Einfluß d. Oberfläche auf die Bruchfestigkeit

[Sven]

Ich bin zufällig über eine Untersuchung der TU Darmstadt gestolpert:
Ergänzende Schwingfestigkeitsuntersuchungen an einzelnen Tellerfedern...

Darin viel mir auf, dass das Kugelstrahlen der Federn zu einer erheblichen Steigerung der Lebensdauer führte.
Lässt sich das auf Messer übertragen?

Ich meine jetzt nicht unbedingt Kugelstrahlen, ein ordentliches Handfinish mit anschließendem Polieren sollte die Oberfläche ja noch besser schließen.
Aber generell? Wieviel Einfluss mag die Oberflächenbehandlung haben?

Ciao Sven

 

[sanjuro]

Einfluss d. Oberfläche auf die Bruchfestigkeit

....Ergänzende Schwingfestigkeitsuntersuchungen an einzelnen Tellerfedern...
Darin fiel mir auf, dass das Kugelstrahlen der Federn zu einer erheblichen Steigerung der Lebensdauer führte. Lässt sich das auf Messer übertragen?....

Bestimmt, falls die Schwingfestigkeit geprüft würde.

Bei maximalen Bruch- und Zugbelastungen bewirkt eine feine Oberfläche sicher auch eine Verbesserung, denn umgekehrt setzen Riefen und Kerben als Sollbruchstellen die Belastbarkeit herab.

Die Frage ist ja immer, welcher Belastung der jeweilige Stahl-Werkstoff in welchem Querschnitt (und bei welcher Wärmebehandlung) ausgesetzt wird. Die Oberfläche spielt da sicher eine Rolle, aber bei Stahl vielleicht nicht eine so bedeutende wie etwa bei Aluminium.

Ich glaube, dass das Kugelstrahlen eine oberflächliche Kaltverfestigung bewirkt, die bei bestimmten Beanspruchungen von Vorteil sein kann.

Freundliche Grüße

sanjuro

 

[yaammoo]

In der Untersuchung geht es, um die Ermittlung von Schwingungsfestigkeitseigenschaften der Tellerfedern. Da wird also geprüft, welchen Einfluss die Oberflächenbeschaffenheit auf die Wahrscheinlichkeit von Ermüdungsbrüchen hat. Ständige, ähnlich große Belastung.

Bei Messern haben wir eine ganz andere Belastung. Die eine zu hohe Hebelkraft lässt das Messer brechen. Trotzdem kann man sich fragen, wie und ob sich die Oberflächenbeschaffenheit ungünstig darauf auswirkt.

Beim Schleifen der Oberfläche entstehen kleinste Einkerbungen auf dem Metall. Diese können natürlich quasi als Sollbruchstellen wirken. Da der Grundschliff des Messers 90 Grad zur Schneidkante gemacht wird, würden die Einkerbungen dann ja bei einer auftretenden Hebelkraft in der Achse liegen, in die auch die Kraft wirkt, d.h. eventuell könnte das Messer dadurch leichter brechen.
Nach dem Grundschliff wird die Klinge dann aber meistens parallel zur Schneidkante satiniert. Damit werden zum einen die Einkerbungen verkleinert und die Sollbruchstellen ebenso, zum anderen verlagert sich damit die Achse von möglichen Sollbruchstellen um 90 Grad zur Achse der Auftretenden Kraft.
Ist die Oberfläche der Klinge durch Polieren komplett geschlossen, sollten keine Sollbruchstellen mehr vorhanden sein.
Die eine zu große Hebelkraft lässt das Messer aber immer noch brechen. Ich glaube nicht, dass eine polierte Klinge mehr Kraft aufnehmen kann, als eine Klinge welche 90 Grad zur Schneidkante satiniert wurde.

Thorsten

 

[ChrisGT]

Hier ist ein Diagramm was den Oberflächenbeiwert bisschen veranschaulicht.
http://books.google.de/books?id=uBC...ook_result&ct=result&resnum=6&ved=0CCIQ6AEwBQ

je höher die Festigkeit umso wichtiger die Oberflächengüte. 10% könnten da schon drin sein wenn ich das richtig interpretiere.

 

[U. Gerfin]

Kugelstrahlen erzeugt in der Oberfläche der ja nun nicht besonders harten Federn eine Verfestigung und Druckspannungen, die die Bruchfestigkeit und -hier wichtig-Dauerschwingfestigkeit erheblich erhöhen.
Auf harte Messerklingen ist das nicht 1 : 1 zu übertragen.
Grobe Schleifspuren quer zur Belastungsrichtung sind ganz sicher schädlich, eine saubere Politur oder ein feiner Schliff in Richtung der Belastung sind nützlich.
Wirklich quantifizieren im Sinne einer exakten Formel kann man das nicht, da die Bruchfestigkeit auch noch von anderen Faktoren abhängt. Ein feinkörniges Gefüge wird z.B. ein paar Kratzer viel besser vertragen, als ein grobkörniges.
Tendenziell sollte man aber Kerbwirkung immer vermeiden- ohne gleich hysterisch zu werden.
Freundliche Grüße
U. Gerfin