Es wird ein Optimierungswerkzeug zur Simulation des gesamten Induktionshärtungsprozesses bei LKW-Kurbelwellen (Lastkraftwagen) vorgestellt. Die größte Herausforderung bestand in der Schaffung eines umfassenden Modells, das in einer komplexen Drei-D-Geometrie alle gekoppelten zeitabhängigen und temperaturabhängigen, elektromagnetischen, wärmeübertragungstechnischen, metallurgischen und mechanischen Phänomene berücksichtigt. Dazu mußten drei Schlüsselprobleme gelöst werden: Die Aufstellung von mehreren und vereinfachenden Rechenhypothesen (ohne Beeinträchtigung der Exaktheit der physikalischen Darstellung); die Prozeßmodellierung der strukturellen Umwandlung und des Abschreckens über spezifische Eichverfahren (Schnelltests mit dem Dilatometer für die metallurgischen Umwandlungen und In-Situ-Temperaturmessungen für die Parameter der Abschreckung); der Informationsgewinn über die Materialeigenschaften für Schnelltests durch Extrapolation vorhandener Informationen in der Literatur und durch die Entwicklung spezifischer Tests zur Gewinnung fehlender Informationen. Aufgrund dieser Probleme wurde ein Ansatz in drei Phasen realisiert: Eine bekannte und einfache Ein-D-Geometrie (Zylinderstange) zur Problemlösung des Materialverhaltens; eine Zwei-D-achsensymmetrische Beschreibung zur Einführung der Prozeßgeometrie (Kurbelwellenkröpfung und Induktor-Design); das volle Drei-D-Modell zur Simulierung spezifischer geometrischer Eigenheiten (Öllöcher und asymmetrische Materialverteilung). Ein echter Motorbetrieb mit Kurbelwelle konnte durch Hinzufügen der Betriebsbelastungen zu den aus der Induktionshärtung resultierenden Eigenspannungen simuliert werden. Das Modell wurde erfolgreich in mehreren industriellen Anwendungen zur Kapazitätssteigerung und Produktivitätssteigerung (ein einfacheres Spulen-Design mit ausgewogener Wärmeverteilung), zur Verbesserung der Materialeigenschaften (der Anstieg der Härtetiefe und eine Verbesserung der martensitischen Struktur) und zur Verbesserung der Dauerfestigkeit (eine Reduzierung der maximalen Hauptzugbeanspruchungen) eingesetzt.


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    Titel :

    3-D-Simulation der Induktionshärtung bei Lkw-Kurbelwellen


    Beteiligte:
    Olagne, X. (Autor:in) / Bristiel, P. (Autor:in)

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2003


    Format / Umfang :

    6 Seiten, 7 Bilder



    Medientyp :

    Aufsatz (Zeitschrift)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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