Mechanismen der Verzugsentstehung bei Wälzlagerringen aus 100Cr6

Abstract

Kurzfassung Der grundlegende Ansatz, den Verzug als eine Systemeigenschaft einer spezifischen Prozesskette aufzufassen, hat sich im wissenschaftlichen aber auch im industriellen Kontext durchgesetzt. Während der Produktion durchläuft jedes Bauteil seine individuelle Prozesskette: angefangen von der Konstruktion bis zur Einstellung der geforderten Eigenschaften in der Wärmebehandlung. Falls die resultierenden Maße und Formen des Werkstückes dann nicht den geforderten Toleranzen entsprechen, steht am Ende der Prozesskette ein kostenintensives Verfahren (z. B. Hartbearbeitung, Richten), um eine Korrektur der Maße und Formen vorzunehmen. In jedem Prozessschritt können Verzüge entstehen oder die Ursachen für eine Verzugsauslösung in einem in der Prozesskette nachstehenden Fertigungsschritt generiert werden. Entsprechend der Methode „Distortion Engineering“ wurden während der Laufzeit des Sonderforschungsbereiches 570, basierend auf den Ergebnissen experimenteller Untersuchungen sowie FEM-Simulationen, die relevanten Verzugsmechanismen in den verschiedenen Modellprozessketten entschlüsselt. Am Beispiel der Prozesskette „Ring“ (Wälzlagerstahl 100Cr6) werden die wichtigsten Verzugsmechanismen, die in den einzelnen Prozessschritten identifiziert wurden, vorgestellt und deren Effekte auf die Maß- und Formabweichungen erläutert. Dazu zählen insbesondere die Fertigungseigenspannungen aus der Kaltumformung bzw. aus der spanenden Bearbeitung, die resultierenden Lastspannungen aufgrund des Eigengewichtes und den Kontaktbedingungen bezüglich der Chargierung als auch der Effekt aus den thermischen und umwandlungsbedingten Spannungen über den Mechanismus der Umwandlungsplastizität in der Wärmebehandlung.