TY - THES

T1 - Simulation der Schlagverfestigung von gekerbten Rundproben mittels Nadelhammer

AU - Lettner, Anton

N1 - gesperrt bis 13-05-2018

PY - 2013

Y1 - 2013

N2 - Für den Motorenbau übliche Kurbelwellen werden je nach Anforderungsprofil entweder als gegossene Kurbelwellen oder als geschmiedete Stahlkurbelwellen eingesetzt. Durch den konstruktionsbedingten Übergang zwischen Kurbelwellenwange und Lagerzapfen liegen scharfe Kerben vor. Dies bedeutet ein höheres Versagensrisiko durch die auftretende komplexe, schwingende Beanspruchung. Eine dauerfeste Auslegung ist daher für Kurbelwellen nur durch zusätzliche festigkeitssteigernde Maßnahmen in Form von Randschichtverfestigungsverfahren möglich. Im Rahmen der Diplomarbeit werden systematische Untersuchungen hinsichtlich der Eigenspannungseinbringung durch das Oberflächenverfestigungsverfahren Hämmern durchgeführt. Dabei wird der Mechanismus der Schlagverfestigung in einem Finite-Elemente Modell abgebildet. Schwerpunkt liegt dabei auf einer möglichst genauen Abbildung des Werkstoffverhaltens sowie einer realitätsnahen Nachbildung des Vorganges selbst. Darauf aufbauend werden Variantenstudien hinsichtlich unterschiedlicher Verfestigungsparameter (Überdeckung, Schlagkraft) miteinander verglichen. Anschließend werden Eigenspannungsmessungen an verfestigten Rundproben durchgeführt, die wiederum jenen der Simulation gegenübergestellt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass durch das Schlagverfestigen mittels Nadelhammer Druckeigenspannungen in einem Maß eingebracht werden, welches zu einer Steigerung der Schwingfestigkeit führt. Darüberhinaus wird das in der Simulation angewandte Werkstoffmodell durch Vergleich von Eigenspannungsmessungen am Probenkörper und den Ergebnissen der Simulation verifiziert.

AB - Für den Motorenbau übliche Kurbelwellen werden je nach Anforderungsprofil entweder als gegossene Kurbelwellen oder als geschmiedete Stahlkurbelwellen eingesetzt. Durch den konstruktionsbedingten Übergang zwischen Kurbelwellenwange und Lagerzapfen liegen scharfe Kerben vor. Dies bedeutet ein höheres Versagensrisiko durch die auftretende komplexe, schwingende Beanspruchung. Eine dauerfeste Auslegung ist daher für Kurbelwellen nur durch zusätzliche festigkeitssteigernde Maßnahmen in Form von Randschichtverfestigungsverfahren möglich. Im Rahmen der Diplomarbeit werden systematische Untersuchungen hinsichtlich der Eigenspannungseinbringung durch das Oberflächenverfestigungsverfahren Hämmern durchgeführt. Dabei wird der Mechanismus der Schlagverfestigung in einem Finite-Elemente Modell abgebildet. Schwerpunkt liegt dabei auf einer möglichst genauen Abbildung des Werkstoffverhaltens sowie einer realitätsnahen Nachbildung des Vorganges selbst. Darauf aufbauend werden Variantenstudien hinsichtlich unterschiedlicher Verfestigungsparameter (Überdeckung, Schlagkraft) miteinander verglichen. Anschließend werden Eigenspannungsmessungen an verfestigten Rundproben durchgeführt, die wiederum jenen der Simulation gegenübergestellt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass durch das Schlagverfestigen mittels Nadelhammer Druckeigenspannungen in einem Maß eingebracht werden, welches zu einer Steigerung der Schwingfestigkeit führt. Darüberhinaus wird das in der Simulation angewandte Werkstoffmodell durch Vergleich von Eigenspannungsmessungen am Probenkörper und den Ergebnissen der Simulation verifiziert.

KW - Finite Elemente Simulation

KW - Oberflächenverfestigung

KW - Betriebsfestigkeit

KW - Materialmodell

KW - mechanical surface treatment

KW - finite element simulation

KW - material model

KW - fatigue strength

M3 - Diplomarbeit

ER -