Simulation und experimentelle Validierung von Temperaturen, Härtegut und Eigenspannungen bei der induktiven Wärmebehandlung

Zum Härten großer Bauteile wird häufig das induktive Härteverfahren mit bewegtem Induktor angewandt. Zur Auslegung und Optimierung der induktiven Härteprozesse kann die numerische Simulation genutzt werden, um die Wärmewirkung des bewegten Induktors und die hiermit verbundenen Werkstoffänderungen am realen Bauteil gezielt einzustellen. Der Aufwand experimenteller iterativer Methoden kann hierdurch deutlich verringert werden. Anhand eines industriell eingesetzten Bauteils wird eine rechnerische Methodik vorgestellt, die es erlaubt, die Wärmewirkung eines bewegten Induktors für Austenitisierung, Härteentwicklung aufgrund von Gefügeumwandlungen sowie Entstehung der Eigenspannungen mit geringem Aufwand abzuschätzen. Die Qualität der Berechnungsergebnisse des induktiv gehärteten Bauteils wird anhand experimenteller Messungen von Temperatur, Härte und Eigenspannungen validiert.