Funktionalisierte Randzone für belastungsorientiertes Ermüdungsverhalten gehärteter Bauteile

Das Oberflächenumformverfahren Festwalzen ist ein Verfahren, um definierte Randzoneneigenschaften zur Steigerung der Bauteillebensdauer einzustellen. Die Kombination des thermischen Festwalzens führt zu einem weiteren Anstieg der Lebensdauer. Jedoch erfordert dieses eine zusätzliche Erwärmung. Durch eine hybride Prozesskombination durch den spanenden Fertigungsschritt und dem gleichzeitigen Festwalzen kann dieser Nachteil eliminiert werden. Dieser Prozess des Drehwalzens ist eine effiziente Möglichkeit für die Bearbeitung von gehärteten Bauteilen. Das Gesamtziel des geplanten Vorhabens ist die grundlegende Untersuchung und Modellierung der Wirkmechanismen bei der kombinierten, thermomechanischen Bearbeitung zur gezielten Lebensdauersteigerung durch maßgeschneiderte Randzoneneigenschaften gehärteter Bauteile. Zunächst wird dazu das gezielte Einstellen der Randzoneneigenschaften durch thermisches Festwalzen realisiert. Dafür werden die Bauteile lokal mittels Induktion erwärmt. Anschließend werden die Wirkmechanismen zwischen dem Walzprozess und der Bauteiltemperatur modelliert. Daraus resultierend wird der nötige Energieeintrag ermittelt, der durch den Drehprozess bereitgestellt werden muss. Darauf aufbauend werden Grundlagen zum Einstellen von Randzoneneigenschaften durch den kombinierten Drehwalzprozess gehärteter Bauteile erarbeitet. Abschließend werden Untersuchungen zur Lebensdauer durchgeführt, um den Zusammenhang der thermomechanischen Bearbeitung und der resultierenden Randzoneneigenschaften aufzuzeigen. Diesen Untersuchungen liegt die Hypothese zu Grunde, dass bei erhöhter Temperatur nicht nur höhere Druckeigenspannungswerte erzielt werden können, sondern dass diese auch stabiler sind als bei niedrigerer Temperatur eingebrachte.