Induktivhärten

Andreas Mühlbauer,

Energie einsparen beim Induktivhärten

Bis zu einem Fünftel der Energiekosten im induktiven Härteprozess können Anlagen der Firma Inductoheat einsparen, die mit einem Energiemanagementsystem ausgestattet sind. Das ermöglicht nicht nur reduzierte Amortisationszeiten. Vor allem qualitätsbestimmende Prozessparameter werden dokumentiert und optimiert. Das hilft, Problemstellungen frühzeitig erkennen und Folgekosten vermeiden.

Induktivhärten © (Bild: Inductoheat)

Induktives Härten findet bei einer Vielzahl von Bauteilen wie Kurbel- und Nockenwellen, Getriebebauteilen, Schienenköpfen von Bahngleisen oder Großringlager von Windkraftanlagen statt. Hochfrequenter Wechselstrom induziert im elektrisch leitenden Bauteil einen Kurzschlussstrom, der in der Randschicht des Werkstücks das Material in wenigen Sekunden erwärmt und damit gezielt dessen Eigenschaften verändert.

Der folgende Abkühlprozess mit einer Wasser-Polymerlösung fixiert die gewünschte Materialstruktur. Der Prozess lässt sich auf Bauteile von wenigen Gramm bis zu mehreren Tonnen anwenden, woraus sich unterschiedlichste Anforderungen an den Aufbau und die Dimensionierung der Anlagentechnik, den Energieeinsatz und die Prozesszeiten ergeben. Im Vergleich zu konventionellen Härteverfahren in Öfen spart das Verfahren bis zu 30 Prozent Energie ein, da nur die Funktionsflächen und nicht das gesamte Bauteil in seinen Materialeigenschaften verändert werden.

Beim Induktivhärten wird das Material nur in den jeweils relevanten Bereichen erhitzt. © (Bild: Inductoheat)

Mit der Softwarelösung Emsyst der Firma Riempp bietet Inductoheat seinen Kunden zusätzliches Energieeinsparpotenzial. Sie erfasst und verarbeitet die in der Anlage bereits verfügbaren Daten und Signale des Härteverfahrens und der relevanten Maschinenparameter. Anhand dieser Ergebnisse lassen sich Parameter gezielt beeinflussen und Energieeffizienz sowie Prozessrentabilität verbessern. Dies geschieht etwa an den für das Abkühlsystem notwendigen Förderpumpen. Diese laufen normalerweise im Dauerbetrieb. Nicht benötigte Abschreckemulsion während Belade- oder Aufheizvorgängen wird über einen Bypass abgeleitet. Obwohl eine solche Pumpe oft nur über eine Anschlussleistung von 4 kW verfügt, verbraucht sie insgesamt im Dauerbetrieb bis zu 50 Prozent der gesamten im Betrieb benötigten Leistung. Die Emsyst-Auswertung ergab, dass der Einsatz einer geregelten Pumpe, die nur zum eigentlichen Prozessschritt des Abkühlens ans Netz geht, viel Energie einspart. Auch der Wirkungsgrad des Induktors, dem Werkzeug, das den hochfrequenten Wechselstrom ins Bauteil induziert, steigt, wenn er auf die Bauteilgeometrie abgestimmt wird.

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Dialogfähige Anlage
Emsyst kam im Kontext von Industrie 4.0 ins Spiel. „Wir wollten unsere Anlagen intelligenter und dialogfähiger mit dem Umfeld machen“, sagt Geschäftsführer Frank Andrä, der die Riempp-Lösung aus dem Facility Management kannte. Im Mittelpunkt stand, den Härteprozess qualitativ zu verbessern, die Anlage fernwarten zu können oder Verschleiß präventiv zu diagnostizieren und kundenspezifisch gewünschte Maintenance-Aktivitäten per Fernwartung zur Verfügung zu stellen. „Die Verbesserung der Energiebilanz war ein zweites Ziel“, sagt Andrä. „Emsyst dient uns als plattformunabhängige Schnittstelle, die über Sensoren Daten erfasst, über Algorithmen auswertet und somit neue Daten und Erkenntnisse liefert, mit denen wir den Prozess gezielt optimieren und die Qualität verbessern können.“ Die Implementierung läuft parallel zur Montage einer Anlage, lässt sich aber auch relativ einfach an bestehenden Anlagen nachrüsten. Rund 20 Anlagen baut Inductotherm jährlich, wobei das Härtezubehör die Kernkompetenz darstellt. Die Anlagenkomponenten entwickelt und konstruiert das Unternehmen selbst.

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