P 1226 – Ganzheitliche Modellierung des Kurzzeitanlassens im Prozess desinduktiven Randschichthärtens

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ISBN: 978-3-96780-036-4 Artikelnummer: 9d7822f109ba Kategorien: ,

Beschreibung

P 1226 – Ganzheitliche Modellierung des Kurzzeitanlassens im Prozess desinduktiven Randschichthärtens

Das Induktionshärten ist ein energieeffizientes Verfahren, bei dem durch prozessbedingte thermische Gradienten zwischen Rand- und Kernbereich auch unerwünschte rissinduzierende Eigenspannungen entstehen. Diesen wird konventionell durch ein Ofenanlassen in der 1. Anlassstufe für eine Dauer von bis zu zwei Stunden begegnet, was in der Prozesskette mit zusätzlichen Transport- und Energiekosten einhergeht. Eine ressourcensparende und umweltschonende Alternative ist das Induktionsanlassen mit einer Dauer von wenigen Sekunden und der Möglichkeit der Integration in eine laufende Fertigungslinie. Hierdurch ist eine Flexibilisierung der bestehenden Prozesskette des Induktionshärtens bei gleichbleibender Produkt- und Prozessqualität und gleichzeitiger ökologischer Prozessaufwertung realisierbar. Die empirische Ermittlung der Induktionsanlassparameter ist mit einem erheblichen Aufwand verbunden, der die Zurückhaltung potentieller Anwender gegenüber diesem Verfahren begründet. Durch eine virtuelle Prozessauslegung kann der experimentelle Aufwand deutlich reduziert und somit die Attraktivität dieser innovativen Anlasstechnologie gesteigert werden.
Existierende Induktionsanlassmodelle konzentrieren sich auf die Abbildung elektromagnetischthermischer Prozesse und der resultierenden Werkstoffhärte ohne den vorhergehenden Induktionshärteprozess zu betrachten. Dadurch werden die komplexen gekoppelten thermischmikrostrukturellen  Aspekte vernachlässigt, so dass die Aussagekraft der Modelle stark eingeschränkt wird. Auf Grundlage dieser Problemstellung wurde in diesem Forschungsvorhaben ein ganzheitliches numerisches Modell zum Induktionsanlassen in der Prozesskette des Induktionsvergütens entwickelt, mit dem eine effiziente Ermittlung optimaler Anlassparameter mit verringertem Aufwand und einer Vertiefung des Prozessverständnisses möglich ist. Das Modell wurde exemplarisch in die kommerzielle Simulationssoftware ANSYS implementiert und auf experimentellem Wege validiert.

Veröffentlichung:
2021

Autoren:
Prof. Dr.-Ing. B. Nacke, Prof. Dr.-Ing. H. J. Maier