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      Schalenhärtung mittels Hochgeschwindigkeits-Abschreckung* Teil 2 Translated title: Shell Hardening by High Speed Quenching, Part 2

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          Kurzfassung

          Ein zentrales Ziel dieser Arbeit war die Ermittlung von Prozessfenstern, innerhalb derer eine Schalenhärtung mit unlegierten Stählen möglich ist. Dabei mussten drei Kriterien erfüllt werden, damit eine Schalenhärtung als sinnvoll angesehen wird: Erstens muss eine ausreichende Härtung am Rand vorliegen und zweitens muss ein signifikanter Härteabfall zum Kern der Bauteile erfolgen. Das dritte und wichtigste Kriterium ist die Erzeugung von möglichst hohen Druckeigenspannungen am Rand durch sehr große Wärmeübergangskoeffizienten, die dazu beitragen sollen, die Lebensdauer der Bauteile zu erhöhen. In den Untersuchungen, die in einer speziellen Anlage für Hochgeschwindigkeits-Abschreckung durchgeführt wurden, ist es gelungen, mit Wasser hohe Wärmeübergangskoeffizienten zu erzeugen und zu messen. Aus den erzielten Ergebnissen der experimentellen Untersuchungen und begleitenden Wärmebehandlungssimulationen konnten Prozessfenster für zylindrische Bauteile aus unlegierten Stählen ermittelt werden, bei denen alle drei oben genannten Bedingungen erfüllt sind. Im letzten Schritt wurden an Zahnrädern und zylindrischen Bauteilen in enger Kooperation mit der Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau (FZG) an der TU München bzw. der Fa. Hilti Lebensdaueruntersuchungen durchgeführt. Neben diesen experimentellen Untersuchungen an Wellen werden in dieser Arbeit auch ausgewählte Ergebnisse aus den Bereichen Werkzeugauslegung mittels Strömungssimulation, Wärmeübergangsbestimmung, Wärmebehandlungssimulation und Lebensdaueruntersuchungen vorgestellt.

          Abstract

          The main goal of this work is finding general requirements of unalloyed steel grades to reach a sufficient surface hardness paired with a non core-hardened hardening profile. Next to these requirements, compressive residual stresses in the near surface area should be produced as high as possible. The experiments in this work were carried out by a device, which was especially developed for high speed quenching purposes. With that facility, high heat transfer coefficients were achievable. Based on the results of the experiments and by heat treatment simulations process areas could be detected in which the hardness requirements and compressive residual stress at the surface are received. In a final step, life-cycle of cylindrical shaped components and gearwheels were analysed. These investigations were carried out in cooperation with the Gear Research Center FZG at TU Munich and with the company Hilti. Selected results of tool design development by heat and fluid flow simulation, heat transfer determination, heat treatment simulation and service life determination will be presented.

          Most cited references13

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          Eigenspannungen als Ergebnis von Wärmebehandlung und Umwandlungsverhalten

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            Grundlegende Untersuchungen zur Erzeugung von Druckeigenspannungen durch Hochgeschwindigkeits-Abschrecken

            Kurzfassung Laut Schrifttum können durch den Einsatz sehr hoher Abschreckgeschwindigkeiten Druckeigenspannungen in Oberflächennähe und daraus resultierend signifikante Steigerungen der Lebensdauer erzielt werden. Diese Verfahren werden unter dem Begriff „Intensive Quenching“ geführt. In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse eines Forschungsprojektes vorgestellt, das vom Fachausschuss „Abschrecken“ der AWT initiiert wurde und das sich kritisch mit dieser Thematik auseinandergesetzt hat. Als ein wesentliches Ergebnis konnte eine Kenngröße abgeleitet werden, die Geometrie, Werkstoff und Prozess bewertet. Druckeigenspannungen in durchhärtenden Teilen können erreicht werden, wenn ein kritischer Wert dieser Größe überschritten wird. Auch lassen sich Lebensdauersteigerungen erzielen, die beim eingesetzten Prüfverfahren aber relativ gering ausfielen.
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              Determination of Heat Transfer Coefficient during High-Speed Water Quenching

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                Author and article information

                Journal
                htme
                HTM Journal of Heat Treatment and Materials
                Carl Hanser Verlag
                1867-2493
                2194-1831
                9 June 2015
                : 70
                : 3
                : 123-134
                Affiliations
                1 IWT Stiftung Institut für Werkstofftechnik, Badgasteiner Straße 3, 28359 Bremen
                2 IWT Stiftung Institut für Werkstofftechnik, Bremen
                Author notes
                [*]

                Vortrag von Friedhelm Frerichs auf dem HK 2014, dem 70. HärtereiKongress, 22.-24. Oktober 2014 in Köln

                3 frerichs@ 123456iwt-bremen.de (Kontakt/Corresponding author)
                Article
                HT110255
                10.3139/105.110255
                1058f12a-f7b0-42c1-8781-a6b3d1a0c3be
                © 2015, Carl Hanser Verlag, München
                History
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                References: 14, Pages: 12
                Categories
                Fachbeiträge/Technical Contributions

                Materials technology,Materials characterization,General engineering,Mechanical engineering,Materials science
                Lebensdauer,Schalenhärtung,Hochgeschwindigkeits-Abschrecken,Wärmebehandlungssimulation,Shell hardening,high speed quenching,life time,heat-treatment simulation

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