Investing in health, sustainability and quality

One alternative to the salt bath is laser hardening. The experts at MAPAL converted an existing machine for the purpose of hardening connections using a laser. The machine was originally designed for laser deposit welding. However, it was not clear at the time whether the process would be robust enough for the connections. To gauge this, MAPAL carried out research together with the Machine Tool Laboratory, abbreviated to WZL, at RWTH Aachen University. Together, they investigated torsion resistance, which is how resistant a laser-hardened connection is to torsion. This yielded positive results. Laser hardening is able to replace the salt bath when it comes to connections.

For about two years now, MAPAL has been using the converted machine to harden all the connections with MAPAL’s own module system. The machine’s laser heats the tempered steel to such a degree that when it cools down, the same structural changes occur as in the salt bath and the connection is hardened accordingly. This process is possible because tempered steel is a so-called self-quenching steel. This means that the tempered steel draws the heat generated by the laser inwards very quickly and thus cools down again very quickly – in other words, it quenches itself. Only then do the crucial structural changes take place. However, this process is very complicated and requires too much for hardening workpieces in series production. MAPAL went in search of a solution and found the ideal partner in the machine manufacturer EMAG.
 

Gemeinsam haben die Experten beider Unternehmen eine Maschine entwickeln, die den HSK innen und außen per Laser härtet – und das ohne großen Einstell- und Einspannaufwand. Viel Arbeit und zwei Jahre später war sie fertig – die bisher einzige Maschine weltweit, die Werkzeugaufnahmen mit dem Laser härtet. Sie steht in der Aalener Fertigung von MAPAL. 

Aktuell werden Schritt für Schritt alle gängigen Varianten auf das neue Verfahren umgestellt. Bis Ende des Jahres sollen alle Aufnahmegrößen auf der Maschine gehärtet werden. Dann ist das Salzbad in der Härterei Geschichte und mit ihm die widrige Arbeitsumgebung und alle Gefahren, die davon ausgehen. 
 

Die neue Anlage ist damit nicht nur ein Gewinn für die Gesundheit der Mitarbeiter, sondern auch in Sachen Qualität der Aufnahmen. Denn: Der Laser härtet deutlich präziser als das Salzbad. Davon profitieren alle vor- und nachgelagerten Prozesse. In der Folge entstehen deutlich weniger Verzüge im Material. Zu welchem Zeitpunkt der Härtevorgang in den Prozess eingebaut wird, ist nicht mehr entscheidend. Zudem kann automatisiert gearbeitet werden – schließlich wird es immer schwieriger Mitarbeiter zu finden, die in der Härterei oder in der Spät- oder Nachtschicht arbeiten möchten. Zwar werden die Werkstücke im Moment noch von Hand in die Maschine eingelegt, allerdings soll das in Kürze ein Roboter übernehmen. Dann kann der Prozess weitestgehend automatisiert und vor allem während der Spät- und Nachtschicht ablaufen.

Neben den bereits genannten Vorteilen hat die Maschine auch einen messbar nachhaltigen Vorteil. Den 420.000 Kilowattstunden Gas der Salzschmelze stellt die EMAG-Maschine 60.000 Kilowattstunden Strom im Jahr gegenüber. Insgesamt leistet die Maschine so einen enormen Beitrag für ein mehr an Gesundheit, Nachhaltigkeit und Qualität.