Volume 63, Issue 2

Kurzfassung Konventionelle Gasaufkohlungs-Durchstoßanlagen wurden in den letzten 20 Jahren ständig weiterentwickelt und haben sich damit einen festen Platz in der Wärmebehandlung gesichert. Im Bestreben, die Wärmebehandlungskosten zu verringern, entstand eine neue Anlagengeneration, die eine verbesserte Produktqualität bei reduziertem Gas- und Energieverbrauch gewährleistet. Im ersten Teil des Beitrags wird ein Hochdruck-Gasabschreckmodul für Gasaufkohlungsanlagen vorgestellt, das sowohl für Neuanlagen als auch zum Umrüsten bestehender Anlagen geeignet ist. Anhand eines Beispiels wird gezeigt, dass sich Maß- und Formänderungen von Getriebeteilen durch Einsatz dieses Gasabschreckmoduls im Vergleich zur Ölabschreckung deutlich verringern lassen. Als Alternative zu Durchstoßanlagen werden in den letzten Jahren verstärkt Ringherdofenanlagen zum Einsatzhärten von Getriebeteilen eingesetzt. Der Chargentransport mittels Ringherdes verringert den Verschleiß der Chargenroste und erlaubt eine Trennung der einzelnen Behandlungszonen. Dies führt zu effizientem Gas- und Energieeinsatz sowie zu deutlich verringerten Prozessdauern. Ein Ringherdofen und eine moderne Gasaufkohlungs-Durchstoßanlage wurden unter möglichst ähnlichen Prozessbedingungen betrieben und die Ergebnisse einander gegenübergestellt. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass die Prozessdauern im Ringherdofen bei einer Einsatzhärtungstiefe (CHD) von 0,8 mm deutlich niedriger lagen als in der Durchstoßanlage. Die Ursache für diesen Unterschied wurde systematisch untersucht und rechnerisch überprüft. Die Ergebnisse dieser Untersuchung werden vorgestellt und die Vor- bzw. Nachteile beider Anlagenkonzepte diskutiert.

Kurzfassung Die bei der Niederdruckaufkohlung von Stahl im Ofenraum und an der Stahloberfläche ablaufenden Pyrolyse- und Aufkohlungsvorgänge sind bisher nur zum Teil verstanden. Am Engler-Bunte-Institut wird vor allem unter dem Gesichtspunkt der Minimierung der Aufbauproduktbildung und des Verständnisses der Entstehung höherer Kohlenwasserstoffe die Aufkohlung mit verschiedenen kurzkettigen Kohlenwasserstoffen untersucht. Im vorliegenden Artikel wird die Modellierung der Pyrolyse- und der Oberflächenreaktionen von Ethin unter den Bedingungen des Niederdruckaufkohlens von Stahl vorgestellt. Mit einem formalkinetischen Modell zur Beschreibung der homogenen Ethinpyrolyse können die in verschiedenen Laborapparaturen untersuchten Pyrolysereaktionen über einen weiten Versuchsparameterbereich und unter Bedingungen nahe denen industrieller Anlagen zuverlässig beschrieben werden. Durch Einführung einer zusätzlichen Oberflächenreaktion wurde ein Aufkohlungsmodell formuliert, welches die Gasphasenzusammensetzungen auch während des instationären Aufkohlungsvorgangs beschreiben kann.

Kurzfassung Bei Werkzeugstählen mit hohem Kohlenstoffgehalt liegt während des Austenitisierens, bedingt durch Carbide, in der Regel nicht mehr als ca. 0,6 Masse-% Kohlenstoff gelöst in der Matrix vor. In neu entwickelten, hochfesten, nichtrostenden CrMnCN-Austeniten sind dagegen trotz 18 Masse-% Chrom ca. 1 Masse-% Kohlenstoff + Stickstoff ausscheidungsfrei im Gitter gelöst. Neue Fragestellungen für die Wärmebehandlung ergeben sich aus der Kombination (C+N) statt C oder N sowie der großen Menge gelöster interstitieller Atome. Untersucht werden die Lösungsglühtemperatur, der Einfluss der Ofenatmosphäre sowie das Abschreckverhalten der neuen Stähle. Mit wachsendem (C+N)-Gehalt steigt die Lösungsglühtemperatur an. Es werden unterschiedliche Randzonenbeeinflussungen durch das Lösungsglühen in Luft, 1 bar Stickstoff oder Vakuum festgestellt. Durch die Lage der Ausscheidungsgebiete ist die t 10/7 -Zeit für diese neuen Stähle von größerer Bedeutung als die t 8/5 -Zeit. Die Untersuchung des Abschreckverhaltens offenbart die Notwendigkeit kurzer t 10/7 -Zeiten.

Kurzfassung Der grundlegende Ansatz, den Verzug von Bauteilen als eine Systemeigenschaft aufzufassen, setzt sich im wissenschaftlichen, aber auch im industriellen Kontext immer mehr durch. Der im Jahr 2001 eingerichtete Sonderforschungsbereich „Distortion Engineering – Verzugsbeherrschung in der Fertigung“ hat diesen Ansatz aufgegriffen und beschäftigt sich mit der Bestimmung signifikanter Einflussgrößen und Wechselwirkungen über die gesamte Fertigungskette von ausgewählten Bauteilen, um die wesentlichen Mechanismen der Verzugsentstehung zu identifizieren. In diesem Zusammenhang kommt der bauteilspezifischen Beschreibung des Verzuges für eine erfolgreiche Lösung der Verzugsproblematik eine wesentliche Bedeutung zu. Im Bereich der Wälzlagertechnik ist eine entscheidende Kenngröße die Rundheitsabweichung der Laufbahnen. Zur Analyse der Verzüge ist diese Größe allerdings nur bedingt geeignet, da sie keine Informationen zur Form des Verzuges liefert. Deshalb wird in der Literatur zur Verzugsbeschreibung die Fourieranalyse eingesetzt, die es ermöglicht, die Rundheitsabweichungen in ihre jeweilige Erscheinungsform, wie z.B. Ovalität oder Dreieckigkeit, aufzuschlüsseln. Zudem ist es über diese Analyse möglich, den Verzug zusätzlich zur Angabe eines Betrages noch mit einer Richtung in den verschiedenen Erscheinungsformen zu beschreiben. In diesem Beitrag sollen die Möglichkeiten der Fourieranalyse zur Verzugsbeschreibung am Beispiel eines Kegelrollenlageraußenringes vorgestellt werden. Neben den grundsätzlichen Aspekten der Fourieranalyse wird eine neue Darstellungsform zur Verzugsanalyse in der komplexen Zahlenebene eingeführt, die sowohl den Betrag als auch die Richtung des Verzuges veranschaulicht.

Kurzfassung Die Bauteilreinigung ist ein Verfahren der Fertigungslinie, bei dem Verunreinigungen, Kontamination bzw. Schmutz von den Teileoberflächen entfernt werden. Die Notwendigkeit beruht auf Anforderungen an die Oberflächenqualität, damit nachgeschaltete Bearbeitungsverfahren funktionieren, oder besteht wegen der Funktionalität des technischen Bauteils. Im folgenden Text wird eingegangen auf Herkunft und Zusammensetzung von Verunreinigungen, auf die Verfahrenstechnik von Reinigungsanlagen und die Wirkmechanismen der unterschiedlichen Reinigungsmittel. Schließlich werden Verfahren zur Bewertung des Reinigungsergebnisses bzw. -erfolgs diskutiert.

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.