Vakuumikäsittelyt

Vakuumikarkaisu

Vakuumikarkaisussa karkaistava kappale kuumennetaan vakuumiuunissa. Prosessin aloitus tapahtuu aina huoneenlämmöstä. Kun karkaisulämpötila ja pitoaika on saavutettu, kappaleet sammutetaan paineistetun typpikaasun avulla.

Menetelmät edut ovat:

Suuri sammutusteho
Sammutustehoa voidaan säädellä
Tasaiset sammutusominaisuudet
Ympäristöystävällinen prosessi (ei karkaisuöljyä)
Erinomainen pinnanlaatu
Pienet mittamuutokset
Ei sisäistä hapettumista tai hiilenkatoa

Vakuumikarkaisuun on käytössä kolme lämpökäsittelyuunitoimittaja Ipsenin valmistamaa vakuumiuunia, joissa suurin saavutettava lämpötila on 1300 °C. Muovimuottien, painevalumuottien sekä leikkuu- ja muovaustyökalujen karkaisuun voidaan käyttää kaikkia kolmea uunia. Typen suurin sammutuspaine on jopa 12 bar.

Lämpökäsittelytilauksessa on tärkeää maininta kappaleelle tehtävistä jälkikäsittelyistä kuten lankasahauksesta, kipinätyöstöstä tai pinnoituksista.

Vakuumihiiletys

Vakuumihiiletyksessä yhdistyvät vakuumikarkaisun ja hiiletyskarkaisun edut. Yhdistettynä kaasusammutukseen tuloksena on tuote, jonka pinta on virheetön ja puhdas.

Hiilettävänä kaasuna prosessissa käytetään asetyleeniä. Asetyleenistä ei synny lainkaan metaania kuten perinteisistä hiiletyskaasuista, jolloin kaasunkulutus on vähäisempää vapaasti reagoivan hiilen määrän ollessa suurempi ja hiiletys tehokkaampaa verrattuna perinteisiin menetelmiin. Kappaleiden nokeentumista ei myöskään tapahdu.

Kaasusammutuksessa kappale karkaistaan typpikaasuun. Menetelmä on erittäin ympäristöystävällinen, koska perinteisen sammutusöljyn pesulle ei ole tarvetta. Uunissa ei myöskään synny myrkyllisiä ja palavia höyryjä tai muita päästöjä.

Menetelmän etuja ja käyttökohteet

Vakuumihiilettämällä ja kaasusammuttamalla saavutetaan kappaleille vähäiset mittamuutokset ja erinomainen pinnan laatu, mikä vähentää merkittävästi hiontatyötä. Mekaaniset ominaisuudet saadaan myös erinomaisiksi sekä estetään sisäiset hapettumat täydellisesti. Menetelmällä on mahdollista hiilettää myös ohuet ja syvät rei'ät erittäin tehokkaasti toisin kuin perinteisellä hiiletyksellä.

Menetelmä on parhaimmillaan kulutuskestävyyttä ja väsymislujuutta vaativien koneenosien ja komponenttien, kuten poraniskojen ja hammaspyörien, valmistuksessa. Muita menetelmän käyttökohteita ovat vaihteistojen, tuotantotyökalujen ja aseiden osat..

Vakuumityppihiiletys

Menetelmä on normaalin vakuumihiiletyksen modifioitu versio, jossa teräkseen lisätään hiilen lisäksi myös typpeä. Prosessilämpötila on yli 800 °C. Tällöin kappaleen pintaan muodostuu typpeä sisältävä hiiletyskarkaisukerros. Tyypillisesti käytetään kerrospaksuuksia (CHD) välillä 0,2- 0,8 mm. Teräksenä voi käyttää normaaleja hiiletyskarkaisuteräksiä, joita suositellaan vakuumihiiletykseen. Erityisen hyviä kokemuksia on laadusta 18CrNiMo7-6. Tällöin myös kappaleen ydin karkenee nuorrutusta vastaavaan lujuuteen. Menetelmää ei siis pidä sekoittaa nitraukseen, joka tapahtuu huomattavasti alhaisemmassa lämpötilassa.

Menetelmät tarjoamat edut:

Parantunut lämpötilankesto komponentille. Käyttölämpötila voi olla 50 °C korkeampi kuin normaalisti hiiletyskarkaistulla komponentilla ilman että pintakovuus laskee. Tämä on tärkeää esim. kovalla rasituksella olevilla hammaspyörillä ja polttoainekomponenteilla. Pinnan karkenevuus paranee, jolloin voidaan käyttää myös vähemmän seostettuja hiiletysteräksiä kuten 16MnCr5. Pintakovuus on myös suurempi kuin normaalissa hiiletyksessä tai vakuumihiiletyksessä, jopa yli 800 HV1. Jos kovuusarvot halutaan aivan maksimiin, voidaan tehdä lisäksi pakkaskarkaisu. Tämä menetelmä tunkeutuu myös pieniin reikiin aivan kuten vakuumihiiletys. Reikien kovetus ei onnistu millään muilla menetelmillä kuin vakuumimenetelmillä. Lisäksi kulumisenkesto ja pinnan tribologiset ominaisuudet paranevat, mikä on tärkeää esim. hammaspyörissä. Tuote tulee vakuumiuunista kirkkaana ja pienin mittamuutoksin. Vakuumissa ei tule huokoisuutta eikä raerajahapettumaa kuten normaalissa uunissa. Näin väsymislujuus paranee. Voidaan tehdä myös kombiprosessi jossa vakuumihiiletetty kerros on esim. 1,5mm (CHD) ja typpihiiletetty kerros ohuempi esim. 0,4mm. Näin saadaan lisää kuormankantokykyä

Hydrovac

Menetelmä soveltuu ruostumattomien ja haponkestävien terästen lämpökäsittelyyn erityisesti silloin kun pinnanlaatu ja korroosionkesto halutaan säilyttää hyvinä. Ruostumattomat ja haponkestävät komponentit eivät normaalisti vaadi erillistä lämpökäsittelyä eikä niitä voi karkaista (AISI 300-sarja).

Seuraavissa tapauksissa saattaa kuitenkin syntyä tarve rakenteen normalisoimiseen tai jännitysten poistoon:

Rakenne halutaan normalisoida hitsauksen tai taonnan jälkeen.
Hitsauksen yhteydessä rakenne on päässyt herkistymään.
Rakenne halutaan normalisoida ja pehmentää kylmämuokkauksen jälkeen.
Tarve jännitystenpoistoon hitsauksen, muokkauksen tai koneistuksen jälkeen.

Hydrovac-menetelmään soveltuvia laatuja ovat tyypillisesti AISI 304 (L), AISI 316 (L) ja muut vastaavat austeniittiset laadut. Myös muille ruostumattomille teräsryhmille (ferriittisille ja martensiittisille) voidaan tehdä pehmeäksihehkutusta ja jännitystenpoistohehkutusta Hydrovac-menetelmällä siten että pinta säilyy kirkkaana. Jos näitä teräksiä käsitellään ilmauunissa tai normaaleissa suojakaasu-uuneissa, tuloksena on musta, vaikeasti puhdistettava pinta ja heikentyneet korroosio-ominaisuudet. Hydrovac tekee kirkasta pintaa kaikissa tarvittavissa lämpötiloissa (500-1100 °C) ja säilyttää korroosionkeston erittäin hyvänä, koska käytämme puhdasta painetyppeä riittävän jäähtymisnopeuden takaamiseksi.