Verbesserung der Randschichtfestigkeit durch Kugelstrahlen

© Felizitas Gemetz / Fraunhofer IWM

Kugelstrahlen ist eine weit verbreitete Oberflächenbehandlung zur Steigerung der statischen und zyklischen Festigkeit metallischer Bauteile. Genutzt werden hierbei die mechanische Verfestigung der Randschicht und der Einbau günstiger Druckeigenspannungen. In enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern ermitteln wir in Machbarkeitsuntersuchungen optimale Kugelstrahlparameter und messen hierzu in unseren Eigenspannungs-Messlaboren tiefenaufgelöste Eigenspannungsprofile in Abhängigkeit der Strahlparameter. Ebenso bestimmen wir die randschichtnahen Festigkeitseigenschaften Härte, Bruchzähigkeit und die statische und zyklische Tragfähigkeit. Die Oberflächeneigenschaften wie Überdeckungsgrad, Rauheiten und Mikrosrissbildung analysieren wir mit weiteren messtechnischen Methoden. Grundlegende Untersuchungen zum Richten von Bauteilen mittels Kugelstrahlen und die Kugelstrahlformgebung sind ein weiterer Bestandteil unseres Aufgabengebiets.

Leistungen

 

Durchführung von Machbarkeitsuntersuchungen

Ermittlung optimaler Kugelstrahlparameter

Eigenspanungsuntersuchungen

Bestimmung randschichtnaher Festigkeitseigenschaften wie Härte, Versetzungsdichte, Bruchzähigkeit

Bestimmung anwendungsnaher Festigkeitseigenschaften wie statische und zyklische Tragfähigkeit

Kleinserienbehandlung

Untersuchungen zum Richten und zur Kugelstrahlformgebung

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Beispiele

© Fraunhofer IWM

Eigenspannungen in Keramik und Hartmetall nach Kugelstrahlen

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Unterdrückte Rissbildung in Keramik und Hartchrom nach Kugelstrahlen

© Fraunhofer IWM

Links: Kompensation von Bearbeitungsschäden in keramischen Lagerrollen durch Kugelstrahlen. Rechts: Erhöhung der Standzeit von Hartmetallbohrern durch Kugelstrahlen.

Publikationen

 

Pfeiffer, W.; Wenzel, J.; Shot peening of brittle materials – status and outlook; Material Science Forum 638-642 (2010) 799-804 Link

Pfeiffer, W., Frey, T.; Steigerung der Randschichtfestigkeit von Keramik durch Kugelstrahlen;Technische Keramische Werkstoffe, Kap.3.7.3.5,  Kriegsmann, J.; (Hrsg.) Deutscher Wirtschaftsdienst, Köln (2005) 1-28 Link

Pfeiffer, W.; Gumbsch, P.; Strengthening of silicon nitride ceramics by shot peening; International journal of materials research 97/12 (2006) 1673-1678 Link

Pfeiffer, W.; Koplin, C.; Reisacher, E.; Wenzel, J.; Residual stresses and strength of hard chromium coatings; Materials Science Forum 681 (2011) 133-138; Link

Pfeiffer, W.; Höpfel, H., Peen forming of ceramics - a new chipless shaping technique, Developments in Strategic Materials and Computational Design V: A Collection of Papers Presented at the 38th International Conference on Advanced Ceramics and Composites 2014, Ceramic engineering and science proceedings 35/8; Kriven, W.M.; Zhu, d.; Moon, K.I.; Hwang, T.; Wang, J.; Lewinsohn C.; Zhou, Y. (Eds.); John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, USA (2015) 229-236 Link

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