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Prozessintegrierte Wärmebehandlung mit Zweiphasenströmungen

Status abgeschlossen
Ziele

1. Integrierte Wärmebehandlung von präzisionsgeschmiedeten Bauteilen mittels Zwei-Phasen-Spraykühlung
Durch den Einsatz der integrierten Wärmebehandlung aus der Schmiedewärme wird eine signifikante Verkürzung der Prozesskette zur Herstellung präzisionsgeschmiedeter Bauteile bei deutlichen Zeit- und Energieersparnissen erreicht. Mit Hilfe einer Wasser-Luft-Spraykühlung kann eine Randschichtvergütung durchgeführt werden, ohne das Bauteil nach dem Abschrecken erneut zu erwärmen. Mit diesem Verfahren werden Zahnräder, Zahnwellen sowie Kurbelwellen vergütet. Die Wärmebehandlung der Langteile erfolgt mit einem eigens dafür entwickelten Sprayfeld.

2. Integrierte Wärmebehandlung von Ritzelwellen mit Keilverzahnung
Eine Zahnwelle soll um eine Keilverzahnung am Schaft erweitert werden (s. Abbildung 1), so dass eine Modifikation des Sprayfeldes hinsichtlich der längs laufenden Verzahnung notwendig wird, damit die prozessintegrierte Wärmebehandlung eines Gesamtbauteils durch das Vergüten im Sprayfeld abschließend im SFB dargestellt werden kann.

3. Integrierte Wärmebehandlung von Zweizylinderkurbelwellen aus TP B2
 Für die 2-Zylinder-Kurbelwelle aus TP B2 (Abbildung 2) soll das Sprayfeld für die prozessintegrierte Wärmebehandlung angepasst und durchgeführt werden. Hierzu erfolgen Abkühlversuche der Kurbelwellen und die Bestimmung von Härteverläufen sowie metallographische Gefügeuntersuchungen.

4. Verzugskompensation durch gezielte Sprayfeldsteuerung
Bei der Abkühlung bzw. bereits zuvor aufgrund von Fertigungsschritten eingebracht Form- und Maßabweichungen sollen nach der Wärmebehandlung entweder minimal sein oder durch die Wärmebehandlung im Abkühlprozess minimiert, also gesteuert werden. Am Beispiel einer Zweizylinderkurbelwelle werden die Zusammenhänge zwischen der Wärmebehandlung und den Umwandlungsvorgängen erarbeitet. Da durch Eigenspannungszustände Verzug entstehen kann, sollen die Grundlagen zur Auswirkung von Sprayfeldmodifikationen und Parameteränderungen auf den Bauteilverzug erarbeitet werden und anhand einer Modellgeometrie, die alle relevanten Formelemente der Kurbelwelle enthält, der Bauteilverzug bei sich ändernden Abkühlbedingungen ermittelt werden.


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