Methoden zur numerischen Berechnung, Analyse und Auslegung induktiver Randschichthärteprozesse unter Berücksichtigung von magnetischen Sättigungseffekten

Diese Arbeit liefert einen Beitrag zum tieferen Verständnis der Vorgänge beim induktiven Randschichthärten. Dabei wird der vollständige Prozess einschließlich induktiver Erwärmung, Abschreckung und Gefügeumwandlung numerisch modelliert. Besonderes Augenmerk wird auf die Frage gelegt, welchen Einfluss magnetische Sättigungseffekte bei der induktiven Erwärmung ferromagnetischer Werkstoffe haben. Die numerischen Untersuchungen werden durch Experimente verifiziert und ergänzt. Insbesondere werden die auftretenden elektromagnetischen und thermischen Effekte bei der Härtung eines Geradstirnrads betrachtet. Weiterhin erfolgt die Erläuterung einer innovativen Methodik für die inverse Auslegung eines Härteprozesses, wobei von einer Härteverteilung auf die Geometrie des Induktors und die elektrischen Parameter geschlossen wird. Die Methodik nutzt mathematische Optimierungsalgorithmen und wird am Beispiel einer Hohlwelle entwickelt und vorgestellt.