Wärmebehandlung

Voruntersuchung durch die FEM-Berechnung

Zur Reduktion von Eigenspannungen und um damit die Tragfähigkeit von Bauteilen oder Schweißverbindungen zu erhöhen, lässt sich eine Wärmebehandlung durchführen. Hierbei wird das Bauteil auf die notwendige Glühtemperatur geheizt. Bei Bauteilen die aufgrund ihrer Größe oder aufgrund einer lokalen Behandlung nicht in einem Ofen geglüht werden können, kann der Glühprozess durch lokale Heizelemente erfolgen. Mit Hilfe der FEM-Berechnung unterstützen wir unsere Kunden mit umfangreicher Erfahrung in der Auslegung des Setups für die lokale Wärmebehandlung.

Es wird im gewünschten Bereich eines Bauteils, gemäß einer Referenztemperaturkurve, die Temperatur auf eine Zieltemperatur erhöht. Nach einer vorgegebenen Haltezeit folgt eine Abkühlphase gemäß der Referenztemperaturkurve.

Durch die lokale Wärmebehandlung ergeben sich zwangsläufig Temperaturunterschiede und damit thermische Gradienten im Bauteil. Sind diese zu groß, kann es zu einer Schädigung des Bauteils kommen. Des Weiteren ist bei komplexen Bauteilen, oder Bauteilbereichen die bestimmte Temperaturgrenzwerte nicht überschreiten dürfen, eine gute Voruntersuchung entscheidend, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung sicherzustellen.

Mit Hilfe einer Simulation durch eine FEM-Berechnung lässt sich im Vorfeld die benötigte Heizleistung sowie diverse Temperaturergebnisse zu beliebigen Zeitpunkten der Wärmebehandlung berechnen. Auch lässt sich sicherstellen, dass thermische Gradienten und mechanische Spannungen im Bauteil zulässig sind.

Hierzu können gemäß der physikalischen Situation Heizelemente, Isolierung, Umgebungsbedingungen, thermische Sensoren oder auch Einflüsse durch Wärmestrahlung oder Belüftung berücksichtigt werden.

Durch einen Regelalgorithmus wird in jedem Zeitschritt der Wärmebehandlung die benötigte Heizleistung der Heizelemente bestimmt, die erforderlich ist, um die Temperatur an einzelnen Stützstellen (thermischen Sensoren) der Temperatur der Referenztemperaturkurve folgen zu lassen.

Ihr Vorteil durch Berechnung

Mit Hilfe der gewonnenen Ergebnisse lässt sich durch eine FEM-Berechnung das Setup der Wärmebehandlung im Vorfeld für eine verbesserte Temperaturverteilung optimieren. Des Weiteren werden so Positionen aufgezeigt, an denen thermische Sensoren für die tatsächliche Wärmebehandlung als Kontrollstellen sinnvoll sind.

Dokumentation der Berechnungsergebnisse

Die Dokumentation der Berechnungsergebnisse erfolgt je nach Kundenwunsch als prüffähiger Berechnungsbericht in deutscher und englischer Sprache oder auch in Form einer Power-Point Präsentation. In Absprache mit Ihnen, stellen wir die für Sie wichtigen Ergebnisse anschaulich und verständlich dar.

 

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Abschlussarbeiten zum Thema „Wärmebehandlung“:

  • Ben Othman, H.
    Simulation eines induktiven Heizvorgangs unter Verwendung der Software ANSYS Maxwell und ANSYS Mechanical sowie Verifikation der Ergebnisse anhand von Versuchsdaten, 2021