WÄRMEBEHANDLUNG VON ALUMINIUMTEILEN EISENMANN BIETET MIT SEINER ERFAHRUNG AUS ZAHLREICHEN REALISIERTEN ANLAGEN EIN UMFANGREICHES PROZESS-KNOW-HOW. 2 INHALTSVERZEICHNIS EISENMANN WÄRMEBEHANDLUNGSANLAGEN 4 ROLLENANLAGEN 5 DURCHSTOSSANLAGEN 7 WEITERE ANWENDUNGSBEISPIELE 9 TESTCENTER 10 DAS IST EISENMANN 11 3 EISENMANN WÄRMEBEHANDLUNGSANLAGEN Das recyclingfreundliche Leichtgewicht Aluminium gilt insbesondere im Automobilbereich als ausgesprochen zukunftsträchtiger Werkstoff. Aus Festigkeitsgründen ist eine Wärmebehandlung fast immer unverzichtbar, um die mechanischen Eigenschaften wie Streckgrenze, Zugfestigkeit und Dehnung auf das gewünschte Niveau zu bringen. Bei warmaushärtbaren Aluminiumlegierungen erfolgt der Wärmebehandlungsprozess in drei Schritten: Lösungsglühen, Abschrecken und Auslagern. Das Lösungsglühen erfolgt bei ca. 535°C über einen Zeitraum von mehreren Stunden. Es entstehen Aluminium-Mischkristalle, in denen die Legierungsbestandteile wie Silizium und Magnesium vollständig gelöst sind. Das Abschrecken (normalerweise in Wasser, ca. 80°C) dient dem „Einfrieren“ dieses Zustands. Ein Ausscheiden der im Mischkristall gelösten Legierungsbestandteile wird dadurch vermieden. Das anschließende Auslagern erfolgt über mehrere Stunden bei 140 bis 200°C. Hierbei wird durch Entmischungsvorgänge im Kristall die notwendige Festigkeit erzielt. Damit ist der eigentliche Wärmebehandlungsprozess abgeschlossen. Hubstation zur Beschickung des Glühofens in einer vollautomatischen Rollenanlage für Aluminiumräder. Eine nachfolgende Kühlzone dient dem Herunterkühlen der Werkstücke für die nächsten Produktionsschritte wie z.B. die mechanische Bearbeitung. 3D-Layout Wärmebehandlungsanlage (Rollenanlage). 4 ROLLENANLAGEN – AUTOMATISCHER ABLAUF FÜR EFFIZIENTE RÄDERFERTIGUNG Die von Eisenmann gewählte Konzeption zeichnet sich durch Platz sparende Kompakt-Bauweise aus: Warmauslagerungsund Lösungsglühofen sind übereinander angebracht, das Abschreckbecken ist unterhalb des Lösungsglühofenauslaufs angeordnet. Danach senkt sich die Hubstation wieder ab und bringt dabei den Ofendeckel in die richtige Position. Als weitere wichtige Bestandteile der Wärmebehandlungsanlage fungieren zwei Hubstationen. Eine davon bedient den Einlauf Glühofen, während die andere dem Lösungsglühofenauslauf und dem Abschreckbecken zugeordnet ist. Für Werkstückzuführung und den Abtransport werden Rollenbahnen eingesetzt. Am Glühofenauslauf werden die Räder von Hubstation II übernommen und in das Abschreckbecken getaucht. Daran schließt sich die Übergabe zum Tempern im Auslagerungsofen an. Nach Prozessende werden die Lagen über Hubtisch vereinzelt und die Räder in Richtung mechanische Bearbeitung weitertransportiert. Die Räder werden direkt auf Rollen transportiert, und zwar auf mehreren Ebenen übereinander. Körbe sind nicht notwendig. Innen in den (Durchlauf-)Öfen befinden sich neben den Werkstücken nur die Transportrollen, Antriebe und Lagerungen sind Material schonend außerhalb untergebracht. Die der anschließenden mechanischen Bearbeitung folgende Lackierung ist wiederum eine Eisenmann-Domäne. Das Unternehmen hat mit bisher fast 80 die wohl weltweit meisten Räderlackieranlagen gebaut. Die gegossenen Rad-Rohlinge gelangen nach dem Röntgen auf Rollenbahnen bis in den Wärmebehandlungsbereich. Dort werden von der Steuerung angepasst an die Radgrößen - Setzbilder erzeugt und die Ebenen der Hubstation entsprechend gefüllt. Die Hubstation fährt von unten in den Glühofen, sie hebt dabei den lose aufliegenden Ofendeckel mit an. Die Räder werden mehrlagig übergeben. Während des Glühprozesses werden die Räder von den Rollenförderern kontinuierlich weitertransportiert. Besonders erfolgreich ist Eisenmann mit Wärmebehandlungsanlagen bei fast allen namhaften Herstellern von Aluminiumrädern vertreten. Speziell die beschriebenen Rollenanlagen wurden bereits rund 60 mal realisiert. Spiegelbildlich angeordnete Wärmebehandlungsanlagen für Pkw-Räder mit Werkstückzuführung über Rollenbahnen. 5 Markante Vorteile der Rollenanlage ■ Keine Körbe, damit kein Be- und Entladepersonal ■ Keine Wartung und kein Ersatz von Körben ■ Kein Staplerverkehr in diesem Bereich Darüber hinaus ist eine Automatisierung des Materialflusses innerhalb der gesamten Räderfertigung jederzeit möglich. Speziell in den Ofenbereichen ermöglicht die Rollenfördertechnik die Unterbringung von Antrieb und Lagerung außerhalb der Öfen in Umgebungs- statt Hochtemperatur. Temperaturbedingter Verschleiß wird dadurch vermieden. Außerdem sind Inspektion und Wartung während der Produktion durchführbar. Auch die A-Schleusen des hochgestellten Lösungsglühofens wirken sich vorteilhaft aus: Es gibt keine angetriebenen Tore, also auch keinen Verschleiß daran und keine dafür notwendige Wartung. Darüber hinaus sind Wärmeverluste dank dieser Konzeption minimiert. Erwähnt sei abschließend noch, dass durch die Platzierung des Abschreckbeckens direkt unter dem Glühofen ein gleichmäßiges Abschrecken aller Radlagen sichergestellt ist. Das direkt unter dem Glühofen angeordnete Abschreckbecken. Antrieb (Bildmitte) und Lagerung der Rollen sind außerhalb der Öfen untergebracht. 6 DURCHSTOSSANLAGEN – FÜR HOHE DURCHSÄTZE UND GROSSE RÄDER Speziell bei sehr hohen Durchsatzraten mit Rädern größer als 18 Zoll stößt die Rollenanlage in ihren Abmessungen an ihre Grenze. Aufgrund der begrenzten Rollenlänge sind nur vier 20-ZollRäder pro Reihe möglich. Ferner hat die Rollenanlage strukturbedingte Wärmeverluste aufgrund der Rollenfördertechnik. Mit dem neuen Anlagentyp konnten zwei Ziele verwirklicht werden: ■ Kürzere Anlage – weniger Platzbedarf ■ Geringere Wärmeverluste - niedriger Energieverbrauch Die Öfen können auch übereinander angeordnet werden. Die Räder werden dabei nicht auf Rollen, sondern in stapelbaren Warenträgern durch die Öfen transportiert. Die Durchstoßanlage kann prinzipiell deutlich breiter gebaut werden als die Rollenanlage. Damit ist eine Beladung von sechs 20-Zoll-Rädern pro Reihe auf einen Warenträger möglich. Die Besonderheit bei Durchstoßanlagen ist, dass für das Abschrecken nach dem Lösungsglühen nur die Räder ins Wasserbecken eingetaucht werden. Der Warenträger wird nicht eingetaucht und somit auch nicht abgeschreckt. Auslauf Auslagerungsofen (Durchstoßanlage). Markante Vorteile der Durchstoßanlage Der nicht abgeschreckte Warenträger bleibt formstabil und es gibt keine Transport-, Be- und Entladeprobleme aufgrund verbogener Warenträger. ■ ■ Die im Warenträger gespeicherte Energie dient im nachfolgenden Auslagerungsofen als Wärmequelle. Hierdurch wird in der Aufheizzone des Auslagerungsofens nahezu der gesamte Wärmebedarf gedeckt. 3D-Layout Wärmebehandlungsanlage (Durchstoßanlage). 7 Die Transportschritte durch die Anlage Vor dem Lösungsglühofen wird ein Warenträger automatisch über eine Rollenbahn mit Rädern beladen. Der beladene Warenträger wird dann mit einem Teleskopheber in den Ofen gesetzt. Hierbei werden Stapel mit jeweils vier Warenträgern gebildet. Der Transport der Warenträgerstapel im Lösungsglühofen geschieht mittels eines Pushers im Durchstoßbetrieb. Das richtige Konzept für Ihren Bedarf Besonders bei hohen Durchsätzen und bei großen Radabmessungen kommt der geringere Platzbedarf und der niedrigere spezifische Energieverbrauch der Durchstoßanlage deutlich zum Tragen. Bei einem Durchsatz von dreitausend 20-Zoll-Rädern pro Tag ergibt sich ein ca. 30% geringerer Platzbedarf gegenüber einer Rollenanlage. Am Ende des Lösungsglühofens werden die Warenträger durch einen Teleskopheber einzeln aus dem Ofen geholt. Die Räder werden vom Warenträger getrennt und ins Abschreckbecken getaucht. Ein weiterer Vorteil dieses Anlagentyps ist, dass nur eine kleine Grube von ca. 300 mm Tiefe im Bereich des Abschreckbeckens benötigt wird: die Anlage kann also quasi ebenerdig ohne nennenswerte Fundamente aufgestellt werden. Nach dem Verlassen des Abschreckbeckens werden die Räder gekippt, um Schöpfwasser zu entfernen. Danach werden sie wieder in den (nicht abgeschreckten) Warenträger geladen. Dieser beladene Warenträger wird dann zum Auslagerungsofen transportiert. Dort wird er mittels eines Teleskophebers in den Auslagerungsofen geladen. Hierbei werden wiederum Stapel mit jeweils vier Warenträgern gebildet. Am Ende des Auslagerungsofens werden die Warenträgerstapel in eine Kühlzone befördert, um die Räder zu kühlen. Nach der Kühlzone werden die Warenträger eines Stapels vereinzelt. Die Räder verlassen den Warenträger automatisch über eine Rollenbahn. Der entladene, leere Warenträger wird dann vor den Lösungsglühofen transportiert. Dort wird er erneut mit nicht behandelten Rädern beladen. Für beide Anlagentypen gibt es spezifische Anwendungsbereiche. Welcher Anlagentyp der am besten geeignete ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab: ■ Hallenfläche ■ Hallenhöhe ■ Durchsätze ■ Radgrößen ■ Prozesszeiten Entladestation mit Abschreckbecken. 8 WEITERE ANWENDUNGSBEISPIELE Alu-Räder kommen in der Eisenmann Referenzliste Wärmebehandlungsanlagen zwar besonders häufig vor, sind aber keineswegs die einzigen dort verzeichneten Werkstücke aus dem Werkstoff Aluminium. Bereits seit Anfang der 90er Jahre werden Wärmebehandlungsanlagen für die verschiedensten dort eingesetzten Druckgussteile und Strangpressprofile gebaut. Je nach Aufgabenstellung handelt es sich um Anlagen mit mehreren Prozessschritten (z.B. Räderanlagen) oder aber um reine Warmauslagerungsöfen zum vereinfachten Aushärten. Auch bei Letzteren kommt es auf höchst präzise Einhaltung der vorgegebenen Prozesstemperaturen und -zeiten an. Beim Werkstück-Handling nutzt Eisenmann die ganze Bandbreite des eigenen Fördertechnikprogramms, um zur fallspezifisch besten Lösung zu kommen. Kammeröfen für Kurbelwellengehäuse, C-Säulen oder Zugstreben aus Aluminium werden z.B. über Hub- und Fahrwerke mit Mehrfach-Warenträgern beschickt. Andere Kammeröfen sind mit Tragkettenförderern ausgestattet, um Werkstücke in Gitterboxen aufzunehmen. Integralträger und andere Fahrwerksteile werden in Spezialpaletten stehend auf Rollenbahnen kontinuierlich durch die Wärmebehandlungsanlage transportiert. In bestimmten Fällen sind Körbe für einen rationellen Werkstücktransport unverzichtbar. Die dabei eingesetzten Tragkettenförderer werden durch Rollenbahnen, Hubtische, Stapelvorrichtungen u.Ä. ergänzt. In dieser – in eine nasschemische Behandlung integrierten – Aushärteanlage werden Alu-Profile in jeweils 2 Körben übereinander transportiert. Warmauslagerungsofen mit 4 Temperaturzonen und nachgeschalteter Kühlzone für Aluminium-Druckgussteile. Manchmal bietet sich die fördertechnische Verknüpfung mit einer nachgeschalteten nasschemischen Behandlung (Waschen, Beizen, Konversionsbeschichten) der Werkstücke an, wobei innerhalb dieser – ebenfalls zum Eisenmann Fertigungsprogramm gehörenden – Behandlungslinien die Körbe von Hub- und Fahrwerken transportiert werden. Zu guter Letzt sei erwähnt, dass die Wärmebehandlungsanlagen für das erste „All-Aluminium-Car“ von Eisenmann stammen. Darüber hinaus wurden neben den Anlagen für die Gefügeverfestigung der Halbzeuge (Druckgussteile, Strangpressprofile) auch an den OEM direkt Aushärteanlagen geliefert. Dabei ist eine, der mit Tragkettenförderern ausgestatteten Linien, für in Körben transportierte Aluminium-Anbauteile bestimmt, während in der anderen die auf Skids aufgesetzten Aluminium-Karosserien ausgehärtet werden. Einlauf Aushärteofen für auf Skids gesetzte Aluminium-Karosserien. 9 TESTCENTER Vorteil für den Kunden Für die Vormontage stellt Eisenmann an seinem Standort in Holzgerlingen eine Hallenfläche mit bis zu 10.560 Quadratmetern bereit. Die Vormontage hat speziell dann einen Mehrwert für Kunden und Anlagenbauer, wenn besondere Herausforderungen beispielsweise in der Verfahrenstechnik frühzeitig gemeistert werden müssen. Sie bietet außerdem die Chance, Änderungswünsche des Kunden zeitnah umzusetzen und so möglichen Problemen am späteren Betriebsort zuvor zu kommen. Versuchsanlage am Standort Holzgerlingen. 10 DAS IST EISENMANN Eisenmann zählt zu den international führenden Anbietern von Anlagen und Dienstleistungen in den Bereichen Oberflächenund Lackiertechnik, Materialfluss-Automation, Thermoprozesssowie Umwelttechnik. Seit über 60 Jahren berät das süddeutsche Familienunternehmen Kunden rund um den Globus und baut hochflexible, energieeffiziente und ressourcenschonende Anlagen nach individuellen Anforderungen für Fertigung, Montage und Logistik. Eisenmann ist in Europa, Amerika und den BRIC-Staaten mit rund 3.800 Mitarbeitern vertreten. Rund die Hälfte aller Mitarbeiter sind Spezialisten unterschiedlicher Fachrichtungen mit Ingenieurs- oder Technikerausbildung. Dank ihres fundierten Verfahrens-Know-hows entwickeln sie optimal auf den Prozess abgestimmte Anlagen, die vor Auslieferung an den Kunden im Eisenmann Technologiezentrum aufgebaut und geprüft werden. So stellt Eisenmann eine reibungslose Installation vor Ort und die schnelle Inbetriebnahme sicher. Technologiezentrum in Holzgerlingen. Der neueste Stand der Technik, Kundenzufriedenheit sowie hohe Wirtschaftlichkeit sprechen für Eisenmann. Erftstadt Göttingen Minneapolis Moskau 11 Eisenmann Anlagenbau GmbH & Co. KG Tübinger Str. 81, 71032 Böblingen Tel.: +49 7031 78-0, Fax: +49 7031 78-1000 www.eisenmann.com 2014 © Eisenmann Anlagenbau GmbH & Co. KG I 09-2014 I 01 Alle Rechte vorbehalten. Sämtliche Texte, Bilder und Grafiken unterliegen dem Urheberrecht und anderen Gesetzen zum Schutz des geistigen Eigentums. Eine Nutzung der Inhalte ist erst nach Zustimmung durch die Eisenmann Anlagenbau GmbH & Co. KG gestattet. Sämtliche Angaben, Beschreibungen und Illustrationen stehen unter dem Vorbehalt technischer Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Weiterentwicklung unserer Produkte nach dem jeweiligen Stand der Technik. Eine besondere Ankündigung bei Änderungen von Angaben, Beschreibungen und Illustrationen erfolgt nicht. Einzelne Fehler bleiben vorbehalten. Technische Eigenschaften können von Land zu Land abweichen. PHT-B-004a-de-0914
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