Unterdruckaufkohlung - Modellierung und Simulation der Eindringtiefe verschiedener Aufkohlungsgase in Sacklochbohrungen

  • Es wird ein Modell vorgestellt, mit dem für den Unterdruckaufkoh­lungsprozess die Eindringtiefe von Propan und Ethin in Sackloch­bohrungen vorhergesagt werden kann. Das Modell basiert auf Men­genbilanzen überdas Gasvolumen in der Bohrung. Testrechnungenergaben eine gute Übereinstimmung zwischen dem berechneten Ver­lauf der Konzentration des Aufkohlungsgases in der Bohrung undder aus Härtemessungen bestimmten Eindringtiefe. Die in demModell verwendeten Werte für die Aufkohlungswirkung bei der in derBohrung vorherrschenden geringen Propan- bzw. Ethinkonzentra­tion wurden gemessen und werden dargestellt. Aus den Messergeb­nissen wird deutlich, dass sich die Aufkohlungs wirkung von Propannur unwesentlich von der von Ethin unterscheidet und dass bereitsab einem Propan- oder Ethinanteil im Gas von ca. 20% eine zufrie­denstellende Aufkohlung möglich ist. Für die industrielle Anwen­dung bedeutet dies, dass auch große und dicht gepackte Chargenmit Propan aufgekohlt werden können. Durch einen entsprechendgroßenEs wird ein Modell vorgestellt, mit dem für den Unterdruckaufkoh­lungsprozess die Eindringtiefe von Propan und Ethin in Sackloch­bohrungen vorhergesagt werden kann. Das Modell basiert auf Men­genbilanzen überdas Gasvolumen in der Bohrung. Testrechnungenergaben eine gute Übereinstimmung zwischen dem berechneten Ver­lauf der Konzentration des Aufkohlungsgases in der Bohrung undder aus Härtemessungen bestimmten Eindringtiefe. Die in demModell verwendeten Werte für die Aufkohlungswirkung bei der in derBohrung vorherrschenden geringen Propan- bzw. Ethinkonzentra­tion wurden gemessen und werden dargestellt. Aus den Messergeb­nissen wird deutlich, dass sich die Aufkohlungs wirkung von Propannur unwesentlich von der von Ethin unterscheidet und dass bereitsab einem Propan- oder Ethinanteil im Gas von ca. 20% eine zufrie­denstellende Aufkohlung möglich ist. Für die industrielle Anwen­dung bedeutet dies, dass auch große und dicht gepackte Chargenmit Propan aufgekohlt werden können. Durch einen entsprechendgroßen Volumenstrom des zuströmenden Gases muss lediglich dafürgesorgt werden, dass der Propangehalt im Zentrum der Chargegrößer als 20 % ist. Modellrechnungen zeigen, dass sich Ethin vorallem deshalb besser zur Aufkohlung von Sackloch-bohrungen eignetals Propan, da der Diffusionswiderstand des bei der Aufkohlungs­reaktion entstehenden Zerfallsproduktes Wasserstoff sehr klein ist.Da die Verwendung von Ethin als Aufkohlungsgas aber aufwändigerund teurer ist als die von Propan, sollte Ethin nur eingesetzt werden,wenn dies unbedingt erforderlich ist. Das vorgestellte Modell kannhelfen, bereits vor den ersten Versuchen die maximale Bohrungs­tiefe bzw. den minimalen Bohrungsdurchmesser abzuschätzen, dermit Propan bzw. Ethin noch aufgekohlt werden kann.show moreshow less

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Metadaten
Author:T. Botsch, A. Goldsteinas
DOI:https://doi.org/10.1515/htm-2002-570507
ISSN:2194-1831
Parent Title (German):HTM Journal of Heat Treatment and Materials
Document Type:Article
Language:German
Date of first Publication:2001/10/11
Reviewed:Begutachtet/Reviewed
Release Date:2024/07/11
Volume:57
Issue:5
Pagenumber:327-334
institutes:Fakultät Verfahrenstechnik
Research Themes:Materialien & Produktionstechnik
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