Effekte und Qualitätssicherung

Randschichteffekte der Nachbehandlung

Geometrie:

Die hochfrequenten Hämmerverfahren erzeugen Plastizierungen am Nahtübergang. Diese führen zu einer Ausrundung des Nahtübergangs und damit zu einer Reduzierung der Kerbschärfe. Die Analyse des Einflusses der Pinradien zeigt, dass der Nahtübergang entsprechend der Pinform umgeformt wird. Kleine Radien erzeugen tiefe Eindrücke, die mit Aufwürfen an den Rändern verbunden sind.

Pinradien von 3mm bis 4mm erzeugen optimale Übergänge. Das HiFIT-Verfahren erzeugt eine glatte Spur. Beim UIT-Verfahren werden einzelne Eindrücke erzeugt, die zu oberflächennahen Abplatzungen führen.

Randschichthärte:

Beide hochfrequenten Hämmerverfahren erzeugen eine deutliche Erhöhung der randschichtnahen Härte. Messungen ergaben eine Erhöhung der Vickershärte HV1 von 250 auf 350 nach einer HiFIT-Behandlung. Die Ergebnisse nach einer UIT-Behandlung zeigen vergleichbare Werte.

Eigenspannungen:

Röntgenographische Eigenspannungsmessungen der oberflächennahen Eigenspannungen zeigen, dass beide Verfahren lokal hohe Eigenspannungen bis in die Höhe der Streckgrenze des Grundwerkstoffs erzeugen. Durch ergänzende Tiefenmessungen wurde der Einfluss der Behandlungsparameter, wie Betriebsdruck und Pindurchmesser, auf den Tiefenverlauf und die maximalen Werte der Randschichtnahen Druckeigenspannungen analysiert. Kleinere Pindurchmesser und höhere Drücke erzeugen eine größere Tiefenwirkung allerdings geringere oberflächennahe Druckeigenspannungen. Bei optimalen Parametern konnten für das HiFIT- und das UIT- Verfahren nahezu konstante Eigenspannungen bis zu 0,8 mm Tiefe nachgewiesen werden. Aufgrund von Grenzen der Messverfahren wurden die Messungen auf 1,2 mm Tiefen begrenzt. Auch hier wurden noch Druckeigenspannungen nachgewiesen.

Qualitätssicherung

Die Qualitätssicherung stellt eine wesentliche Voraussetzung dar, um einen Einsatz der Nachbehandlungsmethoden in der Praxis zu ermöglichen. Im Rahmen des Projektes werden mikromagnetische Verfahren weiterentwickelt, um die durch die Nachbehandlung erzeugten Randschichtveränderungen zu überprüfen. Vorteilhaft sind dabei der verhältnismäßig geringe apparative Aufwand sowie die im Vergleich zu anderen Verfahren sehr kurzen Messzeiten, die im Sekundenbereich liegen.

Durch eine Multiparameterregression magnetischer Messgrößen können die erzeugten oberflächennahen Aufhärtungen und Eigenspannungen quantifiziert und die Einhaltung von Mindestwerten überprüft werden.

Durch die Variation der Messparameter soll eine Tiefenauflösung erreicht werden, so dass zerstörungsfreie Randschichtanalysen der Tiefenverläufe möglich werden.

Die Verifikation der Messergebnise erfolgt durch parallel durchgeführte Härtmessungen und Eigenspannungsmessungen mit Röntgen- und Neutromendiffraktometern und der Bohrlochmethode.