Algemeen
Kit ontwikkeld geharde staalsoorten voor efficiëntere motoren
Hogedrukpompen en injectoren als die van het Bosch Common-Rail-System CRS3-25 werken dankzij het geharde staal met drukken tot 2500 bar (foto: Bosch)

Een nieuw proces voor het harden van staal wordt ontwikkeld door de wetenschappers van het Karlsruher Institut für Technologie (KIT): zij gebruiken methylamine voor het verrijken van laag gelegeerde staalsoorten met koolstof en stikstof. Het lagedruk carbon-nitreren met methylamine bespaart tijd en procesgas. De zo geharde staalsoorten zijn geschikt voor mechanisch en thermisch zwaarbelaste onderdelen in energie-efficiënte en emissie-arme motoren van de toekomst.

Verbrandingsmotoren hebben nog steeds veel potentie om energie te besparen en emissies te verminderen. De trend is kleinere motoren bij dezelfde of zelfs hogere vermogens. Motoren met een kleiner slagvolume verbruiken dankzij hun lage gewicht, door verminderde wrijving en minder afgevoerde warmte ook minder brandstof. Maar het zogenaamde downsizing zorgt er wel voor, dat zwaarbelaste onderdelen zoals de componenten van de dieselinspuitsystemen mechanisch en thermisch nog zwaarder worden belast. Deze systemen moeten hogere inspuitdrukken bij een grotere inspuitnauwkeurigheid leveren, om aan de eisen van de downsizing te voldoen. Daarom moeten de injectoren worden geproduceerd van hoogwaardige en zeer slijtvaste materialen.

Harden in de eindfase

Een interessante en goedkopere mogelijkheid is het gebruik van laag gelegeerde staalsoorten, staalsoorten, die behalve ijzer maximaal vijf massaprocenten andere metalen bevatten. Omdat ze relatief zacht zijn, kunnen ze goed worden bewerkt en worden voor de toepassing gehard, om een hard oppervlak bij een taaie kern te krijgen. Wetenschappers van het Engler-Bunte-Institut bij het KIT werken nu aan een nieuw proces voor het harden van staal in de eindfase, het lagedruk carbon-nitreren: bij temperaturen tussen 800 °C en 1050 °C en een druk onder de 50 mbar wordt de buitenste laag van het te harden onderdeel gericht verrijkt met koolstof en stikstof en aansluitend daarop door het afschrikken gehard.

Het doel van dit project, onder leiding van David Koch is, om gemeenschappelijk met partners uit onderzoek en industrie de basis van het lagedruk carbon-nitreren uit te werken en te ontwikkelen voor grote series. “Het lagedruk carbon-nitreren combineert de voordelen van een lage drukproces met die van het atmosferisch carbon-nitreren”, verklaart David Koch. Bij het atmosferisch carbon-nitreren wordt de oppervlakte van het te behandelen onderdeel beschadigd door oppervlakkige oxidatie. Dit kan worden vermeden bij het lagedruk proces. Bovendien wordt een gelijkmatiger hardingsproces van het component verkregen, zelfs bij bijzonder complexe onderdelen en geometrieën.

Bij het lagedruk carbon-nitreren werd tot nu toe bijna uitsluitend ammoniak gebruikt als stikstofleverancier, in combinatie met een koolstofleverancier, meestal acetyleen of propaan. De onderzoekers bij het KIT hebben andere gassoorten en gasmengsels onderzocht op hun geschiktheid voor het lagedruk carbon-nitreren en het verrijken van het oppervlak van een onderdeel met koolstof en stikstof in een thermoschaal experimenteel getest.

De wetenschappers uit Karlsruhe in samenwerking met de onderzoekers van Robert Bosch GmbH in Stuttgart stelden daarbij vast, dat methylamine (CH3NH2) en dimethylamine (CH3)2NH) als procesgassen leiden tot een goede verrijking van de oppervlaktelaag met koolstof en stikstof. De onderzoeksresultaten van hun lagedruk carbon-nitreren met methylamine publiceren ze in het tijdschrift HTM – Journal of Heat Treatment and Materials.

Reduceren processtap

Bij het gebruik van methylamine voor het lagedruk carbon-nitreren is, in plaats van twee gassen maar een gas noodzakelijk en de anders vaak gebruikelijke twee processtappen kunnen nu worden teruggebracht tot een. In de vergelijking met ammoniak als stikstof leverancier in combinatie met een koolstof donateur wordt met methylamine een betere verrijking van de stikstof in de oppervlaktelaag bereikt.

Omdat tegelijkertijd ook koolstof wordt ingebracht, wordt procesduur beduidend korter. Ook kan bij dit proces een beduidend hogere temperatuur worden gebruikt, wat ook weer voor een kortere procesduur zorgt. Methylamine wordt als procesgas ook beter benut en dat zorgt weer voor reductie van de gebruikte hoeveelheid gas.

De wetenschappers van het KIT werken er nu aan om het lagedruk carbon-nitreren verder te optimaliseren met behulp van aminen. Hierbij gaat het er vooral om de uniformiteit en de vrije aanpassing voor het inbrengen van koolstof en stikstof te verbeteren. Het volgende doel is om het proces van laboratoriumniveau op te schalen naar een pilot.

  • Nog sneller producten ontwikkelen met SolidWorks 2022

    SolidWorks 2022 bestaat uit een serie flexibel te gebruiken en aanpasbare oplossingen voor ontwerp, documentatie, informatiemanagement en validaties. (Foto: Dassault Systèmes) Dassault Systèmes introduceert SolidWorks 2022, een nieuwe versie van de applicaties voor 3D-ontwerp en engineering. Het bevat veel nieuwe en verbeterde functies voor het… Lees verder →

  • Volkswagen opent nieuw lab voor ontwikkeling en productie accucellen

    Schematische voorstelling: Van idee tot productie (Beeld: Volkswagen)Volkswagen Group Components heeft in Salzgitter (Duitsland) één nieuw laboratoria voor celonderzoek en -ontwikkeling in Europa geopend. Met dit nieuwe lab breidt de onderneming haar expertise in accutechnologie verder uit en zet ze een volgende stap in de… Lees verder →

  • Miljoenen investeringen voor verdere ontwikkeling Lightyear One

    Momenteel onderzoekt Lightyear verschillende opties, zowel publiek als privaat, voor verdere fondsenwerving voor het massamarktmodel van Lightyear, die naar verwachting in 2024 in productie zal gaan. (Foto: Lightyear)Lightyear, het high-tech bedrijf dat ‘s werelds eerste lange-afstands zonneauto ontwikkelt, heeft tot op heden in 2021 110… Lees verder →

  • Schroefveerkoppelingen verhogen de levensduur van straatfrezen

    Schroefveerkoppeling van Torsion Control Products voor inzet bij asfaltfrezen (Foto: TCP)Door hun speciale torsieflexibiliteit zijn veerkoppelingen van Torsion Control Products (TCP) geschikt voor de toepassing in mobiele machines in de wegenbouw waarbij moderne dieselmotoren worden toegepast. Voor een fabrikant van straatfrezen ontwikkelde TCP een oplossing… Lees verder →

  • SPS 2021 Neurenberg gaat on-site en digitaal

    Van 23-25 november 2021 worden in Neurenberg ongeveer 750 exposanten verwacht op SPS 2021. Zelfs in tijden van COVID-19 staat SPS (Smart Production Solutions) op de kalender van de automatiseringsindustrie. Na een succesvol pilot event in München zijn sinds 1 augustus 2021 weer beurzen toegestaan… Lees verder →

  • Bosch Rexroth opent klanten- en innovatiecentrum in Ulm

    Bosch Rexroth demonstreert het potentieel van modulaire en sterk gedigitaliseerde productie op een oppervlakte van ongeveer 500 vierkante meter (Foto: Bosch Rexroth).Bosch Rexroth opent zijn klanten- en innovatiecentrum in het Science Park in Ulm. De in 2019 aangekondigde nieuwbouw is voltooid. Met het nieuwe centrum… Lees verder →

  • Schneider Electric introduceert online selfserviceportaal voor machinebouwers

    Schneider Electric introduceert mySchneider voor machinebouwers. (Foto: Schneider Electric)Schneider Electric introduceert mySchneider voor machinebouwers: een online portaal voor zakelijke partners die actief zijn in de machinebouw en industriële automatisering. Met dit nieuwe platform biedt het bedrijf partners een vereenvoudigde en gepersonaliseerde digitale ervaring afgestemd op… Lees verder →

  • Hoog presterende miniatuur NSK kogelomloopspindels

    De nieuwe kogelomloopspindels zijn onder meer geschikt in apparatuur voor de halfgeleiderindustrie, waar uitzonderlijk hoge eisen worden gesteld aan doorloopsnelheid en nauwkeurigheid bij de chipmontage. (Foto: NSK)NSK Linear Motion Control heeft een nieuwe serie hogesnelheid miniatuur kogelomloopspindels geïntroduceerd. De serie biedt een aantal voordelen voor… Lees verder →

  • Vitesco investeert in productie 800V elektromotoren

    De toevoeging van 800 V-motortechnologie voor het EMR4-platform maakt het portfolio verder compleet. (Foto: Vitesco)Vitesco Technology, leverancier van moderne aandrijftechnologieën en elektrificatieoplossingen zet een nieuwe stap met betrekking tot zijn 800V-technologieroadmap. Na de introductie van een 800V-omvormer een half jaar geleden, bereidt het technologiebedrijf nu… Lees verder →

  • Dana introduceert elektrische e-Powershift transmissie

    Dana versnelt elektrificatie van ondergrondse mijnbouwvoertuigen met een elektrische e-Powershift transmissie. (Foto: Dana)Dana introduceert de nieuwe Spicer Electrified e-Powershift-transmissie, een modulaire en flexibele oplossing met twee snelheden. Het zorgt voor power take-off voor geëlektrificeerde mijnbouwvoertuigen. De e-Powershift-transmissie vereenvoudigt de elektrificatie van de mijnbouwindustrie. De transmissie… Lees verder →

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven