Schwingfestigkeit von Common-Rail Komponenten unter Berücksichtigung von seltenen nichtmetallischen Einschlüssen

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.