Kornfeinung in der Randzone von metallischen Werkstoffen durch maschinelles Oberflächenhämmern (FinePeening)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs, seit 7/2019
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 326729428

Metalle mit feinkörnigem Gefüge weisen bessere mechanische Eigenschaften als im grobkörnigen Zustand auf. Eine Erhöhung der Festigkeit, der Ermüdungsfestigkeit, der Verschleiß- und der Korrosionsbeständigkeit von metallischen Werkstoffen mit feinkörnigem Gefüge wurde bereits experimentell nachgewiesen. Deshalb ist die Kornfeinung von metallischen Werkstoffen ein vielversprechender Ansatz, um deren mechanische Eigenschaften signifikant zu verbessern. Die Randzone von technischen Bauteilen ist oftmals der am stärksten beanspruchte Bereich. Weshalb die lokale Kornfeinung in der Randzone die gesamte Bauteilfunktion signifikant verbessert. Eine Kornfeinung in der Randzone kann durch lokale hohe plastische Umformung (engl. Severe Plastic Deformation, SPD) mittels Oberflächenbehandlungsverfahren realisiert werden. Das maschinelle Oberflächenhämmern (engl. Machine Hammer Peening, MHP) ist ein industriell eingesetztes Verfahren zur Oberflächenbehandlung von hochbelasteten Bauteilen. Durch MHP wird die Einglättung der Oberfläche, die Induzierung von Eigenspannungen sowie eine Kaltverfestigung in der Randzone erreicht. Darüber hinaus werden durch MHP Strukturen, die die tribologischen Eigenschaften der Oberflächen verbessern, erzeugt. Die beiden genannten Aspekte lagen bisher im Mittelpunkt der Forschungsaktivitäten zur Untersuchung des MHP-Verfahrens. Das MHP ist potenziell geeignet, um eine Kornfeinung in der Randzone von metallischen Bauteilen zu erzeugen. Es bestehen aber keine Erklärungsmodelle für die Wechselwirkungen zwischen den Prozessparametern des MHP und der resultierender Kornfeinung in der Randzone. Um eine zielführende industrielle Auslegung des MHP-Prozesses für die Kornfeinung zu ermöglichen, müssen zunächst die grundlegenden Ursache-Wirkung-Zusammenhänge zwischen den Prozessparametern des MHP und der resultierender Kornfeinung in der Randzone erklärt werden. Des Weiteren wird die Auswirkung der feinkörnigen Randzone von MHP behandelten Bauteilen auf das Verschleiß- und Ermüdungsverhalten beschrieben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke, bis 6/2019