Optimieren des Dauerschwingverhaltens vergüteter und gehärteter Stahlproben durch gezielte mechanische Randschichtbehandlung: Teil I: Vergütete Stahlproben

A. Sollich; H. Wohlfahrt

doi:10.3139/105.100268

Artikel

Optimieren des Dauerschwingverhaltens vergüteter und gehärteter Stahlproben durch gezielte mechanische Randschichtbehandlung

Teil I: Vergütete Stahlproben

A. Sollich und H. Wohlfahrt

Veröffentlicht/Copyright: 31. Mai 2013

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Aus der Zeitschrift HTM Journal of Heat Treatment and Materials Band 59 Heft 1

Kurzfassung

Das Dauerschwingverhalten vergüteter oder gehärteter Stahlbauteile kann bekanntlich durch gezielte mechanische Randschichtbehandlungen, die betragsmäßig hohe Druckeigenspannungen in oberflächennahe Schichten einbringen, erheblich verbessert werden. Im Rahmen einer kostenorientierten Fertigung ist dabei anzustreben, entweder den sowieso vorgesehenen letz-ten Fertigbearbeitungsschritt als druckeigenspannungserzeugendes Verfahren zu realisieren oder die als zusätzliche Fertigungsschritte anzuwendenden Randschichtbehandlungen so optimal auszuführen, dass bei größtmöglicher Wirksamkeit der zusätzliche Aufwand gerechtfertigt wird. In der vorgesehenen Veröffentlichungsreihe werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie mit modifizierten Schleifbearbeitungen oder mit kombinierten Kugelstrahlbehandlungen durch optimale Abstimmung der für das Dauerschwingverhalten wesentlichen Einflussgrößen Oberflächenbetrag und Tiefenverlauf der Eigenspannungen, Rautiefe und Randschichtverfestigung tatsächlich größtmögliche Schwingfestigkeitssteigerungen erreicht werden können. Das Zusammenwirken dieser Einflussgrößen hängt stark vom Wärmebehandlungszustand ab. Daher erscheint die vorgenommene, den untersuchten Wärmebehandlungszuständen vergütet, durchgehärtet und einsatzgehärtet entsprechende Aufteilung des Themas zweckdienlich.

Abstract

The fatigue behaviour of heat treated steel specimens can be improved considerably by mechanical surface treatments inducing compressive residual stresses with a high magnitude in surface layers. In a cost oriented production it is necessary either to install a machining method inducing compressive residual stresses as the last machining process or to carry out additional surface treatments in such an optimum way, that the additional expenditure is justified by the highest pos-sible fatigue strength improvement. In a number of following publications possibilities will be shown, how with modified grinding processes or combined shot peening treatments really optimum fatigue strength improvements can be realized by an ingenious tuning of the important influencing factors sur-face magnitude and distribution versus depth of the residual stresses, surface roughness and surface hardening. The interaction of these influencing factors depends strongly on the heat treatment conditions. Therefore the planned sectioning of the publication according to the investigated heat treatments quenched and tempered, hardened and case hardened seams advisable.

Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Mayr zur Vollendung seines 65. Geburtstages gewidmet

Dr.-Ing. Alfred Sollich, geb. 1956, studierte Maschinenbau an der Universität Gh Kassel. Er absolvierte dort die Diplomprüfungen I und II und war dann von 1986 bis 1991 als Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich „Metallische Werkstoffe und Fügetechnik“ des Instituts für Werkstofftechnik tätig. 1991 bis 1992 am Institut für Schweißtechnik der TU Braunschweig angestellt, promovierte er 1992 an der Universtität Gh Kassel. Seit 1992 ist er im Forschungs- und Entwicklungszentrum der ZF-Friedrichshafen AG tätig, derzeit als Leiter der Abteilung „Werkstoffanwendung und Festigkeit“.

Prof. Dr.-Ing. Helmut Wohlfahrt, geb. 1936, studierte Physik an der TH Stuttgart und der Universität Heidelberg. Er war von 1964 bis 1966 als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Härterei-Technik, Bremen, tätig, anschließend am Institut für Werkstoffkunde I, Universität Karlsruhe, von 1966 bis 1979 als Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Akademischer Oberrat. Die Promotion erfolgte 1970 am Institut für Werkstoffkunde I der Universität Karlsruhe. Von 1979 bis 1991 leitete Prof. Wohlfahrt den Bereich „Metallische Werkstoffe und Fügetechnik“ im Institut für Werkstofftechnik, Universität Gh Kassel. Von 1991 bis zu seiner Pensionierung Ende März 2001 war er Professor und Institutsleiter des Instituts für Schweißtechnik, Technische Universität Braunschweig.

Literatur

1. Syren, B.: Der Einfluss spanender Bearbeitung auf das Biegewechselverfomungsverhalten von Ck 45 in verschiedenen Wärmebehandlungszuständen. Dissertation, Universität Karlsruhe (TH), 1975.Suche in Google Scholar

2. Syren, B.; Wohlfahrt, H.; Macherauch, E.: Zur Entstehung von Bearbeitungseigenspannungen. Arch. Eisenhüttenwes.48(1977), S. 421–426.Suche in Google Scholar

3. Brinksmeier, E.: Randzonenanalyse geschliffener Werkstücke. Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 2: Fertigungstechnik, Nr. 50, 1982.Suche in Google Scholar

4. Brinksmeier, E.: The Influence of Process Quantities in Grinding on Residual Workpiece Stresses. In: Residual Stresses–Measurement, Calculation, Evaluation; V.Hauk, H.Hougardy, E.Macherauch (Hrsg.). DGM, Oberursel, 1991, S. 227–232.Suche in Google Scholar

5. Wohlfahrt, H.: Ein Modell zur Vorhersage kugelstrahlbedingter Eigenspannungen. In: Eigenspannungen; E.Macherauch, V.Hauk (Hrsg.). DGM, Oberursel, 1983, S. 301–319.Suche in Google Scholar

6. Macherauch, E.; Wohlfahrt, H.: Eigenspannungen und Ermüdung. In: Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe, D.Munz (Hrsg.). DGM, 1985, S. 237–283.Suche in Google Scholar

7. Wohlfahrt, H.: Kugelstrahlen. In: Mechanische Oberflächenbehandlung, E.Broszeit, H.Steindorf (Hrsg.). DGM, Oberursel, 1989, S.21–54.Suche in Google Scholar

8. Scholtes, B.; Vöhringer, O.: Grundlagen der mechanischen Oberflächenbehandlung. In: Mechanische Oberflächenbehandlung, E.Broszeit, H.Steindorf (Hrsg.). DGM, Oberursel, 1989, S. 3–20.Suche in Google Scholar

9. Wohlfahrt, H.: Kugelstrahlen und Dauerschwingverhalten. In: Shot Peening, Proc. 1^st Int. Conf. on Shot Peening, A.Niku-Lari (Hrsg.). Pergamon Press, Oxford, 1982, S. 675–693.Suche in Google Scholar

10. Moore, M. G.; Evans, W. P.: Mathematical Correction for Stress in Removed Layers in X-Ray Diffraction Residual stress Analysis. SAE Transactions66(1958), S. 340–345.Suche in Google Scholar

11. Herzog, R.; Sollich, A.; Wohlfahrt, H.: Residual Stresses of Heat Treated Steels with Different Hardness after Grinding with Cubic Boron Nitride (CBN). ICRS 2, Proc. 2^nd Int. Conf. on Residual Stresses, Beck, G., Denis, S., Simon, A. (Hrsg.). Elsevier, Amsterdam, 1989.10.1007/978-94-009-1143-7_124Suche in Google Scholar

12. Sollich, A.: Verbesserung des Dauerschwingverhaltens hochfester Stähle durch gezielte Eigenspannungserzeugung. Dissertation, Universität Kassel (GH), 1992. Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 5: Grund- und Werkstoffe, Nr. 376; VDI Verlag GmbH, Düsseldorf, 1994.Suche in Google Scholar

13. Wohlfahrt, H.: Zum Eigenspannungsabbau bei der Schwingbeanspruchung von Stählen. HTM28(1973), S. 288–293.Suche in Google Scholar

14. Boller, C.; Seeger, T.: Materials Data for Cyclic Loading, Part A: Unalloyed Steels. Reihe: Materials Science Monographs 42A, Elsevier, Amsterdam, 1987.Suche in Google Scholar

15. Nitschke-Pagel, Th.: Eigenspannungen in Schweißverbindungen und deren Bedeutung für das Schwingfestigkeitsverhalten. In: Festigkeit von Schweißverbindungen, Forschungsberichte des Instituts für Schweißtechnik der TU Braunschweig, Nr. 1, H.Pries, Th.Nitschke-Pagel (Hrsg.). Shaker, Aachen, 2001, S. 123–140.Suche in Google Scholar

Erhalten: 2003-12

Online erschienen: 2013-05-31

Erschienen im Druck: 2004-02-01

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https://doi.org/10.3139/105.100268