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

Schwingfestigkeitssteigernde Wirkung von Eigenspannungen in quergewalzten Bauteilen

Donnerstag (19.09.2019)
17:00 - 17:30 Uhr Gartensaal

Inhalt des vorgestellten Projekts im Rahmen des DFG Schwerpunktprogramms 2013 “Gezielte Nutzung umformtechnisch induzierter Eigenspannungen in metallischen Bauteilen” ist die gezielte Nutzung der schwingfestigkeitssteigernden Wirkung von Eigenspannungen. Voraussetzung hierfür ist ein grundlegendes Verständnis für deren Entstehung im Umformprozess und ihres Einflusses auf die gewünschten Eigenschaften. Neben einer experimentellen Charakterisierung wird weiterhin das Vorgehen zur numerischen Analyse vorgestellt. Diese dient zur qualitativen Vorhersage des Einflusses von Werkstoff und Prozessführung auf die induzierten Eigenspannungen und deren Auswirkung auf Rissinitiierung unter zyklischer Beanspruchung.

Der Fokus der Untersuchungen liegt auf einem hybriden Kaltwalzprozess, der eine Kombination von Querwalzen und Profilwalzen darstellt und geeignet ist, form- und kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen herzustellen. Die Formgebung erfolgt dabei inkrementell über eine flexible Zustellung zweier Paare von Arbeitswalzen in radialer und axialer Richtung. Die finale Bauteilgeometrie wird durch eine Überlagerung aus Walzenbewegung und Walzenprofil definiert. Die Walzenpaare arbeiten hierbei gegeneinander, sodass sich die axialen Prozesskräfte im Gleichgewicht befinden. Das Walzgut wird über den Kontakt mit den Walzen in Rotation versetzt und nicht selbst aktiv angetrieben. Die beim Walzvorgang entstehenden umlaufenden Querschnittsreduzierungen sind natürliche Schwachstellen des Bauteils. Über die Variation des Zustellpfads lässt sich das entstehende Eigenspannungsprofil im Bauteil gezielt beeinflussen und vorteilhafte Druckspannungen im Bereich der Kerbe induzieren, sodass die Schwingfestigkeit verbessert werden kann. Zudem führt die werkstoffspezifische Verfestigung des 42CrMo4 während der Kaltumformung gerade im hochbelasteten Querschnitt zu vorteilhaften Eigenschaften.

Inhalt des Vortrags sind die bisherigen Untersuchungsergebnisse aus den numerischen und experimentellen Untersuchungen sowie ein Ausblick auf die weiteren geplanten Arbeiten im vorgestellten Projekt. Er wird zunächst die Sensitivität des numerischen Modells auf verschiedene Parameter wie Reibung, gewählte Fließkurvenextrapolation und initiale Eigenspannungszustände aufgezeigt. Im zweiten Schritt erfolgt die Darstellung des Einflusses von Walzparametern wie Walzpfad und Drehzahl sowie initialer Eigenspannungsprofile im Halbzeug auf die resultierende Eigenspannungsverteilung im Bauteil.

Sprecher/Referent:
Christina Guilleaume
Technische Universität Dresden
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Alexander Brosius
    Technische Universität Dresden

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