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Russbildung entsteht im Sinterdurchlaufofen immer dann wenn die Presshilfsmittel (Wachse, Binder) der eingebrachten PM Formteile in die Hochtemperaturzone (Sinterzone) gelangen, dort cracken und sich in der Kühlzone trocken flockig oder lackartig eingebrannt niederschlagen. Die Russbildung steigt in einem schlechten der schlecht eingestellten Sinterofen mit steigendem Durchsatz. Neben schwarzen, russigen Teilen, Ablagerungen im Ofeninnenraum und Kühlzonen besteht die Gefahr der Aufkohlung von Band und Muffel, Versprödung des Materials und damit verkürzter Standzeit.
1984 wurde unsere Abbrennzone als „Process and Apparatus for Removing Combustible Lubricants from Sinterable Workpieces“ von R Sarnes et.al. patentiert (US Patent 4,495,1488).
Die aktuelle Abbrennzone LED3 der neuen SARNES Sinterbandöfen ist die Fortentwicklung dieses Prinzips, des soegenannten „Atmopshären zoning“. Diese Abbrennzone ist zur Verbesserung älterer Sinteröfen auch separat nachrüstbar und wird hier im folgenden schematisch beschrieben.
In der neuesten Version der LED Abbrennzone (LED3) wird die Verdampfung der Stearate durch optimierte Temperaturführung und einer leicht oxidierenden Anreicherung der Ofenatmosphäre im Eingangsbereich durch Exogaszugabe begünstigt. Die Stearatdämpfe werden zusammen mit Schutzgasanteilen abgezogen und ausserhalb der Ofenmuffel nachverbrannt. Die chemisch gebundene Energie der eingebrachten Wachse wird zur Beheizung der Abbrennzone genutzt und verlässt den Ofen ohne eine zusätzliche Nachverbrennung über den Kamin.
Durch diesen Verfahrensschritt wird die Heizenergie des Ofens halbiert.
Wir nennen diesen Prozess LED (Low Energy Dewaxing).
Folgende Voraussetzungen müssen für bestmögliche Entwachsung der Sinterteile im Sinterofen erfüllt sein:
Schutzgasverteilung: Einstellbare Gaszusammensetzung innerhalb der Abbrennzone, der Sinterzone, ggf. Rückkohlzone und Schroffkühlzone. Ausreichend guter Abzug der Gase aus der Stearatzone.
Schutzgasströmung: Innerhalb der Abbrennzone und Sinterzone ist eine laminare Gasströmung entgegen der Teiletransportrichtung einzustellen. Stearatzone und Sinterzone sollten in ihrer Fahrweise möglichst getrennt sein. Dies wird im Durchlaufofen durch die Schutzgasführung, d.h. Trennung der leicht oxidierenden Stearatatmosphäre von der trockenen Sinteratmosphäre erreicht.
Schutzgaszusammensetzung: leicht oxidierend in der Stearatzone, reduzierend in der Sinterzone - so sollte idealerweise die Zusammensetzung des Schutzgases eingestellt werden. Die Schutzgaszusammenstzung kann durch Zugabe von Exogas, Stickstoffverdünntes Exogas und/oder Sekundärluft verdünnt werden. Die Menge des zugeführten Exogasmenge wird so eingestellt, dass einerseits die Verdampfung der Schmiermittel begünstigt, andererseits eine mögliche Voroxidation ausgeschlossen bleibt. In jedem Fall bleibt die leicht oxidierende Schutzgaszusammensetzung durch die Gasführung innerhalb der Ofenmuffel auf die Abbrennzone beschränkt, d.h. die trocken, reduzierende Atmosphäre der Sinterzone bleibt sauber und unverdünnt.
Der Temperaturverlauf der Abbrennzone muss für die Verdampfung aller Stearate entsprechend Teilegeometrie und -gewicht angepasst sein, d.h. optimierte Aufheizrate. Ist die spezifische Heizleistung im Bereich des Ofeneinlaufs und der Stearatzone zu klein, dann verdampfen Stearatanteile zT erst in der Sinterzone, was zur Russbildung führt.
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