Einfluss des Werkstoffzustandes auf das Wärmebehandlungsergebnis beim induktiven Randschichthärten

Das induktive Randschichthärten ist ein äußerst wirtschaftliches und effizientes Verfahren zur Herstellung von hoch beanspruchten Bauteilen, wie z. B. Kurbelwellen, Pumpenwellen und Zahnrädern. Der Werkstoffzustand kann im Allgemeinen vor der Wärmebehandlung nur durch Zerstörung des Bauteils bestimmt werden. Von Vorteil wäre aber eine zerstörungsfreie Bestimmung des Werkstoffzustands während des Prozesses anhand eines Prozessparameters, der bereits quantitativ bei der Qualitätssicherung (z. B. Energiemenge) herangezogen wird, um das gewünschte Härteergebnis durch angepasste Prozessparameter zu erreichen. Es werden grundlegende Untersuchungen an einer Laborinduktionsanlage vorgestellt, die zeigen, dass eine Erkennung des Werkstoffzustands durch qualitative Auswertung des Leistungssignals in Form der Leistungskurve möglich ist. Dabei werden durch umfangreiche Untersuchungen an unterschiedlichen Vergütungsstählen die Charakteristik im Verlauf der Leistungskurve für gezielt hergestellte Werkstoffzustände erarbeitet und umfangreiche Auswertungen dieser Leistungskurve, der damit verbundenen Temperaturverläufe und die erreichten Härteergebnisse vorgestellt. Des Weiteren wird ein Simulationsmodell für die Temperaturverteilung und die Kohlenstoffdiffusion im Probeninneren entwickelt, das Aufschluss über die erreichbaren Härtetiefen liefert. Herausgearbeitet werden konnte ein Zusammenhang zwischen dem Verlauf der Leistungskurve und den untersuchten Werkstoffzuständen, der sich bei allen untersuchten Werkstoffen in gleicher Weise abzeichnet und als Regelkriterium herangezogen werden kann. Die daraus entwickelte Regelung wird vorgestellt und in einer Sensitivitätsanalyse verifiziert