ELO-CRANK
Die Kurbelwelle ist ein Schlüsselteil im Motorenbau. Neue Anforderungen durch den automobilen Leichtbau und der höhere Wirkungsgrad in der Motorentechnik verlangen bei der Kurbelwellenhärtung Präzision innerhalb immer engerer Toleranzen.
Kurbelwellen müssen zudem kombinierte Werkstoffeigenschaften aufweisen: hochgenau induktiv gehärtete Oberflächen für verschleißfreie und langlebige Laufeigenschaften und Elastizität des Bauteilkörpers für eine hohe Drehmomentaufnahme. Das Härten der Laufflächen verbessert die Verschleißfestigkeit. Die Radienhärtung bietet darüber hinaus eine Erhöhung der Biegewechselfestigkeit der Kurbelwellen, die für Hochleistungskurbelwellen sowie für mittelgroße und große Kurbelwellen erforderlich ist. Sie kommt unter anderem im PKW oder LKW sowie als Großkurbelwelle für Lokomotiven, Schiffsantriebe oder für große Dieselmotoren für Generatoren, Kompressoren oder Pumpen zum Einsatz.
Im Bereich der Induktionshärte-Anlagen für Kurbelwellen zählt die SMS Elotherm zu den Marktführern und verfügt über eine sehr große Kompetenz, die zu einer internationalen Etablierung im Anlagengeschäft geführt haben. So sind die auf die Kunden bzw. werkstückspezifischen Anforderungen abgestimmten und optimierten Härtetechnologien, beispielsweise verzugsminimierende Prozesse, den herkömmlichen Methoden weit überlegen.
Speziell für das induktive Härten und Anlassen von Kurbelwellen hat SMS Elotherm Applikationen entwickelt, die je nach Einsatzfall und Größe der Kurbelwellen unseren weltweiten Kunden zur Verfügung stehen. Alle Härteanlagen sind mit modularen Baugruppen aufgebaut, sodass sie sich auch in wichtigen Details ohne große Zusatzkosten anpassen lassen und den Anlagenbetreibern somit größtmöglichen Nutzen bringen.
PKW Kurbelwelle
Großkurbelwelle
Energieeffizienter Härteprozess
SMS Elotherm hat den Härteprozess stetig weiterentwickelt und höchst energieeffizient gestaltet. Induktives Härten mit Anlagen von SMS Elotherm benötigt weniger Energie als vergleichbare Anlagen. Ausschlaggebend dabei ist, dass die Umrichter zur Leistungserzeugung und die Induktoren zur Leistungseinbringung bei Elotherm aus einer Hand stammen und optimal aufeinander abgestimmt sind. Deshalb erzielt Elotherm eine richtungsweisende Energiebilanz. Das schont die Umwelt und reduziert die Stückkosten.
Vergleicht man Härteprozesse mit herkömmlicher Ofentechnik und Induktionstechnik, so benötigt das induktive Härten deutlich weniger Energie, ist wesentlich schneller durchgeführt und minimiert zudem Verzugserscheinungen. Auch ein zeit-, kosten- und energieintensives Vorwärmen oder Chargieren wie bei thermochemischen Verfahren im Ofen entfallen. Werden die Anlagen für induktives Härten nicht benötigt, schalten sie automatisch in einen sparsamen Standby-Modus. Stabile reproduzierbare Verfahrensergebnisse, hohe Induktor-Standzeiten, kurze Takt- und Rüstzeiten, wartungsfreundliche Zugänglichkeiten, optimierte Maschinenfläche und, falls erforderlich, vollautomatische Abläufe sind die Faktoren für maximalen Kundennutzen. Ob Serienprodukte oder auf den Kundenprozess abgestimmte Gesamtkonzepte – wir stehen mit all unserer Erfahrung und Kompetenz an Ihrer Seite und das seit Jahrzehnten.
Induktives Härten – Umweltschonend und ökonomisch
Induktives Härten ist generell ein sauberer Prozess. Die Prozessfolge für induktives Härten besteht in der Regel aus Aufheizen, Halten auf Härtetemperatur, Abschrecken und gegebenenfalls auch induktives Anlassen oder durch Anlassen aus der Restwärme (Selbstanlassen). SMS Elotherm kennt die wechselseitigen Wirkungen dieser Prozesse und deren Einfluss auf die Metallurgie bis ins Detail. Aufbauend auf diesem Know-how wurde der Wirkungsgrad der Maschinentechnik kontinuierlich optimiert, sodass der Verbrauch an elektrischer Energie dabei deutlich reduziert wurde.
Kurbelwelle Härtezonen
Randschichthärten von PKW-Kurbelwellen: Die Maschine kann mit einer oder zwei Stationen realisiert werden. Das Randschichthärten mit einer Station eignet sich vorrangig für Mittel- und Kleinserien und legt den Fokus auf das Härten unterschiedlicher Werkstücke. Mit zwei Stationen ist die Anlage für Großserien prädestiniert und damit für das Härten mit hohem Durchsatz.
SMS Elotherm hat effiziente Voraussetzungen sowohl für einen flexiblen Anlagenaufbau als auch für einen flexiblen Einsatz geschaffen. Die Anlagen härten Kurbelwellen von 1-6 Zylinder.
Durch die Optionspakete sind beide Maschinen vielseitig erweiterbar. So ist zum Beispiel eine Be- und Entladung von einer Stelle möglich. Darüber hinaus können sie mit einem Portallader verknüpft und selbstverständlich mit einem Durchtransport ausgestattet werden. Zudem lässt sich die Anlage vollautomatisiert auf verschiedene Werkstücklängen und unterschiedliche Stichmaße über NC-Achsen einstellen.
Per Steuerungsbefehl rüstet sich die Anlage vollautomatisch auf unterschiedliche Abstände von Haupt- und Hublagern um.
Im industriellen Dauerbetrieb kann die Anlage für eine 4-Zylinder-PKW-Kurbelwelle Taktzeiten von weniger als 30 s realisieren.
Das bedeutet einen profitablen Durchsatz von bis zu 120 Kurbelwellen pro Stunde – und zwar in konstant hoher Qualität innerhalb und genau spezifizierten Toleranzen.
Mit dem Härten von bis zu 1500 mm langen Kurbelwellen eröffnet das System der SMS Elotherm eine Lösung beispielsweise im Bereich von LKWs und ähnlichen Großfahrzeugen, sowie vieler ortsfester Aggregate. Dabei kann der Kunde genau die geforderte Leistungsdimensionierung wählen und so Überkapazitäten bzw. Mehrinvestitionen vermeiden.
Je nach Taktzeitanforderungen lässt sich das System mit bis zu 13 unabhängigen Leistungskanälen ausstatten. Möglich ist auch eine hochproduktive Konfiguration mit einem oder mehreren Multi-Kanal-Umrichtern mit bis zu jeweils sechs getrennt steuerbaren Wechselrichtern zur gleichzeitigen Härtung von Lagerstellen mit unterschiedlichen Parametern. Das Resultat: kürzeste Taktzeiten auch bei großen Kurbelwellen und das patentierte Induktionshärten von Split Pin Kurbelwellen sind ebenfalls möglich.
Diese LKW-Kurbelwellenhärte-Anlagen der SMS Elotherm können bis zu 40 Kurbelwellen pro Stunde härten.
Die Härtung von Dichtringsitzen an Flansch oder Zapfen kann in das Anlagenkonzept mit integriert werden. Hierfür kann eine Zusatzstation für das Härten der Dichtringsitze an Flansch und Zapfen oder eines Kettenrades vorgesehen werden. Ein integriertes induktives Anlassen oder das Be- und Entladen an einer Position durch einen integrierten Shuttle Transport beispielsweise, sind ebenfalls optional abrufbar.
Weitere Anlageneigenschaften sind die automatische Stichmaßverstellung und der manuelle Werkstückwechsel. Auch dieser Anlagentypus der SMS Elotherm sind geprägt durch modulare Baugruppen und ermöglichen so , die Integration individueller Zusatzkomponenten in das Gesamtkonzept. Eine Nachkühlstation, die Reinigung von Kurbelwellen vor dem Härten oder auch die Trocknung der Werkstücke durch Abblasen sind zusätzliche Feature und können Bestandteil des Liefer- und Leistungsumfangs des SMS Elotherm sein.
Kurbelwellenhärten mit bis zu 12000 mm Länge und einem Gewicht bis zu 8 Tonnen selbst mit großen Hinterstichen in den Radien – das sind die atemberaubenden Dimensionen der induktiven Kurbelwellenhärteanlage von SMS Elotherm.
Damit können die Giganten unter den Kurbelwellen hochpräzise und vor allem wirtschaftlich gehärtet werden. Das sind zum Beispiel Kurbelwellen für Schiffsantriebe, für Lokomotiven oder für die großen Dieselmotoren von Generatoren, Kompressoren und Pumpen.
Der Kunde entscheidet, ob er eine investitionsschonende Grundausstattung wählt oder eine höhere Ausbaustufe mit z.B. deutlich verkürzten Taktzeiten.
Der Härteprozess ist für alle Lagerstellen separat einstellbar und erfolgt ebenfalls vollautomatisch.
Broschüre: Automotive
Fachbericht: Qualitätsüberwachung beim Induktionshärten
Fachbericht: Verfahrenstechnische Aspekte beim induktiven Härten
Fachbericht: Härten XL: Induktionstechnik mit rotierender Kurbelwelle
Fachbericht: ModuLine - Verzugsminimiertes Induktionshärten von Kurbelwellen