Dies ist der dritte Teil unseres Artikels zum Vakuumsintern. Im ersten Teil des Artikels haben wir die beiden Bearbeitungsschritte Entbindern und Sintern besprochen. Und im zweiten Teil haben wir uns hauptsächlich mit Vakuumsinteröfen beschäftigt und verschiedene Aspekte behandelt, wie Glühraum, Gas-Flussmittel sowie das Beladen und Entladen. Nun möchte ich gerne näher auf die Aspekte beim Entfernen des Bindemittels eingehen.

Entfernen des Bindemittels: Abbrennen vs. Einfangen

Da das Bindemittel, das von den Teilen stammt, aus dem Ofen entfernt werden muss, muss eine Entscheidung getroffen werden, ob es im Kondensator abgebrannt oder eingefangen wird.

Als erstes Entscheidungskriterium muss man (zwingend) berücksichtigen, ob das Verfahren unter Partialdruck (also unter dem Atmosphärendruck) oder bei Überdruck (also über dem Atmosphärendruck) durchgeführt wird. Im ersten Fall muss das Gas notwendigerweise die Pumpen passieren, um extrahiert zu werden, obwohl das Bindemittel noch vor dem Verlassen der Pumpen entfernt werden muss, da der Brenner nur am Ausgang für die Rückstände installiert werden kann. Daraus folgt, dass das Einfangen des Bindemittels im Kondensator die einzig machbare Lösung ist.

Falls stattdessen das Entbindern nur unter Überdruck erfolgt, haben wir wirklich eine Wahl. In diesem Fall bleibt im Allgemeinen die Kondensierung die einfachere Option, da sie ohne allzu viele Probleme in einem großen Bereich von Gasdurchflussraten und Bindemittelanteilen funktioniert. Der Nachteil besteht darin, dass die so erfassten Substanzen immer noch entsorgt werden müssen.

Falls ein Abbrennen des Bindemittels erforderlich ist, also kein Einfangen, können die Kosten für die Entsorgung des Abfalls vermieden werden. Es stellen sich jedoch eine Reihe anderer Probleme. Zunächst einmal müssen sie verhindern, dass das Bindemittel kondensiert, bevor es den Brenner erreicht, und damit die Rohrleitungen erhitzen. Dann müssen Sie berücksichtigen, dass der Brenner bereits Brennstoff verbraucht, und darüber hinaus muss das Ganze skaliert erfolgen, und das hängt in starkem Umfang von der Gasdurchflussrate und dem Bindemittelanteil ab. Falls die Konzentration des Bindemittels den erwarteten Wert in signifikanter Weise überschreitet, und das kann sehr leicht passieren, wenn der Zyklus aus Versehen zu schnell oder auf eine zu hohe Temperatur konfiguriert wurde, kann auch die Konzentration der Rückstände am Ausgang Anteile erreichen, die Explosionen verursachen können.

Bei all dem sollte jedoch noch eine Sache klargestellt werden, nämlich, dass die Flammen, die man normalerweise am Ausgang von Öfen sieht, die mit entzündlichen Gasen (beispielsweise Wasserstoff) als Verfahrensgas arbeiten, ursprünglich nicht dazu konzipiert sind, die Bindemittelrückstände abzubrennen, um die Emissionen auf die vorgeschriebenen Grenzwerte zu reduzieren. Vielmehr dienen sie allein dazu, den emittierten Wasserstoff sicher zu entsorgen, wodurch vermieden wird, dass sich gefährliche, potenziell explosive atmosphärische Konzentrationen außerhalb des Ofens bilden.

Wir wissen, dass einige unserer Kunden Messungen vorgenommen haben, die zeigten, dass der Ausgangswert dennoch in einigen Fällen im normalen Bereich liegt, weswegen sie diese Vorgehensweise als Entsorgungsmethode angewendet haben, aber der Hersteller der Öfen ist im Allgemeinen nicht in der Lage, solche Garantien zu geben. Das System zur ordnungsgemäßen thermischen Entsorgung von Bindemittelrückständen mit einer Ergebnisgarantie ist in der Tat ein Verbrenner, d. h. eine echte Verbrennungskammer, mit einem entsprechend der Gasdurchflussrate auf den maximalen Anteil der Bindemittelrückstände skalierten Volumen, für die Zeit, die für die vollkommene Oxygenierung erforderlich ist. Es muss auch mit einem Brenner ausgestattet sein, der in der Lage ist, diese Kammer auf der Reaktionstemperatur zu halten, die gemäß der Dissipation der Kammer und der Durchflussrate des emittierten Abgases skaliert ist.

Nehmen wir an, dass beim vorigen Schritt die Entscheidung für einen Bindemittelkondensator getroffen wurde, dann fragen uns viele Kunden, wie der von uns empfohlene Kondensator hergestellt wird. Und die Antwort darauf lautet: Das kommt darauf an, und zwar auf die Bindemittel, die Sie verwenden! Lassen Sie uns jedoch ganz allgemein die Zusammensetzung und die Eigenschaften eines guten Kondensators betrachten.

Bindemittelkondensatoren: Flüssige vs. feste Rückstände

Beim Design eines guten Kondensators ist es wichtig, die Eigenschaften des zu kondensierenden Bindemittels zu verstehen, einschließlich der Temperatur, bei der es flüssig und bei der es (potenziell) fest wird, sowie die angepeilte maximale Menge pro Zyklus und für wie viele Zyklen der Reinigungsvorgang durchgeführt werden soll.

Der wichtigste diskriminierende Faktor betrifft die Tatsache, dass die Bindemittelrückstände unter Umgebungsbedingen entweder fest sind, wie dies beispielsweise der Fall ist bei Bindemitteln, die auf Paraffin oder vergleichbaren Stoffen basieren, oder sie sind flüssig, im Falle von PEG (Polyethylenglykol) oder vergleichbaren Stoffen.

Im Falle von flüssigen Rückständen ist der Vorgang einfacher: Die beiden Hauptziele des Designs bestehen darin, eine große Austauschoberfläche zu garantieren, die gekühlt wird, um den größtmöglichen Anteil des Bindemittels zu kondensieren und ein komplett absteigender Pfad, der dem Kondensat ermöglicht, zum Auffangbehälter durchzusickern, welcher regelmäßig entleert werden muss. Dieses Reinigungsverfahren kann dann einfach automatisiert werden, da alle Rückstände im selben Zyklus in einen zentralen Auffangbehälter entsorgt werden können, ohne dass ein Bediener notwendig ist.

Falls die flüssigen Rückstände von einigen Pulverpartikeln begleitet werden können, können diese durch die Verwendung von papierartigen Filtern eingefangen werden, dem Kondensator nachgeschaltet.

Falls es stattdessen feste Kondensate gibt, wird der Vorgang viel komplexer. Zunächst einmal muss verhindert werden, dass die Kondensierung vor dem eigentlichen Kondensator erfolgt. Andernfalls könnten die Kondensate die Ausgangsleitung blockieren oder die korrekte Funktionsweise der Ventile behindern. Daher ist es notwendig, Verbindungsrohre und Ventile zu verwenden, die in angemessener Weise aufgeheizt sind.

Doch selbst wenn das Einfangen erfolgreich ist, müssen Sie verhindern, dass die Leitungen zu nahe beieinander liegen, weil auch diese durch feststoffliche Ablagerungen blockiert werden können, und das würde definitiv dazu führen, dass die Effizienz des Wärmeaustauschs beeinträchtigt wird. Glücklicherweise kondensieren Bindemittel dieser Art sehr leicht, selbst ohne die Nutzung besonders großer Flächen oder besonders tiefer Temperaturen.

Dann besteht jedoch immer noch das Problem der Reinigung. Bei feststofflichen Ablagerungen stehen normalerweise zwei Methoden zur Auswahl: Ein manuelles mechanisches Entfernen oder die Verflüssigung durch das Erhitzen des eingefangenen Materials. Die zweite Methode bietet den Vorteil, dass ein Einsatz von Arbeitskräften nicht erforderlich ist. Sie kostet jedoch Zeit und Energie. Unsere Erfahrung hat gezeigt, dass Sie das Herunterkühlen ausnutzen können, das dieses Bindemittel benötigt, um ein sehr schnelles Einfang zur Entfernung und Reinigung zu erzielen, was von unseren Kunden sehr positiv aufgenommen wurde.

Ich hoffe, dass ich Ihnen bisher einige nützliche Informationen zu Vakuumsinteröfen geben konnte. Falls Sie den ersten Teil des Artikels zum Entbindern und Sintern oder den zweiten Teil zu den wichtigsten Funktionen von Vakuumsinteröfen noch nicht gelesen haben, dann sollten Sie das schnellstmöglich nachholen! Der vierte Teil wird schon bald erscheinen, mit weiteren interessanten Themen!

Bei etwaigen Fragen, Kommentaren oder Bedenken im Zusammenhang mit dem Sintern in Vakuumöfen helfe ich Ihnen sehr gerne weiter. Wenden Sie sich einfach an mich.

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