AUS DER PRAXIS
Prüfzyklus Lastwechselzahl von Kugelbolzen aus 20MnCrMo7,
vergütet auf 1.500 MPa (Rm);
A; Versuch 1 > 500.000 > 235.867
A; Versuch 2 439.511 > 137.917
A; Versuch 3 > 500.000 > 500.000
B; Versuch 1 > 500.000 Kein Versuch gefahren
B; Versuch 2 530.000 Kein Versuch gefahren
B; Versuch 3 478.000 Kein Versuch gefahren
Tabelle 3: Ergebnisse der Lebensdauerversuche im Zug-Druck-Bereich
Basierend
auf den Daten
in der Gleichung
von Brown und Miller
wurde
als Benchmark
die Berechnungsgrundlage
für die Kugelbolzen
aus 20MnCrMo7 mit einer Festigkeit
von 1.500 MPa, die
zu einer Lebensdauer
von 200.000 Lastwechseln
geführt
hat,
gewählt
3, 4, 5. Unter diesen
Bedingungen
ergeben
sich für die
IH-behandelten
Kugelbolzen
aus 42CrMo4 nach der Vergütung
(zirka 1.050 MPa) und der IH-Behandlung
schwankende
Lebensdauern
von 30.000 bis 300.000 Lastwechseln.
Diese Schwankungen
erschweren
die Vorhersage
der IH-behandelten
Kugelbolzen.
Sie bestätigen,
dass beim Auftreten
von plastischen
Verformungen
an der Oberfläche
die IH-Randschicht
verletzt
wird und zu entsprechenden
Abweichungen
in der Lebensdauer
führen
kann (Tabelle 3).
BETRACHTUNGEN
ZUM SPANNUNGSRISSKORROSIONSVERHALTEN
VON KUGELBOLZEN
Bei der Verwendung
von Bauteilen
mit einer hohen
Festigkeit
wird in der Automobilindustrie
die Frage
des Spannungsrisskorrosionsverhaltens
infolge
von Wasserstoffversprödung
gestellt.
Das Spannungsrisskorrosionsverhalten
wird durch verschiedene
Faktoren
beeinflusst,
wie beispielsweise
die Stahlzusammensetzung,
die Verarbeitungsbedingungen,
die Wärmebehandlungen,
die Duktilität
des Bauteils,
die Vorspannung
des Bauteils
sowie
das Diffusions
und Effusionspotenzial
von Wasserstoff
in
das Bauteil
während
der Beanspruchung
im Fahrbetrieb.
Lastwechselzahl von Kugelbolzen aus
42CrMo4, vergütet auf 1.160 MPa (Rm) + IH
Während
der gesamten
Weiterverarbeitung
zum Kugelbolzen
baut sich der Wasserstoff
infolge
unterschiedlicher
Wärmeprozesse
wie das Warmwalzen,
Glühen
und Vergüten
vollständig
ab.
Zudem
ist der beanspruchte
Bereich
des Kugelbolzens
vollständig
umhüllt
in der Zugstrebe/
im Querlenker,
sodass das Eindiffundieren
von Wasserstoff
deutlich
reduziert
wird. Der Schaftbereich
der Kugelbolzen,
der kaum beansprucht
wird, ist nicht
umhüllt
(Bild 1). Dieser
Bereich
wird durch Eintauchen
in ein Bad
mit Zink- und Aluminium
Flocken bei 300 °C beschichtet,
sodass
auch hier der Wasserstoff
nicht eindiffundieren
kann. Ferner
liegt
die Vorspannung
der Kugelbolzen
aus 20MnCrMo7 im elastischen
Bereich,
sodass auch bei einer Beschädigung
des Bauteils
ein
katastrophaler
Bruch nicht zu erwarten
ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Ergebnisse
bestätigen,
dass Kugelbolzen
aus dem neu entwickelten
Stahl 20MnCrMo7 ohne eine kostspielige
IH-Behandlung
eingesetzt
werden
können.
Die höhere
Lebensdauer
lässt
eine höhere
Beanspruchung
zu, sodass
diese in Hybrid
oder
Elektrofahrzeugen
eingesetzt
werden
können.
Zudem
kann die
Beanspruchbarkeit
auch berechnet
und vorausgesagt
werden.
1 Høiland, T.; Engineer, S.: Development of Chasis Components
for hybrid Passenger cars, 5. International Conference
on Steels in Cars and Trucks, Juni 2017 Amsterdam
2 The Paris Law; Fatigue crack growth theory, University of
Plymouth, Retrieved 21. June 2010
3 Neuber‘s rule: Koettgen V. B.; Barkey M. E.; Socie, D. F.:
Pseudo Stress and Pseudo Strain Based Approaches
to Multiaxial Notch Analysis, Fatigue and Fracture of
Engineering Materials and Structures, Vol. 18, No. 9, 1995,
pp. 981-1006
4 Brown, M.W., and Miller, K.J.: A Theory for Fatigue under
Multiaxial Stress-Strain Conditions, Proceedings of the
Institute of Mechanical Engineers, Vol. 187, 1973, pp. 745-756
5 Fe-safe®: DS-Simula: fe-safe results were confirmed
by lab tests, Raufoss Technology. https://www.3ds.com/
fileadmin/PRODUCTS-SERVICES/SIMULIA/RESOURCES/
simulia-fe-safe-brochure.pdf
Edelstahlzieherei Mark GmbH
Nordstraße 14
58300 Wetter (Ruhr)
Tel.: +49 2335 977-0
kontakt@ezm-mark.de
www.ezm-mark.de
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