Abschrecken ist ein Wärmebehandlungsprozess zum Verändern der mechanischen Eigenschaften von Schmiede-, Guss- oder Schweißteilen. Dieser besteht im Erhitzen eines Metallteils, um dessen Mikrostruktur und Eigenschaften, wie Härte, Bruchfestigkeit und Bruchzähigkeit zu ändern. Dazu wird das Teil in einem Medium, welches je nach Material und erwarteten Eigenschaften Wasser, Öl, auf Polymerbasis oder Luft sein kann, rasch abgekühlt.
Dieser Prozess wird im Allgemeinen zum Härten und Verdichten von Teilen für die Automobil- und Luftfahrtindustrie, wie Ringen, Zahnrädern, Wellen oder Getriebeteilen verwendet. Er findet auch in der Bauindustrie zum Vermeiden von Verformungen von Stangen und Stäben, sowie im Energiesektor (z.B. für nahtlos gewalzte Ringe) zur Anwendung.
Wärmebehandlungstemperaturen und Abkühlgeschwindigkeiten sind bedeutende Faktoren bei der Herstellung von geschmiedeten und Gussmetallteilen. Sie verleihen dem Material die meisten seiner endgültigen Eigenschaften. Numerische Simulation ist ein hervorragendes Hilfsmittel für das Verständnis und die Optimierung dieser Ergebnisse.
Um sich der Realität bestmöglich annähern zu können, integriert SIMHEAT® ein Modell, welches thermische, mechanische und metallurgische Phänomene vereint. Mehr erfahren>>
Dazu berücksichtigt die Software Festphasenverhalten und bezieht je nach Oberflächentemperatur oder Dauer auch Gesetze von Wärmeübergangskoeffizienten ein.
Beim Abschrecken hängt der Wärmeübergangskoeffizient (HTC) von der Temperatur des Teils, dem Kühlmedium, der Bad-Agitation und vielen anderen Parametern ab. Während des Abschreckprozesses treten verschiedene Siedephasen auf. Bei SIMHEAT® wird das Phänomen des Siedens durch Verwenden einer Wärmeübergangskoeffizienten-Funktion der Temperatur des Teils berücksichtigt.
Temperaturverteilung während des Abschreckens eines Kegelrades mit SIMHEAT®
Numerische Simulation unterstützt Sie dabei, Ihren Prozess zu optimieren, und die besten Prozessparameter herauszufinden, um die gewünschten Merkmale zu erzielen. Zur Verbesserung der Stabilität und der Effizienz des Prozesses ermöglicht die Simulation mehrere Abschreckbedingungen, inklusive Dauer des Erhitzungszyklus, Wärmeübergangskoeffizienten, Abkühlkurven, Abschreckdauer, Beschaffenheit des Bades, usw. zu testen.
SIMHEAT® ermöglich es Ihnen:
TTT und CCT Diagrammgenerator
ist dabei die benötigte Dauer für die Umwandlung beginnend mit der Temperatur T.
Eine Johnson-Mehl Avrami Gleichung kommt bei der Berechnung der Fraktion von umgewandeltem Ferrit, Perlit und Bainit zum Einsatz.
Dabei gilt:
Das isotherme Modell ist gekoppelt, um die nicht-isothermen Aspekte beim Abkühlen zu bewältigen. Martensitische Umwandlungen werden durch die Koistinen-Marburger Gleichung vorhergesehen. Die Martensit-Volumenfraktion ist von der Temperatur abhängig und startet, wenn instabiler Austenit unter die Martensit-Umwandlungstemperatur fällt. Die metallurgische Umwandlung ist mit der wärmetechnischen Berechnung durch die Umwandlungsenthalpie jeder Phase gekoppelt.
Simulation des Martensitanteils mit SIMHEAT® beim Abschrecken einer Kurbelwelle
Da Aluminium eine geringe Dichte aufweist, muss es öfters wärmebehandelt werden, um die nötigen mechanischen Eigenschaften zu erlangen. Abschrecken und künstliches Altern sind für dieses Material geeignet, und SIMHEAT® integriert zwei Modelle, um eine vorausblickende Simulation anzubieten: ein phänomenologisches und ein thermomechanisches Modell.
Transvalor und Quaker Houghton, führender Hersteller für industrielle Prozessfluide für die Metall- und metallverarbeitenden Märkte, arbeiten an gemeinsamen Projekten zur Leistungsverbesserung von Abschreck- und Schmiermitteln.
Durch dieses Partnerabkommen kann Transvalor den vorhersehbaren Zustand von mit SIMHEAT® durchgeführten Wärmebehandlungssimulationen stetig verbessern.
Mehr über dieses Partnerabkommen erfahren>>