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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter May 2, 2013

Numerische Berechnung einer integrierten Wärmebehandlung für präzisionsgeschmiedete Bauteile

Numerical calculation of an integrated heat-treatment process for precision forged parts
B.-A. Behrens, Fr.-W. Bach, A. Bouguecha, F. Nürnberger, M. Schaper, Z. Yu and A. Klassen

Abstract

Precision forging is a production process used for manufacturing of near-net shaped, highly loaded components with low proportion of forging degrees and reduced necessity of post processing. In comparison to the conventional forming and the machining production processes, an important improvement in material savings and a significant shortening of the process chain can be obtained. The near-net shape forging allows an integrated heat-treatment from the hot-forming heat. In this paper, a numerical calculation of the forging process and a heat-treatment process following forging are shown at the example of the pinion shaft. A challenge lies in the coupling of the simulation model for the forging process and the model used to calculate the temperature and microstructure development during quenching and tempering process. This coupling in addition to the illustration of the entire process, enable optimization of spray cooling parameters which leads to the diesired hardness profile.

Kurzfassung

Das Präzisionsschmieden zeichnet sich durch eine endkonturnahe Fertigung, einen geringen Anteil an Schmiedegrat und einen reduzierten Bedarf an Nachbearbeitungen aus. Die endkonturnahe Fertigung von Funktionsflächen ermöglicht bei Warmmassivumformprozessen eine integrierte Wärmebehandlung im Anschluss an den Schmiedevorgang unter Nutzung der Schmiedeteilwärme. Am Beispiel einer präzisionsgeschmiedeten Ritzelwelle wird die numerische Berechnung des Umformprozesses und der anschließenden Sprühkühlung gezeigt. Eine Herausforderung dabei ist die Kopplung des Simulationsmodells für den Umformvorgang und des Modells zur Berechnung der Temperatur- und Gefügeevolution der Wärmebehandlung. In dieser Arbeit wird eine erfolgreiche Kopplung der Umformsimulation und der simulationsgestützten Berechnung der integrierten Wärmebehandlung gezeigt. Diese Kopplung ermöglicht neben der Abbildung der gesamten Prozesskette die Möglichkeit einer optimierten Wahl der Abkühlparameter zur Einstellung des gewünschten vergüteten Bauteilgefüges.


(Kontakt/Corresponding author)

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Online erschienen: 2013-05-02
Erschienen im Druck: 2012-10-01

© 2012, Carl Hanser Verlag, München

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