Das geformte Drahtband hält den Strapazen der Wärmebehandlung stand

Luft- und Raumfahrthersteller, die eine Wärmebehandlung anwenden – die Temperaturen von bis zu 2.400 °F erreichen und zwischen wenigen Sekunden und mehr als 60 Stunden variieren kann – benötigen Förderbänder, die den Strapazen des Prozesses standhalten. Allerdings hat sich an den herkömmlichen Drahtgurten mit Rundbalance-Gewebe in den letzten 100 Jahren kaum etwas verändert und sie müssen oft jährlich ausgetauscht werden, was zu kostspieligen Produktionsausfällen führt.

Die Wärmebehandlung ist unerlässlich, um die Eigenschaften, Leistung und Haltbarkeit von Metallen wie Stahl, Eisen, Aluminiumlegierungen, Kupfer, Nickel, Magnesium und Titan zu verbessern, die in der Luft- und Raumfahrtfertigung verwendet werden. Dabei kann es sich um die Förderung zum Härten, Hartlöten und Weichlöten, aber auch zu Sinteröfen, Aufkohlungsöfen, Atmosphärenvergütungsöfen und zur Wärmebehandlung in Glüh- und Abschrecköfen handeln. Die behandelten Teile können von Lagern, Zahnrädern und Befestigungselementen bis hin zu Sägen, Äxten und Schneidwerkzeugen reichen.

Wärmebehandelte Balance-Webbänder – hergestellt aus temperaturbeständigem Edelstahl oder anderen hitzebeständigen Legierungen, geeignet für den Betrieb auf einem Förderband mit Friktionsantrieb – können je nach Größe und Qualität Tausende von Dollar kosten. Auch wenn Verschleiß und vorzeitiger Austausch unvermeidbar erscheinen, sollten solche Drahtgurte nicht als kostengünstiges Verbrauchsmaterial betrachtet werden. Während viele Hersteller, die Wärmebehandlung einsetzen, den regelmäßigen Austausch von Drahtbändern lediglich als Geschäftskosten betrachten, wurden heute innovative Alternativen entwickelt, die die Lebensdauer erheblich verlängern und die Betriebskosten senken können.

Obwohl es hitzebeständige Drahtgurte gibt, kann ein wiederholter Temperaturwechsel zwischen Erhitzen, Einweichen und Abkühlen unter erheblicher Belastung die Struktur kontinuierlich schwächen, bis sie versagt. Je größer und häufiger die Temperaturschwankungen bei den Wärmebehandlungsschritten sind, desto kürzer wird die Lebensdauer des Drahtbandes.

Darüber hinaus ist bei Förderbändern die durch Hitze und dynamische Belastungskräfte auf das Band beschleunigte Banddehnung typischerweise die Hauptursache für Bruch und Ausfall.

Glücklicherweise konnten diese Herausforderungen durch Brancheninnovationen in Form von speziell geformten Drahtgurten minimiert werden. Das Design verlängert die Nutzungsdauer erheblich, erhöht die Festigkeit und verringert die Dehnung, was die Austauschkosten und Produktionsausfallzeiten drastisch senkt.

Dieser Ansatz kann auch dazu beitragen, die Lebensdauer von Drahtbändern zu verlängern, die bei immer beliebter werdenden Pulvermetallteilen verwendet werden, insbesondere bei Sinterteilen, die zur Verbesserung von Festigkeit, Härte und anderen Eigenschaften wärmebehandelt werden können. In solchen Fällen dient Pulvermetall als Ausgangsmaterial, das ohne maschinelle Bearbeitung in eine Endform verarbeitet werden kann.

Lösung der KernproblemeObwohl herkömmliche Runddrahtbänder seit Generationen der Industriestandard sind, trägt die Geometrie des Drahtes selbst zum Problem bei.

Herkömmliche Runddrahtgurte und sogar oben abgeflachte Drahtgurte neigen zu Banddehnung und vorzeitigem Austausch, insbesondere bei hohen Wärmebehandlungstemperaturen. Bei Tests wurde festgestellt, dass sich typische runde und oben abgeflachte Förderdrahtgurte um etwa 7 % dehnen.

Auch wenn viele Hersteller von Förderdrahtgurten einfach Halbfertigprodukte importieren und im Inland fertigstellen, hat mindestens ein in den USA ansässiger Hersteller das Problem an der Wurzel gepackt.

Geformter Draht ist so konzipiert, dass er einem Drahtgürtel mit einem bestimmten Durchmesser mehr Festigkeit verleiht und hohen Hitzeverarbeitungsbedingungen besser standhält. Dadurch wird die Nutzungsdauer deutlich verlängert, mindestens bis zu 8x länger.

Als Beispiel sei ein technischer Drahtgürtel genanntSidewinderDas in Lancaster, Pennsylvania, ansässige Unternehmen Lumsden Belting, ein Hersteller von Metallförderbändern für die industrielle Wärmebehandlung, komprimiert und dehnt Draht so, dass er höher als breit ist und flache Seiten aufweist.

Erstens bietet das I-Träger-Design des patentierten, seitlich abgeflachten Drahtes eine dreimal größere strukturelle Unterstützung für wärmebehandelte Teile im Vergleich zu Standard-Runddraht. Die zusätzliche Höhe des Drahtes sorgt außerdem für eine längere Lebensdauer, ohne dass schwererer Draht erforderlich ist. Zusammengenommen begrenzt das Design die Riemendehnung auf 1 % bis 2 %. Dadurch wird das Risiko einer Riemenbeschädigung minimiert. Eine minimale Banddehnung trägt außerdem dazu bei, dass das Förderband gerader läuft, wodurch der Produktionsdurchsatz bei geringerem Wartungsaufwand verbessert wird.

Das innovative Design verlängert die Nutzungsdauer von Drahtbandförderern erheblich, die in Wärmebehandlungsprozessen wie Härten, Hartlöten, Löten, Sintern, Aufkohlen und in atmosphärischen Temperöfen eingesetzt werden.

Es verlängert auch die Lebensdauer von Drahtbandförderern in sekundären Pulvermetallprozessen, die zur Verbesserung der Härte und anderer mechanischer Eigenschaften eingesetzt werden. Beispielsweise kann es in einem Siebband-Sinterofen eingesetzt werden, in dem verdichtete Teile in eine kontrollierte Atmosphäre gebracht und erhitzt werden. Es könnte auch in Prozessen wie Abschrecken und Anlassen, Einsatzaufkohlen und Induktionshärten eingesetzt werden.

Wenn zum Härten eine Wärmebehandlung und anschließend eine schnelle Abkühlung unter Eintauchen in ein Medium wie Öl, Salzlösung oder Wasser eingesetzt werden, vergrößert das geformte Drahtband auch die offene Fläche für Drähte mit der gleichen Stärke. Dies reduziert die Bildung von Rückständen und erleichtert die Reinigung, während gleichzeitig der Luftwiderstand minimiert wird.

Obwohl die Kosten für geformte Drahtbänder etwas höher sind als für herkömmliche Runddrähte, können Luft- und Raumfahrthersteller, die auf Wärmebehandlung angewiesen sind, durch die Verlängerung der Lebensdauer und der Produktionsverfügbarkeit einen schnellen Return on Investment (ROI) erzielen.

Lumsden Belting

Förderband für den WärmebehandlungsprozessLumsden Belting