Härterei-Abläufe

Am Ende der Weichfertigungs-Linie werden die Teile auf die Roste gelegt.

F 17-Zahnräder gelangen in die Stoßöfen und werden dort mit Erdgas auf 875 °C aufgeheizt (Betrieb unter Trägergas-Atmosphäre, Kohlenstoff-Beigabe in Form von Methangas).

M3x-Teile und F 17-Zahnradblöcke werden in den Vakuumöfen gehärtet: Durch Abpumpen auf einen definierten Unterdruck wird in den Öfen ein Vakuum geschaffen, danach werden die Öfen elektrisch auf bis zu 970°C Grad aufgeheizt und Kohlenstoff in Form von Propangas in die Heizzelle eingeblasen.

Die in den Stoßöfen aufgeheizten Teile werden in einem Ölbad abgeschreckt; anschließend wird das Öl in Waschmaschinen abgewaschen.

Die in den Vakuumöfen erhitzten Teile werden in gesonderten Abschreckzellen mit Stickstoff bis zu 15 bar abgeschreckt.

Auf den Induktionshärteanlagen werden das Schieberad und die Schaltmuffen 3./4.Gang sowie die Schaltmuffe 5.Gang induktiv auf 860°C erwärmt und auf einem Härtedorn mit einer wässrigen Lösung abgeschreckt. Der Vorteil dieser Methode ist, dass sich die dünnwandigen Bauteile unter sehr geringem Verzug härten lassen.

In den Verfestigungsstrahlanlagen werden die Getriebeteile mit Stahlkügelchen (etwa 0,6 mm Durchmesser) beschossen, um die Oberflächen noch mehr zu verfestigen.

Anschließend werden die Getriebeteile in den Anlassöfen etwa vier Stunden lang noch einmal bis auf 170°C aufgeheizt, um die beim Härten im Inneren der Teile entstandenen Spannungen zu lösen.

Tausende Male pro Jahr schaltet ein Autofahrer den Gang – ein gutes Getriebe muss das locker aushalten. Vor allem die Zahnräder und der Zahnradblock. Diese werden daher in der Härterei gehärtet; in komplexen thermo-chemischen Prozessen. Durch Erhitzen auf bis zu 970°C und nachfolgendem Abschrecken, sodass sie am Ende bis zu 800 HV Oberflächenhärte und bis zu 50 HRC Kernhärte aufweisen.

Nach dem Härten werden einige Bauteile zusätzlich mit kleinen Stahlkügelchen verfestigungsgestrahlt, so dass die Bauteile auf eine Druckeigenspannung von bis zu 1200 MPa an der Oberfläche verfestigt werden. (Beim Kugelverfestigungsstrahlen wird eine Druckeigenspannung in das Bauteil eingebracht,  womit die Dauerfestigkeit gesteigert wird.)

Das Kunststück dabei: der Härteverzug der Teile sollte so gering wie möglich sein.

Das Asperner Härterei-Team schafft das: „Wir hatten noch nie einen Garantiefall aufgrund eines schlecht gehärteten Bauteils“, sagt Robert Schertler/Härterei-Leiter voll Stolz. Und verweist auf ergänzende Herausforderungen für die Asperner Härterei: extrem große zu härtende Mengen, die sich aus je 14 verschiedenen Bauteilen für F 17- und M3x-Getrieben zusammensetzen.

Befüllen einer Verfestigungstrahlanlage (im Bild Josef Weber).

Instandhaltungs-Tüftler

Eine weitere Herausforderung lässt sich aus den zahlreichen Verbesserungsmaßnahmen der letzten Jahre ablesen: Die Anlagen, mit denen F 17-Getriebeteile gehärtet werden, sind im Schnitt über 25 Jahre alt, die übrigen Anlagen (für das Härten der M3x-Getriebeteile) etwa 15 Jahre.

Das Härterei-Team ist daher fast ständig bemüht Verbesserungen umzusetzen, die den problemlosen Betrieb der Härterei gewährleisten: Von 2012 bis 2016 wurden – abgesehen von den normalen Wartungstätigkeiten – alle 30 Casings (so heißt die Innenauskleidung aus Graphitisolierplatten) der fünf M3x-Vakuumöfen ausgetauscht, die Steuerung eines der drei F 17-Stoßöfen erneuert (2016), um auf diese Weise auch gleich Ersatzteile für die Steuerungen der anderen Stoßöfen zu gewinnen. Auch an einem Vakuumofen für F 17-Bauteile wurde ein Steuerungstausch durchgeführt.

Für die Stapelroste, auf die die Teile aufgelegt werden, welche in die Stoßöfen oder Vakuumöfen automatisch einfahren, wurde eine neue Lösung entwickelt: Durch die hohen Temperaturen verziehen sich die Roste oder reißen manchmal sogar. Seit Anfang 2016 ist ein Mitarbeiter der Härterei abgestellt, um die nickelhältigen Roste durch Ausrichten, Schneiden, Schweißen und Schleifen zu reparieren. Dadurch kann die Lebensdauer der Härteroste verlängert werden. Das ist kostengünstiger. als die Roste gleich wegzuwerfen und sofort neue zu kaufen.

Energie sparen und Arbeitssicherheit im Auge behalten

Vier Kompressoren versorgen die M3x- Verfestigungsstrahler mit Druckluft. Im Februar 2018 wurden sie zusammengeschlossen und eine übergeordnete Steuerung implementiert, so dass nun – je nach Bedarf – Kompressor nach Kompressor zugeschaltet werden kann. Das trägt zu Energieeinsparungen bei.

Energiesparend sind auch LED-Leuchten. Die Härterei war Ende 2017 der erste Bereich im Werk Wien-Aspern, der durch den Bereich Werksanlagen auf LED-Beleuchtung umgestellt wurde. „Das trägt ebenfalls zur Energieeinsparung bei, da wir ja im Drei-Schicht-Betrieb arbeiten“, sagt Robert Schertler.

Um die Arbeitssicherheit zu verbessern, wurde eine Wartungsbühne bei den Endomaten eingerichtet (und in den Werksferien 2017 fertiggestellt), damit die Mitarbeiter beim Regeln der Ventile sowie bei Wartungsarbeiten bei den Trägergas- Erzeugungsanlagen ergonomisch-optimiert arbeiten können. Zusätzlich wurden Anfang 2017 in der gesamten Härterei Absturzsicherungen implementiert.

Bereit für die Zukunft

Das Härterei-Team hat aber nicht nur die Gewährleistung des laufenden Betriebs im Auge: Design-Änderungen, die den Werkstoff betreffen, haben ihre Auswirkungen auf die Fertigungsabläufe in der Härterei. Im April 2016 zum Beispiel wurde der Härteprozess für den 2. Gang des F 17-Getriebes geändert: Die betreffenden Teile werden seither in den Stoßöfen statt – wie vorher – in den Vakuumöfen gehärtet.

Noch wichtiger sind die Vorbereitungen für zukünftige Aufgaben: Im Mai 2017 wurde ein alter Stoßofen abgerissen, um Platz für neue Härtereiaufgaben zu schaffen. In den Werksferien 2016 wurde eine neue Verfestigungsstrahlanlage implementiert. Sie soll demnächst für ein neues Projekt eingesetzt werden.

Härterei-Anlagen

Für F 17-Getriebeteile: 3 Stoßöfen, 3 Vakuumöfen, 3 Induktionshärteanlagen, 1 Putzstrahlanlage, 2 Verfestigungsstrahlanlagen, 1 Handstrahlanlage, 4 Anlassöfen, 3 Waschmaschinen, 4 Endomaten (sie erzeugen Trägergas für die Stoßöfen)

Für M3x-Getriebeteile: 5 Vakuumöfen, 4 Verfestigungsstrahlanlagen mit Druckluft, 1 Verfestigungsstrahlanlage mit Schleuderrad