Was ist Wärmebehandlung?

Obwohl die meisten Menschen nicht wissen, was Wärmebehandlung ist, ist sie ein wesentlicher Bestandteil des Herstellungsprozesses. Denn durch die Wärmebehandlung kann ein Metallteil verbessert werden, so dass das Material dem Verschleiß besser standhält. Bei der Wärmebehandlung wird ein Metall oder eine Legierung auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und dann abgekühlt, um das Material zu härten.

Die Wärmebehandlung kann in verschiedenen Phasen des Herstellungsprozesses eingesetzt werden, um bestimmte Eigenschaften des Metalls oder der Legierung zu verändern. Zum Beispiel kann man die Wärmebehandlung nutzen, um das Material stärker, härter, haltbarer oder dehnbarer zu machen, je nachdem, was das Material braucht, um richtig zu funktionieren.

Zu den nennenswerten Industriezweigen, in denen die Wärmebehandlung eine wichtige Rolle spielt, gehören Flugzeuge, Automobile, Eisenwaren wie Sägen und Äxte, Computer, Raumfahrzeuge, das Militär sowie die Öl- und Gasindustrie.

Wie funktioniert die Wärmebehandlung?

Um den gewünschten Effekt zu erzielen, wird das Metall oder die Legierung auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, die manchmal bis zu 2400°F betragen kann, und eine bestimmte Zeit lang auf dieser Temperatur gehalten und dann abgekühlt. Während des Erhitzens verändert sich die physikalische Struktur des Metalls, die auch als Mikrostruktur bezeichnet wird, was letztlich zu einer Veränderung der physikalischen Eigenschaften führt. Die Dauer der Erwärmung des Metalls wird als „Durchwärmzeit“ bezeichnet. Die Länge der Durchwärmungszeit spielt eine wichtige Rolle für die Eigenschaften eines Metalls, da sich bei Metallen, die lange durchwärmt werden, das Mikrogefüge anders verändert als bei Metallen, die kürzer durchwärmt werden.

Der Abkühlungsprozess nach der Einweichzeit spielt ebenfalls eine Rolle für das Ergebnis des Metalls. Das Metall kann schnell abgekühlt werden, was als Abschrecken bezeichnet wird, oder langsam im Ofen, um sicherzustellen, dass es das gewünschte Ergebnis erzielt. Die Kombination aus Eintauchtemperatur, Eintauchzeit, Abkühltemperatur und Abkühldauer spielt eine Rolle bei der Erzielung der gewünschten Eigenschaften eines Metalls oder einer Legierung.

Die Wärmebehandlung des Metalls während des Herstellungsprozesses bestimmt ebenfalls, welche Eigenschaften verändert werden, und einige Metalle können sogar mehrfach behandelt werden.

Die Kenntnis der Temperaturen, bei denen Metalle erhitzt und abgekühlt werden müssen, sowie der Dauer der einzelnen Verfahrensschritte für ein bestimmtes Metall oder eine bestimmte Legierung ist äußerst kompliziert. Aus diesem Grund untersuchen Materialwissenschaftler, so genannte Metallurgen, die Auswirkungen von Wärme auf Metalle und Legierungen und liefern genaue Informationen darüber, wie diese Prozesse korrekt durchgeführt werden können. Die Hersteller verlassen sich auf diese Informationen, um sicherzustellen, dass ihre Metallteile am Ende des Prozesses die richtigen Eigenschaften haben.

Einige gängige Formen der Wärmebehandlung sind:

• Härten: Wenn ein Metall gehärtet wird, wird es bis zu einem Punkt erhitzt, an dem sich die Elemente im Material in eine Lösung verwandeln. Defekte im Gefüge werden dann umgewandelt, indem eine zuverlässige Lösung geschaffen und das Metall verstärkt wird. Dadurch erhöht sich die Härte des Metalls oder der Legierung und es wird weniger verformbar.
• Glühen: Dieses Verfahren wird bei Metallen wie Kupfer, Aluminium, Silber, Stahl und Messing angewendet. Diese Materialien werden auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, bei dieser Temperatur gehalten, bis eine Umwandlung stattfindet, und dann langsam an der Luft getrocknet. Durch dieses Verfahren wird das Metall weicher, lässt sich besser bearbeiten und neigt weniger zu Brüchen oder Rissen.
• Anlassen: Einige Werkstoffe wie Eisenbasislegierungen sind sehr hart und dadurch spröde. Durch Anlassen kann die Sprödigkeit verringert und das Metall gestärkt werden. Beim Anlassen wird das Metall auf eine Temperatur erhitzt, die unter dem kritischen Punkt liegt, um die Sprödigkeit zu verringern und die Härte zu erhalten.
• Einsatzhärtung: Die Außenseite des Materials wird gehärtet, während die Innenseite weich bleibt. Da durch das Härten Werkstoffe spröde werden können, wird das Einsatzhärten für Werkstoffe verwendet, die flexibel sein müssen und gleichzeitig eine dauerhafte Verschleißschicht erhalten sollen.
• Normalisieren: Ähnlich wie das Glühen macht dieses Verfahren den Stahl zäher und duktiler, indem es das Material auf kritische Temperaturen erhitzt und es auf dieser Temperatur hält, bis eine Umwandlung stattfindet.

Warum ist Wärmebehandlung wichtig?

Ohne Wärmebehandlung von Metall, insbesondere von Stahl, würden Metallteile für alles, von Flugzeugen bis zu Computern, nicht richtig funktionieren oder vielleicht gar nicht erst existieren. Vor allem Nichteisenmetallteile wären viel schwächer. Aluminium- und Titanlegierungen sowie Bronze und Messing werden alle durch Wärmebehandlung verstärkt. Viele dieser Metalle werden bei der Herstellung von Autos, Flugzeugen und anderen Produkten verwendet, die nicht nur aus Leistungs-, sondern auch aus Sicherheitsgründen auf starke Metalle angewiesen sind.

Da wärmebehandelte Metalle oft stärker sind als nicht wärmebehandelte, verhindert die Vorbehandlung von Metallteilen die Korrosion, so dass teure Metallteile später nicht so häufig ersetzt werden müssen. Dadurch laufen Maschinen kostengünstiger und effizienter und Probleme werden vermieden.

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Förderer

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General Kinematics bietet eine breite Palette an zusätzlichen Förderern für eine Vielzahl von Wärmebehandlungsanforderungen. Ganz gleich, ob Sie Ihre Materialien von A nach B transportieren, erhitzen, kühlen oder mehr wollen, GK hat die Ausrüstung, die Sie zur Verbesserung Ihrer Verarbeitungsleistung benötigen.

Förderer

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