Innovative Schritte bei industriellen Bearbeitungsverfahren
Bei derzeitigen Fertigungsverfahren müssen Werkstücke nach der Bearbeitung in die Härtestation bewegt und gereinigt werden, bevor die Oberflächenhärtung erfolgen kann. Sie werden anschließend ausgeworfen, zurückbewegt und erneut bearbeitet, um die abschließende Oberflächengüte zu erreichen. Während des Schleifens können zudem aufgrund der Wärmeentwicklung ungewollte Veränderungen der mechanischen Eigenschaften durch thermo-mechanische Vorgänge entstehen. Untersuchungen haben gezeigt, dass die im Kontaktbereich zwischen herkömmlichen Schleifrädern und Werkstück entstehende Wärme für die zur Härtung der Oberfläche erforderlichen metallurgischen Veränderungen eingesetzt werden kann. Die Oberfläche des Werkstücks wird lokal über die Austenittemperatur erwärmt und anschließend abgeschreckt, um die Oberflächenhärte zu erhöhen. Die abschließende Härtung ist abhängig von den Werkstoffeigenschaften und den technischen Daten des Schleifrades, kann jedoch mithilfe der Schleifparameter geregelt werden. Forscher der Universität Bremen haben im Rahmen des ENGY-Projektes eine Vielzahl passender Bearbeitungsparameter untersucht, um eine gleichmäßige Härtung mit einer Tiefe von >0,5mm zu erreichen. Zusätzlich zu Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Beistellung wurden unterschiedliche Kühlmitteltechniken untersucht, um die optimale Bearbeitungsstrategie zu ermitteln. Weiterhin wurden kegelförmige Testwerkstücke entwickelt, mit deren Hilfe die für die Bestimmung der optimalen Bearbeitungsparameter erforderliche Zeit deutlich verringert werden konnte. Erfolgte Untersuchungen der Struktur sowie Härtemessungen und Analysen von Restspannung und Ermüdung haben gezeigt, dass Schleifhärten eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Verfahren zur Oberflächenhärtung sein kann. Neben hoher Genauigkeit und langer Lebensdauer können mithilfe der von ENGY-Projektpartnern entwickelten Tools für das Schleifhärten die Verfahrensketten für die Fertigung gehärteter Stahlteile verkürzt werden.
