Anwendungen
Wärmebehandlungsöfen sind unverzichtbare Industrieanlagen, die in zahlreichen Branchen eingesetzt werden – von der Automobil- und Luftfahrtindustrie bis hin zur Präzisionsmechanik und Werkzeugherstellung. Durch kontrollierte Heiz- und Kühlzyklen verändert sich die innere Struktur des Metalls, wodurch es die mechanischen und physikalischen Eigenschaften erhält, die für hohe Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit erforderlich sind.
Bedürfnisse:
Temperaturregelung der Wärmebehandlung
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Digitale Aufzeichnung der Prozessvariablen
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Übertemperaturschutz für den Ofen
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Steuerung elektrischer Heizlasten
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Temperaturmessung des Wärmebehandlungsprozesses
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Bedürfnis:
Temperaturregelung der Wärmebehandlung
Die Temperatur ist die kritischste Variable bei der Wärmebehandlung von Metallen. Nur durch eine exakte und wiederholbare Regelung lassen sich gleichbleibende Ergebnisse und hohe Produktqualität erreichen. Dies gilt besonders für die Luft- und Raumfahrtindustrie, wo höchste Präzision gefordert ist und Normen wie AMS2750 und CQI-9 eingehalten werden müssen. Bei Kammeröfen muss das Steuerungssystem ein detailliertes Temperaturprofil erzeugen, mit mehreren Heiz- und Kühlphasen, jeweils mit spezifischen Parametern. Nur durch eine exakte Temperaturregelung können die metallurgischen Spezifikationen erfüllt und die Konformität des Endprodukts gewährleistet werden.
Lösung:
Der Regler 1850 ist die ideale Lösung für eine präzise und zuverlässige Regelung der Ofentemperatur. Dank hocheffizientem Regelalgorithmus sorgt der Regler für die präzise Einhaltung der thermischen Anforderungen der behandelten Materialien.
Zertifiziert nach AMS2750 für die Luft- und Raumfahrt sowie CQI-9 für die Automobilindustrie, eignet sich der Regler 1850 perfekt für Anwendungen, die höchste Genauigkeit in der Temperaturregelung verlangen.
Hauptmerkmale:
- Erstellung von Sollwertprofilen;
- Steuerausgänge für Halbleiterrelais und Ventile mit Stellantrieb;
- Farbige LCD-Anzeige;
- Mehrsprachige Diagnosenachrichten;
- Logik- und Mathematikfunktionen.
Bedürfnis:
Digitale Aufzeichnung der Prozessvariablen
Die Temperaturaufzeichnung während der Wärmebehandlung ist von zentraler Bedeutung, um die Qualität und Sicherheit der behandelten Materialien sicherzustellen. Präzise Überwachung und genaue Aufzeichnung der Temperaturparameter stellen sicher, dass der Wärmebehandlungszyklus den Vorgaben entspricht und Abweichungen beim Endprodukt ausgeschlossen werden. Zudem ist die Aufzeichnung Voraussetzung, um strenge Normen und Branchenstandards wie AMS2750 und CQI-9 zu erfüllen, die insbesondere in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie gelten. Zugleich ermöglicht sie die vollständige Rückverfolgbarkeit jeder Produktionscharge und erhöht damit die Prozesssicherheit.
Lösung:
Gefran bietet für die Datenerfassung den Multifunktionsregler 3850T an, der verschiedene Funktionen integriert, insbesondere ein leistungsstarkes Datenlogger-Modul nach AMS2750 und CQI-9. Diese Funktion, gekoppelt mit der Echtzeituhr, erlaubt das Speichern von Prozessdaten, digitalen E/A-Signalen sowie Alarmzuständen.
Hauptmerkmale:
- Grafische Touchscreen-Bedienoberfläche;
- Speicherung im offenen oder verschlüsselten Format;
- Dateiexport lokal oder über Ethernet-Netzwerk;
- Datenexport im CSV- oder PDF-Format.
Bedürfnis:
Übertemperaturschutz für den Ofen
Um die Anlage zu schützen und die Sicherheit der Bediener bei Überhitzung zu gewährleisten, müssen geeignete Schutzvorrichtungen, sogenannte Sicherheitsschwellen, eingesetzt werden. Zu hohe Temperaturen gefährden die Integrität des Ofens, da sie Widerstände, Sensoren und feuerfeste Auskleidungen schädigen – dadurch können Brand, Explosionen oder mechanische Defekte entstehen. Bei Ausfall der Hauptregelung und Überschreiten des Grenzwerts greift das Sicherheitssystem automatisch ein, löst Alarme aus und schaltet die Anlage ab, um Schäden zu verhindern und das Personal zu schützen. Auf dem amerikanischen Markt verlangt die Factory-Mutual-Regelung (FM) zertifizierte Schutzvorrichtungen, die die Betriebssicherheit auch bei Überschreiten der zulässigen Temperatur gewährleisten.
Bei den Sicherheits-Anzeigen 650L (48×48) und 1250L (48×96) handelt es sich um FM-zertifizierte Geräte, die Übertemperaturen in Heizprozessen erfassen und ein Signal aktivieren, das die Anlage in einen sicheren Zustand versetzt. Zur Vereinfachung von Installation und Bedienung werden sie mit einer werksseitigen Vorkonfiguration geliefert, die eine Alarmspeicherfunktion beinhaltet und eine Quittierung durch den Bediener erfordert. Die Quittierung kann über die entsprechende Fronttaste (rotes R), über einen optionalen Digitaleingang oder über die serielle Schnittstelle erfolgen. Das LCD-Display liefert klare Informationen zum Anlagenzustand, sodass der Bediener einfach und unmittelbar reagieren kann.
Bedürfnis:
Steuerung elektrischer Heizlasten
Bei industriellen Heizprozessen mit elektrischen Widerständen ist die präzise Leistungssteuerung entscheidend für gleichmäßige Temperaturen, hohe Energieeffizienz und eine reibungslose Anlagenverfügbarkeit. Für diese Anwendungen werden Systeme benötigt, die verschiedene Lastarten, von Heizwiderständen bis zu Transformatoren, zuverlässig steuern und auch bei Prozessschwankungen stabile Betriebsbedingungen gewährleisten können.
Diese Anforderungen lassen sich nur mit Lösungen erfüllen, die flexible Konfiguration, erweiterte Diagnosefunktionen für die vorausschauende Wartung sowie Kompatibilität mit den neuesten Kommunikationsprotokollen kombinieren. Eine effiziente E/A-Integration ermöglicht die Signalverarbeitung – von der Befehlsrückübertragung bis zur Überwachung der Prozessgrößen gewährleistet.
Da Installationen oft in engen Räumen erfolgen, sind kompakte und robuste Systeme notwendig, die Sicherheit, Effizienz und Stillstandszeiten minimieren.
Für Heizprozesse mit Temperaturen über 1000 °C kommen Leistungssteller zum Einsatz – intelligente Geräte, die die elektrische Leistung genau und energieeffizient regeln.
Hauptmerkmale der Serie GPC sind:
- Strombereiche von 40 bis 600 A;
- Ein-, zwei- und dreiphasige Konfigurationen;
- Konfigurierbare Regelarten;
- Integrierte Diagnose;
- Feldbus-Schnittstellen.
Bedürfnis:
Temperaturmessung des Wärmebehandlungsprozesses
In der Wärmebehandlung ist die Temperatur die kritischste Variable. Eine präzise Regelung ist unerlässlich, um die geforderten mechanischen Eigenschaften, die Prozesswiederholbarkeit, die Einhaltung der Qualitätsstandards und die Betriebssicherheit sicherzustellen. Die Temperatursonde muss in Hochtemperaturumgebungen zuverlässig arbeiten und eine stabile, kontinuierliche Messung gewährleisten. Wesentlich ist die Schutzhülse, die das empfindliche Messelement, meist ein Thermoelement, schützt: Sie muss sowohl hohen Temperaturen als auch Prozessgasen, etwa bei der Nitrierung, standhalten. Deshalb ist eine geeignete Beschichtung erforderlich, um Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer sicherzustellen.
Lösung:
Die Temperatursonden der Serie TC8, mit Thermoelement als Messelement, sind die ideale Lösung für Wärmebehandlungsanwendungen mit Temperaturen bis 1000 °C. Durch die Wahl zwischen verschiedenen Thermoelementtypen, Messbereichen, Einbaulängen und Schutzhülsenmaterialien ergibt sich eine breite Anwendungsvielfalt. Beispielsweise eignet sich eine Schutzhülse aus Edelstahl AISI 316 für mittlere Temperaturen in nicht aggressiven Atmosphären, während die Nickel-Chrom-Eisen-Basislegierung INCONEL 600 für hohe Temperaturen in aggressiven Umgebungen vorzuziehen ist, da sie reaktiven Gasen widersteht.
Das Funktionsprinzip:
Beim Thema Wärmebehandlung sind Kammeröfen die am weitesten verbreitete und bewährte Lösung – vor allem wegen ihrer Vielseitigkeit. Die Frontöffnung erleichtert das Beladen mit einzelnen Teilen oder kompletten Chargen, auch bei unregelmäßigen Formen oder empfindlichen Materialien, und macht den Prozess sicher und effizient.
Für den industriellen Einsatz konzipiert, verfügen diese Anlagen über eine geschlossene Wärmekammer mit feuerfester Innenverkleidung, die sowohl eine exzellente Dämmung als auch eine gleichmäßige Behandlung der gesamten Charge gewährleistet.
Mit Temperaturen bis zu 1000 °C eignen sich Kammeröfen für eine Vielzahl von Wärmebehandlungen wie Härten, Anlassen, Glühen, Normalisieren und Spannungsarmglühen. Jeder Prozess folgt einem präzisen Temperaturprofil, das entscheidend ist, um die gewünschten metallurgischen Eigenschaften zu erzielen.
Kammeröfen bieten eine Kombination aus Zuverlässigkeit, Flexibilität und Effizienz und sind damit die optimale Lösung für Anwendungen mit hohen Leistungs- und Qualitätsanforderungen.
Anforderungen und Technologie:
Bei der Wärmebehandlung ist die Temperatur der kritischste Prozessparameter. Eine präzise und stabile Regelung ist Voraussetzung für reproduzierbare Ergebnisse und die Einhaltung höchster Qualitätsstandards.
Moderne Anlagen nutzen dafür fortschrittliche PID-Regler mit optimierten Algorithmen und Autotuning-Funktionen, die die Handhabung vereinfachen und eine intuitive, effiziente Steuerung des gesamten Prozesses ermöglichen.
Ebenso wichtig ist die lückenlose Aufzeichnung des Temperaturverlaufs – besonders in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, wo Rückverfolgbarkeit eine Voraussetzung für Qualitätszertifizierungen und Normkonformität ist.
Zum Schutz der Anlage und zur Sicherheit der Bediener sind spezielle Schutzvorrichtungen erforderlich, wie Sicherheitsschwellen gegen Überhitzung, die im Notfall automatisch eingreifen.
