Numerische und experimentelle Untersuchungen zum Schädigungsverhalten beim Profil-Querwalzen von Werkstücken aus weichgeglühtem Stahl C45E

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Der Fertigungsprozess Profil-Querwalzen ist ein wirtschaftliches Massivumformverfahren zur Herstellung von Gewinden und gewinnt durch den Kostendruck in der Industrie zunehmend an Bedeutung, insbesondere in der Getriebetechnik. Die Kosten sind etwa fünfmal niedriger als bei gefrästen Produkten, während die Qualität der Oberflächen, die Verfestigung der Zähne und die spanlose Fertigung überlegen sind. Allerdings gibt es auch Nachteile wie unvermeidbare Verzahnungsausläufe, geringere Verzahnungsgenauigkeit und mögliche Schädigungen, darunter Risse im Werkstückkern und oberflächliche Ablösungen. Diese Probleme werden durch die Miniaturisierung der Schnecken, wie sie in Fensterhebermotoren vorkommen, verstärkt. Ziel der Arbeit ist es, die Schädigung während des Profil-Querwalzens durch gezielte Prozessgestaltung zu kontrollieren, indem die Vorgänge, die zu Materialversagen führen, in Simulationen beschrieben werden. Moderne Methoden der Prozessentwicklung sollen zusammen mit einem vertieften Verständnis in die optimale Auslegung von Prozessparametern und Werkzeugen einfließen. Finite-Elemente-Modelle wurden erstellt, um das Profil-Querwalzen zu simulieren, während mechanische Werkstoffprüfungen zur Bestimmung der Materialeigenschaften durchgeführt und in die Simulation integriert wurden. Prozessversuche dienten der Validierung der Simulation und der Untersuchung von Riss- und Gratbildung an Schnecken für Kleinmotoren.