielle Anforderungen: Gibt es zusätzliche Anforderungen wie eine selektive Härtung bestimmter Bereiche?

ALDOX bietet eine außergewöhnlich hohe Korrosionsbeständigkeit und verleiht Ihren Werkstücken eine edle anthrazitfarbene bis schwarze Oberfläche. Es ist eine umweltfreundliche Alternative zu den üblichen Korrosionsschutzprozessen wie Vernickeln, Verchromen oder Salzbadnitrieren.
 
Wir nutzen ALDOX für anspruchsvollste technische Bauteile – sei es als Einzelteil, in Sondergrößen oder in Form einer Serienproduktion. Gerne stehen wir Ihnen für ein persönliches und unverbindliches Beratungsgespräch zur Verfügung, um Ihre individuellen Anforderungen bestmöglich zu erfüllen.

Der Prozessablauf beim ALDOX-S-Verfahren ist nahezu identisch mit dem NIOX-Verfahren. Wir haben aber Parameter wie Temperatur, Gaszusammensetzung und Schichtaufbau angepasst, um im Salzsprühnebeltest ein optimales Ergebnis zu erzielen. So wird zum Beispiel nach dem Nitrieren die Temperatur auf Oxidiertemperatur abgesenkt.

Auf diese Weise entsteht an der Bauteiloberfläche eine 0,5 bis 2 μm dicke, dichte Oxidschicht aus Eisenoxid Fe3O4. Die Kombination aus der Nitrierschicht (Verbindungsschicht) und Oxidschicht bestimmt maßgeblich die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit.

Verfahrensablauf ALDOX-S

ALDOX-P unterscheidet sich gegenüber ALDOX-S durch eine zusätzliche Zwischenbehandlung und einen weiteren Oxidationsprozess. Dadurch entsteht an der Bauteiloberfläche eine 1 bis 3 μm dicke, gut haftende Oxidschicht aus Eisenoxid Fe3O4. Die Kombination der Nitrierschicht als Verbindungsschicht mit dieser Oxidschicht führt zu einer signifikanten Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des behandelten Werkstücks.

An das optimierte Nitrocarburieren wird eine Nachoxidation der Werkstücke angeschlossen. Die im vorherigen Schritt erzeugte Verbindungsschicht wird dabei durch Halten und Abkühlen in einer oxidierenden Umgebung teilweise in eine Oxidschicht umgewandelt. Im Anschluss folgt erneut ein kompletter Oxidationsprozess (Erwärmen, Oxidieren und Abkühlen). Dadurch erhalten die Werkstücke eine zusätzliche Oxidschicht.

Verfahrensablauf ALDOX-P

• Höhere Oberflächenhärte
• Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit
• Anhebung des Verschleißwiderstandes
• Hervorragende Reib- und Gleiteigenschaften
• Hohe Reproduzierbarkeit
• Ansprechende dunkelgraue bis schwarze Färbung
• Umweltfreundliche Methode
• Nur geringfügige Zunahme der Oberflächenrauheit
• Hohe Maßhaltigkeit
• Durch Fertigung verursachte Maßänderungen können berücksichtigt werden

Die ALDOX-Verfahren ermöglichen die Behandlung einer breiten Palette von Werkstoffen, darunter unlegierte und niedrig legierte Stähle, Werkzeugstähle, Gusswerkstoffe sowie Sintereisen. Die behandelten Werkstücke eignen sich perfekt zum Einsatz in der Automobilindustrie sowie in Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus.

Im Gegensatz zum klassischen Härten von zum Beispiel Vergütungsstählen in Öl oder Wasser, wobei Martensit erzeugt wird, wird beim Bainitisieren der namensgebende Bainit erzielt. Es entsteht aus Austenit bei isothermen Bedingungen bzw. bei kontinuierlicher Abkühlung unterhalb der Temperatur zur Perlitbildung.
 
Je nach Temperaturbereich zur Bainitbildung unterscheidet man den unteren Bainit vom oberen Bainit. Oberer Bainit besteht aus einem Gemenge aus nadelförmigem Ferrit und parallel verlaufenden Filmen aus Karbiden. Bei unterem Bainit bilden sich die Karbide in einem 60°-Winkel zum Ferrit, der in Platten angeordnet ist. Je nach Umwandlungsbedingungen gibt es zudem inversen, granularen und langnadeligen Bainit.
 
Verlauf des Bainitisierens:

• Der Stahl wird auf eine Temperatur zwischen 790 – 950 °C erhitzt, so dass sich Austenit im Gefüge Dieser Vorgang nennt sich Austenitisierung.
• Nun wird das Härtegut im Warmbad abgeschreckt, z.B. in einer Salzschmelze. Für eine isotherme Umwandlung muss eine konstante Temperatur zwischen 220 °C und 400 °C Die genaue Temperatur ist abhängig von der Legierung und der spezifischen Lage des Bainitgebiets im Zeit-Temperatur- Umwandlungsschaubild. Sie sollte größer als die Martensitstarttemperatur sein.
• Bis sich der Austenit im kompletten Werkstück möglichst vollständig in Bainit umgewandelt hat, bleibt der Stahl im Abschreckbad. Das kann je nach Temperatur, Stahlzusammensetzung und Bauteilabmessungen Minuten bis Stunden
• Zuletzt folgt das Abkühlen auf Raumtemperatur. Durch geringe Eigenspannungen im entstandenen Gefüge ist ein Anlassen nicht

Bainitisieren wird zur gezielten Einstellung bestimmter Eigenschaften von Stählen und Gusseisen genutzt und bringt folgende Vorteile:

 

• Höhere Festigkeit und Härte bei höchster Zähigkeit
• Minimierter Verzug (besonders bei dünnwandigen Werkstücken)
• Höhere Dauerschwingfestigkeit (verglichen mit Ölvergütung)
• Geringerer Verschleiß und höhere Widerstandsfähigkeit (z.B. auch gegen Wasserstoffversprödung bei einer Beschichtungsbehandlung)

 

Bainitisieren ist ein Verfahren mit einem breiten Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten. Es eignet sich besonders gut für dünnwandige Bauteile, die hohen Belastungen ausgesetzt sind und geringen Verzug voraussetzen.
 
Die Automobilindustrie ist ein Einsatzgebiet für das Bainitisieren, zum Beispiel bei Schrauben und Verbindungselementen oder bei Blechteilen für sicherheitskritische Anwendungen wie Gurtsysteme oder Sitzverstellungen. Diese Elemente setzen eine maximale Duktilität und eine hohe Belastbarkeit voraus, bevor ein Bruch hingenommen werden muss.
 
Weitere Einsatzmöglichkeiten umfassen Nägel, Federn, Kurbelwellen aus Gusseisen oder ganz allgemein alle Bauteile aus Blechtafeln und Bandmaterial-Coils mit geringem Querschnitt.
 
Stähle mit einem mittleren oder hohen Kohlenstoffgehalt und einer Härte von 35 bis 55 HRC sowie Sphärogussstücke eignen sich gut zum Bainitisieren. Einige Beispiele für geeignete Werkstoffe finden Sie in der Werkstofftabelle.
 

Anwendungsgebiete

Bainitisieren ist ein wichtiger Prozess zur Stahlvorbereitung für eine Reihe von Branchen. Dazu zählen beispielsweise:

• Windkraftanlagen
• Metall-Halbzeuge
• Automobilindustrie
• Sicherheitstechnik
• Landmaschinen

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Durchlaufvergüteanlage:

 

Heizleistung: 500 kg/h

Bandbreite: 900 mm

Beheizte Länge des Ofens: 5,4 m bzw. 7,20 m

Geeignet für Schüttgüter bis ca. 300 g pro Teil

Länge der Teile: <200 mm

Dann benötigen wir von Ihnen folgende Angaben:

 

• Werkstoffbezeichnung
• Benötigte Härte (HRC) mit Toleranz
• Maximal zulässiger Verzug
• Härtetemperatur Werkstoffdatenblätter und Erfahrungswerte

 

Wenn ein Prüfbereich vorgeschrieben ist, senden Sie uns bitte die entsprechende Zeichnung und ergänzen einen Vermerk in der Bestellung.

Das Oxidieren ist eine Nachbehandlung, die Werkstücke nach dem Nitrieren mit einer Oxidschicht versieht und dadurch verschiedenste Eigenschaften spürbar verbessert. Das Verfahren erfolgt durch die Zugabe von Sauerstoff bei einer Temperatur von bis zu 570 °C.
 
Beim Nitrieren oder Nitrocarburieren hat sich auf dem Werkstück eine nur wenige Mikrometer dünne Verbindungsschicht gebildet. Bei der Oxidation reagieren die freien Eisenmoleküle sowie die Eisennitride dieser Verbindungsschicht mit dem eingeleiteten Sauerstoff zu stabilem Eisenoxid, das sich als maximal 3 µm dünne Oxidschicht auf der Oberfläche des Bauteils ablagert. Diese Schicht ist chemisch äußerst widerstandsfähig und verleiht dem Werkstück im Zusammenspiel mit der Verbindungsschicht eine hohe Korrosionsbeständigkeit sowie andere wichtige Eigenschaften.
 
Ist eine Nachoxidation geplant, bildet sie den letzten Verfahrensschritt unmittelbar nach dem Nitrieren. Eine Bearbeitung der Oberfläche darf nach dem Oxidieren nicht mehr erfolgen, da dadurch die Schutzschicht abgetragen würde. Die Ausbildung einer Verbindungsschicht beim Nitrieren ist Voraussetzung für eine erfolgreiche und haltbare Oxidation. Denn die gehärtete Verbindungsschicht besteht vorwiegend aus Eisennitrid, während die darunter liegende Diffusionsschicht Ferrit enthält, auf dem die Oxidschicht wesentlich schlechter haftet.

Da es sich beim Oxidieren um eine Nachbehandlung nitrierter Werkstücke handelt, eignen sich alle Metalle, die nitriert werden können. Dazu gehören im Prinzip alle gängigen Guss- und Sinterwerkstoffe sowie unlegierte, niedriglegierte und hochlegierte Stähle.

 

Oxidieren ist eine gute Alternative zum Brünieren und ist auch bei Werkstoffen möglich, die sich nicht zum Brünieren eignen. Im Vergleich zum Brünieren ist die Schutzwirkung gegen Korrosion durch Oxidieren deutlich höher. Laut Untersuchungen ist sie mit dem Korrosionsschutz einer 10 µm dicken Hartchrom-Beschichtung vergleichbar.
 
Zusätzlich zu den verbesserten mechanischen Eigenschaften wird die Bauteiloberfläche durch die graue bis schwarze Färbung auch optisch aufgewertet. Welche Farbe die Oberfläche annimmt, hängt von der Stahlqualität ab.
 
Oxidieren ist vor allem für nitrierte Teile aus niedrig legierten Werkstoffen empfehlenswert, sofern die Anforderungen in einer hohen Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit liegen. Zu diesen Bauteilen zählen beispielsweise Hydraulikzylinder, Getriebespindel und andere bewegliche und durch Reibung belastete Bauteile.

 

Als Nachbehandlung bietet Oxidieren verschiedenste Vorteile, die sich vor allem in Kombination mit einer Nitrierung auf den praktischen Einsatz der Bauteile positiv auswirken:

• hoher Korrosionsschutz
• sehr guter Verschleißwiderstand
• verbesserte Laufeigenschaften
• verbesserte Gleitfähigkeit
• optische Aufwertung durch Schwarzfärbung

 

 

Sie finden Härtha in Deutschland, Italien und den Niederlanden. In unserer Standortübersicht erfahren Sie, wo Sie Härtha in Ihrer Nähe finden.

 

Grundsätzlich können nur härtbare Werkstoffe vergütet werden. Um das angestrebte Martensit- oder Bainitgefüge auszubilden, muss der Kohlenstoffgehalt bei mindestens 0,2% liegen. Die Korngröße ist ein weiterer Einflussfaktor für die Vergütbarkeit. In der Regel wird so genannter Vergütungsstahl mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,35% und 0,6% verwendet. Aber auch Nichteisenmetalle wie Titanlegierungen kommen für das Verfahren in Frage. Andere Stähle eignen sich besser zum Randschichthärten.

Die Vergütung besteht aus drei Schritten: das Erwärmen auf Austenitisierungstemperatur bzw. Härten, das Abschrecken und das Anlassen.

 

 
INFO: Was ist der Unterschied zwischen Härten und Vergüten?
Härten und Vergüten unterscheiden sich im Ziel und im letzten Schritt des jeweiligen Verfahrens. Während beim Härten eine verschleißfeste Oberfläche im Vordergrund steht, soll beim Vergüten eine hohe Festigkeit bzw. Zähigkeit erzielt werden.
Dieser Unterschied in den Eigenschaften wird durch deutlich höhere Anlasstemperaturen beim Vergüten erreicht. Beim Härten liegt die Anlasstemperatur zwischen 200 °C und 400
°C, beim Vergüten hingegen zwischen 550 °C und 700 °C.
 

Das Härten

Beim Härten wird das Bauteil mit einer Geschwindigkeit von über 4 K/min erhitzt, bis zumindest die Austenitisierungstemperatur des Werkstoffs erreicht ist. Die angemessene Geschwindigkeit der Erhitzung ist essenziell, weil ein zu schneller Temperaturanstieg die Gefahr von Rissen und Verzug steigert.
 

Das Abschrecken

Das Abschrecken folgt dem Härten. Dabei wird das erhitzte Material in einem geeigneten Abschreckmedium schnell abgekühlt. Meist werden Wasser, Luft oder Öl verwendet. Das Abschreckmittel, die Temperatur und die Geschwindigkeit entscheiden über das Zielgefüge des Materials und seine Eigenschaften.

Die Maximalgeschwindigkeit beim Abkühlen mit Mineralöl liegt bei 150-200 °C/s. Bei Wasser kann die Geschwindigkeit dreimal so hoch liegen.

Für untereutektoide Stähle liegt die Abschrecktemperatur 30 °C bis 50 °C über der im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm definierten Temperatur AC3. Bei übereutektoiden Stählen sollte vor dem Abschrecken eine Temperatur knapp über AC1 im Eisen-Kohlenstoff- Diagramm erreicht sein.

Die Dicke des Bauteils (s) bestimmt die Haltezeit (tH) im Abschreckmedium. Folgende Formel hilft bei der Abschätzung der Haltezeit:

Wenn der Kohlenstoff gelöst im Austenit vorliegt, kann zur vollständigen Lösung der Carbide die Austenitisierungstemperatur erhöht werden. Dadurch kommt es zur Martensitbildung und Versprödung, die durch anschließendes Anlassen behandelt werden kann. Wird die Austenitisierungstemperatur hingegen unterschritten, können weiche Ferritkeime im Martensit entstehen. Man spricht dann von Weichfleckigkeit.
 

Das Anlassen

Das Anlassen beseitigt die so genannte Glashärte nach dem Abschrecken. Es kann in verschiedenen Anlassstufen erfolgen. Die erste folgt am besten direkt nach dem Abschrecken. Die Anlasstemperatur liegt hier bei ca. 150 °C.

Das Nadelmartensit bzw. das tetragonale Martensitgefüge aus dem Härtevorgang wird jetzt in ein kubisches Martensitgefüge umgewandelt und feine bis sehr feine Carbide werden ausgeschieden. Das Volumen des Werkstoffs verringert sich und das Korngitter entspannt sich.

Auf diese Weise werden das Abgleiten von Versetzungen bei hohen Belastungen und eine daraus resultierende Rissbildung vermieden. Das Sekundärhärtemaximum aus Härte und Zähigkeit stellt sich ein.

Weitere Anlassstufen bei Temperaturen zwischen 200 °C und 350 °C können folgen, um die Härte des Werkstücks weiter zu erhöhen. Bei hoch legierten Stählen kann eine Anlassstufe über 500 °C das Eisencarbid in stabilere Sondercarbide umwandeln.

Das Diagramm zeigt die Werkstoffeigenschaften, die durch das Vergüten im jeweiligen Werkstoff erzielt werden können.
 

Vorteile auf einen Blick

Das Vergüten von Werkstoffen bringt im Wesentlichen folgende Vorteile mit sich

• Gleichgewicht aus hoher Festigkeit und hoher Zähigkeit
• Hohe Beständigkeit gegen plastische Verformungen (durch hohe Festigkeit)
• Deutlich geringere Riss- und Bruchgefahr (durch hohe Zähigkeit)

Ziel der Vergütung ist das bestmögliche Verhältnis aus hoher Festigkeit und Zähigkeit. Das spielt vor allem bei Bauteilen eine Rolle, die besonders hohen Belastungen ausgesetzt sind und entsprechend widerstandsfähig sein müssen. Dazu zählen zum Beispiel:

• Kurbelwellen
• Schmiedeteile
• Maschinenteile
• Vorrichtungsteile
• Bauteile für die Agrar-Technik

 

 

Bestimmte Legierungselemente könne die Vergütbarkeit und Festigkeit des Stahls erhöhen. Zu den am weitesten verbreiteten Vergütungsstählen gehört 42CrMo4, ein chrom-molybdänlegierter Stahl.

Eine Übersicht über weitere geeignete Werkstoffe finden Sie in der Werkstoff Tabelle

 

Sie wollen bei uns Vergüten lassen? Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit Ihnen und benötigen unter anderem folgende Angaben:

 

• Werkstoffbezeichnung
• Gewünschte Zielhärte und Eigenschaften
• Nachträglich geplante Bearbeitungsschritte

 

 

Vergüten gehört zum guten Standard bei Härtha. In unserer Standortübersicht erfahren Sie, wo Sie Härtha in Ihrer Nähe finden.

 

Zum PVD-Beschichten werden Metalle in hochreiner fester Form als Schichtmaterial eingesetzt. Je nach gewünschten Schichteigenschaften sind das beispielsweise Titan, Aluminium, Chrom oder auch Zirkonium und Silizium. Dieses Material wird Target genannt.

Die Zusammensetzung, Dicke und Eigenschaften der Schicht können durch die Wahl des Targets, der Prozessparameter und der Abscheidebedingungen kontrolliert werden. Dadurch können beispielsweise die Struktur, die Härte, aber auch die thermische Beständigkeit gesteuert werden.

Die gewünschte Schichtdicke ist zudem von der Größe und dem Einsatzzweck des Werkstücks abhängig. Grundsätzlich sind bis zu 10 μm möglich. Bei Mikrowerkzeugen beträgt die Schichtdicke hingegen meist weniger als 1 μm.

Es gibt unterschiedliche Verfahren zur PVD-Beschichtung, die auch kombiniert werden können. Einige der am weitesten verbreiteten sind:

• Arc-PVD: Beim Lichtbogenverdampfen wird ein Lichtbogen zwischen einer Elektrode und dem Schichtmaterial erzeugt, um Partikel aus dem Target zu lösen.
• Sputtern: Das Target wird mit magnetisch abgelenkten Ionen oder Elektronen beschossen.
• Laser: Das Material wird mit Laserstrahlen beschossen, um die Verdampfung einzuleiten.

Bei Härtha bieten wir Sputtern und die Lichtbogenbeschichtung an. Grundsätzlich laufen die verschiedenen Verfahren nach denselben Schritten ab.

Verdampfung

Bei der Verdampfungsabscheidung wird das Target so stark erhitzt, dass die Atome auf der Oberfläche als Gas freigesetzt werden, um für den nächsten Schritt verfügbar zu sein. Dafür gibt es verschiedene Technologien. Bei Härtha nutzen wir das Arc-Verfahren.

Die Verdampfung findet im Vakuum statt, um kontrollierte Bedingungen zu gewährleisten und eine Wechselwirkung mit Luftmolekülen zu unterbinden.

Reaktion

Damit sich das verdampfte Material auf der Werkstückoberfläche niederschlägt, wird nun ein Reaktivgas zugeführt, das sich mit den Metalldämpfen verbindet. Die Wahl des Gases hat einen wichtigen Einfluss auf die Eigenschaften der Schicht. In der Regel handelt es sich um ein kohlenstoffhaltiges Gas oder Stickstoff. Diese Gase erzielen eine starke Haftung und bilden Nitrid- und Oxid-Verbindungen, die vor Rost und Korrosion schützen.

Um unerwünschte chemische Reaktionen zu verhindern, findet dieser Schritt in einer chemisch nicht reaktiven Atmosphäre statt. Das kann durch ein Inertgas wie Argon erreicht werden. Damit die Schichtdicke auf dem gesamten Werkstück einheitlich ausfällt, wird es während dieses Schritts über mehrere Achsen gedreht.

Ablage

Im letzten Schritt kondensieren die verdampften Atome des Targets auf der Werkstückoberfläche und bilden dort eine dünne Filmbeschichtung.

Verschleißschutzschichten im Überblick

PVD-Beschichtungen können als Verschleißschutzschichten dienen. Zum Beispiel sind Titannitrid, Titancarbonitrid und Titanaluminiumnitrid häufig verwendete Grundtypen. Überblick über Schichtsysteme und ihre Eigenschaften finden sie in unser Tabelle.

PVD-Beschichtungen kommen in einer Vielzahl von Branchen für verschiedenste Bauteile zur Anwendung:

• Schneidewerkzeuge
• Umform- und Formwerkzeuge
• Kunststoffformen
• Industrielle Komponenten
• Automobilkomponenten
• Schmuck und Uhren
• Medizintechnik
• Deko- und Sportanwendungen
• Aluminiumdruckguss

Die PVD-Beschichtung ist eine Oberflächenbehandlung. Um Änderungen im Gefüge und der Härte auszuschließen und Maßhaltigkeit zu gewährleisten, muss der Werkstoff beschichtungsgerecht wärmebehandelt sein.

 

Da PVD-Beschichtungen unterhalb von 500 °C vorgenommen werden können, eignet sich das Verfahren sehr gut für Schnellarbeitsstähle, Warmarbeitsstähle und manche Kaltarbeitsstähle.

 

Auch Stähle, die bei sehr niedrigen Temperaturen angelassen wurden, können grundsätzlich beschichtet werden – mit speziellen Schichtsystemen für Niedertemperaturverfahren (zwischen 250 °C und 450 °C).

Die wichtigsten Vorteile von PVD-Beschichtungen im Überblick:

• Hohe Maßhaltigkeit wegen geringer Schichtdicke
• Hohe Haftfestigkeit
• Steigerung des Verschleißwiderstands und der Härte
• Reibungsminderung durch glatte Oberflächen
• Beschichtungstemperatur bis 450 °C
• Beliebiger Schichtaufbau (Monolayer, Multilayer)
• Optische Veredelung

Bei Härtha bieten wir Ihnen das PVD-Beschichten und das DLC-Beschichten an. Wir beschichten Werkstücke in unterschiedlichen Größen, vom Mikrobereich bis zu einem Durchmesser von 500 mm. Neben standardisierten Schichten entwickeln wir auch maßgeschneiderte Lösungen für Ihren spezifischen Anwendungsfall.

Wir prüfen alle PVD-Beschichtungen visuell. Wenn Sie eine eingehende Prüfung wünschen, können wir zerstörungsfreie Prüfmethoden empfehlen.

Um Ihnen ein Angebot zum PVD-Beschichten zu unterbreiten oder eine andere Beschichtungslösung für Sie zu finden, benötigen wir zunächst folgende Angaben:

• Anwendungszweck
• Werkstoffbezeichnung
• Thermische Vorbehandlungen
• Gewünschte Schichtdicke in μm

Finden Sie einen Standort in Ihrer Nähe. Unsere Standortübersicht zeigt Ihnen, wo wir bei Härtha mit PVD beschichten und welche metallverarbeitenden Verfahren wir noch anbieten.

 

Das Richten von Stahl gewinnt mit immer engeren Toleranzbereichen zunehmend an Bedeutung. Es ist vergleichbar mit dem Biegen. Der Ausgangszustand des Werkstücks ist durch Richten nicht wieder herstellbar. Verschiedene Verfahren stehen zur Auswahl.

 

Mittlerweile gibt es elektromechanische und hydraulisch angetriebene Richtbänke, die computergesteuert arbeiten. Das bietet vor allem Vorteile in der Serienfertigung. Bei Härtha arbeiten wir mit einer manuellen Richtpresse.

 

Anforderungen

Ziel beim Richten von Stahl ist die Einhaltung eines vorgegebenen Toleranzbereichs für Verzug. Vor, während und nach dem Richten werden die Bauteilgeometrie und die Abweichungen manuell oder per NC-Steuerung vermessen. Ist die Formabweichung bei Serienteilen immer gleich, kann eine fixe Verformung eingestellt werden und auf die Messungen verzichtet werden.
 

 

Rundrichten

Das Rundrichten beschreibt verschiedene Verfahren zum Richten runder Bauteile. Abweichungen werden mittels Sensoren während einer Drehung gemessen. Es ist wichtig, dass diese während der gesamten Messung am Bauteil anliegen. Das Rundrichten wird in Rollrichten und Biegerichten unterschieden.
 

Rollrichten

Das Rollrichten kommt meist schon früh im Entstehungsprozess von Bauteilen zum Einsatz, zum Beispiel bei Rohlingen nach dem Schmieden. Es soll eine Ebenheit im Material erzielen und Spannungen abbauen. Diese Art des Rundrichtens beeinflusst in der Regel das gesamte Bauteil.
 

Biegerichten

Beim Biegerichten sollen vorhandene Abweichungen gezielt ausgebessert werden. Das setzt die Messung der Bauteilgeometrie und der Rundlaufabweichungen voraus. Nur auf diese Weise kann das Werkstück korrekt in der Richtpresse positioniert werden. Anschließend folgt der Biegehub durch die Presse. Das kann manuell passieren oder durch NC-Steuerung.
 

Hochfrequenzhämmern

Das Hochfrequenzhämmern eignet sich beispielweise für Schweißnähte oder zur Steigerung der Lebensdauer von Bauteilen in Benutzung. Mit diesem Richtverfahren können Verformungen und Eigenspannungen in bestimmten Bereichen des Bauteils behandelt werden. Es kann eine besonders hohe Maßgenauigkeit herbeiführen.
 

Formteilrichten

Das Formteilrichten eignet sich für nicht rotationssymmetrische Bauteile wie zum Beispiel Aluminium-Gussteile. Dazu muss die Messeinrichtung auf einen Sollwert geeicht werden. Das Richten erfolgt durch Biegen.
 
INFO: Richten von Rohren
Bei der Herstellung von Rohren treten häufig Geradheitsabweichungen auf, die ein Richten erfordern. Früher wurde die Geradheit von Rohren mit Augenmaß bestimmt. Heute gelten mitunter sehr präzise Vorgaben. Ein Meter Rohr darf beispielsweise maximal 0,2 mm Geradheitsabweichung aufweisen. Bei längeren Bezugslängen dürfen entsprechend größere Abweichungen auftreten. Derartige Anforderungen setzten den Einsatz moderner Richtmaschinen voraus.

 

Immer wenn an Stahlteilen Verzug entsteht, kann das Richten zum Einsatz kommen – egal ob thermische oder mechanische Metallverarbeitung. Auch bei der Nutzung von Werkstücken kann Verzug entstehen. Das Richten eignet sich für alle Stahlsorten vom unlegierten Baustahl bis zum vergüteten Sonderstahl.

 

 

Je nach Verfahren bietet das Richten folgende Vorteile:

 

• Hohe Maßhaltigkeit
• Optimale Ebenheit
• Geeignet für verschiedene Bauteilgeometrien
• Geeignet für verschiedene Stahlsorten

 

 

Sie möchten bei uns Werkstücke aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium richten lassen? Dann benötigen wir im ersten Schritt folgende Angaben über Ihr Werkstück:

 

• Werkstoffbezeichnung
• Härte
• Wärmebehandlungen
• Gewicht und Stückzahl
• Abmessungen

 

 

In unserer Standortübersicht erfahren Sie, wo Sie Härtha in Ihrer Nähe finden, und welche Verfahren wir neben dem Richten von Stahl anbieten.

 

 

Tiefkühlen ist nur sinnvoll für Werkstoffe mit Restaustenit bei Raumtemperatur. Es kommt hauptsächlich bei hochlegierten ledeburistischen Werkzeugstählen, aber auch bei eutektoiden Werkszeugstählen zum Einsatz. Bei unlegierten und niedriglegierten Stählen bildet sich Restaustenit erst ab einem Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,5 %.

 

Das Tiefkühlen erfolgt in der Regel direkt nach dem Härten. Um die hohe Rissgefahr beim Tiefkühlen zu senken, wird es immer häufiger nach dem ersten Anlassen eingesetzt. Dabei soll die Ausscheidung dispers verteilter η-Karbide den Prozesserfolg gewährleisten. Dieser Zusammenhang ist aber nicht abschließend geklärt.

 

Ob der Restaustenitgehalt besser durch mehrfaches Anlassen oder durch Tiefkühlen stabilisiert wird, hängt vom Werkstoff ab.

 

 

Durch Tiefkühlen werden Stähle nach einer Wärmebehandlung zusätzlich gehärtet und erlangen Maßstabilität. Das geschieht durch eine Abkühlung auf -90 °C bis -196 °C. Bei diesen Temperaturen wandelt sich der im Werkstoff enthaltene Restaustenit in Martensit um.

 

Wird der Restaustenit nicht gesenkt, können beim Einsatz des Bauteils Änderungen in der Gefügestruktur und im Volumen auftreten. Grund dafür ist der weiche Restaustenit, der sich über Wochen hinweg in den härteren Martensit umwandelt. Diese schleichende Veränderung der Maßhaltigkeit wird durch das Tiefkühlen von Stahl verhindert. Das ist vor allem bei Präzisionsbauteilen und sehr präzisen Werkzeugen von Bedeutung.

 

INFO: Tiefkühlmethoden
Beim Tiefkühlen werden durch verschiedene Methoden immer niedrigere Temperaturen möglich. Mit Tiefkühltruhen und -schränken wird Luft auf bis zu -60 °C abgekühlt. Durch Alkoholmischungen, Trockeneis und Flüssiggas werden Temperaturen weit unter -60 °C erreicht. Tiefkühlen mittels flüssigen Stickstoffs erzielt -196 °C und flüssiges Helium ermöglicht eine Tiefkühlung bis auf -269 °C.

 

 

Was geschieht beim Tiefkühlen?

Beim Tiefkühlen wird der Abkühlprozess nach dem Härten verlängert, um die Umwandlungsrate von Austenit in Martensit zu erhöhen. Dazu wird das Bauteil in der Regel auf -90 °C abgekühlt. Um eine noch höhere Umwandlungsrate zu erzielen, ist auch das Abkühlen über einen längeren Zeitraum auf bis zu –196 °C möglich. Anschließend folgt mindestens ein Anlassvorgang.

 

Durch diese Verfahrensweise wird die zuvor heterogene Mikrostruktur in eine homogene Gitterstruktur überführt. Dadurch werden Eigenspannungen im Gefüge reduziert. Zudem steigen die Härte und Verschleißfestigkeit durch den höheren Martensitgehalt.

 

 

 

Das Tiefkühlen soll in erster Linie schleichende Änderungen in der Maßhaltigkeit verhindern und bietet folgende Vorteile:

 

• Festigung der Maßstabilität
• Abbau von Eigenspannungen
• Geringere Abnutzung durch höhere Verschleißfestigkeit
• Automatisierbar und reproduzierbar
• Optimal für Präzisionswerkzeuge

 

 

Grundvoraussetzungen zum Tiefkühlen sind ein Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,5 % sowie ein ausreichender Gehalt an Legierungselementen mit einer Martensitfinishtemperatur (Mf) unter 30 °C. Alle Stähle, die diese Voraussetzungen erfüllen, eignen sich zum Tiefkühlen. Beispiele dafür sind:

 

• Ledeburitische Chromstähle (z.B. 1.2080, 1.2379, 1.2436)
• Schnellarbeitstähle
• Eutektoide Werkzeugstähle (z.B. 1.2842)

 

 

Unsere Anlagen zum Tiefkühlen bieten folgende Abmessungen: 1.150 x 750 x 600 mm / 500 kg

 

 

Erfahren Sie in unserer interaktiven Standortübersicht, wo wir bei Härtha das Tiefkühlen von Stahl anbieten.

 

 

Sie wollen Ihre Bauteile bei uns Härten und Tiefkühlen lassen? Gerne kommen wir mit einem Angebot auf Sie zu. Verraten Sie uns zunächst bitte die Werkstoffbezeichnung, die Abmessungen sowie Gewicht und Stückzahl der zu behandelnden Werkstücke.