Entwicklung ressourceneffizienter Bearbeitungstechnologien

Das Gebiet der Werkstoffbearbeitung ist ein energie- und materialintensives Gebiet. Einsparungen im der Materialnutzung, z.B. Dünnschnitttechnologien, haben direkte Auswirkung auf die Produktivität eines Unternehmens.

Energiesparmaßnahmen helfen Ressourcen schonen und können z.B. durch neue oder weiterentwickelte Bearbeitungsverfahren erreicht werden. Die ultraschallüberlagerte Bearbeitung, ein am Institut entwickeltes kombiniertes Verfahren aus einer konventionellen Bearbeitung mit einer zusätzlichen Kinetik, reduziert je nach Bearbeitungsfall die statischen Schnittkräfte auf unter 20% jener Kräfte bei rein konventioneller Bearbeitung.

Kontakt: G. Sinn

Einfluss mikrostruktureller Variabilität auf die Schwingfestigkeit

Ermüdungsrissbildung und –wachstum und daraus resultierend die Schwingfestigkeit werden wesentlich durch die mikrostrukturelle Variabilität beeinflusst, welche lokale Spannungskonzentrationen oder plastische Verformung bewirken können. Lunker, Poren, Oxydschichten, Primärausscheidungen, intermetallische Einschlüsse oder große Körner können Quellen für Ermüdungsrisse sein. Feldemissions-Elektronenmikroskop und EDX-Analyse dienen dazu, die rissbildenden Materialinhomogenitäten zu detektieren und zu charakterisieren.

Kontakt: H. Mayer

Hochfrequente Ermüdungsprüfung im Bereich sehr hoher Lastspielzahlen

Während des Betriebs unterliegen tragende Bauteile oft Belastungen veränderlicher Amplitude, wohingegen Ermüdungsdaten vorwiegen für konstante Lastamplituden vorliegen. Im Bereich sehr hoher Lastwechselzahlen ist der Zusammenhang zwischen konstanter und veränderlicher Belastung kaum untersucht. Das Ultraschallverfahren wurde weiterentwickelt, um Versuche bei betriebsähnlicher Belastung durchzuführen und Materialeigenschaften im Bereich sehr hoher Lastwechsel innerhalb relativ kurzer Prüfzeit zu messen.

Kontakt: H. Mayer, B. Schönbauer

Ermüdungsprüfung in korrosiven Medien und bei erhöhter Temperatur

Sowohl das Umgebungsmedium als auch die Temperatur haben einen wesentlichen Einfluss auf das Ermüdungsverhalten von Werkstoffen. Im Allgemeinen sinkt mit steigender Korrosivität die Dauerfestigkeit, die Rissausbreitungsrate kann jedoch aufgrund von Rissschließungseffekten auch reduziert werden. Es stehen Testeinrichtungen für Ermüdungsmessungen in Vakuum, gasförmigen Medien und Flüssigkeiten bei unterschiedlichen Temperaturen zur Verfügung. In wässrigen Lösungen können neben Lebensdauer und Rissausbreitungsrate auch Korrosionspotential, Sauerstoffgehalt und Leitfähigkeit bestimmt werden. Des Weiteren bestehen umfangreiche Erfahrungen im Bereich Korrosionslochfraß, der in vielen Anwendungsbereichen (z.B. Dampfturbinen) zu frühzeitigem Versagen führen kann.

Kontakt: H. Mayer, B. Schönbauer

Monitoring und Modellierung des Ermüdungsprozesses

Wenn sich ein Ermüdungsriss im Innern des Materials bildet, beispielsweise an Einschlüssen oder Porositäten, ist das Ausmaß der Schädigung schwer zu bestimmen. Eine spektrale Analyse der Resonanzschwingung kann zum Monitoring der Ermüdungsschädigung verwendet werden. Nichtlineare akustische Eigenschaften, die Änderungen der harmonischen Schwingungen und der Leistungssignale dienen der indirekten Feststellung des Verlaufs der Schädigung.

Kontakt: H. Mayer