3D-Simulation des Stahlhärtens

Bildquelle: IWT Bremen

Die Software WIAS-MeFreSim simuliert das Härten von Stahl. Die Industrie reduziert damit zeit- und kostenintensive Experimente. Das Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS) stellt auf der Hannover-Messe seine Software WIAS-MeFreSim vor. Die Software ermöglicht die 3D-Simulation des Mehrfrequenz-Induktionshärtens von Bauteilen aus Stahl. 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 von Eigenspannungen nach dem Abschreckvorgang möglich.

3D-Simulation des Mehrfrequenz-Induktionshärtens von Bauteilen aus Stahl / Bildquelle: WIAS

Ziel der Wärmebehandlung ist es, Werkstücke mit harter, verschleißfester Oberfläche und weichem, zähem 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.

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.

www.wias-berlin.de