bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Einfluss von Maschinenstellgrößen auf die Eigenspannungszustände beim Drehen von Wälzlagerringen
Authors: Sölter J. , Nowag L. , Rocha A. , Walter A. , Brinksmeier E. , Hirsch T.
Published: December 2013

Kurzfassung

Das Ziel der durchgeführten Arbeiten war, den Einfluss unterschiedlicher Bearbeitungsparameter auf die Eigenspannungen von bearbeiteten Ringen aus GKZ-geglühtem Stahl 100Cr6 zu untersuchen. Die mittleren tangentialen Eigenspannungen als Funktion des Vorschubs f, der Schnitttiefe ap und der Schnittgeschwindigkeit vc wurden nach der Drehbearbeitung mit insgesamt 36 Messungen auf der Ringaußenfläche an unzertrennten Ringen ermittelt. Um Informationen über die Verteilung der Eigenspannungen im Ringquerschnitt zu erhalten, wurden Eigenspannungstiefenverläufe für ausgewählte Bearbeitungsparameter und Positionen auf dem Ringumfang aufgenommen. Für den untersuchten Parameterbereich von Maschinenstellgrößen zeigen die Ergebnisse Zugeigenspannungen auf der Oberfläche, die mit steigendem Vorschub zunehmen. Die Eigenspannungen sinken mit steigender Schnitttiefe etwas ab. Die Schnittgeschwindigkeit hat im untersuchten Bereich einen geringen Einfluss. Die gemessenen Eigenspannungstiefenverläufe an unterschiedlichen Umfangspositionen des Rings zeigen lediglich an der Oberfläche einen signifikanten Unterschied. Infolge einer Erhöhung des Vorschubs steigen die Eigenspannungswerte sowohl im Zug- als auch im Druckbereich an. Der qualitative Verlauf ändert sich mit der Variation des Vorschubs nicht. Die Tiefenverteilungen der Eigenspannungen lassen sich mit einem einfachen eindimensionalen Schichtenmodell unter Berücksichtigung der thermisch-mechanischen Beeinflussung durch die Zerspanung erklären.
Einfluss von gezielt asymmetrischen Fertigungsbedingungen auf den Verzug infolge von Abschreckprozessen
Authors: Frerichs F. , Lübben Th. , Hoffmann F. , Mayr P.
Published: December 2013

Kurzfassung

Das Maß- und Formänderungsverhalten von Bauteilen beim Abschrecken kann erstens in der Bauteilvorgeschichte und dem dabei aufgebauten Verzugspotenzial begründet sein. Dieser Anteil des Verzugspotenzials wird durch Asymmetrien und Inhomogenitäten in der Geometrie (Massenverteilung) und den Verteilungen der chemischen Zusammensetzung, des Gefüges und der Eigenspannungen gebildet. Zweitens kann aber auch der eigentliche Wärmebehandlungsprozess und speziell der Abschreckprozess Verzüge verursachen. So beinhaltet jede Abschreckung ein eigenes Verzugspotenzial, das sich im allgemeinen Fall über Asymmetrien und Inhomogenitäten im Wärmeübergang definiert. In der vorliegenden Arbeit wird über Versuche berichtet, in denen zum einen das Verzugspotenzial des Fertigungsprozesses gezielt beeinflusst und zum anderen das Verzugspotenzial des Abschreckprozesses durch die Verwendung von hochsymmetrischen Gasdüsenfeldern minimiert wurde. Durch diese Randbedingungen lässt sich eine klare Trennung der Verzugsursachen herbeiführen.
GP4M® – Ein neuer Werkzeugstahl für Umformwerkzeuge mit besonderen Eigenschaften∗
Authors: Henke T. , Escher C.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Automobilindustrie setzt in der Blechumformung in vielen Bereichen Werkzeuge aus Edelstahlformguss ein. An die Gusswerkstoffe werden besonders beim Einsatz von höherfesten Blechwerkstoffen sehr komplexe Anforderungen gestellt. Als wichtige Eigenschaften gelten heute neben hohem Verschleißwiderstand eine gute Härtbarkeit, Beschichtbarkeit und gesteigerte Zähigkeit. Gleichzeitig werden aber speziell aus dem Werkzeugbau immer wieder Forderungen nach guter Schweißbarkeit gestellt. Es war bisher kein Werkstoff verfügbar, welcher alle diese aus werkstofftechnischer Sicht konträren Forderungen erfüllen konnte. Im Zuge der Entwicklung des Werkstoffes GP4M® wurden aufwändige Versuchsreihen zur Vakuumhärtung, Randschichthärtung, Nitrierung, Beschichtung und zur Schweißbarkeit durchgeführt. Die bisher ausgewerteten Praxisversuche haben die positiven Laborergebnisse voll bestätigt. Im Rahmen dieser Veröffentlichung soll die Entwicklung des neuen Gusswerkstoffes GP4M® bis zum Praxiseinsatz erläutert werden.
Optimierte Wärmebehandlung durch Vakuumhärten mit integriertem Tiefkühlprozess∗
Authors: Jung I. , Zieger B.
Published: December 2013

Kurzfassung

Eine Neuentwicklung in der Vakuum-Wärmebehandlungstechnik realisiert ein vollautomatisches Härten und Anlassen mit einem integrierten Tiefkühlen bis zu −185 °C. Der absolut reproduzierbare, vollautomatische Zyklus erfordert kein Umchargieren zwischen den einzelnen Prozessschritten. Neben der für die Vakuum-Wärmebehandlung typischen lückenlosen, zusammenhängenden Prozessdokumentation mit kompletter Werkstückthermoelementaufzeichnung sind geringere Personalkosten, kein Unfallrisiko (Verbrennungen durch Spritzer und Dämpfe) sowie kein zusätzlicher Platzbedarf weitere Vorteile gegenüber konventionellen Tiefkühleinrichtungen. Mit dieser Tiefkühl-Vakuumhärtetechnik kann der Tiefkühlprozess ohne zeitlichen Verzug direkt nach dem Härten erfolgen. Durch den auch mit Werkstück-Thermoelementen gesteuerten, wählbaren Tiefkühlgradienten wird ein sanftes kontrolliertes Tiefkühlen ermöglicht, wodurch das Risiko der Spannungsrissbildung erheblich reduziert wird. Eine absolut metallisch blanke Oberflächenqualität wird sichergestellt, da die Werkstücke nach dem Tiefkühlen nicht in Kontakt mit der Umgebungsatmosphäre treten (keine Oberflächenkorrosion). Des Weiteren wird mit diesem Verfahren eine weitgehende Reduzierung des Restaustenitgehaltes und damit eine Verbesserung der Lebensdauer der Werkzeuge erzielt. In den Ausführungen wird über praktische Erfahrungen beim Tiefkühl-Vakuumhärten von Werkzeugstählen (W.-Nr. 1.2379) berichtet. Insbesondere wird auf die Wirksamkeit der Restaustenitumwandlung durch den Tiefkühlprozess eingegangen, die eine Verringerung des Restaustenitgehaltes bis zur Nachweisgrenze der üblichen röntgendiffraktometrischen Verfahren ermöglicht.
Düsenfeldanpassung bei der flexiblen Gasabschreckung
Authors: Brzoza M. , Specht E. , Ohland J. , Lübben Th. , Belkessam O. , Fritsching U. , Mayr P.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Abschreckung mit Gasen bietet eine umweltschonende Alternative zur Flüssigkeitsabschreckung. Durch die flexible Einstellung des Düsenfeldes lassen sich außerdem örtlich unterschiedliche Wärmeübergangskoeffizienten und damit Abkühlbedingungen einstellen. Dieser Vorteil kommt im Besonderen bei geometrisch komplexen Bauteilen zum Tragen, denn ein ideal homogener Wärmeübergang über die Werkstückoberfläche kann zu starken Maß- und Formänderungen und zu Ungleichmäßigkeiten in der erzielten Härte des Bauteils führen. Ein Düsenfeld bietet jedoch die Möglichkeit, komplexe Bauteile mit einem angepassten Wärmeübergangsfeld abzuschrecken. Aus diesem Grunde werden in dieser Arbeit Auslegungsrichtlinien für einen werkstückangepassten, ortsabhängigen Wärmeübergang bei der flexiblen Gasabschreckung im Düsenfeld zur Minimierung des Bauteilverzuges und der Vergleichmäßigung des Härteprofils sowie Reduzierung der Eigenspannungen am Beispiel der Abschreckung einer abgesetzten Welle aufgezeigt.
Erfahrungen mit der IVANIT-Sonde
Authors: Kleffmann I. , Steinmann H. , Hoffmann R.
Published: December 2013

Kurzfassung

In diesem Artikel wird über Anwendungen einer Druckmesssonde zur Atmosphärenkontrolle beim Gasnitrieren und -nitrocarburieren berichtet. Die von der IVA Industrieöfen GmbH entwickelte IVANIT-Sonde ist ein hervorragendes Informations- und Kontrollelement mit geringem Messaufwand, das sich bereits in vielen Lohn- und Betriebshärtereien bewährt hat. Die Sonde ermittelt in regelmäßigen Abständen mehrmals über jeweils kurze Zeitspannen den Ammoniakzerfall während eines Nitr(ocarbur)ierprozesses. Mit der Sonde ist es daher insbesondere möglich, unabhängig von anderen Messeinrichtungen diese Prozesse hinsichtlich ihrer Reproduzierbarkeit auf das zu erwartende Nitr(ocarbur)ierergebnis hin zu überwachen. Ein mit der Sonde ermittelter, so genannter IVANIT-Wert gibt zudem einen Hinweis auf den Ammoniakverbrauch. Damit erhält der Anwender einen Anhaltswert für die erforderliche Ammoniakfrischgasmenge. Die IVANIT-Sonde zeichnet sich durch eine lange Lebensdauer bei ständigem Einsatz aus.
Einsatzstähle in ihrer Feinkornbeständigkeit, heute und morgen∗
Authors: Klenke K. , Kohlmann R.
Published: December 2013

Kurzfassung

Vor etwa 20 Jahren sind grundlegende Untersuchungen zur Feinkornbeständigkeit von Einsatzstählen nach betrieblicher Wärmebehandlung im Wesentlichen an dem Stahl 16MnCr5 durchgeführt worden. Nachfolgende Veröffentlichungen beschäftigten sich mit Cr-Mo-legierten Einsatzstählen. In der Hauptsache wurden Stähle mit Zusatz von Aluminium (Al) und Stickstoff (N) behandelt. Um die Jahrtausendwende kamen vermehrt Ergebnisberichte über weitere Zusätze wie Niob (Nb) und Titan (Ti), auch im Zusammenhang mit Referenz-Wärmebehandlungen, hinzu. Die vorliegende Veröffentlichung ergänzt die bisherigen Untersuchungen mit neuen Ergebnissen an weiteren konventionell hergestellten und betrieblich behandelten Stählen, z.B. der Legierungstypen CrNi, CrMo, MoCr, CrNiMo und MnCrB, sodass eine nahezu lückenlose Erfahrung von den herkömmlichen zu den zukünftigen Stählen für Hochtemperaturaufkohlung besteht. Wenn die Gesetzmäßigkeiten der Nitridauflösung und -ausscheidung beachtet werden, können praktisch alle Stähle nach den üblichen Vor-Wärmebehandlungen bei Herstellung und Weiterverarbeitung eine Aufkohlung bis etwa 1000 °C mit einer Haltedauer von mindestens vier Stunden ohne Grobkornbildung überstehen. Unterschiede zwischen betrieblicher Wärmebehandlung und Referenzbehandlung werden im Einzelnen behandelt. Darüber hinaus werden Hinweise zur fehlerarmen Herstellung des Stranggussvormaterials bis hin zum Walzen gegeben.
Computer Aided Simulation of Heat Treatment (C.A.S.H.)∗
Authors: Ehlers M. , Güttler J. , Schwarzer J.
Published: December 2013

Kurzfassung

In der industriellen Praxis gewinnt die Simulation von Fertigungsprozessen zunehmend an Bedeutung. Die Finite-Elemente-Simulation von Wärmebehandlungsprozessen hat, trotz eines permanent steigenden Interesses, in der Industrie allerdings erst eine vergleichsweise geringe Verbreitung gefunden. Ursache hierfür sind unter anderem die komplexen werkstofftechnischen Zusammenhänge, die in der Simulation abgebildet werden müssen, sowie ein Mangel an abgesicherten Werkstoffkenndaten. Des Weiteren sind für die Wärmebehandlungssimulation komplexer Geometrien relativ hohe Rechenkapazitäten erforderlich. Aus diesem Grund initiierte die Robert Bosch GmbH das Forschungsprojekt C.A.S.H., das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt wurde. Die Projektpartner waren die DaimlerChrysler AG, ALD Vacuum Technologies GmbH, ESI GmbH, Kistler-IGeL GmbH, SHU GmbH sowie die Institute IWK I der Universität Karlsruhe und das IWT Bremen. Das Ziel des Projekts war, softwareunabhängige Methoden und Konzepte zur Vereinfachung der Wärmebehandlungssimulation zu entwickeln, die es dem unerfahrenen Anwender ermöglichen, den Werkstoff- und Bauteilzustand nach der Wärmebehandlung unabhängig vom verwendeten Softwarepaket vorherzusagen. Diese erste Veröffentlichung aus einer Reihe von vier in dieser Ausgabe erschienenen Veröffentlichungen über das C.A.S.H.-Projekt gibt einen Überblick über die Projektstruktur und -inhalte.
Computer Aided Simulation of Heat Treatment (C.A.S.H.)
Authors: Franz C. , Lübben Th. , Lütjens J. , Streicher F. , Trapp N. , Vogel M.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Simulation von Fertigungsprozessen hat sich immer stärker als ein entscheidendes Werkzeug im Rahmen des Simultaneous Engineering etabliert. Durch Simulationen der kompletten Fertigungskette können Entwicklungszeiten verkürzt und Verfahren optimiert werden. Der Bereich der Wärmebehandlung von Stählen mit vergleichsweise langen Prozesszeiten und komplexen Veränderungen des Werkstoffzustandes im Bauteil würde dem Einsatz von Simulationswerkzeugen ein breites Anwendungsgebiet mit vielfältigen Optimierungsmöglichkeiten ermöglichen. Es bestehen jedoch immer noch Schwierigkeiten und Restriktionen, z.B. die Komplexität der zu untersuchenden Bauteile, um verlässliche Wärmebehandlungssimulationen durchzuführen. Deshalb wurden im Projekt “Computer Aided Simulation of Heat Treatment – C.A.S.H.” zwei Methoden zur effizienten Durchführung von Wärmebehandlungssimulationen entwickelt. Eine Methode ist die Abstraktion, die in dieser Veröffentlichung erläutert wird.
Einfluss von Prozessparametern und Abmessungsvarianten auf die Maß- und Formänderungen einsatzgehärteter Scheiben aus 20MnCr5∗
Authors: Acht C. , Lübben Th. , Hoffmann F. , Zoch H.-W.
Published: December 2013

Kurzfassung

Zur Untersuchung des Verzugsverhaltens von Modellbauteilen wurde eine Großzahl zylindrischer Scheiben mit Innenbohrung aus dem Werkstoff 20MnCr5 als Modellgeometrie zur Vereinfachung einer Zahnradgeometrie eingesetzt. Insgesamt wurden sechs verschiedene Scheibenvarianten untersucht, wobei zwei verschiedene Höhen und drei verschiedene Außendurchmesser kombiniert wurden. Zusätzlich wurde der Einfluss der Aufkohlungstiefe, des Randkohlenstoffgehaltes und der Chargierung in die Untersuchung einbezogen. Neben gasaufgekohlten und ölabgeschreckten Scheiben wurden zum Vergleich weitere Scheiben im Niederdruck aufgekohlt und im Gas abgeschreckt.

Da die Experimente unter Anwendung der statistischen Versuchsplanung durchgeführt wurden, war es möglich, die signifikanten und hochsignifikanten Einflussgrößen auf die Maß- und Formänderungen der Scheiben zu identifizieren. Weiterhin wurde auch der Einfluss der Teileabmessungen auf das Verzugsverhalten näher untersucht und mit Hilfe von Simulationsrechnungen Begründungen für bestimmte Formänderungen gefunden.
Modelling of the high pressure gas quenching: From gas flow to phase transformations∗
Authors: Douce J. F. , Bellot J. P. , Denis S. , Chaffotte F. , Pellegrino G.
Published: December 2013

High pressure gas quenching is a process for the hardening of steel parts which allows flexibility of operations, a reduced environmental impact, and a potential for controlling distortions. However this process remains mainly devoted to carburizing process or to low cooling rates quenching. Modelling offers an interesting path for extending the applications for gas quenching and optimizing the process. An original numerical tool coupling fluid flow, heat transfer and phase transformations has been developed by coupling both numerical codes Fluent and Sysweld. First, the choice of the turbulence model used for the fluid flow calculation with Fluent is discussed for a simple geometry for which lots of experimental results exist in the literature. Then, an application example for cooling of a C80 steel cylinder is presented, focusing on the analysis of the influence of phase transformations on the evolution of the heat transfer coefficient with wall temperature.
In-situ-Nitridbildung in korrosions- und verschleißbeständigem Metallmatrix-Verbundwerkstoff
Authors: Weber S. , Berns H.
Published: December 2013

Kurzfassung

Es wurde ein Metallmatrix-Verbundwerkstoff (MMC) bestehend aus einer härtbaren Stahlmatrix mit darin eingebetteten Titannitrid- oder Vanadiumnitrid-Partikeln entwickelt, die sich in situ während der Kompaktierung des Materials durch Heiß Isostatisches Pressen (HIP) bildeten. Die Zielsetzung war die Entwicklung eines verschleißbeständigen Werkstoffes mit chemischer Beständigkeit. Der Werkstoff wurde pulvermetallurgisch aus einem gasverdüsten ferritischen Stahl X4CrMo15-1 und gebrochenen Ferrotitan- bzw. Ferrovanadium-Partikeln hergestellt. Pulvermischungen dieser Komponenten wurden zum Aufsticken unter Stickstoffatmosphäre wärmebehandelt und anschließend mittels HIP zu einem verschleißbeständigen MMC kompaktiert. Nachfolgend soll auf die Prozessroute, die mit Hilfe von Thermo-Calc-Berechnungen entwickelt wurde, sowie auf die Eigenschaften der neuen Werkstoffe eingegangen werden.
Dralldruck-Gas-Zerstäubung von Metallschmelzen
Authors: Achelis L. , Uhlenwinkel V.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Dralldruck-Gas-Zerstäubung von Metallschmelzen ist ein neues Zerstäubungsverfahren [1, 2], bei dem Metallschmelze über einen Dralldruck-Zerstäuber aus einer zylindrischen Öffnung gepresst wird und dabei eine Schmelzelamelle in der Form eines Hohlkegels bildet. Die Lamelle zerfällt kurz nach Austritt aus dem Dralldruck-Zerstäuber, anschließend sorgt die Gasströmung aus einer Ringdüse für einen weiteren Zerstäubungsschritt. Die hier vorgestellten Ergebnisse umfassen Untersuchungen zur Ausbildung der Schmelzelamelle und des Sprühkegels, der entstehenden Partikelgrößen und -verteilungen sowie der Tropfen- bzw. Partikelform. Untersucht wurden sowohl reine Zinnschmelzen als auch Kupfer-Zinn-Legierungen. Ebenfalls wurde der Einfluss einer Gas-Rückführung auf die Partikelgrößenverteilung untersucht. Diese Zerstäubungstechnik eignet sich prinzipiell auch für das metallische Beschichten von Bauteilen.
Prozess-Sicherheit in der Wärmebehandlung im Spannungsfeld unterschiedlicher Blickwinkel*
Authors: Sommer P.
Published: December 2013

Kurzfassung

Das Bestreben um sichere Wärmebehandlungsprozesse hat in der gesamten Wärmebehandlungstechnologie zu einem hohen Automatisierungsgrad in der Prozesstechnik, aber auch in der Chargier- und Transporttechnik geführt. Eine allgemein anerkannte Definition des Begriffs „Prozess-Sicherheit in der Wärmebehandlung“ fehlt jedoch noch immer.

Die Mediziner haben sich in der DIN EN ISO 14971 bereits etwas konkreter festgelegt und dort wird unter Prozess-Sicherheit die Freiheit von nicht akzeptablen Risiken verstanden. Wird diese Definition auf wärmebehandelte Bauteile übertragen, könnte eine allgemeine Definition folgendermaßen lauten: Bauteile müssen so wärmebehandelt werden, dass keine unakzeptablen Risiken auftreten. Bei der Komplexität der Wärmebehandlungsprozesse sind dabei jedoch die Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen unter Berücksichtigung technisch sinnvoller Toleranzen und verfügbarer Messmöglichkeiten zu definieren.

Zahlreiche Prozessaudits, unabhängige Schadensfalluntersuchungen und Prozessanalysen belegten, wie unterschiedlich der Begriff Prozess-Sicherheit von wärmebehandelten Bauteilen gesehen und erlebt wird. Der Bericht beschreibt anhand einiger konkreter Beispiele dieses Spannungsfeld aus unterschiedlichen Blickwinkeln.
Concept of an Economical and Ecological Process of Gas Nitriding of Steel
Authors: Małdziński L. , Tacikowski J.
Published: December 2013

An economical, ecological version of the gas nitriding process is presented. It allows a substantial reduction in the consumption of industrial gases compared with currently used processes. Also it leads to a simplification of nitriding installation as well as the process itself, while allowing maintenance of full control over the kinetics of the layer growth. The concept was developed from studies of the thermodynamics and kinetics of growth of nitrided layers on iron and steel. It has been verified in trials under industrial conditions.
Heat Treatment Process and Facility for Railway Wheels*
Authors: Poschmann I. , Tschapowetz E. , Rinnhofer H.
Published: December 2013

Modern rolling stock material – especially for high speed wheels – needs modern heat treatment technologies to assure highest quality and product safety combined with cost efficient mass production. The concept presented here is based on bogie hearth pusher furnaces with light material fibre lining and modern burner technology. State-of-the-art single wheel quenching technology has proven to fulfil the increasing demands of the railway wheel markets.
Age hardening of forged aluminum components – distortion behavior after gas quenching∗
Authors: Rose A. , Keßler O. , Hoffmann F. , Zoch H.-W. , Krug P.
Published: December 2013

In quenching of age hardenable aluminum alloys, today predominantly aqueous quenching media are used, which can lead to a non-uniform cooling of the components due to the Leidenfrost phenomenon, and thus to distortion. In relation to the conventional quenching procedures in aqueous media, gas quenching has a number of technological, ecological, and economical advantages. The quenching intensity can be adjusted by the variable parameters gas pressure, gas velocity as well as the kind of gas and thus can be adapted to the requirements of the component. By the higher uniformity and the better reproducibility, gas quenching offers a high potential for reducing distortion. It could be demonstrated that characteristic shape and dimension changes of forged components of the spray formed aluminum alloy DISPAL S232 (Al-17Si-4Fe-3Cu-0.5Mg-0.4Zr) are clearly lower after gas quenching than after water quenching. Thereby suitable processes proved to be high-pressure gas quenching with nitrogen at 10 bar as well as air quenching in a gas nozzle field. Cost saving would be possible, because of reduced distortion and therefore less reworking.
Keramik-Stahl-Verbundschichten für die Blechumformung
Authors: Deutschmann M. , Hauschild L. , Weidlich N. , Meier O. , Bräunling S.
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Einsatz von hochfesten Stahlblechen und Aluminiumblechen zur Umsetzung des Leichtbaugedankens im automobilen Karosseriebau stellt die Umformtechnik vor neue Herausforderungen. Dem hohen abrasiven bzw. adhäsiven Werkzeugverschleiß bei der Blechumformung kann durch konventionelle Verschleißschutzkonzepte nur bedingt begegnet werden. Durch das Laserstrahldispergieren können Werkstoffverbundschichten aus Zirkonoxidkeramikpartikeln und den Werkzeugwerkstoffen Kaltarbeitsstahl oder Grauguss auf geometrisch komplexen Umformwerkzeugen erzeugt werden. Diese Schichten kombinieren die günstigen tribologischen Eigenschaften von Keramiken, wie hohe Härte, geringe Festkörperreibwerte sowie hohe Korrosionsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit, mit der Duktilität metallischer Werkstoffe.
Zerstörungsfreie Bestimmung von Härtekennwerten zur Qualitätssicherung von Hochleistungsbauteilen in der Fertigungskette
Authors: Bernard M. , Reimche W. , Bach Fr.-W.
Published: December 2013

Kurzfassung

Im internationalen Wettbewerb der Unternehmen sowie im Trend zur Einsparung von Ressourcen und extremem Leichtbau werden neben einer Fehlerfreiheit zunehmend hohe Anforderungen an die Materialeigenschaften und Qualität hoch beanspruchter Bauteile gestellt. Diese sind neben einer hohen Dauerfestigkeit des Bauteils eine beanspruchungsorientierte Wärmebehandlung der Randschichten von Funktionsflächen, um den hohen statischen und dynamischen Belastungen durch die Krafteinleitung und Bauteilbeanspruchung zu entsprechen. Übliche Fertigungsverfahren zur Einstellung gradierter Werkstoffeigenschaften bei Stahlwerkstoffen mit vergüteten Randschichten sind das Einsatzhärten, Nitrieren, Randschichthärten etc. In diesem Zusammenhang gewinnt die prozessintegrierte Prüfung zur zerstörungsfreien Bestimmung von Randschichteigenschaften, wie der Randhärte und Einsatzhärtungstiefe, in engen Toleranzbändern im Rahmen der Qualitätssicherung zunehmend an Bedeutung.

Ein geeignetes Verfahren zur zerstörungsfreien Materialcharakterisierung und Bestimmung von Werkstoffeigenschaften bei ferromagnetischen Bauteilen ist die Harmonischen-Analyse von Wirbelstromsignalen. Der Messeffekt basiert auf den physikalischen Materialeigenschaften, wie der elektrischen Leitfähigkeit und den magnetischen Eigenschaften, die in direktem Zusammenhang mit den mechanisch-technologischen Werkstoffeigenschaften, wie der Rand- und Kernhärte, stehen. Unter Anwendung der Harmonischen-Analyse von Wirbelstromsignalen lassen sich die Messeffekte trennen und unter Variation der Prüffrequenz Informationen aus unterschiedlichen Randschichttiefen gewinnen.

Eine geeignete Methode zur Anpassung und problemorientierten Optimierung einer Prüftechnik an die Prüfaufgabe ist die FEM-Simulation elektromagnetischer Felder, der Wirbelstromverteilung und des magnetischen Potenzials im Prüfkörper und Sensorbereich in Abhängigkeit der Prüfparameter und Werkstoffeigenschaften. Durchgeführt wurden Untersuchungen zur FEM-Simulation der Prüfbedingungen in der Randschicht und im Kernbereich von profilierten sowie dünn- und dickwandigen Bauteilen zur Weiterentwicklung und Optimierung der Prüftechnik. Basierend auf diesen grundlegenden Untersuchungen zur zerstörungsfreien Bestimmung der Randhärte und Einsatzhärtungstiefe wurden bei nitrier-, einsatz- und randschichtgehärteten Bauteilen, wie dünnwandigen Näpfen, Scheiben, Wellen und Naben sowie Zahnrädern und großen Tellerrädern, Härtekennwerte in der Randschicht bestimmt.
Steigerung der Vorhersagegenauigkeit bei der Berechnung des Kohlenstoffprofils von Niederdruckaufkohlungsprozessen
Authors: Steinbacher M. , Clausen B. , Hoffmann F. , Zoch H.-W.
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Einsatz von Kohlenwasserstoffen (ohne sauerstoffhaltige Gaskomponenten) beim Niederdruckaufkohlen verhindert die Anwendung der beim Gasaufkohlen etablierten Regeleinrichtungen. Aus diesem Grund wird der Prozess im Gegensatz zur geregelten Gasaufkohlung gesteuert durchgeführt. Das angestrebte Kohlenstofftiefenprofil resultiert aus einem zyklischen Wechsel von Aufkohlungs- und Diffusionssegmenten, deren Dauer und Anzahl vor der Prozessdurchführung durch Aufkohlungsberechnungen bestimmt werden.

Wegen der fehlenden Möglichkeit, prozessbegleitend den C-Pegel der Atmosphäre zu bestimmen, stehen viele Wärmebehandlungsbetriebe dem Verfahren noch skeptisch gegenüber. Die sehr gute Reproduzierbarkeit des Verfahrens kann eine Regelung teilweise ersetzen, da zwischen verschiedenen Chargen kaum Abweichungen auftreten. Entscheidend für eine positive Bewertung des Verfahrens ist, dass man bei der Erstellung der Aufkohlungsprogramme ohne Vorversuche auskommt. Die in der Simulation zusammengestellten Programme müssen dabei in ausreichendem Maße genau die angestrebten Zielgrößen erreichen.

Die Genauigkeit der Vorhersagen und damit auch das Vertrauen in das Verfahren hängt stark von der Berechnung der Eingangsgrößen für die Simulation ab: Kohlenstoffübergang, werkstoff-spezifischer Diffusionskoeffizient sowie Carbidbildung und -wiederauflösung. Verschiedene Punkte, die zu einer weiteren Verbesserung der Vorhersagequalität der Aufkohlungsberechnungen beitragen können, werden im Folgenden vorgestellt und diskutiert.
Effect of quenchant flow on the distortion of carburized automotive pinion gears∗
Authors: MacKenzie D. S. , Li Zhichao , Ferguson B. L.
Published: December 2013

In this paper, the effect of quenchant flow on the distortion of carburized steel automotive pinion gears was examined using finite element software, DANTE®. Utilizing a typical heat treat rack arrangement, two parts in the quenching rack were evaluated by finite element simulations. Quenching oil velocity field around the pinion, reported in a collaborative project that applied CFD modeling of quenchant flow through the racked parts, were used to determine local heat transfer coefficients during quenching. A transverse quenchant flow direction with respect to the pinion shaft axis was studied to investigate the generation of distortion and internal stress evolution due to combined effects of thermal gradient and phase transformations. Part shape change, internal stress and phase transformation histories were calculated for this carburized pinion gear made of AISI 8620.
Auswirkungen des mikrobiellen Befalls von wassergemischten Kühlschmierstoffen auf das Zerspanergebnis (Teil 3)*
Authors: Koch T.
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Einsatz von Kühlschmierstoffen ist in der spanenden Fertigung der Metall verarbeitenden Industrie gängige Praxis. Sie vermeiden ein Überhitzen von Werkstück und Werkzeug, reduzieren die Reibung und befördern den Spantransport. Wassergemischte Kühlschmierstoffe unterliegen in der Anwendung einer mikrobiellen Besiedlung. Das Wachstum von Mikroorganismen, hierzu zählen Bakterien, Pilze und Hefen, führt zu technischen und hygienischen Schwierigkeiten. Mikroorganismen finden gute Wachstumsbedingungen in wassergemischten Kühlschmierstoffen vor. Nahezu alle Inhaltsstoffe können den Mikroorganismen als Nahrungs- und Energiequelle dienen. Die mikrobielle Verwertung führt zu deutlichen Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung der Kühlschmierstoffe. Technische und chemische Eigenschaften des Kühlschmierstoffs werden verändert, z.B. der pH-Wert oder die Korrosionsschutzeigenschaften. Dadurch entstehen Probleme im Bezug auf die technische Leistungsfähigkeit wie beispielsweise ein stärkerer Verschleiß der Werkzeuge oder ungenau gefertigte Werkstücke. Der Verschleiß der Kühlschmierstoffe geht einher mit einem erhöhten Verbrauch an Grundstoffen und steigenden Abfallmengen. Die Stiftung Institut für Werkstofftechnik IWT führte in Kooperation mit der Universität Bremen Langzeituntersuchungen durch, welche die mikrobiellen Einflüsse detaillierter beschreiben und die mikrobielle Besiedlungsstrukturen in Kühlschmierstoffen dokumentieren.

Die Veröffentlichung basiert auf Teilen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über die IGF finanzierten Forschungsvorhabens 14056 N/1 der Universität Bremen, Fachbereich 04, Fachgebiet Fertigungsverfahren, unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. E. Brinksmeier, sowie der amtlichen Materialprüfungsanstalt MPA, Geschäftsbereich der Stiftung Institut für Werkstofftechnik IWT, unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. H.-W. Zoch. Die hier vorgestellten mikrobiologischen Analysen wurden freundlicher- und dankenswerterweise von Dr. rer. nat. A. Rabenstein durchgeführt.

Das Forschungsvorhaben wird in einer Veröffentlichungsfolge von insgesamt drei Beiträgen in der HTM vorgestellt. Dies ist der dritte und letzte Teil.
Bainite Sensor – A new tool for process and quality control of the bainite transformation*
Authors: Klümper-Westkamp H. , Vetterlein J. , Lütjens J. , Zoch H.-W. , Reimche W. , Bach Fr.-W.
Published: December 2013

A non-destructive online measurement system called “Bainite Sensor” is developed for the application of monitoring bainite transformation in salt bath adapted heat treatment equipments, nowadays controlled by computer assisted features. The measurement procedure is based upon eddy current harmonic analysis. Electrical and magnetic properties are measured and correlated to the relevant material properties. The Bainite Sensor device, housed temperature resistant and vacuum sealed, can also to be used for online process control. The system was studied carefully during an applied research program. Many experiments controlling the influence of sensitive parameters, such as state of austenitization and bainite transformation conditions of several ball bearing steels have been made and results evaluated. The investigations show that the Bainite Sensor allows the continuous in situ measurement of the bainite transformation. The most important constituent of the microstructure is the proportion of mother-austenite, which is measured continuously. It is possible to reproduce process cycles with a defined fraction of residual austenite as well as finishing the bainite transformation with any content of retained austenite without any delay by a time security factor. The application of the Bainite Sensor makes the bainitic treatment for hardening more reproducible, well directed and more economical. This innovation will improve the industrial competitiveness and foster the development of energy-efficient low-cost quality-assured bainitic treatment routines featuring of by improved properties such as reduced distortion, increased toughness, and sufficient surface hardness.
Weitere Erkenntnisse zu den Problemen des Umwertens von Härte und Zugfestigkeit bei Werkzeugstählen nach DIN EN ISO 18265*
Authors: Schruff I.
Published: December 2013

Kurzfassung

Über viele Jahre hinweg diente die Norm DIN 50150:1976 [1] und die darin enthaltene Umwertungstabelle als Basis für die täglich praktizierten Umwertungen zwischen Härte- und Zugfestigkeitswerten. Mit ihrer Überarbeitung im Jahr 2000 und der anschließenden Überführung in die internationale Norm DIN EN ISO 18265:2003 [2] wurden neue Grundlagen für die Umwertungen geschaffen, die erhebliche Auswirkungen auf die betriebliche Praxis des Umwertens in Härtereien und in den Werken der Werkzeugstahlindustrie hat.Mit dem hier beschriebenen Ringversuch,den der Unterausschuss für Werkzeugstähle im Stahlinstitut VDEh an sechs Werkzeugstählen durchgeführt hat, wird eine verlässliche Datenbasis für derartige Umwertungen geliefert.Diese Daten sollen bei der nächsten Überarbeitung der DIN EN ISO 18265 Berücksichtigung finden.
Beeinflussung der Randschicht durch die Einsatzhärtung*
Authors: Clausen B. , Hoffmann F. , Zoch H.-W.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Randschichteigenschaften beeinflussen maßgeblich die Dauerschwingfestigkeit einsatzgehärteter Stähle. Mit Randschichteigenschaften sind dabei nicht nur die Rauheitskennwerte gemeint, sondern insbesondere die Eigenschaften der „inneren“ Randschicht, welche durch den Aufkohlungsprozess beeinflusst werden. Es ist bekannt, dass atmosphärische Gasaufkohlungsprozesse Randoxidation erzeugen. Insbesondere die dabei an Korngrenzen gebildeten Oxide können als scharfe Kerben wirken. In den Oxiden sind Legierungselemente gebunden, wodurch der Gehalt an im Austenit gelöst vorliegenden Legierungselementen reduziert wird. Am Ende eines Gasaufkohlungsprozesses kann es durch eine unzureichend kontrollierte Atmosphäre und/oder beim Entladen durch Luft zu Entkohlungserscheinungen auf der Oberfläche kommen. Beide Effekte reduzieren die Härtbarkeit und können dadurch zur Ausbildung nichtmartensitischer Gefügebestandteile in der Randschicht führen. Sie bewirken außerdem eine Änderung des lokalen Zeit-Temperatur-Umwandlungsverhaltens, wodurch es zu einer Reduzierung der erwarteten Druckeigenspannungen in der Randschicht kommen kann.

Bei der Aufkohlung im Niederdruck treten keine Randoxidation und keine Entkohlung auf. Die theoretische Dauerfestigkeit im Niederdruck aufgekohlter Proben ist daher er-heblich höher als die im Gas aufgekohlter Proben. Im Niederdruckaufkohlungsprozess werden jedoch andere beeinflussende Effekte, wie Manganeffusion, thermisches Ätzen und Carbidbildung, in der Randschicht beobachtet. Diese Arbeit gibt einen Überblick über die verschiedenen Randschichteinflüsse und wie sich diese auf die Dauerfestigkeit auswirken. Weiterhin wird über Möglichkeiten berichtet, diese Randschichtbeeinflussungen zu reduzieren.
Ermittlung der Materialdaten zur Simulation des Durchhärtens von Komponenten aus 100Cr6
Authors: Acht C. , Dalgic M. , Frerichs F. , Hunkel M. , Irretier A. , Lübben Th. , Surm H.
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Sonderforschungsbereich 570 „Distortion Engineering – Verzugsbeherrschung in der Fertigung“ an der Universität Bremen hat sich als ein Ziel die Bestimmung signifikanter Einflussgrößen und Wechselwirkungen auf den Verzug über die gesamte Fertigungskette von ausgewählten Bauteilen gesetzt, um die wesentlichen Mechanismen der Verzugsentstehung zu identifizieren. In diesem Zusammenhang kommt der Simulation eine große Bedeutung zu, da hiermit die zeitliche Entwicklung der Vorgänge auch lokal im Bauteil analysiert werden können. Hieraus können dann die signifikanten Vorgänge der Verzugsentstehung abgeleitet werden.

Für die Simulation muss ein qualitativ hochwertiger Datensatz als Grundvoraussetzung angesehen werden. In der vorliegenden Arbeit wird daher über das Vorgehen sowie die Herausforderungen bei der Erstellung eines Datensatzes für den Wälzlagerstahl 100Cr6 berichtet. Als einschränkende Bedingung soll dieser Datensatz zunächst nur für die Berechnung einer durchgreifenden martensitischen Härtung bei einem definierten Austenitisierungszustand gelten. Neben den thermophysikalischen und -mechanischen Kenngrößen werden die Parameter zur Beschreibung einer martensitischen Umwandlung angegeben.

Die Güte des erstellten Datensatzes wird aus dem Vergleich von berechneten und experimentell ermittelten Ergebnissen hinsichtlich Maß- und Formänderungen sowie der Eigenspannungen von Wälzlagerringen nach einer martensitischen Härtung diskutiert.
Cementite-layer formation by ferritic nitrocarburising
Authors: Leineweber A. , Mittemeijer E. J.
Published: December 2013

Massive cementite surface-layers can be prepared upon gaseous nitrocarburising of α-iron substrates, where the ammonia contained in the gas atmosphere suppresses the otherwise occurring metal dusting and sooting reactions. The growth kinetics and properties of such cementite layers have been reviewed, in particular in view of possible deliberate generation of such layers in the course of commercial heat-treatment processes.
Kombinierte Randschichtwärmebehandlung – PVD-Hartstoffbeschichtung in Verbindung mit dem Elektronenstrahl- oder Laserstahlhärten∗
Authors: Sacher G. , Zenker R. , Frenkler N. , Kimme T.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Kombination von PVD-Beschichtungen mit einem Randschichthärten (Elektronenstrahl- bzw. Laserstrahlhärten) ermöglicht durch eine signifikante Verbesserung der Stützwirkung des Substrates eine optimale Ausnutzung des Eigenschaftspotenzials der Hartstoffschichten. Es sind Eigenschaftsänderungen möglich, die mit dem jeweiligen Einzelverfahren nicht erreichbar sind. An ausgewählten Stählen (C45, 100Cr6, X153CrMoV12) wird die Wirkung des Elektronenstrahl- bzw. Laserstrahlhärtens in Verbindung mit dem PVD-Hartstoffbeschichten untersucht.

Die infolge der Kombinationsbehandlung entstehenden Gefüge- und Eigenschaftsgradienten werden unter Bezugnahme auf werkstoff- und verfahrensspezifische Faktoren (Ausgangsgefügezustand, Behandlungsreihenfolge, Energieübertragungsbedingungen, Prozessmedium usw.) charakterisiert und mit den Einzelbehandlungen verglichen.

Potenzielle Anwendungsgebiete für derartige kombinierte Randschichttechnologien sind sowohl lokal stark auf Verschleiß beanspruchte Umformwerkzeuge als auch Bauteile.
Sinterbeschichten mit direkt gehärteten, hoch verschleißbeständigen Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen – Eine Alternative zum heißisostatischen Pressen*
Authors: Özkan B. , Weber S. , Theisen W.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Lebensdauer von Bauteilen, die stark abrasivem Verschleiß ausgesetzt sind, kann durch mehrere Zentimeter starke Beschichtungen mit hoch verschleißbeständigen Werkstoffen deutlich verlängert werden. Neben dem Auftragschweißen und thermischen Spritzen werden auch pulvermetallurgische (PM) Schichten aufgebracht. Dabei hat sich insbesondere das heißisostatische Pressen (HIP-Verfahren) etabliert [1]. Statt dieser HIP-Schichten können Schichten auch kostengünstig durch Supersolidus-Flüssigphasensintern aufgebracht werden, wobei in die Schicht auch Hartstoffe eingelagert werden können, um den Verschleißwiderstand weiter zu steigern. Die Schichten müssen üblicherweise im gehärteten und angelassenen Zustand eingesetzt werden, um einen maximalen Verschleißwiderstand der Werkzeugstahlmatrix zu erzielen. Das anhand von grundlegenden Mechanismen und einem Anwendungsbeispiel vorgestellte Verfahren bietet die Möglichkeit, die benötigte Wärmebehandlung direkt nach dem Sintern durchzuführen.
Einsatzhärten vs. Induktionshärten*
Authors: Jehnert H. , Peter H.-J.
Published: December 2013

Kurzfassung

Mit der Einführung des induktiven SDF®–Härteverfahrens vor etwa zehn Jahren ist es möglich geworden, profilierte Oberflächenstrukturen konturengetreu randschichtzuhärten. Das betrifft im Wesentlichen verzahnte Bauteile. Bei diesem Verfahren wird nur soviel Energie in die zu härtende Oberfläche induziert, wie zum Erreichen des Härtegefüges in der Randschicht nötig ist. Da dieses Härtevolumen klein gegenüber dem gesamten Querschnitt ist, bedeutet das einen entspre-chend geringen Energieaufwand im Vergleich z.B. zum Einsatzhärten, bei dem das gesamte Volumen längere Zeit auf Härtetemperatur gehalten werden muss. Um ein Durchwär-men zu vermeiden bzw. einen Wärmestau zu erzielen, ist eine hohe Leistungsdichte bei kurzer Einwirkzeit erforderlich. Das ermöglicht auch bei Einzelbehandlung einen hohen Werkstückdurchsatz. Die hierfür erforderliche Anlagentechnik ist ausgereift und in Fertigungsketten integrierbar.
Notwendige Anforderungen an Bauteile zur Sicherung der Prozessfähigkeit beim Nitrieren und Nitrocarburieren
Authors: Huchel U. , Klümper-Westkamp H. , Sommer P. , Spengler A.
Published: December 2013

Kurzfassung

Prozessfähigkeit im Sinne der Qualitätsfähigkeit eines Fertigungsprozesses wird gewöhnlich gekennzeichnet durch einen so genannten Qualitätsfähigkeitsindex. Darunter versteht man üblicherweise die für das betrachtete Qualitätsmerkmal vorgegebene Toleranz dividiert durch die „Prozesstreubreite“.

Im Unterschied zu mechanischen Fertigungen wird jedoch bei Wärmebehandlungsprozessen – insbesondere bei thermochemischen – die Sachlage meist dadurch erheblich erschwert, als die Produktqualität von diversen und zudem auch noch komplex interferierenden Einflussfaktoren abhängt. Als entscheidend erweist sich hierbei die Vorgeschichte (Herstellungsablauf) der thermochemisch zu behandelnden Bauteile. Es empfiehlt sich daher, bei der Sicherstellung der Prozessfähigkeit zwischen den Anforderungen an die Wärmebehandlungsanlage („Anlagenfähigkeit“) einerseits und denjenigen an das Bauteil andererseits zu unterscheiden. Nachfolgend werden vor allem die Anforderungen an zu nitrierende bzw. nitrocarburierende Bauteile dargelegt und diskutiert.
Erzeugung diamantbearbeitbarer Verbindungsschichten für die Herstellung von Stahlformeinsätzen
Authors: Hoja S. , Dong J. , Klümper-Westkamp H. , Hoffmann F. , Zoch H.-W.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Lebensdauer von Werkzeugen für die Warmumformung ist häufig durch die Entwicklung von Rissnetzen begrenzt, die sich als Folge der wechselnden Temperaturen und der daraus resultierenden Spannungen einstellen. Der Rissbildung gehen zyklische Plastizierungen voraus und die thermischen Spannungen sind die treibenden Kräfte für ein Risswachstum, welches letztendlich zum Bauteilversagen führt. In dieser Arbeit wurde das Verhalten des vergüteten Werkzeugstahls X38CrMoV5-1 bei thermischer Ermüdung unter Totaldehnungskontrolle im Temperaturbereich von 100 °C bis 650 °C untersucht. In allen Fällen konnte ein entfestigendes Werkstoffverhalten mit zunehmender Lastspielzahl festgestellt werden. Bei höheren Lastspielzahlen spielen auch Rissbildungs- und Rissausbreitungsprozesse für die sich ausbildenden zyklischen Spannungen eine Rolle. Der Einfluss von Temperaturamplitude sowie Ober-bzw. Unterspannung auf die Lebensdauer wird anhand der experimentellen Befunde diskutiert.
Stand des Einsatzhärtens aus industrieller Sicht*
Authors: Liedtke D.
Published: December 2013

Kurzfassung

Das Einsatzhärten ist nach wie vor das am meisten angewendete Wärmebehandlungsverfahren in der Stahl verarbeitenden Industrie. Es ermöglicht, Bauteile aus den leicht bearbeitbaren Einsatzstählen herzustellen und diese mit einer Randschicht zu versehen, die durch eine hohe Härte, Festigkeit und Druckeigenspannungen bei zweckentsprechender Kernfestigkeit gekennzeichnet ist. Damit werden die wichtigen Funktionseigenschaften Schwingfestigkeit und Verschleißwiderstand erreicht.

Beleuchtet werden die in der industriellen Fertigung derzeit übliche Verfahrenstechnik zum Aufkohlen und Härten, die gebräuchlichen Aufkohlungs- und Abschreckmittel sowie die Mess- und Regeltechnik. Auf bewährte Möglichkeiten wird hingewiesen, mit denen der Diffusionsprozess Aufkohlen wirtschaftlich gestaltet und die daraus resultierende Problematik des Werkstoffverhaltens und der Anlagentechnik beherrscht werden kann.

Aus heutiger Sicht erscheint es notwendig, durch intensives „distortion engineering“ den Aufwand für das wegen der Maß- und Formänderungen unvermeidliche Nachbearbeiten zu minimieren. Damit verbunden ist auch der Wunsch, über allgemein handhabbare Simulationsprogramme zu verfügen, mit denen sich die durch ein Einsatzhärten zu erwartenden Bauteil-Eigenschaften treffsicher voraussagen lassen. Ein wertvoller Beitrag für die Qualitätssicherung wäre sicher auch eine Messmethode, mit der sich das Wachsen der Aufkohlungsschicht online verfolgen und anzeigen ließe.
Randschichtbehandlung von Aluminium- und Titanlegierungen – ein Überblick*
Authors: Spies H.-J.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die ständig steigenden Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Bauteilen, die Gewichtsverringerung und herausfordernde Anwendungsbedingungen sind die wichtigste Triebkraft für die Substitution von Stahl und Gusseisen durch Leichtmetalle. Charakteristisch für Titan- und Aluminiumlegierungen ist jedoch ihr unzureichendes tribologisches Verhalten, das ihren Einsatz für tribologisch hochbeanspruchte Bauteile begrenzt. Diese Barriere kann durch eine beanspruchungs-, werkstoff- und bauteilspezifische Randschichtbehandlung überwunden werden. Der Beitrag beschreibt Randschichttechnologien, die gegenwärtig für den Schutz von Aluminium- und Titanbauteilen gegen Verschleiß angewendet werden, besonders das Nitrieren, das Randschichtlegieren mit energiereicher Strahlung, das Laser-Gaslegieren und die Duplex-Randschichttechnik. Der besonders auf dem Gebiet des Randschichtlegierens mit Elektronenstrahlen erreichte Fortschritt wird dabei deutlich.
Eine Software zur Berechnung diffraktionselastischer Konstanten aus Einkristalldaten
Authors: Manns T. , Scholtes B.
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Software DECcalc ist ein kompaktes, intuitiv zu bedienendes Hilfsmittel zur Berechnung der diffraktionselastischen Konstanten s1 und ½s2 aus Einkristalldaten für einphasige Werkstoffe ohne Textur. Unter Anwendung der Kopplungsmodelle von Voigt, Reuss und Kröner [1–3] ermöglicht sie die Berechnung von DEK1 für bis zu zehn {hkl}-Ebenen und für verschiedene Werkstoffe. Eine Werkstoffdatenbank mit derzeit mehr als 100 Einträgen, welche vom Benutzer beliebig erweitert werden kann, enthält die benötigen Einkristallmoduln ci
j
. Das Programm ermöglicht neben der tabellarischen Ausgabe der berechneten isotropen und anisotropen elastischen Konstanten die grafische Darstellung der DEK in 2-D- und 3-D-Plots, aufgetragen über ihren jeweiligen Orientierungsparametern. Eine Exportfunktion erlaubt das Speichern der Ergebnistabelle als Tab-separierte ASCII-Datei. Die Gegenüberstellung von berechneten Werten und Diagrammen mittels DECcalc und Ergebnissen anderer Publikationen bestätigt die fehlerfreie Funktion der Software für sämtliche Kristallsymmetrien von kubisch bis orthorhombisch.
Entwicklung eines Sensorsystems für das Carbonitrieren im Gas – Teil 1*
Authors: Bischoff S. , Klümper-Westkamp H. , Hoffmann F. , Zoch H.-W.
Published: December 2013

Kurzfassung

In der Vergangenheit wurde das Carbonitrieren vornehmlich zur Verbesserung der Härtbarkeit der Randschicht und zum Minimieren des Verzugs bei niedriglegierten Stählen eingesetzt. In den letzten Jahren wurde es jedoch auf Anwendungen ausgedehnt, in denen mit definiert eingestelltem Gehalt an stabilem Restaustenit die Lebensdauer tribologisch beanspruchter Bauteile deutlich verlängert werden kann. Um die Vorteile des Carbonitrierens für das Bauteil voll ausschöpfen zu können, ist es notwendig, die bisherige Prozessführung zu verbessern. Das Ziel ist die Entwicklung eines Carbonitriersensorsystems, mit dem ermöglicht werden soll, den Prozess des Carbonitrierens sicher und reproduzierbar zu gestalten. Über das Einbinden geeigneter Sensoren und Regelkreise sowie der entsprechenden Modellbildung soll dieses Ziel erreicht werden. Auf diese Weise soll realisiert werden, dass definierte Kohlenstoff- und Stickstofftiefenprofile anlagenunabhängig und reproduzierbar eingestellt werden können. Zu diesem Zweck wird der Kohlenstoffpegel über eine Sauerstoffsonde geregelt. Die Regelung des Stickstoffgehaltes kann wahlweise über den Widerstand eines Eisendrahtes oder den Ammoniakgehalt im Abgas erfolgen.
Assessment and optimisation of energy efficiency in heat treatment plants
Authors: Krail J. , Buchner K. , Altena H.
Published: December 2013

The last years are marked by heavily fluctuating energy costs and uncertainties in energy supply. Prognoses exhibit a dramatic gap between supply and demand on fossil energy carriers in the years to come. Energy efficiency is one key to cover the future worldwide energy demand. In Austria and Germany process heat represents a considerable portion of total energy consumption. Targeted primary measurements and a consequent utilisation of waste heat in plants may lead to a significant improvement of plant efficiency and in consequence to a reduction of CO2-emissions. By way of a gas-fired pusher-type furnace for carburising internal and external efficiency increasing measures are demonstrated and their influence on the overall process are assessed.