Berechnung der Streuung statischer Festigkeitskennwerte für vergütete Bauteile

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Abstract

Die Festigkeitseigenschaften von Stählen werden insbesondere über die Zugabe von Legierungselementen beeinflusst. Zur Vorhersage der statischen Festigkeit einer konkreten Stahlzusammensetzung existieren verschiedene Verfahren, mit denen sich Härte-Tiefenverläufe für vergütete Bauteile berechnen lassen. Diese können beispielsweise bei der Werkstoffauswahl oder der Entwicklung neuer Werkstoffsorten nützlich sein. Da eine exakte Einstellung der Legierungselementanteile technologisch nicht möglich ist, werden in den einschlägigen Werkstoffnormen Streubänder für die unterschiedlichen Stahlsorten angegeben. Diese Streuung der chemischen Zusammensetzung resultiert in einer Streuung der mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs. Die Kenntnis der Festigkeitsstreuung ist unter anderem zur Umrechnung der Bauteilfestigkeit auf unterschiedliche Überlebenswahrscheinlichkeiten unabdingbar. In diesem Beitrag wird die Berechnung der Festigkeitsstreuung beschrieben. Dazu werden die existierenden Berechnungsmethoden mit der Monte-Carlo-Simulation verknüpft. Dabei werden die Auswirkungen unterschiedlicher Werkstoffe und Halbzeuggeometrien auf die Streuung der Härte exemplarisch aufgezeigt. Für Vergütungsstähle mit normalverteilten Legierungselementanteilen bei einer Prozessfähigkeit von 𝐶𝑝 = 𝐶𝑝𝐾 = 1 liegt die relative Streuung der Vickers-Härte zwischen 1,3 % und 4,5 %. Eine Anwendung der Berechnungsmethode auf beliebige Vergütungsstähle und Bauteilgeometrien ist möglich.

Details

OriginalspracheDeutsch
TitelDresdner Maschinenelemente Kolloquium DMK 2022
Seiten506-520
ISBN (elektronisch)978-3-96548-136-7
PublikationsstatusVeröffentlicht - 27 Apr. 2022
Peer-Review-StatusNein

Konferenz

TitelDresdner Maschinenelemente Kolloquium - DMK
KurztitelDMK 22
Dauer26 - 27 April 2022
StadtDresden
LandDeutschland

Schlagworte

DFG-Fachsystematik nach Fachkollegium

Fächergruppen, Lehr- und Forschungsbereiche, Fachgebiete nach Destatis

Schlagwörter

  • Stahl, Wärmebehandlung