Band 59, Heft 2

Kurzfassung Bis zum Ausgang des 19. Jahrhunderts wurde die Praxis der Härtung von Stahl noch maßgeblich durch Erfahrungswissen bestimmt. Durch die zu Beginn des 20. Jahrhunderts einsetzende wissenschaftliche Fundierung eroberte sich die Wärmebehandlung ein breites Anwendungsfeld. Das gilt auch für die Nitrierung. Am Beispiel des kontrollierten Nitrierens sowie neuerer Entwicklungen wird gezeigt, dass die wissenschaftlichen Grundlagen einen unverzichtbaren Leitfaden für die Optimierung von Behandlungstechnologien und Bauteileigenschaften darstellen. Die Beherrschung der komplexen Zusammenhänge erfordert aber auch heute noch umfassende Erfahrungen.

Kurzfassung Nichtrostende martensitische Stähle erreichen auch bei hohem Kohlenstoffgehalt kaum mehr als eine Ansprunghärte von 60 HRC und bleiben damit um rund 5–6 HRC unter der Härte niedriglegierter Stähle. Die Ursache liegt im höheren Restaustenitgehalt der nichtrostenden Stähle und es stellt sich die Frage, welche Möglichkeiten zu seiner Verringerung oder nachträglichen Umwandlung bestehen. Untersucht wird der Einfluss von Stickstoff, Kaltumformen, Tiefkühlen und Anlassen auf die Härtesteigerung. Dazu wurden vier nichtrostende Stähle ausgewählt, die mit C, N oder C+N legiert sind. Es zeigt sich, dass durch die Wahl der Härte-, Tiefkühl- und Anlasstemperatur eine Härte von 61 HRC zu erreichen ist, die durch Stauchumformung auf 68 HRC angehoben werden kann. Nach dem Kugelstrahlen liegt eine Randschichthärte von 66 HRC vor. In einem nachgestellten Festwalzversuch war die gewählte Belastung zu hoch, sodass neben hoher Härte Risse auftraten.

Kurzfassung Mit zunehmender Verschmutzung der Schmierstoffe nimmt die Lebensdauer von Wälzlagern ab. Die im Schmierstoff befindlichen Partikel führen in der Wälzkontaktzone zu einer lokalen Überhöhung der Flächenpressung, in deren Folge Anrisse und Pittingbildung auftreten können. Die Anrissempfindlichkeit von Kugellagerstählen kann durch spezielle Wärmebehandlungen, die z.B. zur Stabilisierung des Restaustenits im Randbereich bzw. zu randschichtverfestigenden Zuständen und Ausscheidungen fein verteilter Carbide führen, signifikant verringert werden, was sich in einer Erhöhung der Lebensdauer beim Einsatz von Wälzlagern in verschmutzten Medien niederschlägt. Im Rahmen eines FVA/AiF-Forschungsvorhabens wurden am IWT (Stiftung Institut für Werkstofftechnik) in Bremen zu diesem Thema Untersuchungen an Wälzlagern durchgeführt. Die Ergebnisse dazu werden in dieser Veröffentlichung dargestellt. Es wird gezeigt, wie durch geeignete Wärmebehandlungsmaßnahmen die Lebensdauer von Wälzlagerstählen auch unter verschmutzten Schmierbedingungen weiter gesteigert werden kann, wobei die Ergebnisse der Prüfung der Wälzlagereigenschaften vor und nach dem Einsatz ausführlich diskutiert werden.

Kurzfassung Die Verwendung von Acetylen als Kohlungsgas bei der Niederdruckaufkohlung zeigt deutliche verfahrenstechnische und qualitative Vorteile gegenüber der Verwendung von Propan. Weitläufig herrscht allerdings die Meinung vor, dass es sich bei Acetylen um ein besonders gefährliches Gas handelt, was die Anwendbarkeit für diesen Prozess problematischer bzw. schwieriger macht. Dieser Beitrag zeigt die Eigenschaften von Acetylen und den notwendigen Versorgungsaufbau im Vergleich zu dem herkömmlichen Kohlungsgas Propan auf. Zusätzlich werden Messungen bezüglich der resultierenden Abgaszusammensetzung gezeigt, welche die Konformität mit der TA-Luft darstellen. Die Arbeit zeigt deutlich, dass aus Gründen der Sicherheit, Verfügbarkeit und Kosten einer Anwendung von Acetylen nichts entgegenspricht.

Kurzfassung Das induktive Randschichthärten ist seit Jahrzehnten Bestandteil moderner Fertigungseinrichtungen und in vielen Industriezweigen fest etabliert. Dabei hat sich in der Methodik der Energieübertragung auf das Werkstück bis heute im Wesentlichen nichts geändert. Je nach der gewünschten Einhärtungstiefe werden höhere oder niedrigere Frequenzen, also HF- oder MF-Generatoren eingesetzt, wobei heute fast ausschließlich Transistorgeneratoren infrage kommen. Bei bestimmten Bauteilen kann aber eine gleichmäßige Einhärtungstiefe über eine stark strukturierte Oberflächenkontur mit einer Frequenz nicht erreicht werden, die z.B. bei Zahnrädern für höhere Festigkeitsansprüche verlangt wer-den muss. Mit dem neuen SDF-Härteverfahren können diese Diskrepanzen vermieden werden, da hier zwei unterschiedliche Frequenzen (HF und MF) simultan in hoher Leistungsdichte eingesetzt werden. Das heißt, die niedrige Frequenz wirkt vorwie-gend im konkaven Abschnitt der Werkstückoberfläche und die höhere Frequenz im konvexen Abschnitt. Diese unterschiedlichen Frequenzanteile können in der Leistungshöhe so differenziert werden, dass ein gleichmäßiges Einhärtungsprofil über die zu härtende Oberfläche erreicht werden kann.

Kurzfassung Die berührungslose Temperaturmessung ist bislang im Wesentlichen den Strahlungsmessgeräten vorbehalten. Oft sind die Messstellen jedoch optisch nicht zugänglich. Das hatte bisher zur Folge, dass in solchen Fällen eine berührungslose Temperaturmessung nicht möglich war. Basierend auf der Wirbelstromtechnik und der magnetischen Umwandlung ferromagnetischer Materialien wurde ein neues Temperaturmessverfahren entwickelt, mit dem das Überschreiten einer bestimmten Temperatur erfasst werden kann. Es wurden verschiedene Messmethoden und Messgrößen, wie Impedanzmessungen, Spannungsmessungen an Doppelspulen und Erfassen der Oberwellenanteile der Spulenspannung, untersucht. Die Ergebnisse konnten schließlich erfolgreich in einem Prototypen umgesetzt werden, der auch die Erfassung von Schwelltemperaturen an bewegten Objekten erlaubt. Mögliche Einsatzfelder sind überall dort zu finden, wo eine bestimmte Temperatur nicht überschritten werden darf oder eine bestimmte Temperatur eingehalten werden muss. Der Abstand zwischen dem temperaturbeständigen Wirbelstromsensor und der ferromagnetischen Schicht darf einige Millimeter betragen und ermöglicht somit auch Messungen an bewegten Objekten wie Walzen oder Wellen. Nichtmetallische Medien zwischen Messspule und Sensorschicht haben keinen Einfluss auf die Messung. Dies ist von großem Vorteil, wenn Schmierstoffe, Kühlstoffe oder andere Flüssigkeiten eine Messung mit Pyrometern unmöglich machen.

Kurzfassung In Ofenanlagen mit dem Wärmebehandlungsgut eingeschleppte Fremdstoffe, meist aufgetrocknete Fertigungshilfsstoffe sowie Wasch- und Spülwässerrückstände, können zu erheblichen Zerstörungen von Ofenbauteilen führen. Das gilt sowohl für die metallischen Ofenbauteile aus hoch hitzebeständigen CrNi-Stählen wie auch für die feuerfesten Auskleidungen der Öfen, die zu wesentlichen Anteilen aus SiO 2 und Al 2 O 3 bestehen.

Kurzfassung Gemischte Bauteilchargen treten im Bereich der Oberflächen- und Wärmebehandlung besonders in Lohnbetrieben häufig auf. Unterschiedliche Bauteile mit gleichem Behandlungsziel werden unter Berücksichtigung der verfahrenstechnischen und räumlichen Rahmenbedingungen und unter Zuhilfenahme des vorhandenen Chargiermaterials mehr oder weniger willkürlich zu Chargen zusammengefasst. Wichtige Zielsetzungen sind hierbei die optimale Anlagenauslastung und die termingerechte Bearbeitung unterschiedlicher Aufträge bei gleichzeitiger Sicherstellung des geforderten Behandlungsziels. Eine systematische Zusammenstellung der Charge anhand definierter Einflussfaktoren findet hierbei jedoch nur in den seltensten Fällen statt. Eine vorausschauende und systematische Planung im Bereich der Chargenzusammensetzung kann deshalb aus Sicht von Auftragsplanung und Kostenkalkulation zur besseren Planbarkeit der Betriebsabläufe beitragen. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen des DFG-Sonderforschungsbereiches 392 “Entwicklung umweltgerechter Produkte„ eine Methode zur vorausschauenden Abschätzung der Chargengröße von virtuellen Bauteilen entwickelt. Hierauf basierend wird ein Konzept vorgestellt, das den Weg zu einer computerunterstützten systematischen Zusammenstellung von Chargen verschiedener Bauteile anhand von definierten Kriterien eröffnet.

Kurzfassung In dem Beitrag werden unternehmensstrategische Lösungen zur Eingliederung von Wärmebehandlungseinrichtungen in die Fertigungskette behandelt. Methodische Anleitung für die Durchführung von Machbarkeitsstudien, die zum Ziele haben, Konvergenzkriterien zwischen integrierender Fertigung und zu integrierender Wärmebehandlung aufzuzeigen, werden anhand praktischer Erfahrung plausibel gemacht. Sowohl Merkmale der Wärmebehandlung als auch jene der zu integrierenden Prozesse bei branchenfremder Fertigung, wie beispielsweise bei Kfz-Komponenten, Getriebeteilen oder Lagerkomponenten, werden hinsichtlich möglicher Konvergenz diskutiert und Möglichkeiten für Problemlösungen aufgezeigt. Berücksichtigt werden dabei Fragen der Qualitätslenkung, der Qualitätssicherung und Mitarbeiterqualifikation. Einschränkende Faktoren, wie gesetzliche Auflagen, Risiken in der Qualitätssicherung und Flexibilitätseinbußen, werden erörtert und positive Nebeneffekte, wie Straffung der Produktion und Zielkostenbetrachtung, berücksichtigt.