Kurzfassung
Die genaue Temperaturführung beim Randschichthärten ist von entscheidender Bedeutung, um die Nutzeigenschaften innerhalb enger Grenzen gezielt einzustellen. Am Beispiel der Technologie Laserhärten wurden typische industriell eingesetzte Temperaturmessgeräte hinsichtlich ihrer Messunsicherheiten analysiert. Ein neues, mobil einsetzbares Kalibrierverfahren mit Hochtemperatur-Fixpunkten wird vorgestellt, mit dem sich verbesserte Kalibriergenauigkeiten erreichen lassen. Weiterhin wird der Einfluss des Emissionsgrades der Oberflächen auf die Temperaturmessung diskutiert und neue systematische Messergebnisse für Stahl und Gusseisen präsentiert.
Abstract
An accurate temperature control in surface heat treatment is critical in order to precisely adjust hardening properties within tolerable limits. Using the example laser beam hardening the achievable accuracy of industrial temperature measuring devices has been investigated. A new method for mobile and precise calibration with an inductively heated high temperature fixed-point cell is presented. The strong influence of the surface emissivity on the uncertainty of the temperature measurement and new approaches for emissivity correction are discussed. Results of systematic emissivity measurements of steel and cast iron surfaces are shown.
Literatur
1. Bonss, S.; Seifert, M.; Brenner, B.; Beyer, E.: Precision Hardening with High Power Diode Lasers using Beam Shaping Mirror Optics. In: High-power diode laser technology and applications (Tagungsband), 27.-28.01.03, San Diego, USA, M. S. Zediker (Hrsg.); SPIE proc. series 4973, 2003, p. 86–93Search in Google Scholar
2. Hollandt, J.; Friedrich, R.; Gutschwager, B.; Taubert, D.; Hartmann, J.: High-accuracy radiation thermometry at the National Metrology Institute of Germany, the PTB. High Temperatures – High Pressures35/36 (2003/2007) 4, S. 379–41510.1068/htjr127Search in Google Scholar
3. Anhalt, K.: Radiometric measurement of thermodynamic temperatures during the phase transformation of metal-carbon eutectic alloys for a new high-temperature scale above 100#8239;°C. Dissertation, Technische UniversitätBerlin, 2008Search in Google Scholar
4. Kobayashi, M.; Ono, A.; Otsuki, M.; Sakate, H.; Sakuma, F.: A Database of Normal Spectral Emissivities of Metals at High Temperatures. Int. J. Thermophys.20 (1999) 1, S. 299–308, 10.1023/A:1021467322442Search in Google Scholar
5. Wörner, B.; Neuer, G.: Emissionsgradmessungen zur Verbesserung der berührungslosen Temperaturmessung an Stählen unter Berücksichtigung von Oxidationsvorgängen. Steel Research56 (1985) H. 1, S. 43–4910.1002/srin.198500594Search in Google Scholar
6. Bauer, W.; Gräfen, W.; Rink, M.: Spectral emissivities of heat-treated steel surfaces. AIP Conf. Proc.684, 1, 2003, S. 807–812, 10.1063/1.1627227Search in Google Scholar
7. Tamura, Y.; Hiramoto, K.: The behaviour of spectral emissivity of metal in oxidation process. Tempbeijing ‘97, Proc. Int. Conf. on Temperature and Thermal Measurements, Okt. 97, Beijing, China, Baoyu, Z. u. a. (Hrsg.); Standards Press of China, Beijing, China, 1997, S. 45–50Search in Google Scholar
8. Paloposki, T.; Liedquist, L.: Steel emissivity at high temperatures. VTT Technical Research Centre of Finland, Vuorimiehentie, Finnland, 2005Search in Google Scholar
9. Bernhard, F.: Strahlungstemperaturmessung. In: Technische Temperaturmessung, Bernhard, F. (Hrsg.); Springer, Berlin, 2004, S. 975–114710.1007/978-3-642-18895-4_13Search in Google Scholar
10. Wörner, B.; Neuer, G.: Gesamtemissionsgrad elektronenstrahlgerauhter Molybdänproben in Abhängigkeit von der Oberflächenrauhigkeit. Forschung im Ingenieurwesen A38 (1972) 5, S. 139–14810.1007/BF02573829Search in Google Scholar
11. Wen, C.-D.; Mudawar, I.: Modeling the effects of surface roughness on the emissivity of aluminum alloys. Int. J. Heat Mass Transfer49 (2006), S. 4279–4289, 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.04.037Search in Google Scholar
12. Wen, C.-D.: Study of Steel Emissivity Characteristics and Application of Multispectral Radiation Thermometry (MRT). J. Mat. Eng. Perform.20 (2011) 2, S. 289–297, 10.1007/s11665-010-9666-5Search in Google Scholar
13. Shenghu, Xue: Uncertainty model and estimation for emissivity of a steel plate with a multi-wavelength pyrometer. Proc. 2009 IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conf., Singapur, 2009, S. 1102–1104, 10.1109/IMTC.2009.5168618Search in Google Scholar
14. Yang, C.; Yu, Y.; Zhao, D.; Zhao, G.: Study on Modeling of Multispectral Emissivity and Optimization Algorithm. IEEE Transactions on Neural Networks17 (2006) 1, S. 238–242, 10.1109/TNN.2005.860837Search in Google Scholar PubMed
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