Ofentechnologie

Analytik der Wärmebehandlung

Auslegung eines Prozesses durch Prozessgasanalyse
© Fraunhofer IFAM Dresden
Auslegung eines Prozesses durch Prozessgasanalyse
© Fraunhofer IFAM Dresden
Atmosphärengleichgewicht nach Parameteränderungen im Durchlaufofen

Das Ziel der Prozessanalytik ist die effiziente Optimierung des Wärmebehandlungsprozesses. Durch ein vertieftes Verständnis der thermochemischen Vorgänge während des Entbinderns und Sinterns können wir die Bauteilqualität verbessern und die Prozessführung wirtschaftlicher gestalten. Ursprünglich entwickelt für die Optimierung der Fertigung von Zellularen Metallen mit hohen organischen Anteilen wurde das Prinzip inzwischen auch für die Weiterentwicklung des Metallpulverspritzguss, für binderbasierte Additive Fertigungsverfahren und für die klassische pulvermetallurgische Fertigung angewendet.

Den Zugang zu diesen Vorgängen liefert die Prozessgaszusammensetzung, die am Fraunhofer IFAM direkt im Ofen gemessen werden können. Die Methode gibt temperaturgenau Aufschluss über Beginn und Ende von Zersetzungs- oder Reduktionsprozessen. Damit können Wärmebehandlungsprozesse wie z.B. Entbinderung-, Reduktions- und Sinterprozesse zuverlässig charakterisiert und effizient ausgelegt oder optimiert werden. Derartige Messungen können sowohl in unseren Laboröfen als auch an Produktionsanlagen vor Ort durchgeführt werden.

 

Technologie und Analysemöglichkeiten

© Fraunhofer IFAM Dresden
Rohrofen
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Rohrofen
  • Direkte in-situ Prozessgasphasenanalyse mittels optischer Methoden:
       • Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie (FTIR)
       • Optische CO- und CH4 Analysen im mittleren Infrarot-Bereich mittels Quantenkaskadenlaser Mess- und Kontrollsystem (Q-MACS)
  • Rohröfen, Temperaturbereich bis 1.350 °C, Atmosphären Inertgas, H2, Endogas, Partialdruck bis 65 mbar
  • Entbinderungsöfen, Temperaturbereich bis 1.100 °C, Inertgas, H2, Endogas, Partialdruck bis 65 mbar
  • Sinteröfen, Temperaturbereich bis 2.500 °C, Vakuum, Inertgas, H2, Endogas, Partialdruck bis 65 mbar
  • Prozessgasphasenanalyse mittels Massenspektrometer (MS) 
  • Thermische Analyse (DSC, DTA, TG)
  • Elementaranalyse (H, C, N, O, S)
  • Metallographie

Leistungsspektrum

© Fraunhofer IFAM Dresden
Prozessgasanalyse im Durchlaufofen

Unser Leistungsspektrum umfasst die folgenden Angebote:

  • Effiziente Auslegung von Entbinderungs- und Sinterprozessen
  • Eindeutige Fixierung von Temperatur-Zeit-Parametern für neue Werkstoffe, Legierungen oder neue Metallpulver
  • Trouble-Shooting für Bauteile, in denen erhöhte oder zu niedrige Gasgehalte Probleme bereiten (z. B. Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel). Eine besondere Rolle spielt dies bei Fertigungsverfahren von Werkstoffen, die sensibel auf Entkohlung oder Aufkohlung bzw. Oxidation oder Reduktion reagieren (z. B. PM-Titan oder Fertigung von FeCrAl-Werkstoffen unter H2-Normaldruck).
  • Fertigungsoptimierung für die Wärmebehandlung von Metallpulverspritzguss-Bauteilen (MIM)
  • Entwicklung von neuen Bindern oder Additiven

Die Messinstrumente zur Prozessgaszusammensetzung sind mobil einsetzbar. Wir können Sie daher auch vor Ort unterstützen mit:

  • Prozessoptimierung und Prozessauslegung
  • Untersuchungen zur Atmosphärengenauigkeit und zum Stofftransport am Durchlaufofen