Computer Aided Simulation of Heat Treatment (C.A.S.H.)∗

Abstract

Kurzfassung Die Simulation von Wärmebehandlungsprozessen wie dem Einsatzhärten wurde bis heute meist an einfachen Geometrien durchgeführt. In der industriellen Praxis besteht allerdings die Notwendigkeit, oft große, komplexe Geometrien zu berechnen. Dies ist mit dem heutigen Stand der Technik in einer vernünftigen Zeit nur beschränkt möglich. Strategien zur effizienten Berechnung von Wärmebehandlungsprozessen wurden daher erarbeitet und getestet. Eine dieser Strategien ist die Verwendung eines so genannten Baukastens, in dem wiederum drei Methoden zusammengefasst sind. Eine dieser Methode ist das “Submodelling“, bei dem lokale Geometrieelemente freigeschnitten und mit Randbedingungen aus einer vereinfachten Simulation des Gesamtbauteils beaufschlagt werden. Die zweite hier vorgestellte Strategie ist die “Substitutions-Methode“, bei der Geometrieelemente durch Elementschichten mit bestimmten Eigenschaften ersetzt werden, so dass das Gesamtverhalten identisch bleibt. Die dritte und letzte untersuchte Strategie ist die Methode der “lokalen Netzverfeinerung“, bei der lokale Geometrieelemente ein deutlich feineres Netz als das Gesamtbauteil aufweisen. Ausgewählte Ergebnisse der drei Strategien werden im Folgenden dargestellt und mit experimentell bestimmten Kennwerten hinsichtlich Gefügeverteilung, Spannungen und Maß- und Formänderungen an zwei komplexen Geometrien verglichen.