Föroxidering av ytor vid sätthärdning
Vid sätthärdning är så kallade mjuka fläckar ett problem som förekommer vid många härdverkstäder. En vanligt förekommande artikel som sätthärdas är kugghjul och om en sådan artikel med mjuka fläckar monteras finns risken att den inte håller och den kan i värsta fall även förstöra andra komponenter och förorsaka stora kostnader. Mjuka fläckar är områden i ytskiktet där hårdheten är lokalt nedsatt och man har kunnat konstatera att de beror på att uppkolningen har försvårats i dessa områden. Tidigare studier har visat att om det bildas svårreducerade oxider på ytan så försvåras uppkolningen av artiklar under sätthärdningen och detta kan vara en orsak till dessa mjuka fläckar. En metod att förhindra uppkomsten av mjuka fläckar är att på ett kontrollerat sätt bilda en lättreducerad oxid (järnoxid) på ytan som senare kan upplösas under själva uppkolningsprocessen. Detta arbete har inriktats mot området föroxidering av ytor i samband med sätthärdning och har utförts vid Volvo Powertrain Sweden, i Köping. Syftet har varit att finna ett optimalt oxidskikt för föroxideringsprocessen i den nyinstallerade föroxideringsugnen till härdugn 5, och hur detta kan, med hjälp av avläsning av parametrar som temperatur, CO/CO2-halt och syrehalt, uppnås i produktionen samt hur processen kan kontrolleras vid kontinuerlig drift. Med ett optimalt oxidskikt avses här ett skikt med en tjocklek och täckningsgrad så att bildandet av andra oxider hindras eller åtminstone begränsas. Skiktet ska vara lätt att reducera i sätthärdningsugnen så att det inte påverkar sätthärdningsdjupet. I denna studie utfördes vissa försök vid Luleå tekniska universitet för att få en bild av oxidskiktets temperaturberoende. Några försök utfördes i härdugn 4 på Powertrain i Köping för att utvärdera, testa analysmetoder och referensprov för sätthärdningsprocessen i den s.k. föroxiderings-/förvärmningsugnen. En alternativ metod på experimentnivå testades i det nya laboratoriet på Powertrain i Köping och därtill gjordes ett första försök i den nya föroxideringsugnen till härdugn 5 i samband med en temperaturjämnhetsmätning. Prover från härdugn 4 jämfördes med de som utfördes i laboratorieugnen i Luleå, den alternativa experimentprocessen respektive de från den nya ugnen. Prover från den nya föroxideringsugnen härdades i härdugn 4 då härdugn 5 ännu inte var i produktion. Proverna analyserades med hjälp av GDO-ES, hårdhetsmätning och mikroskopi. Resultaten visar vilken temperatur som krävs för att ett tillfredställande oxidskikt ska kunna bildas. Försöken visar också att tiden som är satt för den nya föroxideringsugnen 5, är tillräcklig för att en artikel ska hinna komma upp i temperatur och oxidera. Atmosfären i ugnen verkar, efter försöket, vara av oxiderande slag och bör när mätutrustningen är igång, undersökas mer ingående. Avgaserna från brännarna går in i ugnskroppen vilket eventuellt kan ge en möjlighet att förse brännarna med ett överskott av syre och på så sätt öka syrehalten i ugnen. På grund av Gibbs fria energi kommer drivkraften att bilda Si-, Cr- och Mn-oxider i stället för järnoxid alltid att vara högre. Halterna av dessa ämnen är dock mycket små och diffusionen i bulkmaterialet av dem verkar vara marginell. De små halterna bör därför inte orsaka problem vid uppkolningsprocessen då kolet har möjlighet att ta sig runt dessa små ansamlingar. Denna alternativa process skapar ett tillfredställande oxidskikt men är av andra anledningar idag inte anpassad till sätthärdningsprocessen. Försöken visar vidare på att den så kallade föroxiderings-/förvärmningsugnen till härdugn 4 troligtvis är för kort samt har en för låg kapacitet i sina brännare för att kunna skapa en tillfredställande atmosfär för oxidering av gods.