Randzone und Lebensdauer mechanisch bearbeiteter hybrider Bauteile
Berend Denkena, Vannila Prasanthan
Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1153 „Prozesskette zur Herstellung hybrider Hochleistungsbauteile durch Tailored Forming“ werden Grundlagen für die Fertigung von funktionsangepassten hybriden Hochleistungsbauteilen erforscht. Die spanende Bearbeitung nimmt hierbei als finaler Schritt in der Prozesskette der Massivteilfertigung über die eingestellten Oberflächen- und Randzoneneigenschaften maßgeblich Einfluss auf das Einsatzverhalten und die Lebensdauer von Bauteilen. Die Randzone ist hierbei definiert als der Bereich des Bauteils, dessen Werkstoffeigenschaften während der spanenden Bearbeitung durch die einwirkenden Lasten verändert wird. Zu diesen Werkstoffeigenschaften gehören zum Beispiel Härte, Gefüge, Eigenspannungen oder Texturierungen. Für die spanende Bearbeitung hybrider Bauteile gibt es bislang noch keine Erkenntnisse bezüglich der Auswirkung der thermomechanischen Last auf die sich ausbildenden Randzoneneigenschaften im Werkstoffübergangsbereich. Ein Verständnis über den belastungsbedingten Einfluss von Prozessstellgrößen auf die Ausbildung von Randzoneneigenschaften ermöglicht das Einstellen von definierten Randzoneneigenschaften. Darüber hinaus erlauben die Erkenntnisse beispielsweise die Randzonenoptimierung für eine Lebensdauersteigerung bei gleichzeitiger Reduzierung der eingesetzten Ressourcen. Aus diesem Grund wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit die Ausbildung von Randzoneneigenschaften im kontinuierlichen Schnitt für hybride Bauteile in Abhängigkeit der thermomechanischen Belastung untersucht. Die energiedispersive röntgenographische sin²-Methode wird zur zerstörungsfreien Bestimmung von Eigenspannungstiefenverläufen bewertet und erfolgreich angewendet. Zur Erweiterung des Randzoneneigenschaftsbereichs wird als zusätzliches Bearbeitungsverfahren das Festwalzen betrachtet. Der Einfluss unterschiedlicher Randzonenzustände auf die Bauteillebensdauer wird schließlich analysiert.
