Volume 62, Issue 5

In der Galvanotechnik ebenso wie in der Wärmebehandlungstechnik werden die zu behandelnden Teile in vielen Fällen auf Träger- bzw. Chargiergestellen angeordnet. Diese Anordnungen lassen sich aus praktischer Sicht auch als Positionsmatrizen verstehen. Bei einem optimierten Prozess sollten die Produkte nach dem Behandlungszyklus keine signifikanten Unterschiede in den Qualitätseigenschaften aufweisen, die ihrer Position in der jeweiligen Matrix zuzuschreiben wären. Die Ergebnisse einer stichprobenartigen Prüfung nur einiger weniger Produkte – nach Prozessdurchlauf entnommen aus vorher festgelegten Ortsbereichen solcher Gestelle – lassen sich leicht in Form eines Fertigungs-Diagnose-Diagramms (FDD) visualisieren. Eine solche Darstellung vermittelt auf einfachste Weise, sozusagen „auf einen Blick“, die wesentlichsten Informationen über die Produktqualität und deckt darüber hinaus zuverlässig die Schwächen des Prozesses ohne Rückgriff auf komplexe Datenanalysen auf. Die im vorliegenden Beitrag beleuchteten Vorteile des Fertigungs-Diagnose-Diagramms können jedoch weit über die exemplarisch genannten Anwendungsgebiete hinaus in fast allen Feldern der Produktionstechnik mit hoher Effizienz genutzt werden.

Vor dem Hintergrund der Energieeinsparung gewinnt der Wunsch nach Leichtbaukonstruktionen immer mehr an Bedeutung. Branchen, wie die Luft- und Raumfahrtindustrie, Sportgerätehersteller und der Automobilbau, setzen vermehrt auf den Einsatz von Schichtverbunden. Den Vorteilen hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften stehen, bedingt durch die Materialkombinationen oder Prozessvorgaben, Schwierigkeiten in der Fertigung gegenüber. Besonders in der Zerspanung treten Probleme hinsichtlich der Verarbeitung auf. In der vorliegenden Arbeit werden Zerspanuntersuchungen an einem typischen Werkstoffverbund aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff und Aluminium unter Einsatz von drei verschiedenen Minimalmengenschmierstoffen vorgestellt und mit der Trockenbearbeitung verglichen. Als Bearbeitungsprozess wurde der Prozess Bohren ins Volle durchgeführt. Zur Beurteilung der Prozessqualität wurden die Parameter Vorschubkraft F f , die gemittelte Rautiefe Rz und die Abweichung der Bohrungsdurchmesser vom Zieldurchmesser D der hergestellten Bohrung herangezogen. Die Ergebnisse zeigen eindeutige Qualitätssteigerungen unter Einsatz der Minimalmengenschmierung. Die verwendeten Schmierstoffe lieferten, in Abhängigkeit ihres chemischen Aufbaus, unterschiedliche Resultate bezüglich der Bewertungskriterien.

In Werkzeugmaschinen, in denen wassergemischte Kühlschmierstoffe verwendet werden, gibt es Bereiche, die nur schwer oder gar nicht zu reinigen sind. Genau hier werden sich mikrobiologische Beläge, auch Biofilme oder „Pilznester“ genannt, entwickeln und zu einer kontinuierlichen Wiederverkeimung der ganzen Anlage führen. Die Folgen sind Qualitätsverluste in der Fertigung, verkürzte Standzeiten des Kühlschmierstoffs und dadurch bedingt erhöhte Kosten in der Produktion. Das hier vorgestellte Vorhaben hatte das Ziel, Oberflächen antimikrobiell auszustatten oder entsprechend zu modifizieren, dass sie der Anlagerung von Pilzen und Bakterien entgegenwirken und so die Entstehung von Biofilmen weitgehend verhindern. Grundsätzlich kamen zwei unterschiedliche Verfahren der Oberflächenbehandlung zum Einsatz. Zum einen wurden antimikrobiell ausgestattete Lacksysteme verwendet, die sich eignen, bereits bestehende Anlagen nachträglich auszurüsten. Zum anderen wurden antimikrobiell wirksame Metallpartikel direkt auf Stahloberflächen aufgebracht. Im Rahmen des Vorhabens konnten eine ganze Reihe verschiedener Systeme entwickelt werden, die auch einen achtwöchigen Einsatz unter den Bedingungen eines realen Produktionsprozesses erfolgreich bestanden.

In der vorliegenden Arbeit wurde das Verzugsverhalten einer komplexen Kraftfahrzeugkomponente untersucht. Dabei stellte sich die Bauteilgeometrie als dominierender verzugsbeeinflussender Faktor heraus. Darüber hinaus wurde erörtert, was die Bauteilgeometrie zum Träger von Verzugspotenzial macht. Abschließend wurde an einfachen Leistengeometrien gezeigt, wie sich der Wärmebehandlungsverzug eines Bauteils durch gezielte Geometriemodifikationen reduzieren lässt.

The size change of a low carbon maraging steel and of a ledeburitic cold work tool steel produced by ingot (IN) or powder metallurgy (PM) was measured by dilatometry using specimens taken in longitudinal or transverse direction of hot working. The anisotropy of the size change during martensitic transformation Δε M was negative for the maraging and the PM steel, but positive for the IN steel and the more so, if the cooling rate was raised by injecting liquid nitrogen during quenching to −150 °C. The microstructure and texture was investigated by high resolution SEM equipped with microprobe analysis and respective imaging as well as by EBSD. The results show that Δεis not related to a texture M of the martensitic matrix but to a microstructural banding caused by microsegregation and hot working. The alignment of the eutectic M 7 C 3 carbides in the direction of hot working coincides with their texture.

Unvermeidbarer Verzug, der in nicht umwandelnden Werkstoffen durch thermische Spannungen während der Abschreckung entsteht, hängt von relativ wenigen Parametern ab: Härtetemperatur, Umgebungstemperatur, Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit, Dichte, thermische Dehnung, E-Modul, Poisson-Zahl, Streckgrenze und Verfestigungsverhalten. Zusätzlich beeinflussen noch die Form und die Größe des Bauteils den Verzug. Bisherige Untersuchungen an langen und dünnen Zylindern haben gezeigt, dass es ein typisches Maßänderungsverhalten beim Abschrecken von Zylindern im Gasdüsenfeld gibt, das abhängig von der Biot-Zahl ist. Es stellt sich nunmehr die Frage, wie die anderen Parameter auf den Verzug wirken und wie diese mit der Biot-Zahl zusammenwirken. Mittels einer Dimensionsanalyse konnten die oben genannten 14 Parameter auf neun dimensionslose Kennzahlen reduziert werden. Eine numerische Analyse dieser Kennzahlen hat gezeigt, dass sieben dieser dimensionslosen Kennzahlen den Verzug beeinflussen.

Quench crack propensity has been investigated for two identical medium carbon steels (50CrMo4) which only differed in sulfur content. The standard variant of the material was affected by manganese sulfide inclusions whereas the low sulfur material was essentially free of sulfides. 80 mm, cylindrical test specimens were used. The test specimens had been cut out of cross rolled steel plates in which the manganese sulfide were flattened to discoid shape. The specimen orientation was in direction of principal deformation where the flattened sulfides were aligned with the test specimen axis. The largest sulfides reached lengths of 150 μm. Both materials were austenitized at 850 °C for 60 minutes, quenched in a salt-bath at 180 °C and immediately annealed at 425 °C for one hour. It turned out that the standard material developed quench cracks which initiated at manganese sulfide. No cracks could be found in the low sulfur material. Thermal and transformational stresses, which develop during quenching, aggravate the stress situation around the manganese sulfide and cause the cracking. The results are interpreted in fracture mechanical terms.