SPP2013 - Gezielte Nutzung umformtechnisch induzierter Eigenspannungen in metallischen Bauteilen

Experimentelle Charakterisierung und numerische Analyse der schwingfestigkeitssteigernden Wirkung von Eigenspannung in quergewalzten Bauteilen

Umformtechnische Fertigungsverfahren stellen eine materialeffiziente Alternative spanenden Fertigung dar. Bei der Umformung entstehen Eigenspannungen. Da diese zur Schädigung der Bauteile führen können, lag der Fokus bisher auf ihrer Vermeidung. Mit dem Schwerpunktprogramm 2013 soll nun der positive Einfluss der Eigenspannungen auf das Werkstoffverhalten untersucht und gezielt gesteuert werden.

Das bearbeitete Teilprojekt beschäftigt sich speziell mit der Einstellung von Eigenspannungen in quergewalzten Bauteilen zur Steigerung ihrer Schwingfestigkeit. In der ersten Projektphase wird dabei der Zusammenhang zwischen Umformprozess, induzierten Eigenspannungen und der Schwingfestigkeit untersucht.

Ziele des Projektes sind:

Werkstoffmechanische Charakterisierung und Untersuchung des Ausgangszustandes der Halbzeuge
Entwicklung effizienter mechanischer Modelle zur Simulation der Eigenspannungsentstehung im Umformprozess
Separation der schwingfestigkeitssteigernden Wirkung der durch den Umformprozess induzierten Eigenspannungen, Werkstoff- und Oberflächenveränderungen
Entwicklung numerischer Modelle zur Simulation der Anrissenstehung, der Eigenspannungsrelaxation und des Rissfortschritts unter zyklischer Beanspruchung

Im ersten Schritt wird ein Phasenfeld-Modell für Ermüdungsrisswachstum entwickelt.