Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe. WS 2014 Dr. Dieter Müller. Wir nehmen Perfektion persönlich.

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1 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe WS 2014 Dr. Dieter Müller Wir nehmen Perfektion persönlich. Folie 1 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

2 Inhalt Block Temperatur 8.2 Druck 8.3 Gaszusammensetzung Gasfluss C-Pegel Ammoniak Taupunkt 9 Anlagentechnik Folie 2 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

3 Parameter in der Wärmebehandlung Parameter Temperatur Druck Prozessgasanalyse Prozessgasmenge Messverfahren Thermoelement, Pyrometer Manometer, Druckmessröhre C-Folie, Sauerstoffsonde, Wasserstoffsonde Zählrohr, Mass Flow Controler Folie 3 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

4 Inhalt Block Druck 8.3 Gaszusammensetzung Gasfluss C-Pegel Ammoniak Taupunkt 9 Anlagentechnik Folie 4 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

5 Temperaturmessung Ausdehnungsthermometer Widerstandsthermometer Thermovoltaik (Thermoelemente) Pyrometrie Folie 5 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

6 Thermospannung Beobachtung: In einem elektrischen Kreis fließt ein Strom, sobald dessen Leiter aus zwei verschiedenen Metallen bestehen und sich deren Kontaktstellen auf verschiedenen Temperaturniveaus befinden. Ursache für die Thermospannung beim Kontakt zweier unterschiedliche Leiter ist der Seebeck-Effekt. Aufgrund der unterschiedlichen Austrittsarbeit verschiedener Leiter baut sich an der Kontaktstelle eine statische Spannung auf. Die Höhe der Spannung ist temperaturabhängig. Folie 6 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

7 Schaltkreis eines Thermoelementes Externe Vergleichsstelle Interne Vergleichsstelle a. Meßstelle : Verbindungsstelle der beiden untersch. Metalle des Thermopaares (TP) b. Thermopaar (TP) c. Anschlussstelle : Verbindungsstelle zw. Thermopaar (TP) und Ausgleichsleitung (AGL) d. Ausgleichsleitung (AGL) : hat bis 200 C gleiche thermoelektrische Eigenschaften wie das Thermopaar. e. Vergleichsstelle, extern : mit konstant gehaltener Temperatur (z.b. 0 C oder 50 C) f. Kupferleitung : Verbindungsleitung zwischen der externen Vergleichsstelle und dem Messinstrument. g. Abgleichwiderstand (ist nur bei Messgeräten mit niederohmigem Eingang, wie z.b. bei Drehspulanzeigern ohne Verstärker erforderlich.) h. Messinstrument für Messkreise mit externen Vergleichsstellen (z.b. Regler o. Schieber) i. Messgerät mit interner Vergleichsstelle, wie z.b. Regler, bei denen die Klemmentemperatur intern gemessen und dann in eine Hilfsspannung umgesetzt wird, die das TE-Signal normiert. Transmitter (mv oder 0/4-20mA) mit nachgeschaltetem Instrument (z.b. Regler) Reckmann Folie 7 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

8 Thermospannung verschiedener Thermoelementpaarungen Folie 8 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

9 Aufbau von Thermoelementen Thermoelement Mantelthermoelement a. Anschlußkopf (AK) b. Anschlußsockel mit Anschlußklemmen c. Metallenes Schutzrohr (ggf. keramisches Schutzrohr das im Bereich des Anschlußkopfes in ein metallenes Halterohr eingebaut ist) d. Keramisches Innenschutzrohr e. Keramische Isolierröhrchen (bei Edelmetall-Thermopaaren mit einem Draht-Durchmesser von 0,5 bzw. 0,35 mm wird ein keramischer Isolierstab verwendet) f. Thermopaar (TP) unedel (Draht-Durchmesser üblicherweise : 1,38 / 2,0 / 3,0 mm) g. Meßstelle (Verbindungsstelle der beiden Thermodrähte) a. Stecker b. Mantel-Leitung (ML) bestehend aus c), d) und e) c. Metall- bzw. Mantelrohr (Außenmantel) d. Isolierpulver e. Thermopaar (TP) f. Endkappe g. Meßstelle (Verbindungsstelle der beiden Thermodrähte) g1 : vom Außenmantel isoliert (Standard-Ausführung) g2 : mit dem Mantel verschweißt Reckmann Folie 9 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

10 Farbkennzeichnung von Thermoelementen Folie 10 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

11 Pyrometrie Der schwarze Strahler Das Modell des schwarzen Strahlers (Plank sches Strahlungsgesetz): mit: L e : Strahlungsdichte λ: Wellenlänge T: absolute Temperatur C 1, C 2 : Konstanten für Geometrieeinfluß C 1 = 1, Wm²sr -1 C 2 = 1, mk Stefan Boltzmannsches Strahlungsgesetz eliminiert Abhängigkeit der Wellenlänge durch Integration: mit σ: Stefan-Boltzmann-Konstante σ = 1, Wm -2 K -4 sr -1 Folie 11 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

12 Schwarzer Strahler realer Strahler Reale Strahler strahlen bei allen Wellenlängen schwächer als der schwarze Strahler L eλ (realer Strahler) < L e (schwarzer Strahler) Emissionsgrad: Adsorptionsgrad: Kirchhoffsches Gesetz: Der Emissionsgrad lässt sich mit Adsorptionsmessungen bestimmen! Folie 12 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

13 Aufbau eines Pyrometers Folie 13 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

14 Inhalt Block Temperatur Gaszusammensetzung Gasfluss C-Pegel Ammoniak Taupunkt 9 Anlagentechnik Folie 14 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

15 Membranmanometer Folie 15 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

16 Pirani-Vakuummeter Folie 16 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

17 Ionisationsmanometer Folie 17 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

18 Inhalt Block Temperatur 8.2 Druck C-Pegel Ammoniak Taupunkt 9 Anlagentechnik Folie 18 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

19 Durchflussmengen Schwebekörper Das Prinzip beruht auf einem Körper der in einem sich erweiternden Rohr schwebt. Dabei halten sich die Gewichtskraft und der Auftrieb durch das durchströmende Medium das Gleichgewicht. Die Höhe ist ein Maß für die Durchflussmenge. Messwert von Schwebekörpern ist abhängig vom Druck Medium Folie 19 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

20 Thermischer Mass Flow Controller Beim thermischen Messverfahren wird über zwei Temperaturmessungen, vor und nach einem Heizelement, der Wärmetransport über das strömende Gas ermittelt. Dieser ist proportional zur Zahl der geförderten Teilchen pro Zeiteinheit. Die Messung ist in weiten Bereichen unabhängig vom Vordruck, aber sehr wohl abhängig vom Medium Folie 20 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

21 Inhalt Block Temperatur 8.2 Druck Gasfluss Ammoniak Taupunkt 9 Anlagentechnik Folie 21 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

22 Sauerstoffsonde Folie 22 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

23 Sauerstoffsonde Folie 23 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

24 Drahtsensor Folie 24 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

25 Inhalt Block Temperatur 8.2 Druck Gasfluss C-Pegel Taupunkt 9 Anlagentechnik Folie 25 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

26 Ammoniakgehalt Folie 26 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

27 Inhalt Block Temperatur 8.2 Druck Gasfluss C-Pegel Ammoniak 9 Anlagentechnik Folie 27 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

28 Taupunktmessgerät Folie 28 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

29 Inhalt Block 7 8 Messtechnik in der Wärmebehandlung 8.1 Temperatur 8.2 Druck 8.3 Gaszusammensetzung Gasfluss C-Pegel Ammoniak Taupunkt Folie 29 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

30 Einteilung der Wärmebehandlungsanlagen Nach - Bauweise (Kammer, Schacht...) - Gutbeförderung (Band, Durchstoss,...) - Heizung (elektrisch, gas...) - Atmosphäre (Schutzgas, Vakuum...) Folie 30 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

31 Einteilung Anlagen Die Wärmebe handlung metallisc her Werkstoff e Folie 31 Folie 31 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

32 Kammeröfen ohne Gasatmosphäre Quelle: Schmiedewerke Göditz Quelle: Nabertherm Folie 32 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

33 Kammerofen mit Gasatmosphäre Quelle: Ipsen International Folie 33 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

34 Durchstosskammerofen Folie 34 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

35 Vakuumhärteofen Quelle: Ipsen International Folie 35 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

36 Vakuumhärteöfen Quelle:Schmetz Folie 36 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

37 Vakuumkammeröfen Quelle: ALD Industrieöfen Folie 37 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

38 Doppelkammervakuumofen Quelle:Ipsen Folie 38 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

39 Vakuummehrkammerofen Quelle: ECM Folie 39 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

40 Vakuumkammerofenlinie Quelle:ALD Industrieöfen Folie 40 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

41 Kammerofen mit Retorte Folie 41 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

42 Schachtofen mit Retorte Folie 42 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

43 Schachtöfen mit Retorte Folie 43 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

44 Durchstossanlage Quelle: Ipsen International Folie 44 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

45 Durchstossanlage Quelle: Ipsen International Folie 45 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

46 Drehherdofen Quelle: Ipsen International Folie 46 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

47 Drehherdofen mit Härtepresse verknüpft Quelle: Aichelin Folie 47 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

48 H 2 -Banddurchlaufofen Quelle: Mahler Industrieöfen Folie 48 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

49 Exogas-Banddurchlaufofen Quelle: Mahler Industrieöfen Folie 49 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

50 Schutzgas-Banddurchlaufofen mit Ölabschreckung Quelle:Safed Folie 50 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

51 Banddurchlaufofenanlage Folie 51 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

52 Plasmanitrieranlage Folie 52 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

53 Plasmanitrieranlage Folie 53 Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe