Härt-Sim
Härt-Sim: Simulationsprogramm für den Härteprozess
zur Vorhersage von Werkstoffeigenschaften
Wärmebehandlungen werden im Allgemeinen durch die Angabe eines Zielwertes an einer bestimmten Position im Bauteil definiert. Insbesondere an geometrischen Kerben aber ist aufgrund eines veränderten Abkühlverhaltes während der Wärmebehandlung eine veränderte Festigkeit des Bauteils zu erwarten.
Wird das Bauteil wärmebehandelt, dann führt der Härteprozess infolge eines inhomogenen Abkühlverhaltens zu lokal unterschiedlichen Ergebnissen und folglich Werkstoffeigenschaften. Definiert wird jedoch meist nur ein einziger Wert an einer kritischen Stelle, die auch eine Prüfung zulässt. Für die/den Konstrukteur*in bleibt somit offen, mit welchem Wert für die Beanspruchbarkeit der lokale Spannungswert verglichen werden soll, um eine Aussage über die Bauteilsicherheit abzuleiten.
In Anlehnung an die Definition der Kerbwirkungszahlen wird in diesem Projekt ein Modell entwickelt, dass den Härteprozess auf das Bauteil projiziert. Ziel dabei ist es, die lokalen Beanspruchbarkeiten durch eine Faktorisierung bezogen auf den in der technischen Zeichnung angegebenen Zielwert zu berechnen.
In diesem Projekt soll daher ein neuartiges Simulationsprogramm für Härteprozesse entwickelt werden, das auf Basis vereinfachter Berechnungen eine praxisnahe und breite Anwendbarkeit auch für reale Bauteile mit komplexen Geometrien und unterschiedliche Werkstoffe erreichen kann. In einen vorgeschalteten Schritt ist zunächst das dreistufige Abkühlverhalten zu beschreiben und durch ein analytisches Modell unter Berücksichtigung von bspw. Wärmeübergangskoeffizienten und Kühlmedien abzubilden, um Änderungen von T8/5-Zeiten zu ermitteln.
Aus einer Auswahl von beispielhaften geometrischen Formen soll der Anwender letztendlich mit wenigen Maßangaben die härterelevanten Randbedingungen beschreiben können. Weiterhin sollen die Werkstoffe individuell in ihrer chemischen Zusammensetzung z.B. auf Basis vorhandener Lieferantenzeugnisse beschrieben werden können, so dass ein daraus entstehender Einfluss auf die lokale Beanspruchbarkeit abgebildet werden kann.
Diese Forschung wird aktiv in die Lehre eingebunden: so werden Abschlussarbeiten von Studierenden der Hochschule Rhein-Waal im Rahmen dieses Projekts geschrieben.
Das Härt-Sim Projekt wird in Kooperation mit Dr. Sommer Werkstofftechnik GmbH, Issum als Industriepartner durchgeführt, um mit experimentellen Untersuchungen theoretische Erkenntnisse zu validieren. Dieses Forschungsvorhaben wurde im Rahmen des Programms „zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.
Ansprechpartner:
Projektleiter:
Herr Prof. Dr.-Ing. Peter Kisters (peter.kisters@hochschule-rhein-waal.de)
Bearbeiterin:
Frau Phyllis Ndugire, M.Sc. (phyllis.ndugire@hochschule-rhein-waal.de)
In Kooperation mit:
Dr. Sommer Werkstofftechnik GmbH
Prof. Dr.-Ing. Peter Sommer
Hellenthalstr. 2, 47661 Issum
Gefördert durch:
