Schwingfestigkeitsnachweis für innendruckbelastete Common-Rail-Bauteile aus 100Cr6 unter Berücksichtigung hochzyklischer Betriebsbeanspruchungen

摘要

Durch die großen Variationsmöglichkeiten bei der Gestaltung des Einspritzdrucks resultieren für die innendruckbelasteten Bauteile des Common-Rail-Systems über die Lebensdauer hochzyklische, mehrstufige Beanspruchungskollektive. Da es sich um sicherheitsrelevante Bauteile handelt, wird für die Freigabe ein Nachweis gegenüber Schwingbruch verlangt. Hierzu ist bei dem vermehrt eingesetzten hochfesten Stahl 100Cr6 eine genaue Kenntnis des Schwingfestigkeitsverhaltens im Bereich jenseits der heute geltenden Grenzschwingspielzahlen erforderlich. Die notwendige experimentelle Charakterisierung des Schwingfestigkeitsverhaltens im relevanten Schwingspielzahlbereich erfolgte im Rahmen der vorliegenden Arbeit unter Berücksichtigung wichtiger Einflussgrößen. Die Untersuchungen wurden im Wesentlichen an gekerbten Werkstoffproben auf einer hochfrequenten piezoelektrischen Ultraschallschwingprüfmaschine und an bauteilnahen Demonstratoren auf servohydraulischen Innendruckpulsatoren durchgeführt. Auf Basis der experimentellen Untersuchungen wurde ein neuer Ansatz für den Schwingfestigkeitsnachweis von Common-Rail-Bauteilen aus 100Cr6 abgeleitet. Der Ansatz ermöglicht eine geschlossene Lebensdauerabschätzung unter Berücksichtigung der im High-Cycle-Fatigue- und Very-High-Cycle-Fatigue-Bereich auftretenden Ausfallmechanismen.