Grundlegende Untersuchungen zum Einfluss fertigungsbedingter Eigenschaften auf die Ermüdungsfestigkeit kaltmassivumgeformter Bauteile

Overview & Synopsis

Das gestiegene ökologische Bewusstsein in der Gesellschaft führt zur Verabschiedung von immer mehr gesetzlichen Regelungen und Programmen zur Verringerung des Energiebedarfs und der Verbesserung der Ressourceneffizienz. Mit Hilfe der Kaltmassivumformung ist eine ressourceneffiziente Herstellung von Bauteilen mit sehr guten mechanischen Eigenschaften möglich. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte eine ganzheitliche Charakterisierung des Einflusses unterschiedlicher Prozessschritte aus der Prozesskette der Kaltmassivumformung auf die resultierenden Bauteileigenschaften. Im Fokus der Untersuchungen stehen dabei die Bauteileigenschaften aus der gesamten Prozesskette einer mehrstufigen Kaltmassivumformung mit besonderer Berücksichtigung verschiedener Wärmebehandlungsmethoden. Die Grundlage für die systematischen Untersuchungen bildet die ganzheitliche Charakterisierung der Eigenschaften der umformtechnisch hergestellten Bauteile. Bestandteil der Untersuchungen waren hierbei die Kaltverfestigung beziehungsweise Härte, die Topografie und die Rauheit, die Mikrostruktur des Werkstoffes und die resultierenden Eigenspannungen. Parallel hierzu erfolgt eine simulative Abbildung des Umformprozesses, um Zusammenhänge zwischen Werkstofffluss, Spannungsverlauf und resultierenden Bauteileigenschaften zu analysieren. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurde die dynamische Beanspruchbarkeit mit Hilfe von bauteilspezifisch entwickelten Prüfvorrichtungen ermittelt. Abschließend erfolgte eine Analyse des Einflusses der fertigungsbedingten Bauteileigenschaften auf die dynamische Beanspruchbarkeit. Durch die Korrelation der Bauteileigenschaften mit den ermittelten dynamischen Beanspruchbarkeiten konnten die grundlegenden Einflüsse und deren Wechselwirkungen für unterschiedliche dynamische Beanspruchungen identifiziert werden. Anhand der gewonnen Erkenntnisse werden zudem Empfehlungen zur Auslegung der entsprechenden Prozesse zur gezielten Einstellung der Bauteileigenschaften gegeben. Durch die Untersuchungen ist es möglich, die Vorteile kaltmassivumgeformter Bauteile gezielter zu nutzen und neben der Auslegung für statische Beanspruchungen auch die dynamische Beanspruchbarkeit zu berücksichtigen.