Fixturhärten ohne Abschrecköl

Abstract

Kurzfassung Zum maß- und formgenauen Abschrecken von verzugsempfindlichen Teilen werden Fixturhärtemaschinen eingesetzt. Die erforderlichen Maße und die notwendigen Formtoleranzen werden durch eine optimierte Umströmung des Bauteils mit dem Kühlmedium und den Einsatz externer Kräfte, die über die Fixtur ins Bauteil eingebracht werden, erreicht. Die Abschreckung wird durch spezielle Abschrecköle realisiert, die zu Kühlgeschwindigkeiten führen, die ausreichend hoch für die angestrebte Härtung sind. Über die Konstruktion und den Einsatz derartiger Maschinen in Kombination mit der Ölabschreckung liegt in der Branche ein großer Erfahrungsschatz hinsichtlich der notwendigen Gestaltungs- und Prozessparameter vor. Selbstverständlich sind auch die Grenzen dieser Prozesse bekannt, sodass entsprechende Anfragen auf einer sicheren ingenieursmäßigen Basis bearbeitet werden können. Unabhängig davon, dass die Ölabschreckung ein anerkannter und bewährter Prozess ist, existiert am Markt eine Nachfrage nach Fixturhärtemaschinen mit alternativen Abschreckmedien. Ein oftmals genannter Grund dafür ist die Einsparung des Waschprozesses. Als Medien kommen bspw. Stickstoff und Luft in Frage, die aber zu geringeren Kühlgeschwindigkeiten führen. Dies hat zur Konsequenz, dass die physikalischen Grenzen für die Erreichung der spezifizierten Kernhärte nicht außer Acht gelassen werden können. Zudem liegen nur wenige Erfahrungen über Gestaltungs- und Prozessparameter vor. In diesem Beitrag wird über die Entwicklung einer Fixturhärtemaschine für die Gasabschreckung berichtet. Zur Erreichung einer optimalen Abschreckwirkung in der Fixtur wurden experimentelle und numerische Untersuchungsmethoden (Computational Fluid Dynamics – CFD) eingesetzt. Den erwähnten physikalischen Grenzen wurde dabei durch die Entwicklung eines Verfahrens zur Abschätzung der Kernhärte an der entsprechenden Bauteilposition Rechnung getragen.