Die Wärmebehandlung von Werkstücken wie dünnwandigen komplexen Bauteilen und hochlegiertem Kohlenstoffstahl ist seit langem von Verformungs- und Rissbildungsproblemen geplagt. Der Kernpunkt liegt im Ungleichgewicht zwischen Spannungsaufbau und -abbau während der Erwärmungs-, Halte- und Abkühlungsprozesse. Die erfolgreiche F&E des neuen Mehrstufen-Spannungsarmglüh-Gruben-Vakuum-Anlassofens, ausgestattet mit einer vertikalen Heizstruktur und einem präzisen Spannungsregelungssystem, hat eine mikrometergenaue Kontrolle der Werkstückverformung erreicht und die Rissrate um mehr als 95 % reduziert.
Die vertikale Anordnung des Grubenofens ermöglicht eine gleichmäßige Wärmestrahlung, die den Beladeanforderungen von dünnwandigen komplexen Bauteilen entspricht. In Kombination mit der Vakuumumgebung, die Oxidationsstörungen isoliert, wird zudem die Oberflächenqualität der Werkstücke und die Stabilität der Spannungsarmglühung gewährleistet.
Im Vergleich zur Einschränkung der Einzel-Temperaturregelung in herkömmlichen Anlassöfen liegen die Kernvorteile des Mehrstufen-Spannungsarmglüh-Gruben-Vakuum-Anlassofens in seinen kundenspezifischen Mehrstufen-Spannungsarmglühverfahren und der vertikalen, gleichmäßigen Heizstruktur. Entsprechend den Material- und Struktureigenschaften von dünnwandigen komplexen Bauteilen kann das Gerät einen vierstufigen Prozess voreinstellen: Vorwärmen - Niedrigtemperatur-Anlassen - Mitteltemperatur-Halten - Niedrigtemperatur-Auslagern. In der Vorwärmstufe wird die Temperatur langsam auf unter Ac1 erhöht, um die Restspannung aus dem Gießen oder Schmieden präzise abzubauen. In der Niedrigtemperatur-Anlassstufe wird die durch die Martensit-Umwandlung nach dem Abschrecken erzeugte Momentanspannung schnell abgebaut. In der Mitteltemperatur-Haltestufe wird die Restspannung aus der Strukturumwandlung vollständig beseitigt. Schließlich wird in der Niedrigtemperatur-Auslagerungsstufe die Maßgenauigkeit der Werkstücke fixiert.
Gleichzeitig ist der Ofen mit kundenspezifischen, flexiblen Aufhängevorrichtungen ausgestattet, die Klemmspannungen an dünnwandigen Bauteilen vermeiden und Verformungsinduktionen von der Quelle reduzieren. In Zusammenarbeit mit dem Gruben-Vertikalheizungsdesign gewährleisten die Vorrichtungen eine gleichmäßige Temperaturverteilung über alle Teile des Werkstücks.
Dieser Gruben-Vakuum-Anlassofen wurde ausgereift in der Produktion von High-End-Produkten wie dünnwandigen Gehäusen von Flugzeugtriebwerken und Hohlräumen von Präzisionsspritzgussformen eingesetzt. Feldtestdaten zeigen, dass der Werkstückebenheitsfehler von 0,15 mm/m in herkömmlichen Verfahren auf 0,02 mm/m reduziert wurde und die verzögerte Rissrate von 8 % auf 0,4 % gesunken ist. Dieser technologische Durchbruch löst nicht nur die Wärmebehandlungsprobleme von hochpräzisen komplexen Strukturwerkstücken, sondern erleichtert auch die lokalisierte hochpräzise Bearbeitung von Kernkomponenten in der Luft- und Raumfahrt, der Präzisionsfertigung und anderen Bereichen.
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