Werkstoffoptimierung für schwingbeanspruchte Bauteile

Ein optimaler Werkstoff für schwingbeanpruchte Konstruktionen ist ein Werkstoff, der es gestattet, leicht und trotzdem sicher zu bauen und der keine aufwendigen Inspektionen erfordert. Leicht kann man bauen, wenn die Schwingfestigkeit des Werkstoffs im wirklichen Bauteil bei den tatsächlichen Mittelspannungen und Umgebungsbedingungen hoch ist, wenn diese Schwingfestigkeit nur wenig streut und wenn der Werkstoff im Bauteil hohe Zugspannungen ohne Gefahr der Spannungskorrosion erträgt. Sicher kann man bauen, wenn ein durch Schwingbeanspruchung oder andere Ursachen entstandener Anriß nur langsam fortschreitet, wenn die statische Restfestigkeit hoch ist und wenn durch die Schwingbeanspruchungen keine unzulässigen Änderungen der statischen Kennwerte eintreten. Langsamer Rißfortschritt und hohe Restfestigkeit bedeuten außerdem einen niedrigen Inspektionsaufwand. Einen Werkstoff, der alle diese Forderungen optimal erfüllt, gibt es nicht und wird es vermutlich nie geben. Vorteile auf der einen Seite müssen fast immer mit Nachteilen in anderer Hinsicht erkauft werden. Mit dem Einsatz höherfester Werkstoffe — so verlockend er bei rein statischer Betrachtungsweise auch ist — steigt fast immer die Kerb‐ und Mittelspannungsempfindlichkeit, die Rißfortschrittseigenschaften werden schlechter und die Festigkeit im angerissenen Zustand nimmt ab. Dieses “Naturgesetz” zu durchbrechen, wäre eine lohnende, aber schwierige Aufgabe für die Werkstoffhersteller. Eine erfolgreiche Verwendung der modernen hochfesten Werkstoffe erfordert eine hervorragende Detailkonstruktion, eine aufwendige Fertigung und eine leistungsfähige Inspektion.