Internal Intensive Quenching: Optimale Wärmebehandlung für schwerzugängliche Bauteilbereiche

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Volker Schulze
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299152500

Im Rahmen dieses Projektes soll ein Verfahren entwickelt werden, mit dem die Lebensdauer von hydraulischen Komponenten, die einer Innenhochdruckbeanspruchung unterliegen, erhöht werden kann. Beispielsweise sind Komponenten in modernen Einspritzanlagen heute bereits statischen und zyklischen Drücken von bis zu 4000 bar ausgesetzt. Diese Drücke im Einspritzsystem sollen in Zukunft, um die Effizienz weiter zu steigern, noch weiter erhöht werden [1]. Gleichzeitig sollen zwecks Gewichtseinsparung auch immer filigranere Bauteile eingesetzt werden. Um trotz der dadurch entstehenden höheren Belastung eine lange Lebensdauer solcher Komponenten gewährleisten zu können, müssen die Eigenschaften des verwendeten Werkstoffs während der Produktion des Bauteils optimal eingestellt werden. Aktuell eingesetzte Verfahren zur lokalen Verfestigung von Bohrungswänden, wie das Aufdornen und die Autofrettage, basieren im Wesentlichen auf der Einbringung von Druckeigenspannungen und gegebenenfalls einer geringen Verfestigung im Bohrungsbereich. Diese Verfahren besitzen aber eine im Vergleich zu thermischen Verfahren eingeschränkte Wirksamkeit. Die Anwendbarkeit etablierter thermischer Verfahren, wie zum Beispiel dem Einsatzhärten, gestaltet sich, insbesondere bei kleinen Bohrungen, aufgrund der schlechten Zugänglichkeit der zu behandelnden Bereiche schwierig. Ziel dieses Projektes ist es daher, basierend auf der martensitischen Härtung ein Verfahren zu entwickeln, mit welchem der Gefüge-, der Eigenspannungs- und der Verfestigungszustand optimal eingestellt und damit bessere mechanischen Eigenschaften realisiert werden können. Bei dem zu entwickelnden Verfahren soll das Bauteil zunächst auf möglichst energieeffiziente Weise mittels induktiver Erwärmung austenitisiert und anschließend mit einem ebenfalls neu zu entwickelnden lokalen Kühlkonzept der optimale Materialzustand eingestellt werden. Das Verfahren soll zunächst für einfache Durchgangsbohrungen erprobt und anschließend an einer bauteilähnlichen Geometrie mit einer Bohrungsverschneidung getestet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Stefan Dietrich; Dr.-Ing. Jens Gibmeier