Während der Herstellung durchlaufen Metalle und Metalllegierungen verschiedene Prozesse wie Gießen, Schweißen und Walzen, die die Struktur des Metalls beschädigen und seine mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen können. Dieses Problem kann durch verschiedene Arten von Wärmebehandlungen (auch thermische Verarbeitung genannt) gelöst werden, bei denen die Metalle in verschiedenen Arten von Öfen nach genauen Zeit- und Temperaturparametern erhitzt und abgekühlt werden, je nach Art des Metalls und des gewünschten Endprodukts. Per Definition ist ein Ofen ein Ofen, der Temperaturen von über 1000°C erreichen kann. Ein qualitativ hochwertiges Ultrahochtemperatur-Thermoelement liefert genaue Temperaturdaten, um die erforderliche präzise Kontrolle zu gewährleisten. Die Hochtemperatur-Thermoelemente von Kamet (Typ B, S, R, C oder D) sind eine gute Wahl.
In diesem Artikel werden wir uns ansehen, wie gut unsere Hochtemperatur-Thermoelemente für verschiedene Wärmebehandlungsprozesse geeignet sind, wobei der Schwerpunkt auf Glühöfen, Vakuumöfen und Atmosphärenöfen liegt.
Arten der Wärmebehandlung und Öfen
Jede (Kombination von) Wärmebehandlungsart und -ofen ist für eine bestimmte Art von Metall geeignet oder wird gewählt, um eine bestimmte Eigenschaft des Endprodukts zu erreichen. Das Ziel kann z.B. sein, die Härte, Duktilität und/oder Korrosionsbeständigkeit des Metalls zu verbessern. Die Wahl des Ofens und des Wärmebehandlungsverfahrens hängt von Faktoren wie der Art des Materials, der gewünschten Oberflächenbeschaffenheit und der Notwendigkeit ab, Oxidation zu verhindern (neben anderen). Jeder Ofen und jedes Behandlungsverfahren hat seine Vorteile und ist für bestimmte Anwendungen geeignet.
Arten der Wärmebehandlung
- Härten: Erhöhung der Härte und Festigkeit
- Anlassen: Verringerung der Sprödigkeit
- Glühen: Erweichung, Verbesserung der Duktilität, Abbau von inneren Spannungen
- Normalisieren: einheitliche Kornstruktur
- Abschrecken: schnelle Abkühlung zur Verringerung der Kristallkorngröße (erhöht die Härte)
- (Niederdruck-) Aufkohlen: Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Eisen oder Stahl
Arten von Öfen
| Atmosphärenofen | Vakuum-Ofen * | Glühofen | |
| Arten der Wärmebehandlung | Glühen, Härten, Niederdruck-Aufkohlung | Glühen, Härten, Abschrecken | Glühen, Härten, Anlassen, Normalisieren |
| Funktion | Betrieb mit bestimmten Gaszusammensetzungen, z.B. Stickstoff und Wasserstoff werden zum Glühen gemischt | Durch das Vakuum werden alle Gase eliminiert, was die Oxidation minimiert. Metallteile, die hoher Hitze und Belastung standhalten müssen, benötigen eine Wärmebehandlung im Vakuum. | Erweicht Metalle und erhöht die Duktilität durch Veränderung der Mikrostruktur. Zunächst wird eine Temperatur aufrechterhalten, die heißer als die Rekristallisation, aber niedriger als der Schmelzpunkt ist. Dann erfolgt ein langer, kontrollierter Abkühlungsprozess zur Bildung duktilerer Körner. |
| Vorteil | Reduziert das Risiko von Oxidation oder Entkohlung | Durch die Abwesenheit von Luft ist es für empfindliche Materialien geeignet | Verringert innere Spannungen und macht Metalle besser bearbeitbar |
| Maximale Temperatur | 1700°C | Bis zu 3000°C | 1300 ℃ |
| Typ des Thermoelementes | Typen R oder S | Je nach Temperatur des Wärmeprozesses kann zwischen den Typen N, S, R, B und C gewählt werden. Oberhalb von 1300°C ist nur Typ C für die Verwendung in einem Vakuumofen geeignet. | Der Typ K kann bis zu 1000℃ verwendet werden. Die Typen R und S sind teurer, bieten aber eine höhere Genauigkeit unter den extremen Bedingungen der Ofenumgebung. |
| Spezifische Eigenschaften der Thermoelementanordnung | Beständigkeit gegen hohe Hitze in oxidierenden, reduzierenden oder karbonisierenden Atmosphären | Hält sehr hohen Temperaturen und Vakuum stand. | Sehr genaue Temperaturmessungen innerhalb eines großen Temperaturbereichs. Oxidationsbeständig. |
*ZusätzlicheInformationen über die Verwendung der Thermoelemente von Kamet in Vakuumöfen finden Sie auf dieser Seite.
Verwendung von Hochtemperatur-Thermoelementen in Öfen
In der obigen Tabelle sehen Sie drei der gängigsten Öfen und die Thermoelemente, die sich am besten für die darin stattfindenden Wärmebehandlungsprozesse eignen.
Bei der Auswahl eines Thermoelementes für den Einsatz in einem Ofen ist es wichtig, dass Sie die:
- am besten geeignete Hülle und Gehäuse
- Temperaturbereich des Ofens
- Dauer des Wärmebehandlungsprozesses
- Atmosphärische Effekte
- Positionierung des Thermoelementes
- gewünschte metallurgische Ergebnisse
- geforderte Toleranzen und/oder Grad der Genauigkeit
- erforderliche Lebensdauer (manchmal entscheiden sich Betreiber für Einweg-Thermoelemente bei Ofenanwendungen)
- Funktion des Thermoelements, z.B. für die Überwachung und/oder Prozesssteuerung?
Ultrahochtemperatur-Thermoelemente (Typ C/D oder B,R oder S) haben viele einzigartige Eigenschaften, die sie zu einer hervorragenden Wahl für den Einsatz in der extremen Hitze von Öfen machen. Weitere Einzelheiten zu ihren Eigenschaften und Funktionen finden Sie hier.
Temperaturkontrolle
Hochtemperatur-Thermoelemente können verwendet werden, um Daten an einen Temperaturregler zu übermitteln, der die gewünschte Wärme durch Anpassung der Leistungszufuhr zum Ofen aufrechterhält. Eine genaue Temperaturregelung erfordert Daten von Thermoelementen, die an verschiedenen Stellen des Ofens angebracht sind. Die Temperaturregelung kann die Kontrolle der Atmosphäre und damit die Metallurgie des Endprodukts beeinflussen. Wenn z.B. beim Aufkohlen das Produkt keine gleichmäßige Temperatur hat und die Mitte kühler ist, kommt es zu einer geringeren Diffusion und einem möglicherweise weicheren Teil. Sowohl die Positionierung des Thermoelementes als auch die Berechnung der erforderlichen Sollwerte und Toleranzen sind für optimale Ergebnisse unerlässlich.
Position der Thermoelemente für die Temperaturkontrolle
Eine gleichmäßige Temperatur im gesamten Ofen gewährleistet eine hervorragende Produktqualität. Die Positionierung des Thermoelementes ist daher ein wichtiger Faktor, für den es verschiedene Möglichkeiten gibt. Eine Position in der Nähe der Heizelemente/Quelle liefert genaue Messwerte über die Temperatur während des gesamten Prozesses. Eine zweite Möglichkeit ist die Platzierung in der Nähe des zu verarbeitenden Materials, bei Durchlauföfen also in der Nähe der Eintritts-/Austrittsstellen des Materials. Auf diese Weise kann das Temperaturprofil der Produkte während des Aufheizens und Abkühlens überwacht werden. Darüber hinaus werden Thermoelemente oft an bestimmten kritischen Punkten im Ofenraum angebracht, z.B. dort, wo bestimmte chemische Reaktionen oder strukturelle Umwandlungen stattfinden. Thermoelemente an allen drei Stellen ermöglichen eine genaue Überwachung der Temperaturschwankungen innerhalb des Ofens und tragen zu dem wichtigen Ziel der Temperaturgleichmäßigkeit bei.
Festlegung und Einhaltung von Toleranzen für die Temperaturkontrolle
Ein Temperatursollwert wird auf der Grundlage des Steuergeräts, des Thermoelements und der gewünschten metallurgischen Ergebnisse berechnet. Bestimmte Wärmebehandlungsprozesse können sehr enge Toleranzen und Zielvorgaben in Bezug auf die maximale Temperatur und die Geschwindigkeit der Erwärmung/Abkühlung haben. In diesen Fällen ist die Genauigkeit der Thermoelement-Messwerte entscheidend und bestimmt sowohl die Wahl des Thermoelementes als auch des Manteltyps. Darüber hinaus wird bei engen Toleranzen (wie im obigen Absatz erläutert) dringend empfohlen, die Thermoelemente in verschiedenen Positionen zu platzieren.
Thermoelemente von Kamet
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wärmebehandlung eine exakte Wissenschaft ist, die mit extrem hohen Temperaturen (im Allgemeinen über 1000°C) einhergeht. Daher spielen Ultrahochtemperatur-Thermoelemente eine wesentliche Rolle bei der Sicherstellung der präzisen Wärmeparameter, die zu der gewünschten Qualität des Metallprodukts führen.
Kamet’s bietet alle Teile an, die für eine komplette, feuerfeste Thermoelement-Baugruppe erforderlich sind, einschließlich einer Vielzahl von Manteltypen und einer Reihe von Durchmessern für Thermoelement-(Verlängerungs-)Kabel und Leitungsdrähte. Außerdem können wir sowohl Anschlüsse für das heiße Ende als auch für das kalte Ende liefern.
Unsere Hochtemperatur-Thermoelemente entsprechen den höchsten Qualitätsstandards und erfüllen die anspruchsvollen Anforderungen von Wärmebehandlungsöfen. Die Thermoelementtypen R / S / B / D/ / C von Kamet entsprechen nicht nur diesen Standards, sondern auch präzisen Kalibrierungsanforderungen, insbesondere in Bezug auf die Toleranz. Unsere Thermoelemente sind eine ausgezeichnete Investition für Wärmebehandlungsanwendungen mit extrem hohen Temperaturen. Ausführlichere Informationen über die Ultrahochtemperatur-Thermoelemente von Kamet können Sie hier lesen. Unsere Broschüre über Hochtemperatur-Thermoelemente könnte ebenfalls von Interesse sein.
Laden Sie die Broschüre zu Hochtemperatur-Thermoelementen herunter
In dieser Broschüre finden Sie technische Zeichnungen und Optionen zur Produktanpassung, einschließlich aller Schritte zur Konfiguration des von Ihnen benötigten Thermoelements. Die Broschüre ist in Englisch.
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Über Kamet
Kamet verfügt über mehr als 35 Jahre Markt- und Industriekenntnisse und Erfahrung in der Welt der Hochtemperatur-Thermoelemente. Wir freuen uns darauf, Sie bei der Auswahl der idealen Thermoelemente für Ihre Wärmebehandlungsprozesse zu unterstützen. Unsere Website bietet eine umfangreiche Wissensdatenbank mit häufig gestellten Fragen (FAQ ) sowie Seiten mit Produktinformationen. Sollten Sie dennoch spezielle Fragen haben, wenden Sie sich bitte an uns und unser hauseigener Experte wird Ihnen schnell antworten.