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Oral-Poster-Präsentation

Ermittlung der zyklischen Werkstoffkennwerte von Fein- und Feinstblech

Wednesday (04.12.2019)
10:05 - 10:10 Uhr

Für die rechnerische Lebensdaueranalyse schwingend belasteter Bauteile wird häufig das Örtliche Dehnungskonzept verwendet. Bei diesem Konzept wird die Beanspruchbarkeit durch die Dehnungs-Wöhlerlinie und die zykl. Spannungs-Dehnungs-Kurve des Werkstoffs beschrieben. Für die Beschreibung der Werkstoffgesetzte mittels der Manson-Coffin- und der Ramberg-Osgood-Beziehung werden sechs zykl. Werkstoffkennwerte benötigt. Diese Kennwerte können in dehnungsgeregelten Versuchen an Werkstoffproben ermittelt werden. Alternativ ist eine Abschätzung mittels synth. Ansätze möglich. Der Beitrag beschäftigt sich mit den experimentellen Herausforderungen bei der Ermittlung der zykl. Kennwerte von Fein- und Feinstblech. Die Ergebnisse beziehen sich auf unterschiedliche Stahlfeinblechgüten im Festigkeitsbereich zwischen 280 und 1500 MPa sowie dünnes (0,3 mm) Elektroband, wie es für Rotoren von Elektromotoren verwendet wird. Üblicherweise werden die Kennwerte an Proben mit polierten Kanten ermittelt. Prototypenteile werden hingegen oft durch Laserstrahlschneiden hergestellt. Bei der Serienherstellung überwiegt das Scherschneiden. Durch fertigungsspezifische Prozesse werden die für das Schwingfestigkeitsversagen maßgeblichen Eigenschaften der Randzone (Eigenspannungs- und Verformungszustand, Mikrogeometrie, …) beeinflusst. Ein weiterer Schwerpunkt bezieht sich daher auf die Besonderheiten bei der Ermittlung und Auswertung der zykl. Kennwerte unter Berücksichtigung des Kantenzustands. Bei der experimentellen Ermittlung der zykl. Kennwerte ist das Ausknicken der dünnen Proben durch geeignete Maßnahmen zu unterbinden. Bei Versuchen an z. B. Karosserieblechen (Dicke bis ca. 1 mm) sind klassische Knickstützen ausreichend. Im Dickenbereich bis ca. 0,3 mm, z. B. bei Elektroband, erweist sich die Einführung einer neu entwickelten Linearführung der Knickstütze als geeignet. Bei noch dünnerem Feinstblech wird eine Versuchsdurchführung mit paketierten Einzelproben empfohlen. Ein neuartiges Anrisskriterium, welches die Anrissbildung in den verschiedenen Schichten berücksichtigt, wird vorgestellt. Für die Untersuchung eines Kanteneinflusses bedarf es dagegen keiner geänderten Auswertemethodik, jedoch kann die Kompatibilitätsbeziehung nicht angewendet werden. Das zykl. Spannungs-Dehnungs-Verhalten von Proben mit Randschichten wird durch diese nicht richtig beschrieben. Stattdessen wird eine separate Bestimmung der zykl. Spannungs-Dehnungs-Kurve aus den Versuchsergebnissen empfohlen.

 

 

Sprecher/Referent:
Markus Thum
Hochschule Esslingen
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Peter Häfele
    Hochschule Esslingen