FKM 1998
Heft Nummer 230
Vorhaben Nr. 179
Preis: Euro 54,71
Abschlußbericht Kurzfassung:
In diesem Forschungsvorhaben wurde die Schwingfestigkeit von bauteilähnlichen einsatz- und blindgehärteten Proben aus dem Stahl 20 MnCr 5, die praxisüblich wärmebehandelt wurden, un- tersucht. Für die Ermittlung der zyklischen Werkstoffdaten des Kernmaterials wurden blindgehärte- te Werkstoffproben verwendet. Für die Untersuchung der einsatzgehärteten Randschicht wurden durchgekohlte Proben mit geringer Dicke im Prüfbereich eingesetzt. Alle Proben wurden nach dem Härten bei einer Temperatur von 170 °C 2.5h angelassen. Die Festigkeit der durchgekohlten Werkstoffproben, deren Gefüge dem der einsatzgehärteten Randschicht nahe kommt, ist von der Probengröße, dem hoch beanspruchtem Volumen, abhän- gig. In dieser Hinsicht ähnelt das Verhalten der untersuchten Einsatzhärteschicht einer dem von Hartmetallen oder Keramik als dem von Vergütungsstählen. Auf örtlichen Konzepten basierende Modelle für eine Anrißlebensdauerabschätzung einsatzgehär- teter Bauteile werden beschrieben. Für eine zeit- oder betriebsfeste Auslegung dieser Bauteile ge- gen Anriß-Versagen in der Einsatzhärteschicht wird derzeit das örtlich elastische Konzept empfohlen. In diesem Konzept wird der Bemessung eine Werkstoff-Wöhlerlinie zugrunde gelegt. Diese Werkstoff-Wöhlerlinie wird aus Wöhlerversuchen an in Gestalt, Oberfläche und Wärme- behandlung weitestgehend ähnlichen Bauteilen oder Proben unter Annahme linear elastischen Verhaltens zurückgerechnet. Hierbei wird der statistische Größeneinfluß mit dem Weakest-Link- Konzept erfaßt. Eine Berechnung mit dem örtlichen Konzept, in welcher das elastisch-plastische Werkstoff- verhalten berücksichtigt wird, beschreibt die Beanspruchung am versagenskritischen Ort genauer. Es ist für blindgehärtete Bauteile mit Eigenspannungen besser geeignet. Für Einsatzhärteschichten sind unter Berücksichtigung der jetzt erzielten Forschungsergebnisse jedoch erst geeignete Probe- formen zu testen, um die zyklischen Werkstoffdaten auch im Bereich hoher Dehnungsamplituden ermitteln zu können.
Berichtsumfang:
98 S., 60 Abb., 16 Tab., 53 Lit. Anhang: 38 S., 32 Abb., 3 Tab.
Beginn der Arbeiten:
01. 07. 1993
Ende der Arbeiten:
30.04.1997
Zuschußgeber:
AiF-Nr. 9352 N
Forschungsstelle 1:
Fachgebiet Werkstoffmechanik Technische Hochschule Darmstadt
Leitung:
Prof. Dr.-lng. T. Seeger
Forschungsstelle 2:
Institut für Werkstoffkunde Technische Hochschule Darmstadt
Leitung:
Prof. Dr.-lng. Dr.-lng. E. h. Dr. Sc. h.c. K. H. Kloos (em.) Prof. Dr.-lng. C. Berger
Bearbeiter und Verfasser:
Dipl.-lng. T. Bruder
Obmann des Arbeitskreises:
Dipl.-lng. P. Wunderlich, ZF Friedrichshafen AG, Friedrichshafen
Vorsitzender des Beirats:
Dr.-lng. K. Kollmann, Daimler-Benz AG, Stuttgart Prof. Dr.-lng. H. Kipphan, Heidelberger Druckmaschinen, Heidelberg ~ ~
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