Neue Verfahren zur Betriebsfestigkeitsbewertung von randschichtgehärteten Bauteilen

Denes Dobberke

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Entwicklung einer geschlossenen Simulationskette für die rechnerische Betriebsfestigkeitsbewertung von induktiv randschichtgehärteten Stahlbauteilen auf der Grundlage einer umfangreichen Werkstoffcharakterisierung an Proben aus einem geschmiedeten Bauteil in zwei Gefügezuständen. Im experimentellen Teil der Arbeit erfolgt der Aufbau einer Datenbasis des Schmiedestahls 1.1303. Fokus ist die statische und zyklische Beurteilung des Werkstoffs hinsichtlich des duktilen Grundgefüges sowie gehärteten Martensits, welcher repräsentativ für die induktiv gehärtete Randschicht steht. Vergleichend werden die Zug- sowie Schwingfestigkeitsergebnisse mit den daraus resultierenden unterschiedlichen Gefügemittelspannungsempfindlichkeiten analysiert und durch begleitende Eigenspannungsmessungen komplettiert. Die umfangreiche Materialcharakterisierung stellt einen signifikanten Bestandteil der Arbeit dar und bildet die Grundlage für die Entwicklung eines um Eigenspannungen korrigierten, tiefenabhängigen Dauerfestigkeitsschaubildes für die rechnerische Festigkeitsbewertung im Langzeitfestigkeitsbereich von induktiv randschichtgehärteten Komponenten. Ergänzend erfolgt die Prozesssimulation des Induktionshärtens zur Generierung von fertigungsbedingten Bauteileigenspannungen für ein lebensdauerbegünstigendes Druckeigenspannungsniveau in oberflächennahen Bereichen via Methode der finiten Elemente. Abschließend erfolgt der rechnerische Nachweis am Beispiel einer Kurbelwellenkröpfung mit induktiv randschichtgehärteten Haupt- und Pleuellagern zur Vervollständigung der Simulationskette, wodurch mit der vorliegenden Methodik vergleichend zu einer gängigen Auslegungsvorschrift Leichtbaupotenziale aufgezeigt werden. Das vorliegende Werk bietet dem Anwender die gezielte Betrachtung des Einflusses von fertigungsbedingten Bauteileigenspannungen sowie dem Einbeziehen von unterschiedlichen Gefügecharakteristiken von induktionsgehärteten Strukturen und sieht sich folglich als Medium für die rechnerische Auslegung von randschichtverfestigten Komponenten im Langzeitfestigkeitsbereich.
Titel in ÜbersetzungNew procedures for fatigue strength evaluation of surface-hardened components
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Leitner, Martin, Beurteiler B (extern)
  • Grün, Florian, Betreuer (intern)
  • Antretter, Thomas, Mitbetreuer (intern)
  • Stockinger, Martin, Beurteiler B (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Schwingfestigkeit
  • randschichtgehärtete Bauteile
  • Eigenspannungen

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