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FinlandKugelstrahlen-Erfolgsgeschichten für Metallveredelung (Sonstiges)
KUGELSTRAHLEN-ERFOLGSGESCHICHTEN FÜR METALLVEREDELUNG (SONSTIGES)
Das Kugelstrahlen hat seine Wirksamkeit bei der Verlängerung der Lebensdauer und der Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Metallbauteilen unter Beweis gestellt, indem es diese vor Ermüdung, Reibermüdung, Spannungsrisskorrosion und einer Vielzahl anderer Versagensmechanismen schützt. Im Folgenden finden Sie einige Erfolgsgeschichten aus der Metallveredelung:
- Hochfestes Aluminium Al 7050-T7651
- Eloxierte Aluminiumringe
- Hochdichte Pulvermetallzahnräder
- Sulfidspannungsrisskorrosion
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Hochfestes Aluminium Al 7050-T7651
Für die Dauerfestigkeitsprüfung wurden Proben aus hochfestem Aluminium Al 7050-T7651 hergestellt. Alle vier Seiten des mittleren Prüfbereichs wurden kugelgestrahlt. Die Dauerfestigkeitsprüfungen wurden im Vierpunkt-Wechselbiegeversuch (R = -1) durchgeführt. Die Wöhlerlinie (S-N-Kurve) der kugelgestrahlten und der nicht kugelgestrahlten Legierung ist in der beigefügten Tabelle dargestellt. Es zeigte sich, dass das Kugelstrahlen die Dauerfestigkeit um ca. 33 % verbesserte. Selbst in einem Spannungsbereich zwischen Streckgrenze und Dauerfestigkeit erhöhte sich die Dauerfestigkeit um den Faktor 2,5 bis fast 4.
Hochdichte Pulvermetallzahnräder
Mithilfe von Pulsatorversuchen wurden Untersuchungen zur Zahnfußbiegeermüdung durchgeführt, um ein Referenzzahnrad aus Schmiedestahl mit einem Pulvermetallzahnrad (7,5 g/cm³) zu vergleichen. Beide Zahnräder hatten einen Modul von 3,5 mm, 25 Zähne und waren auf 60 HRC einsatzgehärtet. Das Schmiedezahnrad bestand aus 16MnCr5-Stahl, das Pulvermetallzahnrad aus einer Fe-3,5Mo-Legierung. Die Ergebnisse des Pulvermetallzahnrads sind in der beigefügten Grafik mit blauen Kurven dargestellt. Durch das Kugelstrahlen verbesserte sich die Dauerfestigkeit um ca. 35 %. Sie erhöhte sich von ca. 95 ksi (650 MPa) auf ca. 128 ksi (880 MPa). Die Dauerfestigkeit des kugelgestrahlten Pulvermetallzahnrads ist vergleichbar mit der des ungestrahlten 16MnCr5-Materials. Aufgrund der erheblichen Kosteneinsparungen durch Pulvermetallurgie kann das kugelgestrahlte Pulvermetallzahnrad eine geeignete Alternative zum teureren Schmiedestahlzahnrad darstellen. Das Kugelstrahlen wurde bei allen Proben mit einer Intensität von 0,013 Å (0,32 mm Å) durchgeführt.
Anodisierte Aluminiumringe
Aluminiumringe (AlZnMgCu 0,5) mit Außenverzahnung wurden zum Vergleich mit Anodisierung und Kugelstrahlen untersucht. Die Ringe hatten einen Außendurchmesser von ca. 612 mm (24 Zoll) und eine Zugfestigkeit von ca. 490 MPa (71 ksi). Die (harte) Anodisierungsschicht war ca. 0,02 mm (0,0008 Zoll) dick. Es wurden Biegeermüdungsversuche durchgeführt, um die Last zu ermitteln, die nach einer Million Lastwechseln eine Ausfallwahrscheinlichkeit von 10 % verursacht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle dargestellt.
Sulfidspannungsrisskorrosion
Schwefelwasserstoff (H₂S) tritt häufig in Sauergasquellen auf. Bestimmte Metalllegierungen zeigen bei Kontakt mit H₂S eine deutliche Abnahme der Dauerfestigkeit. Die in der Tabelle dargestellten Testergebnisse veranschaulichen das Verhalten von ausscheidungsgehärtetem Edelstahl 17-4 unter H₂S-Einwirkung mit und ohne Kugelstrahlen.
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