Untersuchungen zum Einfluss der Oberflächenrauhigkeit auf die Ermüdungsfestigkeit

FKM 1995
Heft Nummer 196
Vorhaben Nr. 156

Kurzfassung:
Der Bericht enthält die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen zum Einfluss des durch Drehen erzeugten Randschichtzustandes auf die Ermüdungsfestigkeit. Variiert wurden Oberflächenrauhigkeit, Eigenspannungszustand, Werkstofffestigkeit, Beanspruchungsart (Normal- und Schubspannungen) sowie Beanspruchungsregime (Einstufen- und Randombelastung). Der besondere Einfluss der Zerspanungsparameter auf die Ertragbahren Bruchzyklenzahlen wurde durch Trendversuche ermittelt. Für das angewandte Fertigungsverfahren Drehen (ohne Kühlschmierstoff) lassen sich folgende Ergebnisse ableiten: Der geometrische Profileinfluss infolge Rauhigkeit ist geringer als in gültigen Vorschriftenwerken. Wesentlich größer ist der Einfluss der Bearbeitungseigenspannungen. Die Ursache hierfür liegt in den angewandten Fertigungsparametern, die sich durch eine von Wirtschaftlichkeits- und Qualitätszwängen geprägte Entwicklung der Fertigungstechnik ergeben. Den Oberflächeneinflussfaktoren der Vorschriftenwerke liegen z. T. Zerspanungsparameter zugrunde, die neuzeitliche Fertigungsaspekte nur sehr eingegrenzt wiedergeben. Angaben zur Oberflächenrauhigkeit nach DIN 4768 reichen nicht aus, den Oberflächeneinfluss auf die Ermüdungsfestigkeit zu charakterisieren. Der komplexe Randschichtzustand ist entscheidend für die Wirksamkeit einer spannend bearbeiteten Oberfläche. Nach dem gegenwärtigen Erkenntnisstand können hierzu noch keine allgemeingültigen quantitativen Festlegungen für die Bauteilbemessung getroffen werden. Für extreme Eigenspannungszustände wird ein entsprechender Einflussfaktor vorgeschlagen. Berichtsumfang:
132 S., 54 Abb., 14 Tab. , 37 ut Beginn der Arbeiten:
01.07.1991 Ende der Arbeiten:
30. 06. 1994 Zuschussgeber:
BMWi I AIF-Nr. 0-341 Forschungsstellen:
IMA Materialforschung u. Anwendungstechnik GmbH Dresden Geschäftsführer:
Prof. Dr. rer. nato Chr. Wegerdt, Dr.-lng.W. Hanel Bearbeiter:
Dipl.-lng. W. Fessenmayer Institut für Maschinelle Anlagentechnik U. Betriebsfestigkeit (lfB) Technische Universität Clausthal Leitung:
Prof. Dr .-Ing. H. Zenner Bearbeiter:
Dipl.-lng. H. Buschermöhle u. Dr .-Ing. A. Sigwart Institut für Produktionstechnik (IPT) Technische Universität Dresden Leitung:
Prof. Dr .-Ing. R. Koch Bearbeiter:
Dr.-lng. U. Günther Obmann des Vorhabens:
Dr.-lng. C. Gerdes ABB Kraftwerke AG, CH-Baden Vorsitzender des Beirats:
Prof. Dr.-lng. H. Kipphan Heidelberger Druckmaschinen AG. Heidelberg