Analyse und Bewertung oberflächennormaler Eigenspannungskomponenten mit röntgenographischen Verfahren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Berthold Scholtes
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 231968279

Bei röntgenographischen Eigenspannungsanalysen geht man aufgrund der relativ geringen Eindringtiefe der üblicherweise verwendeten Röntgenstrahlung in der Regel von einem ebenen, oberflächenparallelen Eigenspannungszustand aus. Es gibt jedoch begründete Zweifel über die generelle Zulässigkeit dieser Annahme und es bestehen daher vielfach Unsicherheiten über ihre Konsequenzen. Ziel des vorliegenden Projektes ist es daher, unter Anwendung verschiedener Diffraktionsverfahren an repräsentativen und für die Praxis wichtigen Zuständen oberflächennormale Eigenspannungszustände zu erfassen und, sofern sie mit ausreichenden Beträgen existieren, ihren Verlauf als Funktion des Randabstandes zu beschreiben. Dies soll am Beispiel von Kontaktbeanspruchungen erfolgen, die in der technischen Praxis entweder allein oder in Kombination mit anderen Beanspruchungskomponenten sehr häufig auftreten. Dies gilt beispielsweise für die Antriebstechnik, aber auch in vielen Fällen für Wechselwirkungen zwischen Werkzeug und Werkstück bei spanlosen oder spanenden Fertigungsprozessen. Durch systematische Untersuchungen soll der Zusammenhang zwischen Beanspruchung, Gefüge und dem Auftreten oberflächennormaler Eigenspannungskomponenten aufgeklärt werden. Dieses Ziel soll durch die Anwendung unterschiedlicher aufeinander abgestimmter Messmethoden zur Eigenspannungsanalyse erreicht werden. Diese umfassen konventionelle röntgenographische Eigenspannungsanalysen mit definiertem elektrolytischem Randschichtabtrag, den Einsatz spezieller Verfahren mit unterschiedlicher Eindringtiefe der Röntgenstrahlung unter Einschluss von Synchrotronstrahlung sowie röntgenographischen Messungen an speziell präparierten Schnittflächen nach einer Zerlegung der Proben. Als Beanspruchung wird eine definierte statische oder schwingende Kontaktbeanspruchung an Stählen in unterschiedlichen Gefügezuständen gewählt. Damit liegen klare Randbedingungen vor, so dass die kombinierten Wirkungen von Werkstoff und Beanspruchung auf die Ausbildung oberflächennormaler Spannungen studiert werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen