Methoden und Strategien zur Simulation der Wärmebehandlung komplexer Bauteile aus 20 MnCr 5

In der vorliegenden Arbeit wurde die Wärmebehandlung eines massiven, geometrisch komplizierten Bauteils, einem einsatzgehärteten Pumpengehäuses aus dem Common Rail System aus dem Hause Robert Bosch GmbH berechnet. Dazu wurde das kommerzielle Softwarepaket DEFORM ™ mit seiner Erweiterung DEFORM-HT ™ eingesetzt. Das Ziel war es, Maß- und Formänderungen, Eigenspannungen und Phasenverteilung im einsatzgehärteten Zustand möglichst genau zu berechnen. Durch die Komplexität und Größe des Bauteils wurden sehr schnell die Grenzen der zur Verfügung stehenden Soft- und Hardware erreicht und teilweise deutlich überschritten. Ursache dafür waren die hohen Anforderungen an die Rechnerleistung der Wärmebehandlungssimulation. Zumal wenig Erfahrungswerte mit der Handhabung von Wärmebehandlungssimulationen solch komplexer Bauteile in der Literatur vorhanden sind. Methoden und Vorgehensweisen wurden entwickelt, um die Handhabung und Berechnung zu vereinfachen und in vernünftiger Rechenzeit zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Im Einzelnen wurden dazu die Methode der Abstraktion und des Submodellings genauer beleuchtet. Zudem wurde für den hier eingesetzten 20 MnCr 5 alle für die Simulation des Einsatzhärtungsprozesses relevanten Werkstoffkennwerte ermittelt. Dies schließt den 20 MnCr 5 in aufgekohlten Zuständen bei 0,5 und 0,8 Ma.-% C ein. Zur Bewertung von Maß- und Formänderungen aus der Simulation heraus wurden weiterhin entsprechende Verfahren und Methoden entwickelt.