Verringerung der Streubreite bei der erzielten Randhärtetiefe beim Induktionshärten

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Beim induktiven Randschichthärten kommt es selbst bei der Verwendung nominell gleicher Werkstoffe und einer guten Reproduzierbarkeit der Prozessparameter zu teilweise erheblichen Schwankungen in der erzielten Randhärtetiefe. Die Ursache ist hauptsächlich auf unterschiedliche Werkstoffausgangszustände hinsichtlich der Gefügeausbildung zurückzuführen, aber auch auf chargenbedingte Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung.In den ersten zwei Jahren des Projekts wurden umfassende Studien zur Untersuchung des Einflusses von Werkstoffzustand (Ausgangsgefüge) und chemischer Zusammensetzung auf das Wärmebehandlungsergebnis durchgeführt. Dazu wurde die vorhandene Induktionshärteanlage mit einer modernen elektronischen Regelung und einer präzisen Probenhalterung versehen, um neben einer sehr guten Reproduzierbarkeit der Härtungsergebnisse möglichst rauscharme Signale aus der online durchgeführten Temperatur- und Leistungsmessung zu erhalten.Es wurde nachgewiesen, dass das Ausgangsgefüge das Wärmebehandlungsergebnis deutlich stärker beeinflusst als die chemische Zusammensetzung. Die neue elektronische Regelung erlaubte eine präzise Auswertung der Leistungskurven. Unabhängig vom verwendeten Werkstoff zeigten die Leistungskurven für die untersuchten Ausgangsgefügezustände (vergütet, normalisiert und weichgeglüht) charakteristische Verläufe mit einer sehr guten Reproduzierbarkeit. Darüber hinaus wurde ein Simulationsmodell erstellt, das den Gefügezustand, die (tiefenabhängige) Erwärmung und die Kohlenstoffdiffusion berücksichtigt.Im Rahmen des Fortsetzungsantrags soll eine online-Regelung des Induktionshärtungsprozesses realisiert werden, um ein vom Werkstoffzustand unabhängiges Wärmebehandlungsergebnis zu erzielen. Die Regelgrößen werden auf Grundlage der in den vergangenen zwei Jahren erzielten experimentellen Ergebnisse und mit Unterstützung der Simulation erarbeitet. Am Ende der Projektlaufzeit erfolgt eine Verifizierung der Ergebnisse.