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The use of PM materials is rapidly expanding with an increasing concentration on highly loaded structural parts such as synchroniser hubs, gears, sprockets or shifting forks. The successful implementation of PM materials for such parts depends on a reliable fatigue design concept. Such a design concept has to consider the local durability, especially in fatigue critical sharply notched areas, depending on the local density of the material and stress gradients. This paper summarises different design methods in order to transfer the fatigue behaviour of specimens to components by considering sharply notched areas. Four different local approaches have been investigated: the highly stressed volume approach, the stress gradient approach, the critical distance method and the stress averaging method according to Neuber. The design methods have been analysed on the basis of fatigue testing results of unnotched and notched fatigue specimens and of synchroniser hubs made from a 4% Ni diffusion-alloyed steel material (Distaloy AE+0.6%C). The transferability of characteristic fatigue properties from specimens to a sharply notched component, a synchroniser hub, is presented and the practicability of the design methods demonstrated and discussed. These investigations showed that the most reliable concept was the highly stressed volume approach. The accuracy of the approach can be comprehended separating statistical and so called material support effect. Gesinterte Stahle finden zunehmend auch in hoch beanspruchten Komponenten wie z. B. Synchronnaben, Zahnradern, Kettenradern oder Schaltgabeln Verbreitung. In der Praxis setzt der erfolgreiche Einsatz von Sinterstalen das Vorhandensein von zuverlassigen Konzepten fur eine Schwingfestigkeitsbewertung voraus. Diese Konzepte mussen die lokale Beanspruchbarkeit besonders in scharf gekerbten Bauteilbereichen abhangig von der lokalen Dichte des Materials und dem vorliegenden Spannungsgradienten bewerten konnen. Hierzu werden vier verschiedene lokale Bemessungskonzepte betrachtet: Das Konzept des hochst beanspruchten Volumens, der Spannungsgradientenansatz, die kritische Abstandsmethode sowie der Spannungsmittelungsansatz nach Neuber. Die Methoden werden auf Basis von Ergebnissen aus Schwingfestigkeitsuntersuchungen an gekerbten und ungekerbten Proben aus dem diffusionslegierten Sinterwerkstoff Distaloy AE+0.6%C analysiert. Die Ubertragbarkeit der hierbei gewonnenen Schwingfestigkeitskennwerte auf ein scharf gekerbtes Bauteil (einer Synchronnabe) wird dargestellt und die einzelnen Bemessungsmethoden hinsichtlich deren Zuverlassigkeit diskutiert und bewertet. In den Untersuchungen hat sich die Methode des hochst beanspruchten Volumens (hbV) als besonders zuverlassig gezeigt. Die hohe Zuverlassigkeit dieser Methode beruht auf einer Erfassung von statistischen Einflussen und den so genannten Stutzeffekten des Werkstoffs.

In the present paper a method is described for the fatigue assessment of multi-axial loaded welded joints in structures made from thin steel sheets. The focus is on seam welds under non-proportional loading, assuming a constant angular phase shift between cycles leading to stress components acting at the seam welds. Fatigue analyses are using a local stress approach based on stresses derived by Theory of Elasticity. Furthermore, potentials of considering statistical size effects in order to analyse weld start and end points are outlined. Schwingfestigkeitsbewertung von geschweisten Komponenten im Automobilbau mit lokalen Konzepten In dieser Arbeit wird eine Methode zur Berechnung der Schwingfestigkeit von mehrachsig belasteten geschweisten Dunnblechverbindungen aus Stahl vorgestellt. Der Fokus liegt auf dem Einfluss von nicht-proportionalen Lasten mit einer konstanten Phasenverschiebung auf die Schwingfestigkeit von Schweisnahten. Die Betrachtungen werden basierend auf dem Kerbspannungskonzept vorgenommen, das auf elastizitatstheoretischen Spannungen basiert, die mit einem Radius von rf = 0,05 mm ermittelt werden. Fur eine Bewertung von Schweisnahtenden werden Moglichkeiten aufgezeigt, wie unter Berucksichtigung des statistischen Groseneinflusses die Analysengute weiter gesteigert werden kann.

Örtliche Kerbspannungskonzepte auf Basis von werkstoff- und gefügespezifischen Kennwerten, wie das Mikrostützwirkungskonzept, weisen Schwächen in der praktischen Anwendbarkeit auf. Anhand von Schwingfestigkeitsergebnissen mit verschiedenen MIG-Aluminiumschweißverbindungen der Legierungen AlMg4,5Mn (AW-5083) und AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6) unter wechselnder und schwellender Beanspruchung wird das Mikrostützwirkungskonzept dem Kerbspannungskonzept mit einem fiktiven Ersatzradius gegenübergestellt. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass das örtliche Kerbspannungskonzept mit einem fiktiven Ersatzradius von r(ind f) = 1,0 mm auf Aluminiumschweißverbindungen mit Dicken von t >= 5 bis 25 mm angewendet werden kann, wobei es unabhängig von der Legierung und der Schweißnahtgeometrie (Stumpfstoß mit und ohne Wurzelspalt, Quersteife) ist. Es werden Master-Wöhlerlinien für verschiedene Spannungsverhältnisse, R = -1, 0 und 0,5, vorgeschlagen, die eine Berücksichtigung sowohl von Eigenspannungen als auch belastungsinduzierten Mittelspannungen zulassen. Darüberhinaus wird aus den Ergebnissen der Vorschlag von delta sigma = 70 MPa als FAT-Klasse für das IIW-Regelwerk abgeleitet.

Der Einfluss von Korrosion muss bei zahlreichen Bauteilen in der Fahrzeugindustrie fur die Auslegung berucksichtigt werden. Mit entsprechenden Beschichtungen wird versucht, den negativen Einfluss der Korrosion unter statischen und zyklischen Beanspruchungen zu unterdrucken. Am Beispiel der Aluminiumgusslegierung AlSi7Mg0,3 T6 sollen ausgewahlte Werkstoff-Beschichtungssysteme unter mechanisch-thermisch-korrosiven Komplexbeanspruchungen charakterisiert und Kennwerte fur die Auslegung von Bauteilen unter zyklischen Beanspruchungen ermittelt werden. Es wurden Auslagerungsversuche in den Medien Ottokraftstoff E5 (Ottokraftstoff mit 5 % Ethanol) und E10 (Ottokraftstoff mit 10 % Ethanol) bei verschiedenen Temperaturen mit unbeschichteten, eloxierten und chemisch-vernickelten Proben durchgefuhrt und anschliesend im REM untersucht. Die zyklischen Versuche mit chemisch vernickeltem und getemperten Aluminium im Ottokraftstoff E5 bei 100 °C haben gezeigt, dass fur dieses Umgebungsmedium der mindernde Einfluss durch die Kraftstoffkorrosion auf die Schwingfestigkeit im Rahmen der Streuung nicht zu erkennen ist. Dieses Ergebnis deckt sich mit den Auslagerungsversuchen im Ottokraftstoff E5 bei 100 °C, bei denen sich keine Korrosion zeigte. Salznebelkorrosion fuhrt trotz Beschichtung zu einer deutlichen Minderung der Schwingfestigkeit. Bei der Schadensakkumulationsrechnung konnte gezeigt werden, dass die tatsachliche Schadenssumme von Bremssattel und Proben trotz unterschiedlicher Beschichtung vergleichbar ist. Corrosion by biofuels - Protection by coatings also under cyclic loadings The influence of corrosion on fatigue design must be considered in numerous component parts in the automotive industry. By using appropriate coatings the negative influence of corrosion under static and cyclic loading can be suppressed. Using the aluminum cast alloy AlSi7Mg0,3 T6 as an example, selected material-coating-systems were to be characterized under mechanical-thermal-corrosive complex loadings and characteristic properties for the fatigue design under cyclic loadings were to be determined. Conditioning tests were carried out with uncoated, anodized and chemical-nickel-plated specimen at different temperatures in the media fuel E5 (fuel with 5 % ethanol added) and E10 (fuel with 10 % ethanol added) and followed by SEM examined. The cyclic fatigue tests with chemically-nickel-plated and tempered aluminum in the fuel E5 at 100 °C no reduced influence on the fatigue strength, within the scattering, was discerned. This result agrees with the conditioning tests in the fuel E5 at 100 °C, where no corrosion was observed. Despite the coating of the specimens salt spray fog leads to a clear reduction in the fatigue strength. Using a damage accumulation calculation, it could be shown, that the real damage sum of the callipers and specimens, despite different types of coating, are comparable.

Die Magnesiumdruckgusslegierung MRI-4 wies in Einstufenversuchen mit Proben und Motorkonsolen bessere Kennwerte auf, als mit AZ-91. In Impact-Versuchen an Bauteilen wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Legierungen festgestellt. Bei einer Belastung mit variablen Amplituden hingegen zeigten die Bauteile aus MRI-4 eine geringere Lebensdauer als die Bauteile aus AZ-91 und eine tatsachliche Schadenssumme, die deutlich auf der unsicheren Seite lag. Eine plastische Vorverformung erhohte die Schwingfestigkeit von MRI-4-Bauteilen, wahrend die Bauteile aus AZ-91 sich neutral verhielten. Structural Durability of Cast Magnesium Components under Impact and Cyclic Loading without and with Plastic Pre-Deformations due to Special Events Specimens and engine brackets manufactured by the high pressure die cast magnesium alloy MRI-4 showed superior fatigue properties under constant amplitude loading compared to AZ-91. No significant differences were observed by impact tests with components. However MRI-4 components presented a lower fatigue life under variable amplitude loading and a real damage sum, which was significantly lower than 1. A plastic pre-deformation of the MRI-4 components increased their fatigue strength, while the components of AZ-91 revealed a neutral behaviour.

Aluminiumdruckgussteile werden im Fahrzeugbau zur Erzielung eines Leichtbaus in grosem Umfang eingesetzt. Als typische Beispiele sind unterschiedliche Halter, Motorblocke, Rader und Lenker zu nennen. Durch die in der Gussschmelze enthaltenen Gase entstehen nach dem Erstarren uberwiegend kugelformigen Poren, die je nach Bauteilform und Abkuhlbedingung statistisch verteilt sind. Im Bauteilinneren ist die Porenkonzentration in der Regel hoher als am Bauteilrand. Fur die rechnerische Schwingfestigkeitsuntersuchung von Druckgussteilen wird haufig der einfache Weg beschritten, indem die Schwingfestigkeitskennwerte an glatten Proben in Zug- und Druckversuchen ermittelt werden. Die Verwendung der auf diese Weise ermittelten Kennwerte auf Bauteile fuhrt jedoch haufig zu Lebensdauerabschatzungen, die bei weitem zu konservativ sind [4,8]. In der vorliegenden Arbeit wird versucht, die Kerbwirkung an den Poren anhand von einfachen Modellen abzuschatzen. Es wird dann gezeigt, wie diese Uberlegung auf Bauteile ubertragen werden kann, wobei den Tatsachen, dass die Spannungsverteilung in einem realen Bauteil in der Regel inhomogen ist und dass die Randschicht porenarm ist, eine zentrale Bedeutung zukommt. Damit lassen sich die Kerbunempfindlichkeit eines Aluminiumdruckgusses und die dadurch bedingten konservativen Lebensdauerabschatzungen in vielen Fallen erklaren.

Zur Berechnung der Schwingfestigkeit von Schweisverbindungen aus Aluminium wurde der Neuber'sche Ansatz der Mikrostutzwirkung angewandt. Mit ungekerbten und gekerbten Proben des Grundwerkstoffes AlMg4,5Mn sowie des artgleichen Schweisgutes wurden Schwingfestigkeitsversuche durchgefuhrt, aus denen die bisher fur diesen Werkstoff unbekannte Ersatzstrukturlange in Abhangigkeit von der Schwingspielzahl abgeleitet wurde. Zur Anwendung des Konzeptes standen Schwingfestigkeitsversuche mit geometrisch ahnlichen Schweisverbindungen mit und ohne Wurzelspalt zur Verfugung, fur die Formzahlen ermittelt wurden. Der Vergleich der experimentellen mit der berechneten Schwingfestigkeit zeigte, das die Dauerfestigkeit gut abgeschatzt wurde. Die Erweiterung des Konzeptes auf den Bereich der Zeitfestigkeit ist moglich. Fatigue strength of welded joints in AlMg4.5Mn (AA5083) aluminium alloy with the micro-support approach For the calculation of the fatigue strength of welded joints in aluminium the micro-support approach of Neuber was applied. Fatigue tests with unnotched and notched specimens of the base and weld metal (deposite) of AlMg4.5Mn (AA5083) were carried out in order to derive the unknown microsupport length in dependency on the number of cycles. For the application of the concept, results of fatigue tests with geometrical similar welded joints with full and partial penetration were available, for which stress concentration factors had been calculated. The comparison of the experimental and calculated fatigue strength shows that the endurance strength is well assessed. An expansion of the concept to lower numbers of cycles is possible.

An dem presgegossenen Kolbenwerkstoff GP-AlSi 12 CuMgNi, mit und ohne Faserverstarkung aus Al2O3, wurden Untersuchungen durchgefuhrt, die thermisches und mechanisches Verhalten zwischen Raumtemperatur und 400°C beschreiben. Neben Thermoschockversuchen wurden Zug- und Druckversuche durchgefuhrt, und nach der Incremental-Step-Methode zugige und zyklische Spannungs-Dehnungs-Kurven aufgenommen. Weiterhin wurden Schwingfestigkeitsversuche im Bereich zwischen 5 · 104 und 2.5 · 107 Schwingspielen mit ungekerbten Proben unter verschiedenen Spannungsverhaltnissen durchgefuhrt und die entsprechenden Wohlerlinien abgeleitet. Haigh-Diagramme beschreiben das Verhalten der Werkstoffe unter uberlagerten Mittelspannungen. Es konnte gezeigt werden. Das die faserverstarkte Werkstoffvariante der nicht faserverstarkten uberlegen ist. Die erheblichen Verbesserungen des Werkstoffverhaltens durch die Faserverstarkung eroffnet hiermit neue Einsatzmoglichkeiten fur neuentwickelte Kolben bei erhohter thermischer Belastung.