Einfluss von Autofrettage auf die Schwingfestigkeit innendruck-belasteter Bauteile aus Kugelgraphitguss

Leutwein, Hans-Ulrich GND

Abstract This dissertation discusses the fatigue strength of autofretted components out of globular ductile cast iron under internal pressure loading. The Woehler curves for the stress ratio R ~ 0 und R = 0,5 of component specimens with a 90° drilling intersection of materials EN-GJS-400-18, EN-GJS-500-7 and EN-GJS-600-3 have been investigated and the resulting pressure strength increase by autofrettage evaluated. To determine the damage threshold of small oscillation amplitudes (Omission Level) on pressure strength, further two-step internal pressure tests by constant maximum pressure have been carried out. The complete crack initiation Woehler curves of the component specimens with and without autofrettage have been calculated by using the Local Strain Approach and compared to the test results. The therefore required material data have been delivered by static tensile tests and strain controlled sinusoidal tests on smooth tensile specimens. Additional the fracture Woehler curves of the non-autofretted samples have been designed by using the Synthetic Woehler Curve concept and compared to the outcomes of the one-step internal pressure tests.

Zusammenfassung:
Diese wissenschaftliche Arbeit behandelt die Ermüdungsfestigkeit von autofrettierten Bauteilen aus Kugelgraphitguss EN-GJS unter Innendruck-Schwellbeanspruchung. An Bauteilproben mit einer 90°-Bohrungsverschneidung aus EN-GJS-400-18, EN-GJS-500-7 und EN-GJS-600-3 wurden die Bauteil-Wöhlerlinien in Einstufenversuchen bei den Spannungsverhältnissen R ~ 0 und R = 0,5 ermittelt und die Druckfestigkeitssteigerung durch die Autofrettage bestimmt. Weiter wurden Innendruckschwell-Zweistufenversuche bei konstantem Maximaldruck durchgeführt, um den Schädigungseinfluss (Omission-Level) von kleinen Schwingspielen auf die Druckfestigkeit dieser Bauteile zu bewerten. Auf der Basis des Kerbdehnungs-Berechnungskonzepts wurden die vollständigen Anriss-Wöhlerlinien der nicht autofrettierten und autofrettierten Bauteilproben berechnet und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen. Die hier eingehenden Werkstoffkennwerte ergaben sich aus statischen Zugversuchen und dehnungs-kontrollierten Schwingversuchen an nicht gekerbten Zugstäben. Für die nicht autofrettierten Bauteile wurde zusätzlich mit dem Konzept der Synthetischen Wöhlerlinien die Bruch-Wöhlerlinie konstruiert und den Ergebnissen aus den Innendruckschwell-Einstufenversuchen gegenübergestellt.

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Leutwein, Hans-Ulrich: Einfluss von Autofrettage auf die Schwingfestigkeit innendruck-belasteter Bauteile aus Kugelgraphitguss. 2008.

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