Lebendsdauerberechnung für gekerbte Bauteile mit Randschicht und Eigenspannung

FKM 1995 Vorhaben Nr. 145-3
Kurzfassung:
In diesem Forschungsvorhaben werden auf dem ör1lichen Konzept basierende Modelle für eine ingenieurmäßige Anrisslebensdauerberechnung randschichtverfestigter Bauteile beschrieben. Der Einfluss von unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften in Randschicht und im Kern, Makroeigenspannungen und Oberflächenfeingestalt wird erlasst. Im experimentellen Teil des Forschungsvorhabens wurden für drei Kombinationen von Rand- schichtverfestigungsverfahren und Grundwerkstoff -Kugelstrahlen und Nitrieren des Vergütungsstahles 42 CrMo 4 sowie Nitrocarburieren des unlegierten Stahles Ck 15 -Schwingfestigkeitsversuche an ungekerbten und gekerbten axial belasteten Proben durchgeführt. Dehnungskontrollierte Einstufenversuche an unbehandelten Proben, Härte- und Eigenspannungsmessungen sowie FE-Analysen dienten zur Bestimmung der Eingabedaten für die Rechenmodelle. Bei den untersuchten Kombinationen von Grundwerkstoff und Randschichtverfestigungsverfahren ist mit dem örtlichen Konzept eine ingenieurmäßige Abschätzung der Anriss-Bauteil Lebensdauer im Bereich hoher und geringer Versagensschwingspielzahlen mit guter Treffsicherheit möglich. Der Wechsel des Versagensor1es und der Verlauf der Wöhler- und Lebensdauerlinien für Oberflächen- und Kernanriss wird abgebildet. Wöhlerlinien für randschichtverfestigte Bauteile sind beim hier dargestellten Konzept bereits ein Berechnungsergebnis. Mit dem vorgestellten Instrument ist die Möglichkeit gegeben, verschiedene Varianten randschichtverfestigter Bauteile bereits in der Konstruktionsphase im Hinblick auf ihre Betriebsfestigkeit vergleichend zu bewerten.


Berichtsumfang:
66S.,49Abb., 11 Tab., 33 Lit.
Anhang:
57 S., 41 Abb., 21 Tab.
Beginn der Arbeiten:
01.07.1990

Ende der Arbeiten:
31.12.1993
Zuschussgeber:
Stiftung Stahlanwendungsforschung, A 46 Forschungsstelle: Fachgebiet Werkstoffmechanik, Technische Hochschule Darmstadt

Leitung:
Prof. Dr.-lng. T. Seeger

Bearbeiter und Verfasser:
Dipl.-lng. T. Bruder

Obmann des Arbeitskreises:
Dr.-lng. A. Bäumel Mercedes-Benz AG, Sindelfingen

Vorsitzender des Beirats:
Prof. Dr.-lng. H. Kipphan, Heidelberger Druckmaschinen AG, Heidelberg