Verringerung der Streubreite bei der erzielten Randhärtetiefe beim Induktionshärten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Es wurden ganzheitliche Untersuchungen zum Einfluss des Ausgangsgefügezustandes auf das Wärmebehandlungsergebnis beim induktiven Randschichthärten durchgeführt und daraus eine vom Werkstoffzustand unabhängige Regelung der Induktionsanlage erarbeitet. Bei den Induktionsversuchen konnte gezeigt werden, dass durch die Auswertung der während des Prozesses aufgenommen Leistungskurve ein Zusammenhang zum Ausgangs-Gefügezustand abgeleitet werden kann. Die Leistungskurve kann somit als Regelungsparameter für die Werkstoffzustandsunabhängige Onlineregelung herangezogen werden. Es konnte ebenfalls gezeigt werden, dass mittels Simulation der tiefenabhängigen Temperaturverläufe und unter Berücksichtigung der Diffusion sehr gute Übereinstimmung mit den experimentell ermittelten Daten und den ZTA-Schaubildern erzielt werden konnte. Mittels Simulation können Änderungen im Gefüge, z.B. Korngröße, ohne signifikanten experimentellen Aufwand unkompliziert berücksichtigt werden. In einem weiteren Schritt wurde die Erkennung des Werkstoffzustand und die entsprechende Regelung, basierend der mittels Simulation und Experiment erarbeiteten Kenngrößen, in die Anlagensteuerung implementiert. Somit ist es möglich, für den vergüteten und den normalisierten Werkstoffzustand gleiche Randhärtetiefen (Rht) ohne Kenntnis des Ausgangsgefüges zu erreichen. Ein Problem war die Erkennung des - aus technischer Sicht für die Induktion - weichgeglühten Werkstoffzustands. Dieser wurde daraufhin in der Simulation und der anschließenden Onlineregelung nicht berücksichtigt. Für künftige Arbeiten ist angedacht die folgenden Punkte genauer zu untersuchen: Erkennung der Werkstoffzustände an veränderter Proben- und Induktor-Geometrie, um Übertragbarkeit zu überprüfen Untersuchungen niedrigerer Frequenzen. Mit sinkender Frequenz des Wechselfeldes steigt die Stromeindringtiefe. Damit sollte sich ebenfalls der weichgeglühte Werkstoffzustand identifizieren lassen. Darüber hinaus sollte untersucht werden, ob die Anlasszustände der Proben identifiziert werden können. Übertragbarkeit der Regelung auf Induktionsanalgen der neueren Generation, z.B. als Qualitätskontrolle auf fehlerhaft eingeschleuste Werkstoffzustände Simulation des Induktionsprozesses mit z.B. Sysweld, um Temperaturverläufe genauer abzubilden bzw. makroskopische Simulation unter Einbeziehung der ZTA-Schaubilder.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- „Einfluss des Werkstoffzustands auf das Wärmebehandlungsergebnis beim induktiven Randschichthärten“. Härtereikreis Rhein-Main am 20.04.2009
A. Fiedler, H. Hoche
- „Einfluss des Werkstoffzustands auf das Wärmebehandlungsergebnis beim induktiven Randschichthärten“. 13. Internationale Metallographie-Tagung Leoben vom 29.09.2010 bis 1.10.2010
A. Fiedler, H. Hoche, R. Landgrebe, C. Berger
- „Einfluss des Werkstoffzustands auf das Wärmebehandlungsergebnis beim induktiven Randschichthärten“. Praktische Metallographie, Band 42, 2010, S 309-314
A. Fiedler, H. Hoche, R. Landgrebe, C. Berger
