Das Geschäft mit kontinuierlich arbeitenden Wärmebehandlungsanlagen boomt

Ipsen meldet steigenden Absatz

Ipsen - AnlagentechnikKleve, Februar 2013
Bei Ipsen laufen speziell die kontinuierlich arbeitenden Anlagen zur Wärmebehandlung im Vertrieb auf gutem Niveau. Neue Ansätze zur Energie-Einsparung im Anlagenbetrieb stoßen bei der vielschichtig aufgestellten Kundschaft auf gehobenes Interesse. Spezial-Anlagen für Wärmebehandlung trotzen dem Trend.

Für die beiden Geschäftsjahre 2011 und 2012 zusammen ergibt sich für die Ipsen GmbH, die auf dem Bereich der Wärmehandlung von Stahl weltweit die Position des Marktführers einnimmt, eine gehobene Nachfrage. Der erwartete Umsatz wird allein für den Bau von kontinuierlichen Anlagen mit insgesamt über 25 Millionen Euro beziffert, Tendenz: weiterhin stabil. Dieses Geschäftsfeld von Ipsen betrifft speziell die kontinuierlich arbeitenden Anlagen zur Wärmebehandlung von Stahl, wie sie in der industriellen Fertigung häufig verwendet werden. Dabei werden Ipsen-Anlagen, die zur Spezialhärtung von Stählen für hochqualifizierte Einsatzgebiete wie Getriebe- oder Achsenbau besonders gut geeignet sind, aktuell häufiger nachgefragt, seit Ipsen seine Vorreiterrolle zu Fragen der Energie-Optimierung weiter ausgebaut hat. Ipsen berät in diesem Zusammenhang seine Kundschaft intensiv zu allen Einsatzgebieten der Wärmebehandlung und Verfahrenstechnik. Im Mittelpunkt stehen traditionell Verfahren wie

  • Gasaufkohlen
  • Nitrocarburieren – aktuell mit der neuen HydroNit-Sensortechnik
  • freie Wahl der Prozessgase, dazu auch der Einsatz synthetischer Gase
  • Freies Abhärten in Ein- oder Zwei-Stationen-Ölbädern
  • Abhärten unter Mehrstationen-Härtepressen
  • zunehmend auch der Einsatz von Massflow-Controllern zur gesteuerten Zusammensetzung der Prozessgase.

Besondere Bedeutung erreichen die Beratungsvorgänge der Ipsen-Verfahrenstechniker derzeit dadurch, dass bei Ipsen verschiedene Anlagenkonzepte wie Drehherdöfen und Durchstoßofenanlagen als Baumuster mit einer bis zu drei Bahnen ausgeführt werden können. So umfasst die Beratung, welche in vielen Fällen schlüssig zur Beschaffung einer maßgeschneiderten Anlage führt, heute bereits unterschiedlichste Kundenstämme in Europa, Indien, China und USA. Zitat eines versierten Ingenieurs für die Wärmebehandlung: “Bei anderen Firmen kommen die Anlagenbauer zur Beratung und schauen auf die Baupläne. Bei Ipsen kommen die Verfahrenstechniker und scannen den Fertigungsplan und den Materialfluss gleichzeitig. Und das ist in allen Fällen ein gewaltiger Vorteil”

Ipsen Kontinuierliche Anlagen

Speziell für Kunden in den USA werden derzeit vier große Durchstoßofenanlagen mit zwei Bahnen gefertigt, aufgebaut und übergeben. Gleichzeitig werden weitere für neue Einsätze konzipiert. Die Durchstoß-Anlagen von Ipsen bieten einen kontinuierlichen Durchlauf chargierter Teile unter Schutzgas-Atmosphäre und haben sich für ein differenziertes Spektrum an Einsatzmöglichkeiten bestens bewährt. In ihrer stabilen Ausführung sind die Ipsen-Anlagen speziell für hohe Chargengewichte ausgelegt. Für unterschiedlichste Anforderungen liefert Ipsen wahlweise Einzel- oder mehrbahnige Anlagen. Beide Baumuster zeichnen sich durch eine besonders hohe Flexibilität in der Fertigung aus.

Der neue Ipsen HydroNit® Sensor

Wie viele unserer Kunden bereits wissen, erlaubt unser HydroNit-Sensor eine äußerst genaue und reproduzierbare Erfassung des Wasserstoffpartialdrucks, insbesondere in Nitrier- und Nitrocarburieratmosphären. Damit lassen sich die Prozesse extrem genau und hinsichtlich der Gasverbräuche effizient regeln.

Die neuste Generation des IPSEN HydroNit-Sensors zeichnet sich hauptsächlich durch eine konsequente Weiterentwicklung hinsichtlich seiner Standzeit beim Einsatz in Nitrocarburierprozessen sowie durch seine optisch ansprechende Bauweise aus. Durch sie werden alle für den Betrieb notwendigen Aggregate in einem kompakten Gehäuse zusammenfasst. Dadurch wird der Sensor auch zum Nachrüsten an vorhandenen Anlagen sehr interessant.

Vorteile

  • Extrem schnelles Ansprechverhalten
  • Direkte Messung der Ofenatmosphäre
  • Keine Querempfindlichkeit
  • Anwesenheit von Sauerstoff nicht notwendig
  • Kompakte und optisch ansprechende Bauweise
  • Moderne und hochwertige Vakuum- und Prozessgaspumpen
  • Vermeidung von Prozessgasrückständen durch extrem kurze und gut isolierte Gasleitungen im Gerät
  • Möglichst kurze, beheizte Gasführung zurück in den Ofen
  • Einsatz als Messwert-Aufnehmer oder als Steuerungsorgan möglich
  • Leichtes Nachrüsten in vorhandenen Anlagen durch die kompakte und autarke Bauweise möglich

Mehr Informationen und Ansprechpartner unter: www.ipsen.de/de/effizienz/hydronit-sensor/

Die neue Härterei für Dokka Fasteners stammt von Ipsen

Ipsen installiert Wärmebehandlungs-Anlage für Dokka Fasteners

Dokka Fasteners mit Sitz in Auburn Hills, MI, USA, hat eine große Anlage zur Stahlhärtung von Schraubelementen bei Ipsen geordert, die innerhalb der bestehenden Großserien-Fertigungsanlage in Michigan installiert wurde.

Zusammen mit der neuen Anlage für die Wärmebehandlung von Stahl ziehen gleich mehrere Öfen für besondere Verfahren der Stahlhärtung in die Fertigung von Dokka Fasteners ein. Zur Anlage gehören mehrere Mehrzweckkammerofenanlagen für das Vergüten von Stahl. Dazu die ergänzenden Komponenten für das Vorwärmen, Anlassen und Waschen, sowie die Vorrichtungen zum Handling der gesamten Chargen mit allen Werkstücken. Spezialschrauben von Dokka erhalten ihre hohe Materialfestigkeit unter anderem durch die kundig ausgeführte Wärmebehandlung auf Anlagen des Weltmarktführers IpsenDamit fertigt Dokka vor allem hochfeste Schrauben, wie sie speziell im Automobilbau für hoch belastete Verschraubungen für Motor und Antrieb verwendet werden.
Die komplette Ipsen-Anlage für Dokka Fasteners in Auburn Hills wird auf vollautomatischen Betrieb ausgelegt, indem sie durch die bewährte Ipsen-Automationssoftware AutoMag 4.0 gesteuert und kontrolliert wird.
Damit transferiert der Spezialist für anspruchsvolle Wärmebehandlung, Ipsen, wesentliche technischen Charakteristika einer vollautomatischen Härterei-Anlage aus Europa in die Industrie-Landschaft der Vereinigten Staaten. Hier ist die Tatsache bemerkenswert, dass die Anlage von Ipsen im Dokka-Stammsitz in Norwegen bisher über einen direkt vergleichbaren Umfang verfügte und bereits seit 20 Jahren erfolgreich in Betrieb ist. Die norwegische Anlage wurde bereits im Jahr 2011 so ausgebaut, dass das Werk als Zulieferer der Automobilindustrie eine dreifach höhere Produktionskapazität erreichen konnte.

In Norwegen fertigt Dokka Fasteners bereits seit mehreren Jahrzehnten seine speziellen Lösungen für Schraubenbefestigungen, wie sie auch im anspruchsvollen Anwendungsgebiet der Windkraftanlagen erfolgreich eingesetzt werden. Es kommt bei der Herstellung von modernen Windkraftanlagen in einem ganz besonderen Maß darauf an, die Technologie der sogenannten „hochgespannten Schraubverbindung“ auf geeignetem Niveau zu beherrschen. Hierbei werden Schrauben aus besonders hochwertigen Stahl-Legierungen, die ihre Grundfestigkeit jeweils auch aus einem speziellen Prozess der Wärmebehandlung ziehen, zur Montage mittels hoher Vorspannung der tragenden Elemente herangezogen. Auf diesem Weg entstehen Schraubverbindungen für Windkraftanlagen, die vom Lastspektrum der teilweise recht beachtlichen Betriebskräfte weitgehend unbeeinflusst bleiben und damit eine besonders hohe Last dauerhaft über die gesamte Lebensdauer von 20 Jahren aushalten können. Auch die Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse im Umfeld von Salzwasser, Sturm und Frost spielt im Bezug aufSpeziell bei Windkraftanlagen kommt auf die hohe Belastungsfähigkeit der Schraubverbindungen an. Der Branchenexperte Dokka fertigt nun auch in den US auf einer Ipsen-Taktstrasse für Wärmebehandlung, deren Bauart sich bereits seit Jahrzehnten im Dokka-Stammwerk in Norwegen bewährt hat. die Gesamtlebensdauer der Windanlagen von rund 160.000 Betriebsstunden innerhalb von 20 Jahren bei auslegungsgerechten 17 Milliarden Lastspielen eine tragende Rolle.
Im Fokus dieser speziellen Schraubentechnologie steht die jeweils exakt maßgeschneiderte Wärmebehandlung für die Schraubelemente. Durch metallurgische Prozesse, wie das Vergüten von Stahl, entstehen herausragende Materialeigenschaften, die eine hohe Toleranz für die gesicherte Belastung der Werkstoffe im anspruchsvollen Einsatz sicherstellen.

Ipsen ist der weltweit führende Experte für Wärmebehandlungsanlagen von Stahl und hat im weiten Netz seiner geschäftlichen Verflechtungen mehr als 4.000 Öfen produziert und in Betrieb gestellt, mit denen sich sämtliche Verfahren der Wärmebehandlung präzise ausführen und im Sinne bester Reproduzierbarkeit dokumentieren lassen. Ipsen verfügt in diesem Zusammenhang über besonders umfangreiche Erfahrung in Zusammenhang mit Herstellung und Betrieb der Anlagen. Wesentliche Finessen der Verfahrenstechnik wurden im Umfeld der Zulieferung zu Premium-Herstellern für die Europäische Industrie weiterentwickelt und verfeinert. Tragende Komponenten aus diesem weiten Feld der Erfahrungen auf metallurgischem Gebiet fließen nunmehr über die seit Jahrzehnten erfolgreich bestehende Verbindung von Ipsen zu Dokka Fasteners in die Industrielandschaft der Vereinigten Staaten ein.

Dokka Fasteners ist der in Norwegen beheimatete Experte für hochbelastbare Schraubverbindungen. Dokka gehört zur Deutschen Wuerth-Group, die mit einem Gesamtumsatz von 9,7 Milliarden € (Stand 2011) über insgesamt 420 Tochtergesellschaften in 84 Ländern weltweit aufgestellt ist. Die nunmehr georderte Ausrüstung von Ipsen für die Wärmebehandlung in Auburn Hills, MI, wird somit zum tragenden Bestandteil eines neuen Fertigungszentrums, welches für die vollautomatisierte Fertigung von warmgeformten Stahlteilen für Schraubverbindungen spezifiziert ist.

Hebert Hans - Ipsen VertriebHerbert Hans – Ipsen International GmbH
Telefon: +49 2821 804 – 348
E-Mail: hha@ipsen.de 

Ipsen HybridCarb reduziert die Prozessgas-Kosten der Gasaufkohlung

Dirk Joritz  -  Ipsen Internaltional GmbH, Kleve

Die Kosten für Prozessgas und die vermeidbaren Emissionen beim Einsatzhärten von metallischen Teilen verringern sich um den Faktor 10, sobald nach dem neuen, patentierten HybridCarb-Verfahren zur Gasaufkohlung von Ipsen vorgegangen wird. Für Härtereien ergibt das eine jährliche Ersparnis von bis zu 25.000 Euro pro Ofen allein durch den signifikant geringeren Gasverbrauch. Nicht nur für Neuanlagen, sondern auch als Nachrüst-Kit für bereits bestehende Öfen kann das neuartige HybridCarb-System verwendet werden.  Weiterlesen

Vakuumlöten

Matthias Rink – Ipsen International GmbH, Kleve

 

Einleitung

Löten ist ein vielfältig einsetzbares thermisches Fügeverfahren. Das besondere am Löten ist, dass tausende Verbindungen und unterschiedlichste Materialien in einem Schritt gefügt werden können. Verbindungen zwischen verschiedenen Metallen, Metallen und Keramiken sowie Metallen und Glas sind möglich. Vakuumlöten ist ein umweltfreundliches Verfahren, da im Gegensatz zu den meisten anderen Lötverfahren keine giftigen Flussmittel eingesetzt werden müssen.

Lötverfahren werden in vielen Industriesparten eingesetzt, u. a. im Automobilbau, in der Medizintechnik sowie in der Luft- und Raumfahrt.

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Kontinuierliche Nitrocarburieranlage

Dirk Joritz – Ipsen International GmbH, Kleve

Am Standort Saarbrücken kooperieren die weltweit führenden Experten für Wärmebehandlung von Stahl der Ipsen International GmbH mit der Zahnradfabrik Friedrichshafen, ZF AG. Dabei wurden einzelne Verfahrensschritte der Härteverfahren weiterentwickelt, um wesentliche Komponenten für das Acht-Gang-Automatikgetriebe von ZF herzustellen, das unter Fachleuten als derzeit modernstes Getriebe der Welt gilt.

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Der Ipsen MultiTreater

Kostensenkende Wärmebehandlung

Anlassen, Glühen, Nitrocarburieren in einem neuartigen Retortenofen

 

Michael Simon und Thorsten Südholt, Ipsen International GmbH, Kleve

Kurzfassung 

Beim MultiTreater® handelt es sich um die völlig neuartige Konstruktion eines horizontalen Retortenofens, die sich durch eine Entkoppelung der Chargengewicht-aufnahme von der Ofenretorte auszeichnet.

Im Gegensatz zu konventionellen horizontalen Retortenöfen ermöglicht dies ein weitaus höheres maximales Chargengewicht von bis zu 5t bei gleichzeitig wesentlich verlängerter Standzeit der Retorte. Der verfügbare Chargenraum kann bestmöglich ausgenutzt werden, ohne sich Sorgen um das zulässige Chargengewicht zu machen.

Aber nicht nur der Chargentisch, sondern nahezu alle Baugruppen des MultiTreater® wurden mit dem Ziel der jeweils optimalen Ausführung konsequent überarbeitet bzw. neu konstruiert. So wurde z.B. durch eine drastische Erhöhung der Abkühlleistung das Ziel erreicht, die Prozessdauer um bis zu 30% zu verkürzen.

Mit anderen Worten: Es können mehr Bauteile in kürzerer Zeit behandelt werden.

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Verfahrens- und Ofentechniken für die Einsatzhärtung von Komponenten für die Automobilindustrie

(Teil 2: Ofentechnik)

Matthias Rink, Dirk Joritz

5. Fortentwicklung des Abschreckens

Das Härten von aufgekohlten Stählen erfolgt in der Regel direkt im Anschluss an den Aufkohlungsprozess durch Abschrecken in einem Ölbad. Dieser Schritt ist sowohl bei atmosphärischen Aufkohlungsöfen wie auch bei Niederdruckaufkohlungsanlagen Teil des Wärmebehandlungsprozesses.

Seit einigen Jahren werden aufgekohlte Komponenten zunehmend unter Verwendung von Gas abgeschreckt. Bei Härteanlagen, in denen die Abschreckung milder als in einem umgewälzten Ölbad erfolgt, liegt die Problematik nicht im Härten der Randschicht (da diese auf Grund des hohen Kohlenstoffgehaltes eine ausreichende Härtbarkeit aufweist), sondern im Härten des Kerns. In Tabelle 2 sind die für eine Kernhärte von 300 HV bzw. 350 HV erforderlichen Abkühlgeschwindigkeiten zwischen 800 °C und 500 °C für verschiedene Einsatzstähle aufgeführt.

Tabelle 2: Kritische Kühlraten für Einsatzstähle

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Verfahrens- und Ofentechniken für die Einsatzhärtung von Komponenten für die Automobilindustrie

(Teil 1: Verfahren)

Matthias Rink, Dirk Joritz

1. Einleitung

Bei der Großserienfertigung von Fahrzeugteilen erfolgt das Einsatzhärten heute überwiegend durch Aufkohlen in Atmosphärenöfen mit anschließendem Abschrecken der Chargen im Ölbad bzw. bei Einzelkomponenten in Härtepressen.

Die verwendeten Aufkohlungsatmosphären, die gleichzeitig als Schutzgas dienen, bestehen im wesentlichen aus einem CO und H2 enthaltendem Trägergas und einem als Anreicherungsgas dienendem Kohlenwasserstoffgas. Das Trägergas lässt sich durch einen Endogasgenerator oder mittels im Ofen dissoziierenden Methanols erzeugen. Daneben kann es durch direkte Einspeisung eines Kohlenstoffgases in Kombination mit einem oxydierenden Gas (Luft oder CO2) in den Ofen gewonnen werden. Durch die Zugabe von Ammoniak wird die Randschicht zusätzlich mit Stickstoff angereichert, d. h. carbonitriert.

Seit den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts werden aber auch zunehmend Vakuumanlagen für das Einsatzhärten verwendet. Das Abschrecken erfolgt dabei meistens im Hochdruckgasstrom, bei Mehrkammer-Anlagen aber auch im Ölbad.

Am häufigsten kommen dabei folgende Ofentypen zum Einsatz:

  • Einkammer-Vakuumöfen
  • Zweikammer-Vakuumöfen
  • Mehrkammer-Anlagen

Als Kohlungsgase verwenden diese Anlagen i. A. reine Kohlenwasserstoffe wie Acetylen oder Propan. Für die Anreicherung der Randschicht mit Stickstoff kommt Ammoniak zum Einsatz. Ein Niederdruckaufkohlungszyklus setzt sich aus mehreren Aufkohlungs (Boost)- und Diffusionssegmenten zusammen. Wobei in den Boostsegmenten das Kohlenwasserstoffgas zugeführt wird. Beim Niederdruckcarbonitieren wird in den Diffusionsegmenten zusätzlich ein Ammoniak-Partialdruck eingestellt.

2. Kohlenstoffübertragung und -steuerung bei der Atmosphärenaufkohlung

In Atmosphären mit CO und H2 erfolgt die Kohlenstoffübertragung durch Adsorption von CO-Molekülen auf der Werkstoffoberfläche und ihre Aufspaltung in C und O,

CO → COad → Cad + Oad,

sowie durch Desorption der Sauerstoffatome durch die H2-Moleküle (unter Bildung von Wasserdampf), wodurch neue freie Stellen für die CO-Adsorption entstehen. Die Summe beider Reaktionen (Adsorption und Desorption) führt zu der bekannten Wassergasreaktion:

CO + H2 → [C] + H2O

Das Erfolgsgeheimnis dieser Aufkohlungstechnik besteht darin, dass diese und andere Atmosphärenreaktionen wie beispielsweise

2CO → [C] + CO2

bei Aufkohlungstemperatur im Ofen in ein chemisches Gleichgewicht erreichen. Dies ermöglicht die Berechnung und Steuerung der Kohlenstoffaktivität (d.h. des Kohlenstoffpotentials) dieser Atmosphären.

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Ipsen Kundenseminare im Herbst 2010

D. Joritz & M. Rink, Verfahrenstechnik – Ipsen Internat. GmbH, Kleve


Wie in jedem Frühling (März / April) und Herbst (Oktober / November) führte die Firma Ipsen International GmbH, Kleve auch in den letzten Wochen wieder Ihre Kundenseminare durch. In jeweils zwei Seminaren zum Thema Atmosphärentechnik (Theorie und Praxis) sowie Vakuumtechnik (Theorie und Praxis) konnten insgesamt mehr als 50 Interessenten begrüßt und unterrichtet werden.

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