STIFFCRANK - Fortschrittliche Laser-Oberflächenhärtung von mikrolegierten Stählen zur Verbesserung der Ermüdung von Automobil-Motorkomponenten
Kooperation: AIMEN Technology Centre, Vigo, Spanien; Sidenor Investigacion y Desarrollo S. A., Bilbao, Spanien; Lulea University of Technology, Lulea, Schweden
Die Forderung nach leichteren, kleineren und leistungsfähigeren Aggregaten im Motorenbau resultiert aus den extrem gestiegenen Anforderungen bezüglich einer CO2-Emissionssenkung. Beim sog. Downsizing werden dabei extreme Anforderungen an Materialien und Mechanik der Automotive-Komponenten gestellt – insbesondere an die Kurbelwelle.
Die Ansprüche an Verschleißbeständigkeit sowie Biegewechselfestigkeit dieser Präzisionsteile steigen damit deutlich an. Mit Hilfe des Induktionshärtens oder des Festwalzens können Randzonen partiell entsprechend den Anforderungen gezielt beeinflusst werden. Im Rahmen des europäischen Verbundprojektes „STIFFCRANK“ soll ein neues laserbasiertes Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Stahl entwickelt werden, um damit einen sicheren und langlebigen Einsatz von Kurbelwellen gewährleisten zu können. Hierbei stehen die Optimierung von Lebensdauer und Zuverlässigkeit sowie die Etablierung eines solchen Oberflächenverfahrens für Komponenten in der Fahrzeugindustrie im Fokus. Diese Ziele sollen anhand eines besseren Verständnisses über die Zusammenhänge zwischen oberflächennahen Eigenspannungen sowie den Gefügezuständen, die durch eine laserbasierte Oberflächenhärtung entstehen, erreicht werden. Darüber hinaus werden die Auswirkungen auf die Lebensdauer von Kurbelwellen bei Ermüdungsbeanspruchung näher beleuchtet. Abschließend sollen Richtlinien für die Optimierung der Fertigung hochbeanspruchter Komponenten entstehen, wobei sowohl die verwendeten Stahlqualitäten als auch die Laserprozesse miteinbezogen werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Analyse und Bewertung der in den Bauteilen induzierten Eigenspannungszustände gelegt. Dabei geht es insbesondere darum, den Zusammenhang zwischen dem prozessinduzierten Gefüge, der Härteverteilung und den Eigen-spannungsfeldern wissenschaftlich zu durchdringen.