Einfluss der Probengröße und der Festwalzparameter auf die Schwingfestigkeit bauteilähnlicher Proben

FKM 1997
Heft Nummer 223
Vorhaben Nr. 193

Kurzfassung:

Die beiden Forschungsvorhaben hatten die experimentelle und theoretische Analyse und Optimierung des Endbearbeitungsverfahrens Festwalzen zum Gegenstand, das der Schwingfestigkeitssteigerung metallischer Bau- teile dient. Etwa 1300 abgesetzte Rundproben aus Vergütungsstahl 42 CrMo 4, Kugelgraphitguss GGG-60 und AFP-Stahl 38 MnVS 5 im Durchmesserbereich von 8 bis 64 mm wurden sehr unterschiedlich festgewalzt und unter Umlaufbiegung sowie wechselnder Torsion schwinggeprüft, um den Einfluss der Verfahrensparameter auf die Schwingfestigkeit zu ermitteln. Neben der Festwalzkraft als wichtigster Parameter haben auch der Anstellwinkel der Walzrolle, die Positionierung der Walzrolle in der Kerbe sowie der Freiwinkel zwischen Walzrolle und Kerbe einen Einfluss. Durch optimiertes Festwalzen konnte die Biegewechselfestigkeit von 16 mm -Kerbproben um bis zu 220 %, die Torsionswechselfestigkeit um bis zu 110 % gesteigert werden. Die Dauerfestigkeit optimiert festgewalzter Kerb- proben sinkt mit zunehmender Teilegröße stärker als die von unverfestigten bei qualitativ gleicher asymptotischer Abhängigkeit. Alle experimentell gewonnenen Ergebnisse stehen im neu geschaffenen Informations- system FRISCO auf Personal Computer zur Verfügung. Mit nichtlinearen Finite-Elemente-Methoden wurde erstmals das Festwalzen von Absatzkerben sowie einem Kurbelwellen-Pleuellager simuliert, um insbesondere das für das Ermüdungsverhalten festgewalzter Teile maßgebliche Eigenspannungsfeld im Kerbgrund zu berechnen und um daraus für eine Verfahrensoptimierung Zusammenhänge zwischen Eigenspannungsverteilung und Schwingfestigkeit ableiten zu können. Berichtsumfang:
117 Seiten, 65 Bilder, 13 Tabellen, 51 Literaturstellen Beginn der Arbeiten:
Nr.167: 01.01.1992 bzw. Nr.193: 01.07.1994 Ende der Arbeiten:
Nr.167: 31.12.1993 bzw. Nr.193: 30.06.1996 Zuschussgeber:
BMWi I AIF-Nr. 8910 bzw. 10036 Forschungsstelle:
Institut für Werkstoffkunde, Technische Hochschule Darmstadt, Leitung:
Frau Prof. Dr.-lng. C. Berger Bearbeiter und Verfasser:
Dr.-lng. U. Jung Obmann des Arbeitskreises:
Dr.-lng. B. Fuchsbauer Audi AG, Ingolstadt Vorsitzender des Beirates:
Prof . Dr.-lng. H. Kipphan Heidelberger Druckmaschinen AG