Hochschule Kaiserslautern
Um die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Bauteilen, wie sie bspw. in der Automobil-, Bau- oder Energieerzeugungsindustrie eingesetzt werden, abschätzen und optimieren zu können, ist die Information hinsichtlich der Ermüdungseigenschaften der eingesetzten Werkstoffe von entscheidender Bedeutung. Das Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe hängt jedoch von einer Vielzahl von Faktoren ab, die sich auch gegenseitig beeinflussen. Neben materialunabhängigen Faktoren, wie der Beanspruchungsamplitude oder der Versuchsfrequenz, charakterisieren insbesondere materialbedingte Einflussfaktoren das Ermüdungsverhalten. Zusätzlich zu Variationen der Mikrostruktur, führen abweichende Oberflächenzustände, welche durch Rauheitsprofile und Eigenspannungszustände definiert sind, zu unterschiedlichen Ermüdungseigenschaften. Diese können bspw. aus den Fertigungsprozessen resultieren.
Im Rahmen dieser Studie wurden zwei Fertigungschargen mit unterschiedlichen Oberflächenrauheiten in spannungskontrollierten Einstufenversuchen hinsichtlich des Einflusses auf die Ermüdungseigenschaften des niedrig legierten Stahls 20MnMoNi5-5 untersucht. Die Oberflächen wurden in Anlehnung an DIN EN ISO 1302 gefertigt und die Rauheitsindikatoren N3 (Ra = 0,129 µm) und N8 (Ra = 4,595 µm) gewählt. Des Weiteren wurde das Ermüdungsverhalten zweier Probenchargen mit gleicher Oberflächengüte betrachtet, die jedoch mit abweichenden Fertigungsparametern hergestellt wurden. Die Variation der Rauheiten sowie der Eigenspannungszustände und Mikrostruktur im oberflächennahen Gefüge wurden durch eine systematische Variation der Fertigungsparameter hinsichtlich Vorschubs, Kühlbedingungen sowie Vorschleifen und Polieren, realisiert.
Neben der lebensdauerorientierten Bewertung des Einflusses von Rauheit, Eigenspannungen sowie Mikrostruktur, wurden innerhalb von unterbrochenen Einstufenversuchen die aus dem Ermüdungsprozess resultierenden Eigenspannungsänderungen bei Erreichen definierter Ermüdungsstadien betrachtet. Hierbei wurden sowohl röntgenographische Untersuchung als auch auf dem magnetischen Barkhausenrauschen basierende Messverfahren herangezogen und das Einsatzpotential der magnetischen Messmethode zur Charakterisierung von Eigenspannungsänderungen diskutiert.
Manuskript
Erwerben Sie einen Zugang, um dieses Dokument anzusehen.
© 2025