Fostabericht P 337 - Vergleich des Schwingfestigkeit hartgedrehter und geschliffener BauteileFostabericht P 337 - Vergleich des Schwingfestigkeit hartgedrehter und geschliffener Bauteile

P 337: Vergleich der Schwingfestigkeit hartgedrehter und geschliffener Bauteile

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ISBN: 3-934238-20-3 Artikelnummer: a2271c81671f Kategorien: ,

Beschreibung

Das Hartdrehen erfüllt im Wettbewerb zum Schleifen die Forderung nach höherer Wirtschaftlichkeit mit einer besseren ökologischen Verträglichkeit. Für einen breiten Einsatz des Hartdrehens wurde bislang nicht der Nachweis erbracht, daß mindestens die Gebrauchseigenschaften, hier vor allem die Schwingfestigkeit von Bauteilen mit geschliffener  Oberfläche erreicht werden. An dieser Stelle setzt das vorliegende Forschungsvorhaben an und untersucht, ob das bisher gängige Schleifen als Hartbearbeitungsverfahren durch das Hartdrehen ersetzt werden kann.
Zur vergleichenden Untersuchung des Schleifens und des Drehens einsatzgehärteter Bauteile wurden gekerbte Rundproben aus Einsatzstahl 16MnCr5 als Werkstoff gewählt und einer 4-Punktwechselbiegung unterzogen. Durch einen genügend kleinen Prüfradius wurde gewährleistet, daß die Anrisse nur von der Oberfläche ausgehen. Für die Untersuchung des Einflusses des Werkzeugverschleißes beim Hartdrehen wurden die Versuchsproben sowohl mit neuen als auch mit definiert verschlissenen Schneidplatten gedreht und dies unter zwei Vorschubgeschwindigkeiten. Im Vergleich zu geschliffenen Proben wurde die Schwingfestigkeit im Wöhlerversuch und im Betriebsfestigkeitsversuch ermittelt. Als Ausfallkriterium galt bei allen Testreihen der Anriß. Begleitend zu den Schwingversuchen wurden metallographische Untersuchungen und Eigenspannungsmessungen durchgeführt. Die Proben aus der Hartdrehbearbeitung mit neuen Werkzeugen zeigen im Einstufenversuch mit konstanter Amplitude immer eine höhere Schwingfestigkeit als die geschliffenen Proben. Mit dem Werkzeugverschleiß gehen die Festigkeiten zurück; sie liegen erst nach längerem Werkzeugeinsatz unter denen geschliffener Proben. In den Betriebsfestigkeitsversuchen mit verschiedener Amplitude wurde im untersuchten Lastbereich kein Einfluß des Werkzeugverschleißes festgestellt. Die hartgedrehten Proben ergaben stets bessere Schwingfestigkeitswerte als die geschliffenen Proben. Mit Hilfe eines eigens entwickelten Berechnungskonzeptes können die Wöhler- und Betriebsfestigkeitsergebnisse aus den Versuchsreihen mit gedrehten Proben gut abgebildet werden. Dagegen waren die Ergebnisse der Versuchsreihe mit geschliffenen Proben aufgrund der unterschiedlichen Oberflächentopographie – mit dem verwendeten Oberflächenparameter nur unzureichend erfaßt – rechnerisch nicht befriedigend zu bestimmen.
Solange der Werkzeugverschleiß bei der Hartdrehbearbeitung ein bestimmtes Maß nicht übersteigt, ist die Schwingfestigkeit gegenüber geschliffenen Proben in der Regel mindestens gleich oder besser. Erst bei größeren, technisch aber leicht erfassbaren Verschleißmarkenbreiten fällt die Schwingfestigkeit der hartgedrehten Proben gegenüber den geschliffenen Proben ab. Bis zu dieser Grenze ist Hartdrehen gegenüber dem Schleifen einsatzgehärteter Bauteile in jedem Fall vorteilhafter, eine Feststellung, die insbesondere der Klein- und mittelständisch strukturierten verarbeitenden Industrie zugute kommt.
STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V.

Veröffentlichung:
2000

Autoren:
Dipl.-Ing. F. Renner, Prof. Dr.-Ing. H. Zenner, Dipl-Ing. Ch. Borbe