Distortion of rings due to inhomogeneous temperature distribution

In this paper, experimental results regarding the effect of asymmetric temperature distributions on shape changes of different ring types due to heat treatment will be presented. The main part of the distortion can be attributed to a distortion mechanism which is caused by the interaction of an inhomogeneous temperature distribution and the corresponding local phase transformation: In particular plastic strains by transformation plasticity dominate the change in roundness and the change of the angle of the raceways. To evaluate the portion on roundness deviation which can be attributed to sole thermal stress and/or transformation plasticity effects, experiments with rings produced from austenitic steel (material SAE 304) were examined. In addition, conical rings were heat treated, since the ring geometry has a large influence on the temperature fields during heat treatment. The experimental results were compared with the theoretical description of distortion potential by strain analysis, to identify the necessary inhomogeneous distribution of different carriers of the distortion potential which lead to the observed change in roundness deviation. In dieser Arbeit werden die Ergebnisse von experimentellen Untersuchungen dargestellt, die den Effekt von asymmetrischen Temperaturverteilungen während der Wärmebehandlung auf die Formänderungen von verschiedenen Wälzlagertypen beleuchten. Der Hauptanteil des Verzuges kann der Wechselwirkung zwischen dem ungleichmäßigen Temperaturfeld im Ring und den entsprechenden örtlichen Umwandlungsvorgängen zugewiesen werden: Insbesondere die plastischen Dehnungen aufgrund der Effekte der Umwandlungsplastizität bestimmen die Änderung der Rundheitsabweichungen sowie die Änderung des Winkels der Laufbahnen des Ringes. Um den Anteil des Verzugs abschätzen zu können, der alleine aus thermischen Spannungen und/oder aus Effekten der Umwandlungsplastizität verursacht wird, wurden entsprechende experimentelle Untersuchungen mit Ringen aus einem austenitischem Stahl durchgeführt. Da die Ringgeometrie einen maßgeblichen Einfluss auf das Temperaturfeld während der Wärmebehandlung ausübt, wurden zusätzlich konische Ringe mit in das Untersuchungsprogramm aufgenommen. Die Ergebnisse aus den experimentellen Untersuchungen werden mit theoretischen Betrachtungen auf der Basis einer Dehnungsanalyse verglichen. Mit Hilfe dieser Analyse ist eine Abschätzung der notwendigen Ungleichmäßigkeiten von Verzugspotentialträgern im Ring möglich, die zu de