Ölkohlen unter Vakuum ist ein Verfahren, bei dem Metallteile in einem mit Öl und Aufkohlungsmasse gefüllten Ofen erhitzt werden. Zweck dieses Verfahrens ist es, die Oberflächenhärte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Metallteilen zu verbessern.
Das Verfahren besteht aus vier Hauptschritten: Vorbereitung, Erwärmung, Abkühlung und Reinigung. In der Vorbereitungsphase werden die Metallteile gereinigt und entfettet, um Schmutz, Öl oder Rost zu entfernen. Die Zementiermasse ist ein Gemisch aus kohlenstoffhaltigen Materialien wie Holzkohle, Graphit oder Koks und Zusatzstoffen wie Chrom, Mangan oder Silizium. Die Zementiermasse wird in einen Behälter gegeben und mit Öl bedeckt. Anschließend werden die Metallteile in den Behälter gelegt und in das Öl getaucht.
Beim Erhitzen wird der Behälter in einen Vakuumofen gestellt und mehrere Stunden lang auf eine Temperatur zwischen 800°C und 1000°C erhitzt. Das Vakuum verhindert die Oxidation und reduziert die Gasbildung im Öl. Das Öl dient als Träger von Kohlenstoff und anderen Elementen aus der Kittmasse auf die Oberfläche der Metallteile. Der Kohlenstoff diffundiert in das Metall und bildet eine harte Schicht, den sogenannten Mantel. Die anderen Elemente bilden Legierungsverbindungen, die die Eigenschaften der Ummantelung verbessern.
In der Abkühlphase wird der Behälter aus dem Ofen genommen und langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Abkühlgeschwindigkeit wirkt sich auf das Gefüge und die Härte des Behälters aus. Eine langsamere Abkühlungsgeschwindigkeit führt zu einem weicheren und duktilen Gehäuse, während eine schnellere Abkühlungsgeschwindigkeit ein härteres und spröderes Gehäuse ergibt.
In der Reinigungsphase werden die Metallteile aus dem Behälter entnommen und mit Lösungsmitteln oder Laugen gereinigt, um überschüssiges Öl oder Zementschleier zu entfernen. Die Metallteile sind dann bereit für die Bearbeitung oder Verwendung.
Die Ölkohlung unter Vakuum ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Oberflächenhärtung von Stahlteilen wie Zahnrädern, Wellen, Lagern und Werkzeugen. Es bietet mehrere Vorteile gegenüber anderen Verfahren wie dem Aufkohlen oder Nitrieren. Einige dieser Vorteile sind die folgenden
- Es erzeugt eine gleichmäßige Einsatztiefe und Härte bei komplexen Formen und Geometrien.
- Verringert Verzug und Rissbildung bei Metallteilen aufgrund geringer thermischer Spannungen.
- Verbessert die Schmierfähigkeit und die Reibungseigenschaften von Metallteilen durch die Anwesenheit von Öl.
- Ermöglicht eine präzise Steuerung des Kohlenstoffgehalts und anderer Elemente im Gehäuse durch Anpassung der Zusammensetzung und Menge der Zementiermasse.
- Reduziert die Umweltverschmutzung und den Energieverbrauch, da weniger Öl und Gas verbraucht wird als bei herkömmlichen Methoden.