Der Reaktor der neuen Puls-Plasma-Behandlungsanlage von VST bietet viel Platz. Selbst große Werkzeuge können rationell verschleißfest gemacht werden.
Die VST Verschleißschutztechnik Keller GmbH & Co. KG, Schopfheim, betreibt die nach eigenen Angaben europaweit leistungsstärkste Puls-Plasma-Anlage für Oberflächenbehandlungen. Mit dem Großraum-Plasma lassen sich selbst besonders voluminöse Presswerkzeuge verschleißfest und funktionssicher machen.
Das für große Umformwerkzeuge entwickelte und teilweise dem Plasmanitrieren ähnliche Verfahren bietet neue Möglichkeiten: Zusammen mit dem neuartigen Anlagenkonzept und bisher nicht realisierten Reaktor-Dimensionen von 9000 mm x 4200 mm (L x D) können beispielsweise schwere Seitenwand-Werkzeuge aus Gusseisen oder Stahl behandelt werden. Werkzeugabmessungen bis 7000 mm x 3300 mm (L x B) sind möglich, das Stückgewicht kann 40 t betragen. Seit Einsatzbeginn Mitte 2004 wurden bereits mehr als 150 Werkzeugteile mit 4 bis 24 t Stückgewicht behandelt.
Trotz der hohen Prozessleistung von maximal 1000 kW sind die Temperaturrampen beim Aufheizen bis 510 °C und beim Abkühlen beliebig anzupassen, um auch bei sehr großen Werkzeugen die Spannungen gering zu halten, ja sogar auszugleichen. Trotz der für optimierte Behandlungsergebnisse erforderlichen hohen Pulsleistung sorgt die schnell reagierende Plasmasteuerung für schonende Wechselwirkungen zwischen hochenergetischem Plasma und Werkzeugfunktionsflächen. Letztere werden dabei, je nach Behandlungsdauer, bis zu einige zehntel Millimeter tief gehärtet und mit einer intermetallischen Verbindungsschicht überzogen.
Die aus der Oberfläche herauswachsende, zuverlässig haftende Schicht lässt sich auf eine Dicke zwischen 10 und 25 µm einstellen. Sie soll hervorragende Gleit- und Notlaufeigenschaften besitzen und wesentlich härter sein als gehärteter Stahl. Laut Anbieter übertrifft sie die Oberflächenhärte martensitisch gehärteter Randzonen deutlich und bietet gute Voraussetzungen für störungsarme Umformungen von Außenhautteilen.
Um auch den besonderen Behandlungsbedürfnissen der nur selten vermeidbaren Schweißstellen – oft die eigentlichen tribologischen Schwachstellen – nachzukommen, ermöglicht der Prozess die Bildung geschlossener Schutzschichten sowohl in den Übergangszonen als auch auf den Schweißungen selbst. Bei Randzonenhärtung mittels Laser oder Induktion ist dies nicht möglich. Der Verschleißschutz in diesen kritischen Bereichen ist umso besser, je passender die Schweißzusatzwerkstoffe auf Grundwerkstoff- und Prozesserfordernis abgestimmt sind.
Im Interesse sicherer Behandlungsergebnisse wurde die Prozessentwicklung auch darauf konzentriert, die beim herkömmlichen Nitrieren erforderlichen vier separaten Fertigungsschritte in einem einzigen Prozessschritt zusammenzufassen. Vermeiden lässt sich so die sonst unverzichtbare, grundsätzlich jedoch schädliche Glühbehandlung mit zusätzlichen, oft zu steilen Aufheiz- und Abkühlrampen und entsprechenden Eigenspannungsrisiken. Vor allem aber werden schädliche Oberflächen- und Korngrenzenoxidationen vermieden, die – da Vorglühen stets unter Luft erfolgt – selbst durch aufwendiges Zwischenpolieren nur bedingt zu beseitigen sind. Ferner mindert der Wegfall des Vorglühens das Risiko des Werkstoffwachsens.
Die qualitätsfördernde Entwicklung soll die Behandlungszeit auf etwa drei Tage halbieren und die Freiplanung der Werkzeuge entsprechend vereinfachen. Dies umso mehr, als die Anlagendimensionen erlauben, bei entsprechenden Abmessungen auch ganze Werkzeugsätze mit Matrize, Blechhalter und Stempel in einer Charge zu behandeln. So kann bei termingenauer Bereitstellung des Werkzeugs auf Freiplanungen oft ganz verzichtet werden. re
Komplette Werkzeugsätze werden in einer Charge behandelt
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