Umweltschonende Wärmebehandlung für den Automobilmarkt – von Europa nach China

Plasmawärmebehandlung: Aus Erfahrung unabdingbar für moderne Automobile

Aktuelle Entwicklungen im Automobilmarkt, wie etwa zu effizienteren und Downsizing-Motoren, dem vermehrten Einsatz von Doppelkupplungsgetrieben, modernen Turboladern oder der Start-Stopp-Funktion verstärkt die Rolle von speziellen Oberflächenlösungen für zahlreiche Komponenten. Die Automobilindustrie hat daher heute, mehr denn je, einen großen Bedarf an sowohl kostengünstigen als auch mechanisch belastbaren Komponenten, in stets gleicher Qualität auch außerhalb Europas.

Diesen Bedürfnissen kommt die Oerlikon Metaplas GmbH, Teil der Oerlikon Metco, nach und erweitert die internationale Präsenz im Nitrierbereich. Dazu wird Kunden das IONIT-Servicegeschäft nun auch in China angeboten. Mit fast einem halben Jahrhundert an Erfahrung bei der Wärmebehandlung ist Oerlikon Metaplas GmbH technologisch führend mit dem IONIT-Verfahren. Das plasmagestützte IONIT-Verfahren, welches Plasmanitrieren und Plasmanitrocarburieren miteinander kombiniert, ist besonders umweltfreundlich und kommt bei zahlreichen Automobilkomponenten erfolgreich zum Einsatz. Die international aufgestellte Automobilindustrie profitiert nun auch in China von identischen, in Europa bereits verfügbaren, Prozessen.

IONIT: Steigender Bedarf für zukünftige Automobile

Aktuelle und zukünftige Weiterentwicklungen moderner Motoren und Getriebe werden auch den Bedarf an wärmebehandelten Bauteilen weiter erhöhen. Die wichtigsten Anwendungsgebiete liegen vor allem in Fahrzeuggetriebekomponenten, wie Synchronringen, Synchronkörpern, Lamellenträgern, Kupplungslamellen, Ausgleichsradachsen und Schaltwellen. Fahrzeuggetriebe wandeln Motordrehzahlen und -drehmomente entlang des Antriebsstrangs um und bringen somit die zur Verfügung gestellte Leistung des Motors sprichwörtlich auf die Straße. Aktuelle Motorentwicklungen arbeiten beispielsweise mit immer stärkeren oder mehreren Turboladern, um den schon lange nicht mehr komplementären Wunsch nach mehr Drehmoment und Leistung bei weniger Verbrauch und Emissionen zu gewährleisten. Aus diesem Grund ist ein Partner für die Oberflächenbehandlung gefragt, der auch außerhalb Europas gleichbleibende Qualität und Zuverlässigkeit der Komponenten gewährleisten kann.

Aufgrund von steigenden Hybridantrieben und Doppelkupplungsgetrieben nimmt auch die Anzahl der verbauten Kupplungen und Kupplungslamellenträger stark zu. Mittels der IONIT-Behandlung lässt sich für diese Komponenten vor allem der Verschleiß reduzieren und die Bauteillebensdauer erhöhen.

Hoch beanspruchte Automobilbauteile unterliegen besonders an ihrer Oberfläche oder Randschicht kritischen Belastungen. Daher ist es wichtig den Randbereich vor Korrosion und Verschleiß zu schützen und widerstandskräftiger zu machen. Gleichzeitig erhöht das IONIT-Verfahren sowohl die Härte als auch Dauerfestigkeit und verbessert die Reib- und Gleiteigenschaften von metallischen Bauteilen. Die Maßhaltigkeit wird stets gewährleistet. Zudem sind Kosteneinsparungen vor allem durch die Substitution von teuren Werkstoffen möglich. So können beispielsweise deutlich günstigere Vergütungsstähle an Stelle von rostfreien Stählen eingesetzt werden.

Das IONIT-Verfahren eignet sich insbesondere für legierte Stahl-, Guss-, Sinter- und Sonderwerkstoffe und erfüllt vor allem die Forderungen nach weitgehender Verzugsfreiheit und reproduzierbaren Toleranzen.

Plasmanitrieren und Plasmanitrocarburieren

Das Plasmanitrieren, als klassische thermochemische Randschichtwärmebehandlung, bewährt sich bereits sich seit Jahren, vor allem für zahlreiche Automobilkomponenten. Während der Oberflächenbehandlung findet eine Einlagerung von Stickstoff, und beim Nitrocarburieren ebenfalls Kohlenstoff, in Eisenwerkstoffe in einem Vakuum mittels niederenergetischen Plasmas statt. Die Aufnahme von Stickstoff und Kohlenstoff erfolgt dabei über ein ionisiertes Gasgemisch bestehend aus Stickstoff, Wasserstoff und einem kohlenstoffhaltigen Zusatzgas. So kann bereits weit unterhalb der bei anderen Nitrierverfahren erforderlichen Temperaturen nitriert werden. Die Bauteilfestigkeit und Zähigkeit kann unabhängig von der jeweiligen Oberflächenhärte und Oberflächenchemie des Grundwerkstoffs optimiert werden.

Die Randbereiche der so nitrierten Eisenwerkstoffe setzen sich aus zwei Schichten zusammen: Direkt an der Oberfläche befindet sich die üblicherweise 2 bis 20 μm dicke, harte und chemisch beständige Verbindungsschicht. Darunter liegt die zähere Diffusionsschicht mit einer Dicke von 0,1 bis 0,8 mm.

Dabei bietet das umweltfreundlichere Plasmanitrieren gegenüber den traditionellen Nitrierverfahren im Salzbad oder Gas weitere entscheidende Vorteile: So kann der Wärmebehandlungsprozess insbesondere den Schichtaufbau, den Härteübergang in die Tiefe und die Homogenität der erzeugten Randschichten unabhängig voneinander gezielt einstellen. Gleichzeitig handelt es sich um die umweltfreundlichste Lösung.

Weiterführende Links

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