TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Bild 4: Vergleich zwischen Gesamtlängenänderung, Änderung des Kopfs sowie den Durchmesseränderung an vier Stellen im Bereich des Schafts Bilder: Autoren
Einsatzhärten
Kaltmassivumformung
Blindhärten
Warmmassivumformung
Blindhärten
Gefüge (+) (+) (+)
Härte (+) (+) (+)
Eigenspannungen
Verzug – – –
Legende: +
(+)
-
gut
überwiegend gut
zufriedenstellend
nicht zufriedenstellend
Tabelle: Bewertung der Güte der Simulationsergebnisse nach der
Wärmebehandlung
Die Einsatzhärtung
beinhaltet
Erwärmung,
Aufkohlung
und Abschreckung.
Bild 3 zeigt den Makroseigerungsindex,
die daraus
folgende
Martensit
und Härteverteilung
und den Vergleich
von
simulierter
und experimentell
bestimmter
Härte
an ausgewählten
Positionen.
Sowohl
die Einsatzschicht
als auch den Sprung
in der Härte
aufgrund
des Makroseigerungsgradients
können
gut abgebildet
werden.
Bei der Vorhersage
des Verzugs
wirken
kumulativ
kleine Effekte
aus dem Erwärmen,
Aufkohlen
oder Abschrecken.
Aus der UmKaltmassivumformung
formung
beeinflussen
die Erholung
und Rekristallisation,
die
Bildung
eines zeiligen
Gefüges
aufgrund
der Mikroseigerung
und die lokale
Umwandlung
aufgrund
der Makroseigerungen
den Verzug.
In Bild 4 ist der Vergleich
zwischen experimentell
bestimmtem
und berechnetem
Verzug
unter Berücksichtigung
von Rekristallisation
und Seigerungen
dargestellt.
BEWERTUNG
VON INTEGRIERTER
UMFORM
UND WÄRMEBEHANDLUNGSSIMULATION
Die Vorhersage
des Gefüges
konnte durch die Kombination
Umformung
und Wärmebehandlung
verbessert
werden.
Fehlender
Umformgrad
bei der Kaltmassivumformung
kann prinzipiell zu
Grobkorn
führen.
Grobkorn
konnte bei den Bauteilen
im nicht
umgeformten
Kopfbereich
bei erhöhter
Wärmebehandlungstemperatur
nachgewiesen
werden.
Weiterhin
können
Makroseigerungen
zu Härtesprüngen
nach der Wärmebehandlung
führen.
Die betrachteten
Effekte haben
durchaus
einen Einfluss
auf
den simulierten
Verzug
nach der Wärmebehandlung.
Allerdings
gab es punktuell
noch deutliche
Abweichungen.
Ob Effekte aus
der Prozesskette
noch nicht ausreichend
betrachtet
wurden
oder ob die Effekte
während
der Wärmebehandlung
nicht ausreichend
gut beschrieben
worden
sind, ist derzeit
offen.
Die Tabelle
gibt eine Bewertung
der Güte der Simulationsergebnisse
nach der Wärmebehandlung
wieder.
Dabei können
Gefüge,
Härte und Eigenspannungen
überwiegend gut abgebildet
werden.
Die Vorhersage
des Verzugs
ist derzeit
nur eingeschränkt
möglich,
da der Verzug
sich aus vielen
kleinen
Effekten
additiv
zusammensetzt.
58 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2018