Volume 59, Issue 3

Kurzfassung Die Minimierung der Maß- und Formänderungen von Komponenten aus Wälzlagerstahl während der Fertigungskette ist von hoher wirtschaftlicher Bedeutung. Um die Grenzen der Erreichbarkeit darzustellen, ist ein Vergleichswerkstoff mit hoher Verzugsunempfindlichkeit zu verwenden. Um diesen zu erörtern, wurde der Wälzlagerstahl 100Cr6 durch Sprühkompaktieren urgeformt, dann konventionell weiterverarbeitet und wärmebehandelt. Im Vergleich zu konventionell strangvergossenen Werkstoffen zeigen sich bei der Wärmebehandlung sowohl nach einer Öl- als auch nach einer Gasabschreckung an dünnen Ringen geringere Rundheitsänderungen. Dies wird auf die durch den Sprühkompaktierprozess erreichte hohe Homogenität des Werkstoffs zurückgeführt.

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 a p und der Schnittgeschwindigkeit v c 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.

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.

Kurzfassung Bei der Abschreckung von Bauteilen innerhalb des Wärmebehandlungsprozesses besteht die Möglichkeit einer gezielten Kompensation von Verzugspotenzialen. Hierfür geeignete Wärmeübergangsbedingungen sind im Gasabschreckprozess durch die Aufprägung und Regelung eines angepassten (räumlich und/oder zeitlich variierenden) Strömungsfelds auf der Basis von flexiblen Düsenanordnungen realisierbar. Zur Untersuchung des durch Wärmebehandlungen ausgelösten Bauteilverzugs wird der lokal asymmetrische Abschreckvorgang in gasförmigen Medien analysiert und modellmäßig beschrieben. Das Potenzial von Maßnahmen zur Vermeidung bzw. Reduzierung von Bauteilverzügen wird hier auf der Basis von Simulationsrechnungen abgeschätzt. Ziel der Untersuchungen ist es, auf der Basis eines integralen Prozessmodells die Inline-Steuerung asymmetrischer Abkühlbedingungen als verzugskompensierender Maßnahme im Abschreckprozess vorzunehmen. In diesem Beitrag wird die Prozesstechnik zur Verzugskompensation durch asymmetrische Abkühlbedingungen an Modellgeometrien in flexiblen Gasdüsenfeldern vorgestellt. Aus der Simulation der Strömungsbedingungen im Abschreckmedium und des Werkstückverhaltens im Abschreckprozess lässt sich in einem integralen Gesamtmodell für den Prozess des Gasabschreckens das Potenzial für eine Verzugskompensation ermitteln.

Kurzfassung Der Begriff Genauigkeit spielt in der Mess- und Prüftechnik eine zentrale Rolle, er wird jedoch häufig unscharf oder sogar missverständlich verwendet. Die in den einschlägigen Normen und Richtlinien inzwischen weltweit vorgenommene Unterteilung dieses Begriffes in die Unterbegriffe Richtigkeit und Präzision erlaubt zwar einerseits die exakte Quantifizierung der Genauigkeit, stößt aber andererseits aufgrund von oft weitschweifiger und unbefriedigender Erörterung beim Anwender nicht selten auf Unverständnis. Der vorliegende Beitrag widmet sich dieser Thematik mit der Zielsetzung einer kompakten Darstellung der wichtigsten Problempunkte. Am Ende gibt er praktische Hinweise für die Erledigung von Kalibrieraufgaben in Industrie, Forschung und Entwicklung.

Kurzfassung Anhand von zahnradähnlichen Biegeproben aus dem Einsatzstahl 16MnCr5 (1.7131) wurde die Auswirkung unterschiedlicher Randschichtzustände auf die Schwingfestigkeit untersucht. Die Untersuchungen hatten zum Ziel, weiterführende Informationen über den Einfluss des Oberflächen-, Gefüge- und Eigenspannungszustandes der randschichtnahen Werkstoffbereiche auf die Prozesse zu liefern, die bei schwingender Belastung das Versagen einsatzgehärteter, biegebeanspruchter Proben bestimmen. Durch eine definierte und reproduzierbare Herstellung verschiedener Randschichtzustände sollten insbesondere Aussagen über die Auswirkungen der Randoxidation, der Oberflächenrauheit sowie der Eigenspannungen auf die Anrissbildung und die Rissausbreitung erzielt werden. Mithilfe bruchmechanischer Ansätze und des Fehlstellenkonzeptes wurden die Einflüsse der einzelnen Untersuchungsparameter quantifiziert und die zwischen ihnen bestehenden und zum Teil sehr komplexen Wechselwirkungen bewertbar gemacht.

Kurzfassung Im Bemühen eines Prozessfähigkeitsnachweises werden die Wärmebehandlungsbetriebe in zunehmendem Maße von ihren Auftraggebern mit den Prozessfähigkeitskennzahlen C p und C pk konfrontiert. Die Wärmebehandlung ist jedoch ein sehr komplexer fertigungstechnischer Ablauf, bei dem das Ergebnis des zu garantierenden Prozesses nicht ausschließlich durch die Wärmebehandlung selbst bestimmt wird, sondern in erheblichem Maße von der Bauteilgeometrie und dem verwendeten Stahl abhängig ist. Zusätzlich dürfte bei den Härteprüfmaschinen in einer Vielzahl von Fällen damit zu rechnen sein, dass ihre Prüfmittelfähigkeit im Zusammenhang mit der Einhaltung von Toleranzen in der Wärmebehandlung nicht gegeben ist, obwohl diese gemäß den gültigen DIN EN ISO-Normen Härteprüfung, dort jeweils Teil 2, als geprüft und “zugelassen” einzustufen sind. Im Folgenden wird über die Ergebnisse des bundesweiten Ringversuchs zur Prozessfähigkeitsbewertung des Einsatzhärtens berichtet.

Kurzfassung Umwandlungshärten mit Laserstrahlung ist eine bekannte Härtemethode. Mit den klassischen Materialbearbeitungslasern CO 2 und Nd:YAG blieb diese Oberflächenbearbeitung aus prozess-technischen und aus Kostengründen eher eine Nischenanwendung. Hochleistungs-Diodenlaser sind seit einiger Zeit auf dem Weg, den Einsatz des Laserhärtens für ein breiteres Anwendungsfeld zu ermöglichen. Durch ihren hohen Wirkungsgrad, die geringe Baugröße, einen rechteckigen Fokus und die für Oberflächenanwendungen gut geeignete Wellenlänge stellen sie eine ideale, kostengünstige Lichtquelle für ein berührungsloses, flexibles Härteverfahren dar. Diese Eigenschaften des Hochleistungs-Diodenlasers führen auch zu Vorteilen beim Einsatz zum laser-induzierten Beschichten von Oberflächen, auch wenn hier die Kombination mit Pulver- oder Drahtzuführung unter Umständen aufwändigere technische Lösungen erfordert als das Härten. In diesem Artikel möchten wir die Methode erläutern und das Potenzial anhand von ausgewählten Beispielen darstellen.

Kurzfassung Wie im Literaturüberblick (Teil 1) dargestellt, bietet das Sprühkompaktieren gute Voraussetzungen zur Erzeugung modifizierter bzw. neuer metallischer Werkstoffe. Im Teil 2 dieser Arbeit wird dargestellt, inwieweit die Vorzüge dieses Verfahrens für den Stahl 100Cr6 zur Verbesserung des Gefüges und der mechanischen Eigenschaften genutzt werden können. Hierzu wurden unter Variation wesentlicher Prozessparameter sprühkompaktierte Halbzeuge aus dem Stahl 100Cr6 erzeugt, werkstoffkundlich charakterisiert und in Bezug auf ihre Eignung für die nachfolgenden Verarbeitungsschritte Warmwalzen und Wärmebehandlung bewertet.