tsf insights: Induktionsofen

tsf insights: Induktionsofen

  Ein zentraler Produktionsschritt zur Produktion eines qualitativen Gussteils ist das Aufschmelzen von sortenreinen, hochwertigen Legierungselementen und Rohstahl zu genormten Stählen. Fast 1800°C hat die Stahlschmelze beim Abguss bei tsf tübinger stahlfeinguss. Diese enormen Temperaturen werden bei tsf tübinger stahlfeinguss zuverlässig und energieeffizient durch Induktionsöfen erreicht. In „tsf insights“ werfen wir einen technischen, physikalischen Blick in den Schmelztiegel. Zum Erhitzen und Schmelzen kommt das 1831 vom Experimentalphysiker Michael Faraday entdeckte physikalische Phänomen der Induktion zur Anwendung. Ganz grundsätzlich entsteht bei einem stromdurchflossenen elektrischen Leiter ein elektromagnetisches Feld. Beim Anlegen von Wechselstrom an diesen Leiter kehrt sich das Magnetfeld bei jedem Phasenwechsel des Stroms um, d.h. die Pole des Magnetfeldes wechseln. Aufgrund dieser Wirbelstrom- und Ummagnetisierungsverlusten entsteht Wärme, die zum Schmelzen des Einsatzmaterials führt. Aus dem Alltag kennt man dies vielfach von Induktionskochfeldern, die sich dasselbe Prinzip zu eigen machen. Ein anderer technische Anwendungsfall ist beispielsweise das Induktionshärten. Mit geeigneten Frequenzen und anwendungsspezifischen Spulen, lässt sich Wärme gezielt und kontrolliert erzeugen, was eine stabile Prozessführung ermöglicht. Ein weiterer technologischer Vorteil des Induktionsschmelzofens ist die sogenannte Schmelzbadbewegung. Die Schmelzbadbewegung resultiert auf der Kraftwirkung des induzierten Magnetfeldes und führt zu einer permanenten Durchmischung der Schmelze. Für das Erwärmen, Schmelzen und Überhitzen von Stahlguss auf eine Temperatur von 1.500 °C müssen theoretisch 387 kWh/t reine Nutzenergie (Nettobedarf) aufgebracht werden. Der tatsächliche Energiebedarf liegt im Normalfall wegen des Gesamtwirkungsgrades der Schmelzanlage und der betrieblichen Produktionsabläufe zum Schmelzen von Stahlguss höher. Durch den Einsatz moderner Mittelfrequenz-Induktions-Tiegelofen beläuft sich der Energiebedarf zum Schmelzen von Stahlguss auf eine Temperatur von 1.500 °C zwischen 490 KWh/t bis 520 KWh/t. Die Leistungsdichte eines Induktions-Schmelzofens hat Einfluss auf den Energiebedarf....
 Insights: Besanden im Wirbelbett

Insights: Besanden im Wirbelbett

  Ein entscheidender Produktionsschritt auf dem Weg zum Feingussbauteil ist die Herstellung einer keramischen Gussform. Hierzu wird um das Wachsmodell des Formteils mittels technischem Schlicker und speziellen Sanden eine mehrschichtige keramische Form aufgebaut. Das Wachsausschmelzverfahren bietet Ingenieuren und Designern vielfältige Vorteile wie etwa komplexe Geometrien mit Hinterschnitten. Doch genau diese stellen eine besondere Herausforderung im Formenbau bzw. der Schalenherstellung dar. Denn die Schale muss dicht und formstabil und dennoch luftdurchlässig sein und dazu müssen Sand und Schlicker in jeden kleinen Winkel. tsf tübinger stahlfeinguss löst diese auf unterschiedliche Weisen: Rainfall-Verfahren Wirbelbett-Verfahren Mit einem „Kombibesander“ sind bei tsf tübinger stahlfeinguss beide Verfahren in einer vollautomatisierten Anlage verfügbar. An dieser Stelle wollen wir einen Einblick in das Funktionsprinzip des Wirbelbett-Verfahrens (hier zum Video) geben: Bei einer Wirbelschicht (engl. fluidized bed) wird eine Schüttung, die aus Feststoffpartikeln (hier Sand) besteht, durch einen gerichteten Fluidstrom (hier Luft) durchströmt und aufgelockert (fluidisiert). Die Feststoffschicht zeigt dabei ein flüssigkeitsähnliches Verhalten, so dass in die Schicht eingebrachte spezifisch schwerere Objekte versinken während leichtere aufschwimmen. Der Wirbelbettbesander greift dieses Prinzip auf. Er besteht aus einem mit Sand gefüllten Becken, durch dessen porösen, luftdurchlässigen Boden von einer darunter befindlichen Druckluftkammer gleichmäßig Luft in den Sand geblasen wird. Dieser Sand wird aufgewirbelt. Bei korrekter Einstellung des Luftstroms (Volumenstrom und Druck), wenn die Sandkörner schweben, verhält sich das Sand-Luft-Gemisch quasi wie eine Flüssigkeit und dringt so in die hintersten Winkel ein und erlaubt damit auch die gleichmäßige Besandung schwieriger Geometrien. Der besondere Vorteil dieser Besandungsart liegt in der Art der entstehenden Keramik­schale. Der aufgebrachte Sand hat die richtige Dichte um die Schale, hinreichend porös und luftdurchlässig und dennoch stabil zu...