Determination of Machining Parameters for a Specific Adjustment of the Residual Stress Profile by Induction Hardening*

Abstract: Within the research work of the Transregional Collaborative Research Center TRR 136, process signatures were determined for processes that generate essentially thermal loading of the component surface layer. These process signatures represent correlations between material modifications (e. g. changes of residual stress, microstructure, hardness profile, etc.) and characteristic values of the material loading. The underlying idea is that the material does not know any processes but only loads caused by processes. In particular, the same loads lead to the same material modifications regardless of the kind of process. A decisive advantage of this concept over conventional approaches is the possibility of calculating the necessary internal material loads backwards on the basis of concrete specifications for the material modifications. If there are additional correlations between internal material loads and process quantities as well as between process quantities and machining parameters, the necessary machining parameters can be determined, too. In this paper, this procedure will be introduced using the example of one-sided induction hardening of cuboidal components made of 42CrMo4. The determination of the process signature by experimental and numerical investigations is described and work for experimental verifications are presented.
Im Rahmen der Forschungsarbeiten des Transregionalen-Sonderforschungsbereichs TRR 136 wurden Prozesssignaturen für Verfahren ermittelt, die im Wesentlichen eine thermische Beanspruchung der Bauteiloberflächenschicht erzeugen. Diese Prozesssignaturen stellen Korrelationen zwischen Werkstoffveränderungen (z. B. Änderungen von Eigenspannungen, Gefüge, Härteverlauf, etc.) und charakteristischen Werten der Werkstoffbeanspruchung dar. Die Idee dahinter ist, dass der Werkstoff keine Prozesse kennt, sondern nur Beanspruchungen, die durch Prozesse verursacht werden. Insbesondere führen gleiche Belastungen unabhängig von der Art des Prozesses zu gleichen Werkstoffveränderungen. Ein entscheidender Vorteil dieses Konzepts gegenüber konventionellen Ansätzen ist die Möglichkeit, die notwendigen internen Werkstoffbeanspruchungen auf der Grundlage konkreter Vorgaben für die Werkstoffmodifikationen rückwärts zu berechnen. Bestehen zusätzlich Zusammenhänge zwischen inneren Werkstoffbeanspruchungen und Prozessgrößen sowie zwischen Prozessgrößen und Bearbeitungsparametern, können auch die notwendigen Bearbeitungsparameter ermittelt werden. In diesem Beitrag wird diese Vorgehensweise am Beispiel des einseitigen Induktionshärtens von quaderförmigen Bauteilen aus 42CrMo4 vorgestellt. Die Bestimmung der Prozesssignatur durch experimentelle und numerische Untersuchungen wird beschrieben und Arbeiten zur experimentellen Verifizierung werden vorgestellt.

Angaben zum Objekt

• Weitere Titel: Ermittlung von Bearbeitungsparametern für eine gezielte Einstellung des Eigenspannungsprofils durch Induktionshärten
• Standort: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Umfang: Online-Ressource
• Sprache: Englisch

Verweise und Beziehungen

• Erschienen in: Determination of Machining Parameters for a Specific Adjustment of the Residual Stress Profile by Induction Hardening* ; volume:78 ; number:2 ; year:2023 ; pages:65-78 ; extent:14 ; HTM - journal of heat treatment and materials ; 78, Heft 2 (2023), 65-78 (gesamt 14)

Beteiligte, Orts- und Zeitangaben

• Urheber: Frerichs, F. ; Lübben, T.

Weitere Informationen

• DOI: 10.1515/htm-2022-1040
• URN: urn:nbn:de:101:1-2023041714024776855866
• Rechteinformation: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Letzte Aktualisierung: 14.08.2025, 10:49 MESZ