Ein- und mehrstufige totaldehnungs- und spannungskontrollierte Wechselverformungsexperimente an eine

FKM 1995 Vorhaben Nr. 145-1
Abschlußbericht
Kurzfassung:

Betriebsbeanspruchte Bauteile unterliegen komplexen Last-Zeitverläufen, die meist nennens- werte Mittelbeanspruchungen besitzen. Fertigungsbedingt weisen sie charakteristische Ober- flächentopographien, Oberflächenverfestigungen und Oberflächeneigenspannungszustände auf, die die Schwingfestigkeit beeinflussen. Der Einfluss der genannten Größen auf das Wechselverformungsverhalten, das bei der betriebsfesten Dimensionierung von Bauteilen wesentlich ist, wurde bislang fast ausschließlich unter stark vereinfachenden Randbedingungen, nämlich bei einstufiger, meist mittelbeanspruchungsfreier zyklischer Beanspruchung untersucht. Studien zum Wechselverformungsverhalten bei wechseln- den Amplituden und dessen Beeinflussung durch den Zustand oberflächennaher Werkstoff- bereiche sind bislang kaum durchgeführt worden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens .Wechselverformungsverhalten, das ein Teilvorhaben des Gemeinschaftsvorhabens .Bauteilschwingfestigkeit bildete, wurden dazu an dem Vergütungsstahl 42 CrMo 4 ein- und zweistufige nennspannungs- und totaldehnungskontrollierte Zug-Druck-Wechselverlormungsexperimente mit unterschiedlichen Mittelbeanspruchungen durchgeführt. Durch Kugelstrahlbehandlungen wurde der Zustand oberflächennaher Werkstoff- bereiche gezielt beeinflusst. Der untersuchte Vergütungszustand des 42 CrMo 4 entfestigt stetig und weist kein stabilisiertes zyklisches Verformungsverhalten auf. Die zyklische Spannungs-Dehnungs-Kurve zeigt bei gleichen Spannungsamplituden unter Totaldehnungskontrolle größere plastische Dehnungsamplituden als unter Nennspannungskontrolle. Kugelstrahlbehandlungen führen unter Nennspannungskontrolle bei hinreichend großem Anteil der druckeigenspannungsbehafteten Randschicht am Gesamtquerschnitt, unter Totaldehnungskontrolle dagegen stets zu verstärkter Wechselentfestigung. Das Wechselverformungsverhalten bei zweistufiger Beanspruchung ist von der Beanspruchungsreihenfolge, den Blocklängen sowie der Versuchsführung abhängig und kann deshalb nicht direkt aus Einstufenversuchen abgeleitet werden.


Berichtsumfang:
159 S., 128 Abb., 3 Tab., 155 Ut
Beginn der Arbeiten:
01.07.1990
Ende der Arbeiten:
30.06.1994
Zuschussgeber:
Stiftung Stahlanwendungsforschung, A 44

Forschungsstelle:
Institut für Werkstoffkunde I, Universität Karlsruhe (TH)

Leitung:
Univ.-Prof. Dr.rer.nat. Dr.-lng. E.h.mult. E. Macherauch
Bearbeiter und Verfasser:
Univ.-Prof. Dr.rer.nat. Dr.-lng. E.h.mult. E. Macherauch, Dr.-lng. V. Schulze

Obmann des Arbeitskreises:
Dr.-lng. A. Baume! Mercedes-Benz AG, Sindelfingen
Vorsitzender des Beirates:
Prof. Dr.-lng. H. Kipphan, Heidelberger Druckmaschinen AG, Heidelberg