Prozesssimulation der Herstellung einsatzgehärter pulvermetallurgischer Zahnräder

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Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung durchgängiger Simulationstools zur Beschreibung der kompletten Prozesskette bei der Herstellung hochfester pulvermetallurgischer Bauteile am Beispiel eines pulvermetallurgisch hergestellten Zahnrads. Aufbauend auf verfügbaren Beschreibungen für das Füllen, Pressen und Sintern sollen Simulationen für die Oberflächenverdichtung durch Festwalzen sowie für die Einsatzhärtung aufgebaut werden, um eine Vorhersage der Bauteilkontur, des durch Porosität, Gefüge, Härte und Eigenspannungen charakterisierbaren Bauteilzustands sowie der resultierenden Bauteileigenschaften zu ermöglichen. Damit sollen quantitative Aussagen zur Optimierung des Fertigungsprozesses hinsichtlich der Bauteileigenschaften ermittelt werden. Hierzu muss einerseits die Entwicklung der inhomogenen Dichteverteilung während der verschiedenen Prozessschritte modelliert und zwischen den Schritten sinnvoll übergeben werden. Andererseits ist es wichtig, die Diffusionsprozesse beim Aufkohlen zu beschreiben und die Kohlenstoffverteilung für die Simulation der Gefüge-, Spannungs- und Verzugsentwicklung beim Abschrecken zu verwenden. Als Basis für ein Robust Design Konzept pulvermetallurgisch hergestellter Bauteile soll der Einfluss der Prozessparameter einschließlich ihrer Schwankungen auf die Bauteilcharakteristika und -eigenschaften beschrieben werden.