Volume 64, Issue 6

Kurzfassung Die Kombination von Mangan und Schwefel im Stahl führt zur Bildung von Mangansulfiden. Diese Einschlüsse werden bei der Umformung in Walzrichtung gestreckt und mindern bei Belastungen quer zur Walzrichtung die Schwingfestigkeit. Um optimale mechanische Eigenschaften zu erzielen, sollte der Schwefelgehalt im Stahl so klein sein, dass er die Ermüdungsrissbildung nicht beeinflusst. Auf der anderen Seite wird die Zerspanbarkeit bereits durch geringe Mengen an Schwefel verbessert. Die Spanform wird positiv beeinflusst und der Werkzeugverschleiß verringert. Sprühkompaktieren bietet die Möglichkeit, schwefellegierte Stähle mit verbesserter Zerspanbarkeit herzustellen, bei denen die mechanischen Eigenschaften nur geringfügig verschlechtert werden. Die schnelle Abkühlung während der Erstarrungsphase führt zur Bildung kleiner Mangansulfideinschlüsse, die sich im Vergleich zu großen Sulfiden weniger schädlich auf die Dauerfestigkeit auswirken. Bei den in diesem Vorhaben untersuchten Stählen wurden die Dauerfestigkeiten bei Belastungen längs zur Walzrichtung durch die Schwefelzugabe nicht negativ beeinflusst. Bei den senkrecht zur Walzrichtung belasteten Querproben hingegen lag bei allen, bis auf einer besonders kalt gesprühten Variante, bei generell niedrigerer Dauerfestigkeit der Rissausgang an Mangansulfiden. Im Vergleich zu konventionell hergestellten, schwefelarmen Stählen führte die Schwefelzugabe nur bei einem Teil der Stähle zu einer Verbesserung der Zerspanbarkeit.

Kurzfassung Das Einsatzhärten ist nach wie vor das am meisten angewendete Wärmebehandlungsverfahren in der Stahl verarbeitenden Industrie. Es ermöglicht, Bauteile aus den leicht bearbeitbaren Einsatzstählen herzustellen und diese mit einer Randschicht zu versehen, die durch eine hohe Härte, Festigkeit und Druckeigenspannungen bei zweckentsprechender Kernfestigkeit gekennzeichnet ist. Damit werden die wichtigen Funktionseigenschaften Schwingfestigkeit und Verschleißwiderstand erreicht. Beleuchtet werden die in der industriellen Fertigung derzeit übliche Verfahrenstechnik zum Aufkohlen und Härten, die gebräuchlichen Aufkohlungs- und Abschreckmittel sowie die Mess- und Regeltechnik. Auf bewährte Möglichkeiten wird hingewiesen, mit denen der Diffusionsprozess Aufkohlen wirtschaftlich gestaltet und die daraus resultierende Problematik des Werkstoffverhaltens und der Anlagentechnik beherrscht werden kann. Aus heutiger Sicht erscheint es notwendig, durch intensives „distortion engineering“ den Aufwand für das wegen der Maß- und Formänderungen unvermeidliche Nachbearbeiten zu minimieren. Damit verbunden ist auch der Wunsch, über allgemein handhabbare Simulationsprogramme zu verfügen, mit denen sich die durch ein Einsatzhärten zu erwartenden Bauteil-Eigenschaften treffsicher voraussagen lassen. Ein wertvoller Beitrag für die Qualitätssicherung wäre sicher auch eine Messmethode, mit der sich das Wachsen der Aufkohlungsschicht online verfolgen und anzeigen ließe.

Kurzfassung Laut Schrifttum können durch den Einsatz sehr hoher Abschreckgeschwindigkeiten Druckeigenspannungen in Oberflächennähe und daraus resultierend signifikante Steigerungen der Lebensdauer erzielt werden. Diese Verfahren werden unter dem Begriff „Intensive Quenching“ geführt. In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse eines Forschungsprojektes vorgestellt, das vom Fachausschuss „Abschrecken“ der AWT initiiert wurde und das sich kritisch mit dieser Thematik auseinandergesetzt hat. Als ein wesentliches Ergebnis konnte eine Kenngröße abgeleitet werden, die Geometrie, Werkstoff und Prozess bewertet. Druckeigenspannungen in durchhärtenden Teilen können erreicht werden, wenn ein kritischer Wert dieser Größe überschritten wird. Auch lassen sich Lebensdauersteigerungen erzielen, die beim eingesetzten Prüfverfahren aber relativ gering ausfielen.

Kurzfassung Das Abschrecken von Bauteilen mit Gasen hat gegenüber der Abschreckung in flüssigen Medien wesentliche Vorteile, wie z.B. ein reduziertes Sicherheitsrisiko, eine höhere Umweltverträglichkeit, die Möglichkeit einer direkten Beeinflussung des Härteergebnisses und einen stabileren Abkühlverlauf, was insgesamt zu einem sichereren und einem besser beherrschbaren Abschreckprozess führt. In diesem Beitrag werden prozesstechnische Varianten des Gasabschreckprozesses vorgestellt, um gezielt das Ergebnis der Hochdruckgasabschreckung beeinflussen zu können. Zum einen werden strömungsbeeinflussende Einbauten in der Abschreckvorrichtung diskutiert, die die Möglichkeit bieten, lokal an den abzuschreckenden Bauteilen den Wärmeübergang zu steuern. Zum anderen wird eine Methode präsentiert, um werkstoffabhängige Abschreckergebnisse beim Hochdruckgasabschrecken vorherzusagen, um so den Abschreckprozess gezielt an die jeweilige Werkstoffzusammensetzung anpassen zu können. Hierbei wird auf wiederholte Abkühlmessungen in den Anlagen und chemische Analysen des verwendeten Stahls verzichtet. Mit Hilfe von zu ermittelnden Korrelationsdiagrammen können geeignete Prozessparameter, insbesondere die Gasart, der Systemdruck und der Volumenstrom, anhand der Härteforderungen gezielt angepasst und eingestellt werden. Auf diese Weise wird die Energieeffizienz des Gasabschreckprozesses weiter erhöht.

A previous study to test the wear of diffusion hardened titanium Ti-6Al-4V sliding against tool steel, particularly under highly loaded lubricated conditions, was inconclusive: firstly because of pick up and secondly because the tool steel disk tended to wear more than the titanium pin. The treatment that performed best in these tests – carbon monoxide diffusion – was selected for further testing using an alumina disk. It was found that the wear rate of titanium treated by carbon monoxide diffusion against alumina depends on the morphology of the ceramic surface layer. A more porous layer wore less in lubricated conditions, but more in dry conditions. Treated titanium wore about an order of magnitude less than carburised steel in dry conditions but about the same in lubricated conditions.

Kurzfassung Im Rahmen des Forschungsprojektes „Vergleichende Untersuchung von Bauteileigenschaften zur beanspruchungsgerechten Auslegung präzisionsgeschmiedeter Langteile“, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wurde, wurden am IPH in Hannover (Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH) die dynamischen Festigkeitseigenschaften gratlos und konventionell mit Grat geschmiedeter Bauteile untersucht. Anhand von Dauerschwingversuchen (Dreipunkt-Biegeschwingversuch) konnte die dynamische Festigkeit der Bauteile ermittelt werden. Die Ergebnisse dieser Versuche zeigen, dass prozessseitige Faktoren, wie Oberflächengüte und Faserverlauf, des gratlosen Gesenkschmiedeverfahrens gegenüber dem konventionellen bei hohen dynamischen Kräften zu höheren Lastspielzahlen führt.