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Infrarot-Pyrometer optimieren den Gießprozess von Aluminiumfelgen

Kompakte Infrarotsensoren erfassen kritische Formtemperaturen ohne zusätzliche Kühlung und aufwendige Anlagenintegration

Herausforderung

Bei der Herstellung von Aluminiumfelgen beeinflusst die Temperatur keramischer Gießformen die Formfüllung und Erstarrung. Schwankende Temperaturen können Gussfehler und Ausschuss verursachen. Stichprobenartige Messungen erschweren eine zuverlässige Prozesskontrolle, während hohe Umgebungstemperaturen, Rauch und Staub die kontinuierliche Temperaturüberwachung zusätzlich herausfordern.

Lösung

Die berührungslose Infrarot-Temperaturmessung überwacht die Oberflächentemperatur keramischer Gießformen bei jedem Fertigungszyklus. Temperaturabweichungen werden frühzeitig erkannt und ermöglichen gezielte Eingriffe in den Produktionsprozess. Die regelmäßige Erfassung und Dokumentation der Messwerte unterstützt eine stabile Prozessführung und gleichbleibende Fertigungsqualität.

Vorteile

  • Frühzeitige Erkennung von Temperaturabweichungen reduziert das Risiko von Gussfehlern und Ausschuss.
  • Kontinuierliche Temperaturüberwachung verbessert die Prozessstabilität und sichert eine gleichbleibende Fertigungsqualität.
  • Automatische Messwerterfassung reduziert manuelle Kontrollen und entlastet das Bedienpersonal im Produktionsprozess.
  • Verbesserte Prozessdokumentation erleichtert die Qualitätssicherung und unterstützt die Optimierung der Fertigungsparameter.
  • Weniger Ausschuss senkt den Material- und Energieverbrauch und reduziert die Produktionskosten.

Warum präzise Temperaturmessung im Aluminiumguss unverzichtbar ist

Die Herstellung von Aluminiumfelgen für Pkw, Nutzfahrzeuge und landwirtschaftliche Maschinen stellt hohe Ansprüche an eine stabile Produktion und gute Produktqualität. Besonders beim druckunterstützten Aluminiumguss ist die Temperatur der keramischen Gießform sehr wichtig. Wenn die Temperatur schwankt, kann das die Formfüllung und das Erstarren des Aluminiums beeinflussen. Dadurch kann die Qualität der fertigen Felge negativ beeinträchtigt werden.

Während des Fertigungsprozesses kommt flüssiges Aluminium in eine geschlossene keramische Form. Es wird unter Druck in die gewünschte Geometrie gepresst. Danach erstarrt das Metall. Die Form öffnet sich und man entnimmt die fertige Felge. Dieser Vorgang wiederholt sich kontinuierlich. Damit das Aluminium die Form ganz ausfüllt und gleichmäßig fest wird, müssen die Temperaturen in bestimmten Grenzen bleiben.

Eine zu niedrige oder ungleichmäßige Formtemperatur kann dazu führen, dass das Material zu früh erstarrt, Bereiche nicht vollständig ausgefüllt werden und innere Hohlräume entstehen. Auch zu hohe Temperaturen wirken sich negativ auf den Erstarrungsprozess aus. Die Oberflächentemperatur der keramischen Gießform liegt in der beschriebenen Anwendung bei etwa 550 °C. Sie muss regelmäßig überprüft werden.
Die Temperaturmessung direkt nach dem Öffnen der Form ist besonders wichtig. Man kann dabei verschiedene Bereiche wie den oberen Formabschnitt, den zentralen Bereich und den Formboden überwachen. Wenn die Kontrolle nur stichprobenartig mit einem tragbaren IR-Thermometer erfolgt, entstehen Messlücken. Die Ergebnisse schwanken. Kritische Abweichungen bleiben vielleicht unbemerkt und führen zu Qualitätsproblemen oder Ausschuss.

Hohe Umgebungstemperaturen, Rauch, Staub und bewegliche Anlagenteile stellen zusätzliche Herausforderungen dar. Der Arbeitsbereich muss für das Bedienpersonal trotzdem zugänglich bleiben. Eine fest eingebaute, berührungslose Infrarot-Temperaturmessung macht es möglich, die Formtemperatur während der Fertigungszyklen immer gleich zu erfassen, ohne die Produktion zu stören. So lassen sich Temperaturabweichungen früh erkennen und die Prozessbedingungen besser überwachen. Die Messdaten stehen ständig zur Verfügung. Das macht den Temperaturverlauf nachvollziehbarer und hilft, die Fertigungsqualität gleichbleibend zu halten.

 

Kompakte Pyrometerlösung für anspruchsvolle Gießereiumgebungen

Für die Temperaturüberwachung keramischer Gießformen bietet Optris mit dem CTi LThot ein kompaktes Infrarot-Pyrometer, das für den Einsatz bei hohen Umgebungstemperaturen ausgelegt ist. Der Infrarotsensor ermöglicht eine berührungslose Messung der Oberflächentemperatur und lässt sich mit geringem Installationsaufwand in bestehende Fertigungsanlagen integrieren.
Das Pyrometer wird außerhalb des unmittelbaren Arbeitsbereichs positioniert und auf eine definierte Referenzstelle der Gießform ausgerichtet. Beim Öffnen der Form erfasst es die Oberflächentemperatur, ohne den Produktionsablauf zu beeinträchtigen. Die Montageposition berücksichtigt die Bewegungen des Bedienpersonals, die Anlagengeometrie und den erforderlichen freien Sichtbereich.
Das Optris CTi LThot arbeitet im Spektralbereich von 8 bis 14 µm und deckt einen Temperaturbereich von −50 °C bis 1.050 °C ab. Damit eignet sich das IR-Thermometer für die erwarteten Formtemperaturen von etwa 550 °C. Der vergleichsweise hohe Emissionsgrad keramischer Oberflächen begünstigt eine zuverlässige Infrarot-Temperaturmessung. Zur Anpassung an unterschiedliche Messabstände stehen Optiken mit einem Distanz-zu-Messfleck-Verhältnis von 2:1 beziehungsweise 10:1 zur Verfügung.

Ein wesentlicher Vorteil ist die hohe Temperaturbeständigkeit des Sensorkopfes. Dieser arbeitet bei Umgebungstemperaturen bis 250 °C ohne zusätzliche Wasserkühlung. Die separat angeordnete Elektronik ist für Temperaturen bis 85 °C ausgelegt. Dadurch entfallen zusätzliche Kühlleitungen und entsprechende Versorgungsanschlüsse.
Mit einer Ansprechzeit von 40 ms bei der 10:1-Variante erfasst das Infrarot-Pyrometer Temperaturänderungen schnell. Die Messwerte lassen sich über analoge Ausgänge wie 4–20 mA oder ein Thermoelementsignal vom Typ K an vorhandene Steuerungssysteme übertragen. Optional stehen digitale Schnittstellen wie PROFINET, EtherNet/IP und Modbus TCP zur Verfügung.
Bei Temperaturabweichungen kann ein Alarmsignal eine manuelle Überprüfung auslösen. Die Software Optris CompactPlus Connect unterstützt die Parametrierung und Dokumentation der Messwerte. Im Vergleich zu einer IR-Kamera oder Wärmebildkamera bietet das CTi LThot eine wirtschaftliche Lösung, wenn eine punktuelle Referenzmessung ausreicht und keine flächenhafte Wärmebildgebung erforderlich ist.

 

Höhere Fertigungsqualität durch zuverlässige Temperaturüberwachung

Die Integration einer fest installierten Infrarot-Temperaturmessung verbessert die Überwachung der thermischen Bedingungen bei der Herstellung von Aluminiumfelgen. Im Gegensatz zu stichprobenartigen Messungen mit einem Handpyrometer stehen regelmäßig erfasste Temperaturwerte aus den Fertigungszyklen zur Verfügung. Dadurch lassen sich Abweichungen frühzeitig erkennen und gezielte Maßnahmen zur Stabilisierung des Gießprozesses einleiten.

Eine zuverlässige Kontrolle der Formtemperatur unterstützt die gleichmäßige Formfüllung und Erstarrung des Aluminiums. Werden kritische Temperaturabweichungen rechtzeitig erkannt, können fehlerhafte Bauteile und unnötiger Ausschuss vermieden werden. Dies reduziert potenziell den Material- und Energieverbrauch sowie die Kosten für Nacharbeit und Qualitätskontrolle.
Die automatische Erfassung der Temperaturwerte verbessert zudem die Prozessdokumentation. Wiederkehrende thermische Auffälligkeiten lassen sich leichter identifizieren und bei der Optimierung der Fertigungsparameter berücksichtigen. Dadurch entsteht eine nachvollziehbare Datengrundlage für die Qualitätssicherung.
Das Optris CTi LThot bietet insbesondere durch seine hohe Temperaturbeständigkeit Vorteile. Der Sensorkopf arbeitet bei Umgebungstemperaturen bis 250 °C ohne zusätzliche Kühlung. Dies vereinfacht die Installation und reduziert den Wartungsaufwand. Die kompakte Bauweise, austauschbare Sensorköpfe und unterschiedliche Schnittstellen ermöglichen eine flexible Integration in bestehende Produktionsanlagen.

Für zusätzliche Betriebssicherheit kann ein geeignetes Schutzrohr eingesetzt werden, das den Infrarotsensor vor Staub und Partikeln schützt. Eine weitere Optimierung besteht in der Installation zusätzlicher Pyrometer, um unterschiedliche Bereiche der Gießform gleichzeitig zu überwachen.
Bei höheren Anforderungen an die Temperaturverteilung bietet eine Optris Infrarotkamera wie die Xi 80 eine ergänzende Möglichkeit. Die flächenhafte Wärmebildgebung ermöglicht es, lokale Temperaturunterschiede innerhalb der Form sichtbar zu machen, erfordert jedoch einen höheren Integrationsaufwand.
Die Stärke der Optris-Lösung liegt in der Kombination aus zuverlässiger Temperaturmessung, geringem Installationsaufwand und flexibler Erweiterbarkeit. Das CTi LThot ermöglicht eine wirtschaftliche Überwachung definierter Referenztemperaturen und unterstützt damit eine stabile, ressourceneffiziente und qualitätsorientierte Fertigung von Aluminiumfelgen.

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