OptProKomp – Optimierte Prozesskette zur Erzeugung bedarfsgerechter Werkstoffeigenschaften für extrem beanspruchte Maschinen- und Anlagenkomponenten

Situation:

• In nahezu allen industriellen Bereichen führen wirtschaftliche Zielstellungen wie Steigerung der Produktivität bei gleichzeitiger Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz, verbunden mit Leichtbau oder Bauteilminiaturisierung, zu stetig wachsenden Leistungsdichten und damit zu immer höheren statischen und dynamischen Bauteilbeanspruchungen.
• Neben einer beanspruchungsgerechten konstruktiven Gestaltung der Bauteile kommt dem für solche Beanspruchungen optimal geeigneten Werkstoff Stahl eine wachsende Bedeutung zu.
• Die herkömmliche Fertigungskette von den hier betrachteten Federrollenlagern besteht aus dem:
  • Warmumformen und anschließenden Kaltumformen (Lieferant),
  • Wickeln der Federbüchsen und Federrollen (Kaltumformung),
  • Härten,
  • Anlassen und der
  • Endbearbeitung – Schleifen.
• Das 3-malige Erwärmen führt zu:
  • hohem Energieverbrauch,
  • Materialverlust durch Zunder / Entkohlung (Schleifarbeiten),
  • Hoher Fertigungsaufwand durch Nacharbeiten (0,5 mm jeweils innen und außen).
• Die Kosten für:
  • das Vergüten und die Nacharbeiten betragen ca. 40 % und
  • den Werkstoff betragen ca. 18 %.
  • →     Es besteht enormes Optimierungspotential!

Lösung:

• Verkürzung der Produktionskette um das:
  • Vergüten und
  • aller folgenden Prozessschritte (Nacharbeiten etc.).
• Die alternativen Wärmebehandlungsvarianten sind:
  • das Patentieren (Isotherme Umwandlung vor der Umformung) und ggf.
  • die Unterstützung durch das AFP-Konzept (Teilchenhärtung nach der Umformung).
• Durch die zu erforschende und optimierende Prozesskette ist die Erzeugung eines Materials mit Eigenschaftsgradienten möglich. Das Wickeln der Lager erzeugt einen Gradienten in der Umformung und dadurch auch einen:
  • Gradient in der Festigkeit → außen hart,
  • Gradient in der Zähigkeit → innen zäh.
  • →     Es ist keine anschließende Wärmebehandlung mehr erforderlich!

Betrieblicher Nutzen:

• Der Projektpartner Steeltec GmbH erweitert sein Produktspektrum um patentierte Blankstähle mit optimierten, an den weiteren Fertigungsprozess angepassten Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften.
• Der Projektpartner Eich Rollenlager GmbH verkürzt seine Prozesskette zur Herstellung von Federrollenlagern um das Vergüten und aller damit folgenden Prozessschritte (Nacharbeiten durch Schleifen etc.).

• Blankstahlherstellung
• Eigenschaftsgradienten
• Federrollenlager
• Patentieren
• XTP-Technologie