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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Analyse der Randzonenmodifikation von metastabilen austenitischen Stählen durch Festwalzen mittels Wirbelstromprüfung

Freitag (20.09.2019)
11:30 - 12:00 Uhr Gartensaal
Bestandteil von:


Stähle mit einem metastabilen, austenitischen Gefüge können durch Aufbringen lokaler Spannungen in ein martensitisches Gefüge umgewandelt werden. Dieser Effekt führt zu einer Verfestigung des Werkstoffs und kann bei umformender und spanender Bearbeitung genutzt werden, um Randzoneneigenschaften definiert einzustellen. Hierdurch können Bauteile mit gradierten Materialeigenschaften erzeugt werden, die durch ihr martensitisches Gefüge höhere Randhärtekennwerte als der Kern besitzen. Aufgrund des permanenten Verschleißes am Werkzeug verändern sich jedoch die Eingriffsbedingungen kontinuierlich und eine zielsichere Einstellung des Gefüges wird erschwert. Aus diesem Grund soll mittels einer zerstörungsfreien Prüfmethode die Gefügeausbildung während des Fertigungsprozesses überwacht werden.

Die Analyse von höherharmonischen Signalanteilen einer Wirbelstromprüfung lässt Rückschlüsse auf die magnetischen Eigenschaften eines Gefüges zu. Mittels dieser Methode ist es möglich, ein paramagnetisches (austenitisches) Gefüge von einem ferromagnetischen (martensitischen) Gefüge zu unterscheiden. Somit lässt sich die Randzonenmodifikation aufgrund der beispielsweise durch Festwalzen erzeugten Druckkräfte in Echtzeit detektieren.

In dieser Studie wurden festgewalzte Bereiche eines 1.4301 mittels Wirbelstromprüfung mit Oberschwingungsanalyse sowie Härteprüfung nach Vickers geprüft, um Rückschlüsse auf entstandenen Martensit zu ziehen. Dabei steigt mit zunehmenden Martensitgehalt die gemessene Härte. Dazu korrelierend nimmt die gemessene Spannungsamplitude der Höherharmonischen der Wirbelstromprüfung zu, da der ferromagnetische Gefügeanteil durch Martensitentstehung erhöht wird.

Durch Festwalzen werden in dieser Studie Druckeigenspannungen bis zu einer Tiefe von 0,6 mm eingebracht. Um daraus folgend die Eindringtiefe der Randzonenmodifikation zu detektieren, wurde eine Variation der Prüffrequenz durchgeführt. Mit abnehmender Prüffrequenz kommt es zu einer Zunahme der Eindringtiefe des Prüfverfahrens. Somit lassen sich erzielte Tiefen der Gefügemodifikation in Korrelation zum Walzdruck bringen. Eine Übertragung der Prüfergebnisse z.B. auf spanende Fertigungsverfahren ist denkbar.

 

Sprecher/Referent:
Lara Vivian Fricke
Leibniz Universität Hannover
Weitere Autoren/Referenten:
  • Hai Nam Nguyen
    Leibniz Universität Hannover
  • Dr. Bernd Breidenstein
    Leibniz Universität Hannover
  • Dr. David Zaremba
    Leibniz Universität Hannover

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