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Projekt B2: Analyse von Änderungen einsatzhärtebedingter Eigenspannungs- und Verzugszustände bei der Hartbearbeitung

Ansprechpartner: Dipl. Ing. Tobias Strauß
Motivation und Ziele:
Schwerpunkt dieses Arbeit ist die experimentelle Untersuchungen zur Charakterisierung von Massivbauteilen entlang der gesamten Prozesskette für die systematische Variation ausgewählter Prozessparameter. Das Teilprojekt B2 stellt wichtige Informationen über den fertigungsbedingten Bauteilverzug und die Veränderungen von lokalen Eigenspannungen, Verfestigung und Werkstoffgefüge im Verlauf der Prozesskette bereit. Als Demonstratorbauteil wurde eine innenverzahnte Schaltmuffe und eine ebene Platte mit drei Nuten aus 20MnCr5-Stahl ausgewählt. Bei den zur Validierung der Prozesssimulationen erforderlichen experimentellen Eigenspannungsanalysen an der Verzahnung der Schaltmuffe bzw. ebenen Platte bestand die messtechnische Herausforderung darin, die oberflächennahen lateralen Eigenspannungsverteilungen sowie die Verteilung der Eigenspannungen in der Tiefe an den schlecht zugänglichen Stellen im Zahngrund der sehr schmalen und verhältnismäßig tiefen Verzahnungen in Axial- und in Umfangsrichtung der Schaltmuffe zu bestimmen.
Untersuchungen Ergebnisse
Um eine möglichst schnelle Validierung der Prozessvariationen zu gewährleisten und möglichst zeitnah Messdaten bereitzustellen, soll eine Messmethode unter Verwendung von konventionellen, jederzeit verfügbaren Labormethoden realisiert werden.
Ergänzt werden diese Messungen durch komplementäre zerstörungsfreie Analysen unter Verwendung von Hochenergiesynchrotron- und Neutronenstrahlung.
  • Entwicklung einer Mess- und Auswertestrategie zur experimentellen Bestimmung oberflächennahen lateralen
  • Eigenspannungsverteilungen sowie die Verteilung der Eigenspannungen in der Tiefe (Röntgendiffraktometrie in Kombination mit mechanischen Eigenspannungsanalysetechniken)
  • Untersuchungen der Auswirkungen unterschiedlicher Räumparameter auf den Bauteilzustand
  • Bereitstellung von Messdaten zur Validierung der Prozeßsimulation(en)