Zur Thermo-Fluid-Dynamik beim Hochdruckgasabschrecken

Das Hochdruckgasabschrecken ist ein etabliertes Verfahren zur industriellen Wärmebehandlung metallischer Bauteile. Die Intensität und Homogenität der Abschreckung hängen direkt von den lokalen Strömungsbedingungen in der Abschreckkammer und innerhalb des Chargenaufbaus ab. Ziel dieser Arbeit ist die Analyse des Hochdruckgasabschreckprozesses zur Identifikation von Potentialen zur Steigerung der Homogenität und Intensität. Dazu werden mit Hilfe unterschiedlicher experimenteller Methoden die Strömungsbedingungen innerhalb einer Gasabschreckanlage gemessen und Abschreckversuche mit verschiedenen Chargenkonfigurationen und Betriebsbedingungen zur Bestimmung der Abschreckintensität durchgeführt. Mit Hilfe umfangreicher numerischer Strömungssimulationen werden die Verteilung des Abschreckmediums innerhalb der Abschreckkammer und die Abschreckintensität innerhalb der Charge unter verschiedenen Randbedingungen ermittelt. Darauf aufbauend werden Prozesskennlinien abgeleitet, die eine Einstellung der Abschreckhomogenität und –intensität ermöglichen. Abschließend wird eine Methode zur Prozessintensivierung mittels gezielter Strömungs-führung auf Basis von Düsensystemen vorgestellt und vergleichend mit Standardaufbauten diskutiert. Die Arbeit zeigt die Potentiale zur Steigerung der Energieeffizienz von Anlagen und Prozessen der Hochdruckgasabschreckung auf.