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Projekt B3: Eigenspannungs- und Verzugsentwicklung beim Einsatzhärten während des Erwärmens

Ansprechpartnerin: Dipl.-Ing. Daniela Stancheva-Schwind
  Motivation und Ziele:
Zur Minimierung des Hartbearbeitungsaufwandes nach dem Einsatzhärten ist es notwendig den aus der Kombination von Weichbearbeitung und Wärmebehandlung entstehenden Eigenspannungs- und Verzugszustand vorherzusagen. Daher ist das Ziel dieser Arbeit die bisher getrennt betrachteten Prozessschritte  Zerspanen und Einsatzhärten zu verknüpfen, indem zunächst der Bauteilzustand nach der Zerspanung auf die Einsatzhärtesimulation übertragen wird. Im weiteren Verlauf der Arbeit soll die Entwicklung der Eigenspannungen und des Verzugs beim Erwärmen mit Hilfe der Finite Elemente Methode untersucht werden.
 
Untersuchungen Ergebnisse
  • Bestimmung der mechanischen Kenngrößen von 20MnCr5 mittels Zug-, Druck-, Torisons- und Schnellzerreisversuchen
  • Dilatometerversuche zur Ermittlung von ZTU-Schaubildern von 20MnCr5 im Grundzustand und an unterschiedlichen Aufkohlzuständen 0,5 und 0,8 Ma% Kohlenstoff
  • Dilatometerversuche zur Bestimmung des ZTA-Verhaltens von 20MnCr5
  • Thermische Auslagerungsversuche zur Untersuchung des thermischen Eigenspannungsabbaus während der Erwärmung
  • Aufprägen der Eigenspannungszustände nach der Zerspanung auf das komplette Bauteil der Einsatzhärtesimulation
  • FEM-Simulation des Erwärmens
  • Materialmodellierung: ferritisch-perlitisches Grundgefüge (0,25 Ferrit, 0,75 Perlit)
  • Thermischer Eigenspannungsabbau bei T > 100°C, Mechanismuswechsel bei 400°C, d.h. Versetzungsdiffusion → Volumendiffusion
  • Entwicklung eines MATLAB-Tools zum Aufprägen von Eigenspannungs- und Verzugszuständen von vorangegangenen Simulationen in Kooperation mit Projekt C1