Leichtbau von Fahrzeugtragfedern mit bean-spruchungsgerechten Design durch funktionale

Gradierung an Drähten aus FederstahlAutor: Alexander Tump

Lehrstuhl für Werkstoffsysteme für den Fahrzeugleichtbau | Univ.-Prof. Dr. Robert Brandt

1. Aufgabenstellung:

Motivation:- Bis zu 10% Gewichtsreduktion durch den Einsatz der Randschicht- entfestigung (SLM) Erhöhen der Auslegungsgrenze führt zu Leichtbau- SLM bietet eine erhöhte Robustheit gegen Korrosion

Zieldefinition:- Untersuchung von Schädigungsmodi und deren Wirkmechanismen- Leichtbau durch beanspruchungsgerechtes Materialdesign

2. Grundlagen

Die Hauptbeanspruchung einer Fahrzeugtragfeder entsteht durch Torsion Die Maximalspannungen treten in der Randzone des Drahtes auf.

Hauptschädigungsmechanismen sind Risse von der Oberfläche, Korrosion und Einschlüsse. Eine Optimierung der Randzone ist daher zielführend

Die gradierte Zone ermöglicht eine höhere Werkstoffausnutzung.

3. Vorgehensweise

Forschungsvorhaben:

- Träger: Thüringen GreenTech

- Name: „Innovative Achsfeder“- Projektnummer: 2013FE0012

Aktuelle Arbeiten:

- Verfahrensentwicklung zur Eliminierung von Oberflächenun- gänzen und Glättung der Oberfläche Entfernung von Rissinitiatoren Entschärfung von Kerben- Bruchmechanische Untersuchungen an homogenen Proben- Härteprofilmessungen und Eigenspannungsanalyse an gradier- ten Federn

Geplante Arbeiten

- Tests zur Randschichtmodifikation mit hochenergetischen Verfahren- Tests zur Korngrößenmodifikation mit einem Doppelhärtungs- verfahren- Abgleich der Ergebnisse mit der geplanten Dissertation von O. Amer

Master- & Bachelorthemen

- Optimierung der Prozessparameter beim Verfestigungsstrahlen im Hinblick auf den automobilen Leichtbau (C. Evers)- Untersuchung des Eigenspannungseinfluss auf den Last- spannungszustand von Achsfedern zur Ermittlung eines möglichen Leichtbaupotentials (C. Hesse)

4. Zusammenfassung

Nächste Schritte

- Setzfestigkeitsuntersuchungen gradierter Federn- Bruchmechanische Untersuchungen an gradierten Proben und unter korrosiven Bedingungen- Analyse der Schädigungsmechanismen bei gradierten Feder- drähten- Prüfstandsversuche an gradierten Federn zur Ermittlung des Leichtbaupotentials

Geplanter Abschluss: 2016