Home Numerische Untersuchungen von Einflüssen inhomogener Fertigungsbedingungen auf den Verzug infolge von Abschreckprozessen
Article
Licensed
Unlicensed Requires Authentication

Numerische Untersuchungen von Einflüssen inhomogener Fertigungsbedingungen auf den Verzug infolge von Abschreckprozessen

  • F. Frerichs , Th. Lübben , F. Hoffmann , P. Mayr and H.-W. Zoch
Published/Copyright: May 2, 2013
Become an author with De Gruyter Brill
Submit Manuscript Author Information
HTM Journal of Heat Treatment and Materials
From the journal HTM Journal of Heat Treatment and Materials Volume 59 Issue 4

Kurzfassung

Das Maß- und Formänderungsverhalten von Bauteilen während des Abschreckens wird – neben dem Abschreckprozess selbst – durch die Bauteilvorgeschichte und dem dabei aufgebauten Verzugspotenzial festgelegt. Dabei wird der Anteil der Bauteilvorgeschichte durch Asymmetrien der Massenverteilung und Inhomogenitäten in der chemischen Zusammensetzung, des Gefüges und der Eigenspannungen gebildet. Im Prinzip gibt es zwei grundlegende Methoden zur Untersuchung der o. g. Einflussfaktoren. Erstens können entsprechende Asymmetrien und Inhomogenitäten gezielt in die Bauteile einbracht werden. Die konkrete experimentelle Umsetzung ist u.U. aber schwierig bzw. aufwändig. Zweitens können Bauteile, die nach der Abschreckung Verzüge aufweisen, auf ungewollte Asymmetrien bzw. Inhomogenitäten hin untersucht werden. Hierbei kann es im Einzelfall aber schwierig sein, die Wirkung gefundener Asymmetrien zu beurteilen. Für beide Methoden stellt die Simulation ein hilfreiches Werkzeug dar, die genannten Untersuchungen zu begleiten bzw. gezielt zu lenken. In der vorliegenden Arbeit wird über Versuche und zugehörige Wärmebehandlungssimulationen unter Verwendung des kommerziellen Finite-Elemente-Programms SYSWELD berichtet. Untersucht wurden inhomogene Verzugspotenziale. Diese wurden entweder während des Fertigungsprozesses gezielt eingestellt oder nach erfolgter Abschreckung und Messung des Verzuges gezielt gesucht. Der Einfluss inhomogener Abschreckungen auf den Verzug wurde durch die Verwendung von hoch symmetrischen Gasdüsenfeldern (Abschreckung mit Stickstoff) weitgehend minimiert.

Abstract

Causes for changes in dimension and shape can be found in the manufacturing process and in the hardening process itself. All manufacturing steps commencing in the steel mill and ending in the heat treating workshop add a contribution to the distortion potential of the manufacturing process. Possible reasons for distortion phenomena are inhomogeneities and asymmetries concerning the distributions of mass, alloying elements, microstructure and residual stresses. In principal there are two methods to investigate the above mentioned influences. In the first method the inhomogeneities are introduced in consciously. The problem of this method is the perhaps difficult and or complex experimental realization. The second method involves distortion phenomena which occur unintentional after a heat treatment. The investigations of possible inhomogeneities within the material and there mode of action on distortion could be difficult too. For both methods simulation is a good instrument for such requirements. Numerical investigations could be helpful for planning of experiments and for the choice of further experimental investigations. This paper reports about numerical investigations concerning different contributions to the distortion potential. The simulations were done with the commercial Finite-Element-Code SYSWELD. To rule out distortions due to inhomogeneous cooling conditions the components were quenched with nitrogen in a gas nozzle field. With this technique a separation of distortion due to cooling and due to the manufacturing process is possible.

Dr. rer. nat. Friedhelm Frerichs, geb. 1961, studierte Physik und Mathematik und wurde 2001 am Fachbereich Physik der Carl-von-Ossietzky-Universität Oldenburg promoviert. Seit Mai 2001 ist er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Stiftung Institut für Werkstofftechnik in Bremen tätig und bearbeitet im SFB 570 das Teilprojekt A6.

Dr.-Ing. Thomas Lübben, geb. 1959, studierte Physik an der Universität Bremen. Seit 1986 ist er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Stiftung Institut für Werkstofftechnik in Bremen tätig und arbeitet hier auf dem Gebiet der Abschrecktechnik. Seit 2001 ist er Geschäftsführer des SFB 570 und Teilprojektleiter im Projekt A6.

Prof. Dr.-Ing. habil. Franz Hoffmann, geb. 1950, studierte Maschinenbau an der Universität Karlsruhe. Seit 1975 ist er in der Stiftung Institut für Werkstofftechnik in Bremen tätig und leitet dort die Abteilung Wärmebehandlung.

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Mayr, geb. 1938, Professor an der Universität Bremen, war bis März 2004 Leiter des Fachgebietes Werkstoffwissenschaften im Fachbereich Produktionstechnik, Geschäftsführender Direktor der Stiftung Institut für Werkstofftechnik in Bremen und Leiter der Hauptabteilung Werkstofftechnik. Bis Dezember 2003 war er darüber hinaus Sprecher des SFB 570.

Prof. Dr.-Ing. Hans-Werner Zoch, geb. 1953, Professor für Werkstofftechnik/Metalle im Fachbereich Produktionstechnik der Universität Bremen. Er ist seit März 2004 Geschäftsführender Direktor der Stiftung Institut für Werkstofftechnik und seit Januar 2004 darüber hinaus Sprecher des SFB 570.

Literatur

1. Thoben, K.-D.; Lübben, Th.; Clausen, B.; Prinz, Chr.; Schulz, A.; Rentsch, R.; Kusmierz, R.; Nowag, L.; Surm, H.; Frerichs, F.; Hunkel, M.; Klein, D.; Mayr, P.: „Distortion Engineering“: Eine systemorientierte Betrachtung des Bauteilverzugs. HTM57 (2002) 4, S. 276–282Search in Google Scholar

2. Frerichs, F.; Lübben, Th.; Hoffmann, F.; Mayr, P.: Einfluss von gezielt asymmetrischen Fertigungsbedingungen auf den Verzug infolge von Abschreckprozessen. HTM59 (2004) 3, S. 176–184Search in Google Scholar

3. Clausen, B.; Lübben, Th.; Frerichs, F.; Klein, D.; Kusmierz, R.; Nowag, L.; Prinz, C.; Surm, H.: Prozesskettenübergreifende Analyse der Verzugsentstehung am Beispiel von Wälzlagerringen. HTM59 (2004) 1, S. 35–44Search in Google Scholar

4. Hoffmann, F.; Keßler, O.; Lübben, Th.; Mayr, P.: „Distortion Engineering” – Verzugsbeherrschung in der Fertigung. HTM57 (2002) 3, S. 213–217Search in Google Scholar

5. Frerichs, F.; Lübben, Th.; Fritsching, U.; Hunkel, M.; Lohner, H.; Hoffmann, F.; Mayr, P.: Simulation of Gas Quenching. Angenommen zur Veröffentlichung in Journal de Physique IVSearch in Google Scholar

6. Richter, F.: Physikalische Eigenschaften von Stählen und ihre Temperaturabhängigkeit. Stahleisen-Sonderberichte Heft 10, Verlag Stahleisen, Düsseldorf, 1983Search in Google Scholar

7. FVA (Hrsg.): Simulation der Eigenspannungen von Stahlbauteilen bei der Wärmebehandlung. Schlussbericht für den Zeitraum 01.01.01 bis 10.06.03, AIF-Forschungsvorhaben Nr.: 35ZN/1, 2003.Search in Google Scholar

8. Brinksmeier, E.; Walter, A.; Sölter, J.; Nowag, L.: Einfluss der Drehbearbeitung auf den Verzug von 100Cr6-Ringen. HTM58 (2003) 5, S. 266–270Search in Google Scholar

9. Schulz, A.; Cui, C.; Fritsching, U.; Bauckhage, K.; Mayr, P.: Verzugsminimierung von Wälzlagerkomponenten im Fertigungsprozess durch Sprühkompaktieren. HTM59 (2004) 3, S. 161–168Search in Google Scholar

Erhalten: 2004-5
Online erschienen: 2013-05-02
Erschienen im Druck: 2004-08-01

© 2004, Carl Hanser Verlag, München

Articles in the same Issue

  1. Inhalt/Contents
  2. Inhalt
  3. Kurzfassungen/Summaries
  4. Kurzfassungen
  5. Simulation
  6. Numerische Simulation der Wärmebehandlung von Stahlbauteilen mit verschleißbeständigen grob zweiphasigen Schichten∗
  7. Simulation der Eigenspannungen von Bauteilen aus dem Wälzlagerstahl 100Cr6 bei der Wärmebehandlung∗
  8. Numerische Untersuchungen von Einflüssen inhomogener Fertigungsbedingungen auf den Verzug infolge von Abschreckprozessen
  9. Gefüge und Eigenschaften
  10. Alternative mechanische Oberflächen behandlungsverfahren zur Schwingfestigkeitssteigerung∗
  11. Messen und Prüfen
  12. Ein neues Messverfahren zur Bestimmung von Kohlenstoffprofilen∗
  13. Beschichtungstechnologien
  14. Schutz von Diamantwerkzeugen vor chemischem Verschleiß∗
  15. Technologische Grundlagenuntersuchungen zur Bearbeitung neuartiger schleif- und polierbarer PVD-Hartstoffschichten∗
  16. Wärmebehandlungsverfahren
  17. Ein voll regelbarer universeller Gasgenerator für die Wärmebehandlung∗
https://doi.org/10.3139/105.100296

Articles in the same Issue

  1. Inhalt/Contents
  2. Inhalt
  3. Kurzfassungen/Summaries
  4. Kurzfassungen
  5. Simulation
  6. Numerische Simulation der Wärmebehandlung von Stahlbauteilen mit verschleißbeständigen grob zweiphasigen Schichten∗
  7. Simulation der Eigenspannungen von Bauteilen aus dem Wälzlagerstahl 100Cr6 bei der Wärmebehandlung∗
  8. Numerische Untersuchungen von Einflüssen inhomogener Fertigungsbedingungen auf den Verzug infolge von Abschreckprozessen
  9. Gefüge und Eigenschaften
  10. Alternative mechanische Oberflächen behandlungsverfahren zur Schwingfestigkeitssteigerung∗
  11. Messen und Prüfen
  12. Ein neues Messverfahren zur Bestimmung von Kohlenstoffprofilen∗
  13. Beschichtungstechnologien
  14. Schutz von Diamantwerkzeugen vor chemischem Verschleiß∗
  15. Technologische Grundlagenuntersuchungen zur Bearbeitung neuartiger schleif- und polierbarer PVD-Hartstoffschichten∗
  16. Wärmebehandlungsverfahren
  17. Ein voll regelbarer universeller Gasgenerator für die Wärmebehandlung∗
Sign up now to receive a 20% welcome discount
Institutional Access
How does access work?
Have an idea on how to improve our website?
Please write us.
© 2025 De Gruyter Brill
Downloaded on 6.10.2025 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.3139/105.100296/html
Scroll to top button