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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

1.000 Hz Bauteilprüfung – Die Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen im Spannungsfeld der Serienproduktion

Wednesday (18.09.2019)
15:00 - 15:30 Uhr Festsaal
Bestandteil von:


Die moderne Bauteilentwicklung verknüpft sowohl simulationsgestützte als auch experimentelle Methoden der beanspruchungsgerechten Bemessung. Wenngleich ein Betriebsfestigkeitsnachweis durch kommerziell erhältliche Software heutzutage bereits eine gängige Praxis darstellt, ist eine umfangreiche experimentelle Absicherung dennoch in vielen Fällen unabdingbar. Hierzu zählen u. a. gefügte Bauteile, die in vollautomatisierten Fertigungsanlagen hergestellt werden. So können bereits geringfügige Variationen der Herstellungsparameter (z.B. Bauteilpositionierung, Schweißparameter, Geometrie) signifikante Auswirkungen auf die ertragbaren Belastungen haben. Um diese Prozesseinflüsse möglichst effektiv zu untersuchen und den Entwicklungsprozess von zyklisch mechanisch belasteten Bauteilen zeit- und kostensparend zu begleiten, bietet die Hochfrequenz-Ermüdungsprüftechnik enorme Vorteile gegenüber konventionellen Prüfsystemen.

Im Mittelpunkt dieses Beitrags steht die experimentelle Absicherung eines Bauteils aus dem Einspritzsystem von Verbrennungsmotoren. Dabei wird die Entwicklung einer Prüfvorrichtung auf einem 1.000 Hz Ermüdungsprüfstand vorgestellt, mit der die reale Belastungssituation im Prüfstand nachgebildet werden kann. Zudem wird aufgezeigt, wie mithilfe von direkten Dehnungsmessungen die tatsächliche Belastung im Bauteil ermittelt und somit berücksichtigt werden kann. Anschließend werden die Auswirkungen verschiedener Prozesseinflüsse auf die ertragbare Lebensdauer im Bereich sehr hoher Lastspielzahlen (N > 107) erläutert. Im Fokus der Ausführungen steht der Einfluss von fügestelleninhärenten Fehlstellen. Bei den Untersuchungen wurde deutlich, dass bereits geringfügige Variationen der Herstellungsparameter zu signifikanten Unterschieden der Beanspruchbarkeit des Bauteils führen können. Ein Vergleich der erzielten Versuchsergebnisse mit gängigen rechnerischen Auslegungsrichtlinien verdeutlicht, wie wichtig die experimentelle Absicherung sein kann, sofern das tatsächliche Schwingfestigkeitspotential einer Verbindung ausgenutzt werden soll.

Durch die 1.000 Hz – Hochfrequenzprüftechnik besteht eine effiziente Möglichkeit zur experimentellen Absicherung gegen Betriebsbelastungen und zur entwicklungsbegleitenden Bewertung von Prozessfenstern in der Fertigung.

 

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Robert Kühne
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Martina Zimmermann
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Dr. Jörg Bretschneider
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS