In-situ-Erfassung der Werkstoffumwandlung und Gefügeausbildung mittels Wirbelstromtechnik

Aktuelle Bestrebungen, die CO2-Emissionen zu verringern, erfordern insbesondere im Automobilbau in zunehmendem Maße die Verwendung moderner Stähle zur Herstellung von Hochleistungsbauteilen in Leichtbauweise sowie die Realisierung energieeffizienter und ressourcenschonender Fertigungsprozesse. Bainitisch umwandelnde Stähle erreichen Festigkeiten und Duktilitäten, die denen von Vergütungsstählen ähnlich oder sogar überlegen sind und ermöglichen zudem die gezielte Gefügeausbildung und Einstellung der gewünschten Bauteileigenschaften direkt aus der Schmiedewärme, wodurch nachfolgende Wärmebehandlungsschritte wie das Anlassen entfallen und eine Verkürzung der Prozesskette erreicht werden kann. Da die Werkstoffumwandlung und die Gefügeausbildung während der Abkühlung aus der Schmiedewärme in einer verkürzten Prozesskette durch eine Vielzahl von Prozessparametern beeinflusst werden, sind derzeit allerdings noch erhebliche Sicherheitszuschläge in der Auslegung und Prozessführung notwendig, um die geforderte Bauteilqualität zuverlässig zu gewährleisten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde auf der Basis elektromagnetischer Prüfverfahren und hochtemperaturbeständiger Sensoren ein neuartiges und unter industriellen Randbedingungen einsetzbares Prüfsystem entwickelt, das bereits während der Abkühlung aus dem Austenitgebiet eine zerstörungsfreie In-situ-Erfassung und grafische Darstellung der realen Werkstoffumwandlung und Gefügeausbildung in Stahlbauteilen ermöglicht. Die zuverlässige Erfassung des zeitlichen Umwandlungsverlaufs sowie die Charakterisierung und Quantifizierung der Gefüge- und Mischgefügeausbildung online im Prozessablauf leistet somit einen erheblichen Beitrag, um sowohl eine an das Einzelteil angepasste, individuelle Steuerung und Optimierung der Abkühlparameter als auch eine Online-Qualitätssicherung und Dokumentation der Gefügeausbildung - u. a. im Rahmen von Industrie 4.0 Anwendungen - zu realisieren.