Aufkohlen und Nitrieren

Was ist Aufkohlen und Nitrieren?

Vakuumaufkohlung mit Acetylen (AvaC)

Das AvaC-Vakuumaufkohlungsverfahren ist eine Technologie, die Acetylen nutzt, um das bei Propan bekannte Problem der Ruß- und Teerbildung praktisch zu eliminieren und gleichzeitig die Aufkohlungsleistung auch für Sack- oder Durchgangslöcher erheblich zu steigern.

Einer der wichtigsten Vorteile des AvaC-Verfahrens ist die hohe Kohlenstoffverfügbarkeit, die selbst bei komplexen Geometrien und sehr hohen Belastungsdichten eine extrem homogene Aufkohlung gewährleistet. Beim AvaC-Verfahren werden Acetylen (Boost) und ein neutrales Gas, wie beispielsweise Stickstoff, abwechselnd zur Diffusion eingespritzt. Während der Boost-Einspritzung dissoziiert das Acetylen nur im Kontakt mit den Metalloberflächen, wodurch eine gleichmäßige Aufkohlung ermöglicht wird.

Der größte Vorteil von AvaC zeigt sich, wenn man die verschiedenen Kohlenwasserstoffgase für die Niederdruck-Aufkohlung hinsichtlich ihres Eindringvermögens in kleine, lange Sacklöcher untersucht. Die Vakuumaufkohlung mit Acetylen führt zu einer vollständigen Aufkohlung über die gesamte Bohrungslänge, da Acetylen ein völlig anderes Aufkohlungsvermögen als Propan oder Ethylen besitzt.

Vorteile des AvaC-Verfahrens:

Kontinuierliche Hochdurchsatzfähigkeit

Garantierte Prozesswiederholbarkeit

Optimaler Einsatz von Acetylengas

Offenes, wartungsfreundliches Modulsystem

Erhöhter Kohlenstofftransfer

Verkürzte Bearbeitungszeit

Verbesserte Mikrostruktur, erhöhte Belastbarkeit und überlegene Oberflächenqualität der Teile

Wirtschaftliche Erweiterbarkeit für Kapazitätserhöhung

Verschiedene Abschreckmöglichkeiten mit Helium, Stickstoff, Gasgemischen oder Öl

Vorteile gegenüber Atmosphärenöfen:

Besseres Arbeitsumfeld durch Kaltwanddesign, das eine niedrigere Gehäusetemperatur ermöglicht

Keine teuren Abzugshauben oder Kamine erforderlich

Schnellere Start- und Abschaltvorgänge

Es werden keine endothermen Gasgeneratoren benötigt

Gas-Quenchöfen benötigen weniger Stellfläche und müssen nicht nachgespült werden, um Quetschöle zu entfernen.

Keine Gruben oder spezielle Fundamentanforderungen erforderlich

Carbonitriding

Carbonitrieren ist ein Einsatzhärtungsverfahren, ähnlich dem Aufkohlen, bei dem Stickstoff zugesetzt wird, um die Verschleißfestigkeit und Oberflächenhärte zu erhöhen. Im Vergleich zum Aufkohlen steigert die Diffusion von Kohlenstoff und Stickstoff die Härtbarkeit von unlegierten und niedriglegierten Stählen.

Typische Anwendungsgebiete sind:Zahnräder und WellenKolbenRollen und LagerHebel in hydraulischen, pneumatischen und mechanisch betätigten Systemen.

Das Niederdruck-Carbonitrierverfahren (AvaC-N) verwendet Acetylen und Ammoniak. Ähnlich wie beim Aufkohlen weist das resultierende Bauteil eine harte, verschleißfeste Oberflächenschicht auf. Im Gegensatz zum AvaC-Aufkohlen liegt die resultierende Stickstoff-Kohlenstoff-Schichtdicke jedoch zwischen 0,076 mm und 0,76 mm. Da Stickstoff die Härtbarkeit von Stahl erhöht, erzeugt dieses Verfahren Bauteile mit erhöhter Härte innerhalb der angegebenen Schichtdicke. Da das Carbonitrieren bei etwas niedrigeren Temperaturen als das Aufkohlen durchgeführt wird, reduziert es zudem den Verzug beim Abschrecken.

Nitrieren und Nitrocarburieren

Nitrieren ist ein Einsatzhärtungsverfahren, bei dem Stickstoff in die Oberfläche eines Metalls, meist niedriglegierter Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, diffundiert. Es wird auch bei mittel- und hochgekohlten Stählen, Titan, Aluminium und Molybdän angewendet.

Das Nitrocarburieren ist eine Variante des Nitrierprozesses mit geringer Oberflächenhärte, bei der Stickstoff und Kohlenstoff in die Werkstückoberfläche diffundieren. Zu den Vorteilen des Verfahrens zählt die Möglichkeit, Werkstoffe bei relativ niedrigen Temperaturen zu härten, wodurch Verformungen minimiert werden. Es ist zudem in der Regel kostengünstiger als das Aufkohlen und andere Einsatzhärtungsverfahren.

Zu den Vorteilen des Nitrierens und Nitrocarburierens gehören eine verbesserte Festigkeit sowie eine bessere Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit.

Nitrieren und Nitrocarburieren werden unter anderem für Zahnräder, Schrauben, Federn, Kurbelwellen und Nockenwellen verwendet.

Für das Aufkohlen und Nitrieren empfohlene Öfen.