FKM 1999
Heft Nummer 245
Vorhaben Nr. 219
Preis: Euro 30,68
Abschlußbericht Kurzfassung:
Die Zielsetzung des vom BMWi über die AiF geförderten Vorhabens (AiF-Nr. 11060) war die Entwicklung angepaßter Schleifprozesse zur prozeßintegrierten Randschichthärtung von Stahlbauteilen. Dazu wurden in Untersuchungen die wesentlichen Wirkmechanismen der kurzzeitmetallurgischen Vorgänge beim Schleifen sowie der Einfluß der Steilgrößen auf den Schleifhärteprozeß analysiert. In Schleifhärtversuchen wurden reproduzierbar rißfreie Härtungsgefüge erzeugt, die durch erhebliche Druckeigenspannungen in der Randzone gekennzeichnet sind. Die Werkstückgeschwindigkeit und die Zustellung haben einen maßgeblichen Einfluß auf die Einhärtungstiefe. Maximale Einhärtungstiefen von bis zu 2 mm konnten bei niedrigen Werkstückgeschwindigkeiten und hohen Zustellungen mit dem Vergütungsstahl 42 CrMo 4 v erzielt werden. Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Schnittgeschwindigkeit und dem Härtungsergebnis konnte nicht festgestellt werden. Konventionelle Schnittgeschwindigkeiten von Vc = 30 -35 m/s lieferten gute Arbeitsergebnisse. Die beim Planschleifen am 42 CrMo 4 v gewonnenen Erkenntnisse konnten in weiteren Versuchen auf den Werkstoff C 45 in verschiedenen Ausgangszuständen und auf das Außenrund-Schleifhärten übertragen werden. Das Härtungsergebnis wird beim Schleifhärten wesentlich durch die Zusammensetzung sowie den Ausgangszustand des Werkstoffs bestimmt. So begünstigt eine feindisperse Karbidverteilung im Aus- gangsgefüge das Härtungsergebnis. Die Aufhärtung und Einhärtung hängen in gleicher Weise vom Kohlenstoffgehalt sowie dem Gehalt an Legierungselementen ab, wie dies aus konventionellen Wärmebehandlungsverfahren bekannt ist. Gefügeuntersuchungen an schleifgehärteten Proben belegen, daß die Härtungsergebnisse mit denen des Laserstrahl- und Induktionshärtens zu vergleichen sind, womit das Schleifhärten ein aussichtsreiches Verfahren für die industrielle Nutzung darstellt. Untersuchungen an Linearführungen der Firma INA Wälzlager Schaeffler KG bestätigen, daß Real- bauteile durch Schleifhärten anforderungsgerecht zu härten sind. Die erzielten Härtungsergebnisse waren hinsichtlich der gefügekundlichen Beurteilung, der Einhärtungstiefen und Eigenspannungszu- stände mit den Arbeitsergebnissen konventioneller Induktionshärtungen vergleichbar. Verglichen mit konventionellen Wärmebehandlungsverfahren, bietet das Schleifhärten den Vorteil einer verfahrenstechnischen und materialflußtechnischen Integration der Randschichtwärmebehandlung in die Prozeßkette. Als problematisch hat sich der Einsatz konventioneller Schleifwerkzeuge erwiesen, die an diesen innovativen Prozeß nicht angepaßt sind. Ohne Kompensation des Verschleißes sind mit kon- ventionellen Schleifwerkzeugen konstante Einhärtungstiefen auf geringeren Schleifhärtlängen erreichbar. Daraus ist abzuleiten, daß das Schleifhärten derzeit am günstigsten für Randschichtwärmebehandlungen geeignet ist, die mit kurzen Schleiflängen erzielt werden können. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht.
Berichtsumfang:
59 Seiten
Beginn der Arbeiten:
01.01.1997
Ende der Arbeiten:
31.12.1998
Zusschussgeber:
BMWi / AiF-Nr. 11060 Stiftung Institut für Werkstofftechnik Bremen, Hauptabteilung Fertigungstechnik
Institutsleiter:
Prof. Dr.-lng. habil. E. Brinksmeier
Forschungsgruppenleiter:
Dipl.-lng. T. Brockhoff Dr. H. W. Zach, FAG OEM und Handel AG, Schweinfurt Dipl.-lng. R. Ankenbrand, A. Friedrich Flender AG, Bocholt Dr. Bage, INA Wälzlager Schaeffler KG, Herzogenaurach Dipl.-lng. J. Rabe, Sachsen ring AG, Zwickau
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