Messung von Festwalzeigenspannungsverteilungen an Bauteilen

Abstract In vielen Fällen der technischen Praxis stellen die Randschichten von Bauteilen die höchstbeanspruchten Werkstoffbereiche dar. Zur Schwingfestigkeits‐ und Verschleißfestigkeitssteigerung werden daher seit Jahren thermische, thermochemische und mechanische Randschichtbehandlungsverfahren wie Induktionshärten, Einsatzhärten, Nitrieren, Kugelstrahlen und Festwalzen eingesetzt. Die Wirkung dieser Verfahren beruht vorwiegend auf einer Steigerung der Werkstoffestigkeit und der Erzeugung von Druckeigen‐spannungen 1. Art in den beanspruchten Bauteiloberflächen. Beiden mechanischen Verfahren wird darüber hinaus die Oberflächenrauhigkeit verändert bzw. verringert, wenn die Prozeßparameter geeignet gewählt werden. Durch diese Randschichtbeeinflussung lassen sich beim Festwalzen Schwingfestigkeitssteigerungen um bis zu 200% erzielen [1], so daß bei gekerbten Proben vielfach eine Aufhebung der Kerbwirkung beobachtet werden konnte [2]. Das Festwalzen hat in der Industrie u. a. bei Kurbelwellen, Schrauben, Ventilschäften und Antriebswellen Anwendung gefunden. Zur Qualitätsprüfung von festgewalzten Bauteilen wird hier die direkte Überprüfung der Randschichteigenschaften, d. h. der Eigenspannungen und der Verfestigung, mittels röntgenografischer Messungen an axialen Bauteilschnitten vorgestellt. Das Meßverfahren kann weiterhin zur Überprüfung von Ergebnissen aus FEM‐Simulationen dienen, mit deren Hilfe die Beeinflussung der Eigenspannungen durch die einen starken Eingriff darstellende Präparation abgeschätzt werden kann.