Karl Heeß - Maß- und Formänderungen infolge von Wärmebehandlung von Stählen

Karl Heeß

Maß- und Formänderungen infolge Wärmebehandlung von Stählen

Ursachen von der Konstruktion bis zum Endprodukt – Grundlagen – Praxisbeispiele

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Satz: pagina GmbH, Tübingen

ISBN 978-3-8169-8531-0 (Print)

ISBN 978-3-8169-0075-7 (ePub)

In die 6. Auflage der Monographie „Maß- und Formänderungen infolge Wärmebehandlung von Stählen – Ursachen von der Konstruktion bis zum Endprodukt“ sind neue Erkenntnisse von insgesamt 10 weiteren internationalen Tagungen und 72 neuen Veröffentlichungen, die seit dem Erscheinen der 5. Auflage im Jahre 2016 stattgefunden haben bzw. erschienen sind, eingeflossen. Durch das fleißige Recherchieren der Mitarbeiter des AWT-Fachausschusses 15 „Maß- und Formänderung“ unter der Leitung von Gunther Schmitt von der ALD Vacuum Technologies GmbH konnte auf diese Weise die 6. Auflage aufbauend auf der 5. Auflage ergänzt, erweitert und verbessert werden.

Die große Anzahl von Tagungen und Veröffentlichungen, die sich mit dem Thema Maß- und Formänderungen auseinandersetzen, zeigt deutlich, wie wichtig das Verständnis für diese nicht vermeidbaren Effekte in der gesamten Fertigungskette von der Stahlerzeugung über die anschließende Weichbearbeitung und Wärmebehandlung und der abschließenden Hartbearbeitung der entsprechenden Bauteile von der Fachwelt eingeschätzt wird. Allein durch die Reduzierung von Maß- und Formänderungen können z.B. bei der Einsatzhärtung die Einsatzhärtungstiefen deutlich geringer festgelegt und damit die Aufkohlungsdauern beträchtlich verkürzt werden. Insgesamt können Bauteile so wirtschaftlicher produziert, preiswerter angeboten und die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen sichergestellt werden. Unsere zahlreichen Lohn- und Betriebshärtereien können von dieser Entwicklung sicherlich profitieren.

Allein durch die Tatsache, dass momentan und auch noch zukünftig eine so große Menge von Fachleuten aus der Industrie, von den Hochschulen und Instituten sich mit dem Thema Verzüge auseinandersetzen, zeigt, dass nach wie vor auf diesem Gebiet hohe Forschungspotentiale vorhanden und viele Ergebnisse nicht verstanden oder nicht schlüssig erklärbar sind. Durch die immer schneller werdende Entwicklung von Simulationssoftware, die immer leistungsfähiger wird, stehen uns allerdings Werkzeuge zur Verfügung, um diese Rätsel zukünftig schneller zu lösen.

An der nun 6. Auflage haben dankenswerterweise insgesamt 42 Kolleginnen und Kollegen mitgearbeitet, von denen sich einige bereit erklärt haben, für bestimmte Themen als Kontaktperson zu fungieren und dem interessierten Leser bei speziellen Problemstellungen hilfreich zur Seite zu stehen.

Ein Grundgedanke unserer Arbeitsgemeinschaft für Wärmebehandlung und Werkstofftechnik (AWT) liegt in der Erklärung von Grundlagen, der Weitergabe von neuen Erkenntnissen an unsere Fachkolleginnen und -kollegen und der Übertragung der wissenschaftlichen Ergebnisse in die industrielle Praxis. Alle drei Aspekte werden in dieser Monographie hervorragend und in verständlicher Weise dargestellt. Ich möchte mich in aller Form bei allen Mitautorinnen und -autoren, die uns ihre knapp bemessene Freizeit geopfert haben, bedanken und empfehle Ihnen, liebe Leser, die spannenden Inhalte dieses Werks.

Dr. Winfried Gräfen

Moers

AWT Vorsitzender

Dank einer kontinuierlichen Überarbeitung und Erweiterung hat diese Verzugsmonographie nicht an Interesse und Wert verloren. Dies ist die 5. Auflage und damit 4. Überarbeitung innerhalb von 19 Jahren. Im Schnitt hat sich das Wissen somit alle 5 Jahre so stark weiterentwickelt, dass eine Aufarbeitung der Verzugsmonographie sinnvoll und nötig wurde. Es gibt wahrscheinlich kein anderes Thema, welches einen Fachausschuss über so viele Jahre kontinuierlich beschäftigt hat. Das zeigt die Komplexität und das stetige Interesse dieses Themas in der Fachwelt. Den Stand der Technik ermitteln, zusammenfassen und systematisch zur Verfügung stellen, ist eine große Wertschöpfung für die Entwickler und Wärmebehandlungsexperten unserer AWT Branche. Herzlichen Dank für den nebenberuflichen Einsatz an die Fachausschuss-Mitglieder.

Das Interesse an diesem Thema ist zunehmend internationaler geworden und auch die Vernetzung der Verzugsexperten hat international stattgefunden. So ist beispielsweise eine Verschmelzung der beiden internationalen Tagungen Quenching and Control of Distortion und International Distortion Engineering ab 2018 geplant. Auch die neuen aufgenommenen Veröffentlichungen in dieser 5. Auflage stammen zum Großteil von internationalen Tagungen.

Für die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen haben heute kurze Entwicklungszeiten, geringe Entwicklungskosten sowie robuste Produktionsprozesse und Bauteilergebnisse in der Serie die höchste Priorität. Gerade die verstandenen Zusammenhänge zum Verzug für Simulationen zu nutzen haben hierfür einen großen Wert. Können doch so in einer frühen Phase am Schreibtisch Parameter- und Designvariationen umfassend analysiert werden und somit in der späteren Serienproduktion teure Designmodifikationen oder Nacharbeitskosten vermieden werden. Diese 5. Auflage macht nochmals verstärkt deutlich, dass für robuste Prozesse und damit beherrschbare Bauteilverzüge eine passende und in sich robuste Gesamtfertigungskette nötig ist. Diese Abstimmung und Optimierung der Teilprozesse aufeinander ist in der Entwicklungsphase, insbesondere in der Serienproduktionsentwicklung, zu berücksichtigen.

Diese Monographie erfüllt vollstens die Intention der AWT. Dies ist hier perfekt mit der Wissensweitergabe sowie Übertragung von wissenschaftlichen Erkenntnissen in die Praxis der Wärmebehandlung und Werkstofftechnik gelungen.

Dr. Michael Lohrmann

Friedrichshafen

AWT-Vorsitzender

Das Thema dieses Buches steht nach wie vor im Zentrum des Interesses der Wärmebehandlungs-Fachleute. Die Experten im AWT-Fachausschuss 15 „Maß- und Formänderung“ haben ihre Sammlung von Grundlagenbetrachtungen, Untersuchungsergebnissen und Praxiserfahrungen ausgebaut, und viele neue Beiträge zeigen die aktuellen Arbeits-Schwerpunkte, aber auch die Herausforderungen, denen sich Forscher und Praktiker gegenübersehen.

Verfolgen wir z.B. das Arbeitsgebiet der Modellierung und Simulation durch das 14-jährige Leben dieser Monografie, so sehen wir, wie jedes gelöste Problem ein neues auf die Tagesordnung gesetzt hat oder, weniger pointiert, aber genauer, wie sich die Schwerpunkte im Lauf der Jahre verschoben haben.

In den 90er Jahren waren die verfügbaren Rechnerleistungen noch eine ernstzunehmende Grenze z.B. für die Feinheit der anwendbaren FEM-Netze und damit schon für die Genauigkeit der Modellierung der Bauteile und die Darstellung der Rechenergebnisse. Nicht dass heute Rechenzeiten und Modellgrößen gar kein Thema mehr wären, aber es ist dann doch wichtiger geworden, in den eigentlichen Algorithmen die große Anzahl der physikalischen Gesetze und der stofflichen Größen gültig einzuprogrammieren und nach und nach immer mehr Effekte mit zu berücksichtigen, die anfangs noch vereinfachend vernachlässigt werden mussten. Die Wärmebehandlung hat durch die gemeinsame Betrachtung und gegenseitige Beeinflussung der schon für sich allein umfangreichen Gebiete Mechanik, Thermik, Gefügeumwandlungen und (im Falle des induktiven Randschichthärtens) Elektromagnetismus eine enorme Komplexität im Vergleich zu anderen Arbeitsgebieten, die in dieser Zeit mit Simulationsergebnissen von sich reden gemacht haben, wie z.B. die Crashsimulation bei Autos.