Wärmebehandlung

Kontrolliertes Bainitisieren trumpft in puncto Wirtschaftlichkeit auf

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Mit dem Bainitsensor ergibt sich die Möglichkeit, den Bainitisierungsvorgang zu überwachen, den jeweils aktuellen Umwandlungsgrad zu erfassen und entsprechend wirtschaftlich den Bainitisierungsprozess zu beenden. Zusätzlich bietet der Bainitsensor die Möglichkeit, festzustellen ob die vorausgehende Austenitisierung ausreichend war.

Im Bild 7 wird illustriert, wie der Sensor eine unvollständige Austenitisierung erfasst. Nach 3 und 5 min Austenitisierungsdauer ist die Umwandlung noch nicht vollständig abgeschlossen.

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Verbliebener Ferritanteil beim Bainitisieren wird von der Messung erfasst

Der verbliebene Ferritanteil wird zu Beginn der Bainitumwandlung durch einen Messwert der ersten Harmonischen größer null angezeigt. Ähnliche Messsignale erhält man, wenn die Abkühlung von der Austenitisierungstemperatur nicht schnell genug erfolgt und vor der Bainitumwandlung bereits Ferrit oder Perlit entsteht.

Der Sensor basiert auf dem Wirbelstromverfahren unter Anwendung der Harmonischen-Analyse. Die Amplitude der 1. Harmonischen ist vergleichbar mit Dilatometermessungen und liefert über eine Kalibrierung quantitative Aussagen über den aktuellen Bainitisierungsgrad. Änderungen der Stahlqualität und der Wärmebehandlungsabläufe beeinflussen die Umwandlungsdauer [18].

Prozess des Bainitisierens direkt mitverfolgen

Der Bainitsensor ermöglicht, den Bainitisierungsgrad online im Prozessablauf zu verfolgen. Das ist vor allem hinsichtlich Zeiteinsparung, Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz vorteilhaft. So kann mit Hilfe des Sensors die Gefügeumwandlung auch beim mehrstufigen Bainitisieren direkt verfolgt und über definierte Umwandlungsstufen im Prozessablauf gesteuert werden.

Potenzielle Anwendungen, bei denen eine bestimmte Phase wie der Restaustenitgehalt reproduzierbar eingestellt werden muss, sind mit dem Sensor prozesssicher umsetzbar. Der Bainitsensor ermöglicht einen direkten Einblick in den Umwandlungsprozess am aktuellen Bauteil und schafft damit Möglichkeiten zur Einbeziehung weiterer Werkstoffe und zur gezielten Einstellung von Mehrphasengefügen [13].

Das Forschungsvorhaben (AIF 14241N) wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) gefördert, wofür ausdrücklich gedankt wird. Der AWT-Fachausschuss 20 „Sensorik in der Wärmebehandlung“ hat die Projektdurchführung fachlich begleitet.

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