ComInt – Verbesserte Ermüdungslebensdauer mithilfe der mikrostrukturbasierten Kontrolle der Bauteilintegrität unter der Berücksichtigung der Umformhistorie

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.05.2020 bis 30.04.2022
Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Technologie der Fertigungsverfahren, Umformende Fertigungsverfahren
Fördergeber:
Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG
Status:
Laufend

Forschungspartner

  • Institut für Eisenhüttenkunde IEHK

Kontakt

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+49 241 80 25384

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Die genaue Modellierung von Ermüdungsmechanismen ist ein Schlüsselfaktor für die sichere Auslegung von Komponenten unter zyklischen Belastungsbedingungen. Die Ermüdungsfestigkeit eines Werkstoffs ändert sich jedoch im Laufe der meisten Fertigungsprozesse und ist schwer vorhersehbar. Umformtechnologien haben im Vergleich zu Zerspanungstechnologien erhebliche Vorteile. Diese Vorteile liegen im effizienten Werkstoffeinsatz, in der Energie- und Ressourceneffizienz sowie in verbesserten Werkstoffeigenschaften. Die Verbesserung der Werkstoffeigenschaften von umgeformten Bauteilen ergibt sich aus der im Zuge der Kalt- und Warmumformung induzierten Kaltverfestigung und dem daraus resultierenden günstigen Faserverlauf bei komplex geformten Bauteilen. Die Anwendbarkeit der Umformtechnik für Bauteile, die unter Ermüdungsbedingungen eingesetzt werden, ist noch begrenzt. Dies erklärt sich aus dem mangelnden Wissen über den Einfluss von herstellungsbedingten Eigenschaftsänderungen auf das endgültige Einsatzverhalten. Insbesondere der Einfluss auf zyklische Lastfälle kann bislang nicht vollständig erklärt werden. Die Komplexität der Fertigungsprozesse führt zu Herausforderungen bei der Feinabstimmung der zugrundeliegenden Prozessparameter der Fertigungsverfahren zur Optimierung des Einsatzverhaltens hinsichtlich Ermüdung des Endbauteils. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine solche Anpassung auf experimentell ermittelten Eigenschaften der Ermüdung beruht.

Ziel des Forschungsprojekts ist die Bewertung der Ermüdungsfestigkeit zur Charakterisierung der Bauteilintegrität. Untersucht werden die industriell angewandte Fertigungskette des Voll-Vorwärts-Fließpressens und der Wärmebehandlung sowie die Fertigungskette des Voll-Vorwärts-Fließpressens und der anschließenden mechanischen Oberflächenbehandlung mittels Festwalzen. Das Forschungsprojekt wird das Wissen über den Einfluss mikromechanischer Merkmale auf die Bauteilintegrität liefern und die Ursache-Wirkung-Zusammenhänge der Umformhistorie und der Bauteilintegrität darlegen. Damit lassen sich die Werkstoffveränderungen während des Einsatzverhaltens nachvollziehen und die Wechselwirkungen der Prozessparameter, wie Festwalzdruck und Schulteröffnungswinkel, und der Ermüdungsfestigkeit bestimmen. Um die Fähigkeit des neu entwickelten Konzepts zur Verbesserung der Herstellungsprozesse nachzuweisen, wird das Einsatzverhalten hinsichtlich Ermüdung nach den ausgewählten Herstellungsprozessen untersucht.