WIAS-MeFreSim

Simulation des Mehrfrequenz-Induktionshärtens

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Bearbeiter:

• Dr. Thomas Petzold
• Prof. Dr. Dietmar Hömberg

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Unsere Software

WIAS-MeFreSim ermöglicht die 3D-Simulation des Induktionshärtens von Bauteilen aus Stahl im Einzel- sowie im Mehrfrequenzverfahren. Durch den Einsatz von Simulationen ist eine effiziente Bestimmung optimaler Prozessparameter für ein kontourtreues Härten von Zahnrädern möglich, da zeit- und kostenintensive Experimente reduziert werden können. Neben der Berechnung des Temperatur und Härteprofils ist auch die Bestimmung der Eigenspannungen nach dem Abschreckvorgang möglich. Die Software wurde in Zusammenarbeit mit den Industriepartnern EFD Induction GmbH (Freiburg) und ZF AG (Friedrichshafen) entwickelt und experimentell verifiziert. Abgebildet ist die Induktionswärmebehandlung für ein Zahnrad.

Hintergrund

WIAS-MeFreSimwird für die Simulation der Induktions-Wäürmebehandlung für Bauteile aus Stahl eingesetzt. Ziel der Wärmebehandlung ist es, Werkstücke mit harter, verschleißfester Oberfläche und weichem, zühem Kern zu erzeugen. Dazu wird die Randschicht des Werkstücks durch induzierte Wirbelströme aufgeheizt und durch den anschließenden Abschreckprozess sehr schnell abgekühlt. Die während der Wärmebehandlung auftretenden Fest-Fest-Phasenübergänge bewirken eine Aufhärtung der Werkstückoberfläche. Das Bild zeigt den Vergleich zwischen Experiment und Simulation für ein Zahnrad, Härteprofil für Querschliff und Längsschliff in Zahnkopf und Zahnfuß.

Wesentliche Merkmale

• Bestimmung der elektromagnetischen Felder, der Temperatur- sowie Phasenverteilung im Werkstück und von mechanischen Spannungen und Verzügen
• Berechnung der Feldgrößen unter Einsatz adaptiver Finiter-Elemente-Methoden
• 3D-Visualisierung der Ergebnisse
• Erweiterbare Datenbank für Materialdaten und umwandlungsspezifische Kennwerte für verschiedene Stähle
• Experimentell verifizierte Simulationsergebnisse

Unser Service

• Individuelle Beratung und Durchführung von Simulationsrechnungen für die Induktionswärmebehandlung
• Berechnung der Feldgrößen unter Einsatz adaptiver Finiter-Elemente-Methoden