Wärmebehandlungs-Simulation bei ZF – Anwendungsentwicklung und Vorhersage der Kernhärte an Bauteilen** : Herrn Dr.mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag gewidmet

Kurzfassung

Bekannt gewordene Projekte zur Simulation der Wärmebehandlung beschäftigen sich vorrangig mit der Vorhersage von Maß- und Formänderungen an Proben und einfachen Bauteilen. Diese Arbeiten sind in der Regel sehr aufwändig und komplex und können deshalb im industriellen Alltag kaum durchgeführt werden. Die ZF Friedrichshafen AG hat mit eigenen Arbeiten zur Simulation der Wärmebehandlung begonnen und sich zunächst auf die Vorhersage der Kernhärte von einsatzgehärteten Getriebebauteilen konzentriert. Diese Aufgabenstellung ist im Vergleich zur Berechnung des Verzuges deutlich einfacher zu bewältigen, liefert aber zuverlässigere Ergebnisse und bringt für die Auslegung von Bauteilen hinsichtlich Geometrie, Werkstoff und Wärmebehandlung einen großen Nutzen.

Berichtet wird über die Anwendungsentwicklung zur Bestimmung von ZTU-Schaubildern für ZF-Einsatzstähle und zur Ermittlung der Abschreckcharakteristik von hier verwendeten Abschreckölen. Vergleiche von Rechnung und Messung der Härteverläufe an unterschiedlichen Bauteilen zeigen die gute Qualität der Vorhersage. Typische Fragestellungen in der Planungsphase von Neuteilen werden aufgeworfen und die Antworten darauf beispielhaft mittels der Simulation mit Nachweis im Experiment gegeben.

Abstract

The major topic of most published projects concerning the simulation of heat treatment is the prediction of dimensional and shape changes of samples and simple components. This simulation work is usually very time-consuming and complex, and industrial applications are therefore really rare. ZF Friedrichshafen AG started with internal projects of heat treatment simulation. The main focus was the prediction of the core hardness on case-hardened transmission components. Compared to the prediction of distortion, this task is much easier to handle but the results are more robust and valid, and the positive effect for the design of components concerning geometry, material, and heat treatment is most beneficial.

Presented are the results of the application development work concerning the determination of TTT-diagrams for ZF case-hardening steels as well as the determination of quenching characteristics for the quenching oils used here. Various comparisons of calculated and measured hardness profiles show the good quality of the predicted results. Typical questions during the period of design for new components are presented and the answers are given by different examples of heat treatment simulation followed by the verification in experiments.