Prognosetool für Plasmanitrierprozesse zur Randschichtbehandlung von Werkzeugen und Bauteilen

Bauteile während der Plasmanitrierbehandlung.
© Fraunhofer IST
Bauteile während der Plasmanitrierbehandlung.

Herausforderung 

Der Anwender der Plasmanitriertechnik steht häufig vor der Frage, wie ein optimales Nitrierergebnis erzielt werden kann und welche Prozessparameter er dazu einstellen muss. Meistens wird sich auf die gewünschten Nitrierhärtetiefe beschränkt und es werden Standardprozesse für die Nitrierung verwendet, die weder auf den Werkstoff, die Geometrie noch auf die Endanwendung optimal abgestimmt sind. 

Lösung 

Im Rahmen des Projektes wurden mehr als 500 Kombinationen unterschiedlichster Werkstoffe und Prozessparameter untersucht. Die behandelten Proben wurden anschließend umfassend charakterisiert und ausgewertet. Zur Validierung der Ergebnisse wurden vergleichende Versuche an Industrieanlagen durchgeführt. Parallel dazu wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik der Technischen Universität Chemnitz mit den Daten ein neuronales Netzwerk trainiert, das die Basis für den Aufbau eines softwarebasierten Prognosetools für die Plasmanitrierprozesse bietet.

Mehrwert 

Die Ergebnisse wurden in Form einer Datensammlung aufbereitet, die es ermöglicht, das Nitrierergebnis bei z. B. vorgegebenem Werkstoff sowie Prozessparametern abzuschätzen oder, alternativ, die erforderlichen Prozessparameter für das gewünschte Nitrierergebnis gezielt auszuwählen. Dadurch kann die Standmenge von Werkzeugen und/oder die Lebensdauer von Bauteilen maßgeblich gesteigert werden.

Gefüge einer nitrierten Randzone
© Fraunhofer IST
Gefüge einer nitrierten Randzone
Resultierendes Härtetiefenprofil in Abhängigkeit vom Werkstoff
© Fraunhofer IST
Resultierendes Härtetiefenprofil in Abhängigkeit vom Werkstoff

Förderhinweis

Das IGF-Vorhaben 18741 BG der Forschungsvereinigung Deutsche Gesellschaft für Galvano- und Oberflächentechnik e.V (DGO) wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie