Schwingfestigkeit von Common-Rail Komponenten unter Berücksichtigung von seltenen nichtmetallischen Einschlüssen
Ullrich Sinz
Kurzfassung
Aufgrund des immer weiter steigenden Einspritzdrucks von modernen Common-Rail-
Systemen und den damit einhergehenden Geometrieoptimierungen der Komponenten
werden größere Werkstoffvolumen im Bauteil kritisch für Versagen ausgehend von
nichtmetallischen Einschlüssen. Infolge der geringen Auftretenswahrscheinlichkeit
von mesoskopischen Einschlüssen kann Bauteilversagen aufgrund dieser nur in
Grenzen mit einem auf Bauteilversuchen basierenden Sicherheitsnachweis bewertet
werden. In der vorliegenden Arbeit wurde das Schwingfestigkeitsverhalten des
Vergütungsstahls 50CrMo4 bei Vorliegen von mesoskopischen künstlichen Defekten
unterschiedlicher Größe und Geometrie charakterisiert. Ferner konnte gezeigt
werden, dass per Ultrakurzpulslaser erzeugte künstliche Defekte und nichtmetallische
Einschlüsse ähnlicher Größe und Geometrie einen vergleichbaren Einfluss auf die
Schwingfestigkeit haben. Anhand der experimentellen Untersuchungen wurde das
Modell von Atzori als geeignet ermittelt, um die Schwingfestigkeit des untersuchten
Werkstoffs bei Vorliegen von mesoskopischen Einschlüssen zu prognostizieren.
Abschließend wurde ein Sicherheitsnachweis erarbeitet, welcher eine last- und
schwingspielzahlabhängige Berechnung der Bauteilausfallwahrscheinlichkeit unter
Berücksichtigung der Auftretenswahrscheinlichkeit von mesoskopischen nichtmetallischen
Einschlüssen ermöglicht.
