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Strömungsmessung im Öl-Härtebad / Abschreckbecken

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Strömung im Abschreckbecken messen

Prozessdaten

Messaufgabe:
Strömungsgeschwindigkeit zur Prozessregelung und Qualitätsüberwachung im Härtebad

Messstelle:
An den Leitblechen in den Abschreckbecken

Messbereich:
Typischer Weise 0,2 … 2 m/s in zwei Richtungen

Prozessdruck:
Hydrostatischer Druck je nach Eintauchtiefe

Prozessumgebung:
80 … 130 °C

 

Ihr Nutzen

Flexibel
Für Messungen im Öl- und Wasser-Härtebad in vertikaler und horizontaler Richtung einsetzbar.
Die Sensoren können fest installiert oder mobil eingesetzt werden.

Wirtschaftlich
Messdaten können direkt an die übergeordnete Prozesssteuerung übergeben werden. Ist eine mobile Messung gewünscht, speichert das Handgerät die Messdaten für eine spätere Auswertung am Rechner

Bewährt
Die Automobilindustrie und deren Zulieferer setzen unseren Flügelradsensor in dieser Anwendung ein.

Anwendung

Das Abschrecken ist ein wichtiger Schritt bei der Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe, gleich ob dies zum Beispiel für Komponenten von Motoren, Maschinen oder Getrieben erfolgt. Damit können gezielt Härtegrade und Härtetiefe im Material erzeugt werden.

Meist geschieht das Abschrecken im Eintauchverfahren in Abschreckbecken. Dabei werden, je nach Aufgabe, unterschiedliche Abschreckmedien eingesetzt.

Wichtig dabei ist, dass das komplette Bauteil gleichmäßig von der Flüssigkeit umströmt wird. Dazu sind die Abschrecktanks mit Umwälzpumpen ausgestattet, die das Abschreckmedium bewegen und somit für eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Becken sorgen. Unterstützt wird dies durch Leitbleche im Härtebad.

Mit speziellen Sensoren wird die Strömung im Abschreckbecken gemessen. Sie stellt einen wichtigen Prozessparameter und damit Qualitätsfaktor dar. Höntzsch liefert seit vielen Jahren Flügelradströmungssensoren unter anderem an die Motorenhersteller der Automobilindustrie. Damit tragen diese Sensoren zur Verschleißfestigkeit insbesondere antriebstechnischer Komponenten bei.

Empfohlene Produkte

Flügelrad ZS25 … ZG1

Zum Produkt Produktdatenblatt

Handgerät Flowtherm NT.2

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Strömungsüberwachung in Abschreckbecken sichert Stahleigenschaften

Bereits in der Antike und im Mittelalter wurden Versuche unternommen, Metalle härter zu machen. Wie die hohe Härte durch Abschrecken von Rotglut zustande kam, war lange ein Rätsel.

Der Wechsel von Alchimie zu Chemie und von Metaphysik zu Physik in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts bereitete den Boden für das moderne Härten. Dies fiel mit dem stürmischen Anstieg der Stahlproduktion zusammen, der sich durch den Übergang vom Schweiß- zum Flussstahl anbahnte.

Anders als Schweißstahl konnte Flussstahl legiert werden, wodurch das Härten dicker Bauteile und Werkzeuge möglich wurde. Letztlich führte die Erfindung des Baustahls Mitte des 19. Jahrhundert zu legiertem Stahl, der in Härtereien mit modernen Verfahren veredelt werden konnte.

Warum wird Stahl in Härtereien abgeschreckt?

Durch das Erhitzen von Stahl auf die werkstoff- bzw. legierungsabhängige Temperatur, verändert sich dessen Gefügestruktur. Wird der Stahl in diesem Zustand im Abschrecktank schnell genug abgekühlt, kann er nicht mehr die ursprüngliche Struktur annehmen. Es bildet sich noch im Abschreckbecken eine harte äußere Schicht.

Der Prozess im Abschreckbecken selbst hat dabei eine entscheide Bedeutung. Es gilt die kritische Abkühlgeschwindigkeit einzuhalten und dafür zu sorgen, dass das Bauteil im Abschrecktank gleichmäßig abgekühlt wird. Ansonsten können Spannungen im Bauteil entstehen, die wiederum zu Rissen führen können.

 

Wie wird im Härteprozess abgeschreckt?

Als Abschreckmedium kommen je nach Stahlsorte Wasser, Öl und wässrige Polymerlösungen im Abschreckbecken zum Einsatz. Unlegierte C-Stähle härtet man in Wasser, niedrig legierte Stähle in Öl. Um alle Bereiche des zu härtenden bzw. abzuschreckenden Bauteils zu erreichen, muss das Medium im Härtebad bewegt werden. Umwälzpumpen im Abschreckbecken sorgen für eine kontinuierliche Strömung. Zudem unterstützen Leitbleche in den Becken die gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit im Öl-Härtebad oder auch im Wasser-Härtebad.

 

Warum ist die Strömung im Abschreckbecken so wichtig?

Die im Abschreckbecken realisierte Abschreckgeschwindigkeit hat entscheidende Bedeutung für den Härteprozess. Die Strömung des Mediums im Härtebad stellt somit einen zentralen Faktor in der Prozesssteuerung und damit für die Stahlqualität dar.

Mittels speziell für diese Messung angepassten Flügelradsensoren kann die Strömung im Wasser-Härtebad genau wie beim Ölhärten sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Richtung gemessen werden, gleich welche Art von Härtebad genutzt wird. Zur rein stationären Messung an relevanten aussagekräftigen Stellen im Abschreckbecken der Härterei können die Sensoren auch im Abschreckbecken verfahren werden. Damit lässt sich die räumliche Verteilung der Strömung im Härtebad einer Härterei zuverlässig erfassen.

 

Was macht die Sensoren für das Härtebad perfekt?

Die Sensoren sind beständig gegenüber Temperatur und aggressiven Medien. Aus Edelstahl hergestellt, sind sie für den Einsatz im Härtebad, sei es in Wasser oder beim Ölhärten, geeignet

Diese Sensoren können mit einer Auswerteeinheit oder mit einem Handgerät eingesetzt werden. Letzteres eignet sich vor allem, wenn an verschiedenen Stellen in unterschiedlichen Becken der Härterei die Strömung kontrolliert werden soll. Das Handmessgerät zeichnet Messwerte auf, die dann zur späteren Weiterverarbeitung zu Verfügung stehen.

Höntzsch kann die Sensoren für jede Härterei im hauseigenen Kalibrierlabor rekalibrieren, um die aktuelle Messgenauigkeit zu dokumentieren.

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