Zerstörungsfreie Eigenspannungsanalyse von Stahlwellen nach unterschiedlichen Prozessschritten vom Drahtziehen zum Induktionshärten*

Abstract

Kurzfassung Eine Prozesskette für die Herstellung von Maschinenbauteilen besteht im Allgemeinen aus mehreren Prozessschritten, wie z. B. Stranggießen, Warmwalzen, Glühen, Richten, Drahtziehen, Richten und Polieren, spanende Bearbeitung, Induktionshärten und Schleifen. Verzug wird häufig nach der finalen Wärmebehandlung beobachtet. Verantwortlich dafür ist nicht nur das Härten, sondern auch die Vorgeschichte der Prozesskette. In der vorliegenden Arbeit wurden einige wesentliche Schritte einer Prozesskette experimentell untersucht und die Eigenspannungsverteilungen als wesentliche Verzugspotenzialträger mit Neutronenstrahlung über den gesamten Querschnitt der Zylinder zerstörungsfrei analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass nach dem Richten der entrollten Drähte unsymmetrische Eigenspannungsverteilungen über den Querschnitt vorliegen. Das Kaltdrahtziehen führt zu hohen Zugeigenspannungen an der Oberfläche in radialer und tangentialer Richtung, während im Kern vor allem Druckeigenspannungen in axialer Richtung vorliegen. Der anschließende Schritt – Schrägwalzen-Richten (SWR) – führt zu einer Reduktion der Eigenspannungen. Das finale induktive Härten verändert die Eigenspannungszustände in Abhängigkeit der Prozessbedingungen wieder sehr stark. Die Einflüsse der untersuchten Prozessschritte auf die Eigenspannungszustände werden schließlich in Verbindung mit den auftretenden Verzügen diskutiert.