Einfluss des bearbeitungsbedingten Werkstoffzustands auf das belastungsinduzierte Abbauverhalten von Eigenspannungen.

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Berend Denkena
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262407777

Das Einsatzverhalten und die Lebensdauer zyklisch belasteter Bauteile werden maßgeblich durch die vorliegenden fertigungsbedingten Eigenspannungen bestimmt. Neben dem gezielten Einbringen ist auch der belastungsbedingte Abbau von Eigenspannungen für das Verständnis des Bauteilverhaltens essentiell. In der ersten Antragsphase wurde der Einfluss unterschiedlicher Schneidenverrundungen auf das Vorliegen von Oberflächeneigenspannungen untersucht und neuartige Messverfahren für Eigenspannungen 3. Art auf ihre Anwendbarkeit erprobt. Es erweist sich als nicht ausreichend, nur die oberflächennahen Eigenspannungen zu betrachten, sondern ihre Tiefenverläufe in der Randzone zu charakterisieren.Aus diesem Grund sollen im vorliegen Projektantrag durch Walzen und anschließende Wärmebehandlung gezielt eingebrachte Eigenspannungsprofile mit dem neuartigen Verfahren der energiedispersiven Röntgenbeugung erfasst werden. In Vorversuchen zeigte sich, dass es nicht zulässig ist, die thermische Belastung durch Walzprozesse zu vernachlässigen. Daher werden im vorliegenden Antrag nicht nur die Prozesskräfte sondern auch die Bauteiltemperaturen in-situ bestimmt. Mittels mikrokinematischer Aufnahmen in einem Analogieversuch werden die prozessbedingten Gefügeänderungen dokumentiert. Laufende Untersuchungen zeigten die Existenz eines Prozessfensters, bei dem es zur unerwünschten Bildung weißer Schichten kommt. Die Grenzen dieses Fensters sollen genau bestimmt werden, ebenso wie Ursachen und Eigenschaften der Weißen Schichten, um ihre Entstehung gezielt vermeiden zu können. Waren bisher nur Oberflächeneigenspannungen in-situ zerstörungsfrei messbar, sollen zukünftig die Eigenspannung der oberflächennahen Randzone für das Verständnis der Eigenspannungsabbaumechanismen herangezogen werden. Um Aussagen über die Auswirkungen der durch den Walzprozess bedingten Eigenspannungsprofile auf die Lebensdauer zu treffen, werden die unterschiedlichen Proben einer Biegeumlaufprüfung bis zum Bauteilversagen unterzogen. Die im Projekt erzeugten Ergebnisse werden zu Verständnismodellen zusammengefasst, um Empfehlungen für die Fertigung von Bauteilen mit einer langen Lebensdauer geben zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Brasilien
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Alexandre Mendes Abrão; Professor Dr.-Ing. Carlos Eiji Hirata Ventura