Der Einsatz einer Luft-Wasser-Spraykühlung zur prozessintegrierten Wärmebehandlung von großen Schmiedebauteilen bietet große Potentiale für die Anwendung von massivem Leichtbau unter Einsparung von Prozessenergie. Aufgrund großer Bauteilmassen ergeben sich Herausforderungen, für die in dieser Arbeit Lösungen erarbeitet wurden. Unter anderem wurde ein abkühlratenabhängiges Gefügeumwandlungsmodell entwickelt, das in der Lage ist, die bainitische Umwandlung über einen weiten Bereich an Abkühlraten, der für große Bauteilmassen während des Abschreckens charakteristisch ist, vorherzusagen. Zudem konnte durch einen neuen Ansatz die Tatsache berücksichtigt werden, dass der infolge von mehrstufigen Abkühlprozessen zu unterschiedlichen Zeitpunkten gebildete Primär- und Sekundärmartensit bei verschiedenen Temperaturen und für verschiedene Dauern angelassen wird. Da die Wärmeströme in den großen Bauteilen mit ihren sehr unterschiedlich abkühlenden Bauteilbereichen nur eingeschränkt vorhersehbar sind, wurde ein Verfahren zur inversen Prozessauslegung der prozessintegrierten Wärmebehandlung entwickelt und validiert.
Aktualisiert: 2020-03-09
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Der Einsatz einer Luft-Wasser-Spraykühlung zur prozessintegrierten Wärmebehandlung von großen Schmiedebauteilen bietet große Potentiale für die Anwendung von massivem Leichtbau unter Einsparung von Prozessenergie. Aufgrund großer Bauteilmassen ergeben sich Herausforderungen, für die in dieser Arbeit Lösungen erarbeitet wurden. Unter anderem wurde ein abkühlratenabhängiges Gefügeumwandlungsmodell entwickelt, das in der Lage ist, die bainitische Umwandlung über einen weiten Bereich an Abkühlraten, der für große Bauteilmassen während des Abschreckens charakteristisch ist, vorherzusagen. Zudem konnte durch einen neuen Ansatz die Tatsache berücksichtigt werden, dass der infolge von mehrstufigen Abkühlprozessen zu unterschiedlichen Zeitpunkten gebildete Primär- und Sekundärmartensit bei verschiedenen Temperaturen und für verschiedene Dauern angelassen wird. Da die Wärmeströme in den großen Bauteilen mit ihren sehr unterschiedlich abkühlenden Bauteilbereichen nur eingeschränkt vorhersehbar sind, wurde ein Verfahren zur inversen Prozessauslegung der prozessintegrierten Wärmebehandlung entwickelt und validiert.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Diese Arbeit liefert einen Beitrag zum tieferen Verständnis der Vorgänge beim induktiven Randschichthärten. Dabei wird der vollständige Prozess einschließlich induktiver Erwärmung, Abschreckung und Gefügeumwandlung numerisch modelliert. Besonderes Augenmerk wird auf die Frage gelegt, welchen Einfluss magnetische Sättigungseffekte bei der induktiven Erwärmung ferromagnetischer Werkstoffe haben. Die numerischen Untersuchungen werden durch Experimente verifiziert und ergänzt. Insbesondere werden die auftretenden elektromagnetischen und thermischen Effekte bei der Härtung eines Geradstirnrads betrachtet. Weiterhin erfolgt die Erläuterung einer innovativen Methodik für die inverse Auslegung eines Härteprozesses, wobei von einer Härteverteilung auf die Geometrie des Induktors und die elektrischen Parameter geschlossen wird. Die Methodik nutzt mathematische Optimierungsalgorithmen und wird am Beispiel einer Hohlwelle entwickelt und vorgestellt.
Aktualisiert: 2019-11-07
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