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Internal Intensive Quenching: Optimale Wärmebehandlung für schwerzugängliche Bauteilbereiche

M.Sc. Fabian Mühl

Motivation

  • Internal Intensive Quenching (IIQ) ist ein Wärmebehandlungsverfahren zur Verbesserung der Dauerfestigkeit innenbelasteter Hochdruckkomponenten.
  • Festigkeitssteigerung über Einstellung des Gefüge-, Verfestigungs- und Eigenspannungszustand schwerzugänglicher Randschichten (Bsp. Durchgangsbohrungen)
  • Eine erste Machbarkeitsstudie zeigte, dass eine Festigkeitssteigerung von Durchgangsbohrungen in Zylindern über IIQ realisiert werden kann

Ziele

  • Entwicklung eines Verfahrens zur optimalen Einstellung von Gefüge-, Verfestigungs- und Eigenspannungszuständen innenbelasteter Komponenten (Material 42CrMo4)
  • Aufbau und Entwicklung eines FEM-Modells, welches alle relevanten Phänomene bei einer Wärmebehandlung über IIQ abbildet
  • Basierend auf dem FEM-Modell soll das Verfahren, im Hinblick auf Eigenspannungen, Rissbildung und Gefügezustand optimiert werden

Untersuchungen

  • Experimentelle Untersuchungen an der IIQ-Anlage und Charakterisierung der erzeugten Bauteilzustände (Gefüge, Eigenspannungen, Risse)
  • Entwicklung eines numerischen Auswertetools zur korrekten Auswertung der experimentell bestimmten Eigenspannungstiefenverläufe
  • Modellierung der Bainitumwandlung und Martensitbildung unter Spannungseinfluss
  • Modellierung der mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Spannungsmehrachsigkeit, Dehnrate und Temperatur
  • Simulation des IQ-Prozesses basierend auf den erstellten Modellen mittels FEM

 

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