Analysis and assessment of residual stress components normal to the surface by X-ray diffraction techniques
Final Report Abstract
Ziel der durchgeführten Untersuchungen war es, am Beispiel des technisch wichtigen Falls einer überelastischen Kontaktbeanspruchung zu analysieren, inwieweit oberflächennormale Eigenspannungsbeträge auftreten und wie diese experimentell korrekt zu erfassen sind. Für die Messungen wurden die grob zweiphasigen Stähle C100 bzw. 100Cr6 verwendet. Die Untersuchungen erfolgten sowohl mit konventioneller Röntgenstrahlung als auch mit Röntgensynchrotronstrahlung. Dabei wurden Messungen sowohl in Beugungsgeometrie als auch in Durchstrahlungsgeometrie vorgenommen. Zur Erfassung des vollständigen dreiachsigen Eigenspannungszustands wurden unterschiedliche Messstrategien eingesetzt. Es wurden konventionelle Messungen in Verbindung mit einem schrittweisen elektrolytischen Abtrag durchgeführt. Weiterhin wurden Schnitte senkrecht und parallel zur Kontaktlinie durch die interessierenden Volumenbereiche gelegt und nach einem hinreichenden elektrolytischen Abtrag zur Eliminierung der Bearbeitungseigenspannungen wurden Messungen an den Schnittflächen vorgenommen. Schließlich wurden auch dünne durchstrahlbare Stege, welche die interessierenden Materialvolumina enthielten, herauspräpariert und in Durchstrahlungsgeometrie vermessen. Bedingt durch die unterschiedlichen geometrischen Verhältnisse bei den Untersuchungen und auch durch die experimentellen Probleme, die mit dem Trennen und Freilegen der Proben und Messflächen verbunden waren, wurden Messergebnisse mit unterschiedlichem Grad an Zuverlässigkeit gewonnen. Hinsichtlich oberflächennormaler Eigenspannungen ergaben alle diesbezüglichen Messungen, dass in den untersuchten Werkstoffzuständen nach den aufgeprägten Kontaktbeanspruchungen Eigenspannungen mit nicht zu vernachlässigenden Beträgen vorliegen. Es handelt sich um Zugeigenspannungen, die hinreichend entfernt von der Oberfläche Maximalbeträge erreichen und in einer Größenordnung von 100-200MPa liegen.
Publications
- (2018) Analysis of Multiaxial Near-Surface Residual Stress Fields by Energy- and Angle-Dispersive X-ray Diffraction: Semi- Versus Nondestructive Techniques. Matls. Perf. Charact. (Materials Performance and Characterization) 7 (4) 20170135
Meixner, Matthias; Klaus, Manuela; Zinn, Wolfgang; Apel, Daniel; Liehr, Alexander; Genzel, Christoph; Scholtes, Berthold
(See online at https://doi.org/10.1520/MPC20170135) - Ermittlung von Eigenspannungen als Folge von Kontaktbeanspruchungen mit unterschiedlichen röntgenographischen Verfahren. AWT-FA Eigenspannungen, Freiberg, 25.-26.04 2017
S. Degener, B. Aminforoughi
