Größeneinfluss DIN 743

Die Tragfähigkeitsberechnung von Wellen und Achsen nach DIN 743 gibt für die Berechnung der Wechselfestigkeit zwei Vorgehensweisen an. Demnach ist anzustreben, für den Nachweisort jeweils die lokale Bauteil-Wechselfestigkeit einzusetzen, welche ausgehend von Messwerten (Härtemessungen oder Zugversuchen) berechnet wurde. Ist diese Bestimmung am konkreten Bauteil (beispielsweise für die Entwurfsphase) nicht realisierbar, kann die zweite Methode gewählt werden, welche den technologischen Größeneinflussfaktor K1(deff) zugrunde legt und ausgehend von den Bezugswerten der Zugfestigkeit (DIN 743-3) die Wechselfestigkeit abschätzt. Insbesondere für Vergütungs- und Einsatzstähle sind die genannten Festigkeitswerte eines Bauteils sehr stark größenabhängig.

Im Zuge des FVA-Forschungsprojektes 703 I „Größeneinfluss DIN 743“ wurde die Übertragbarkeit der Wechselfestigkeitsberechnung auf große Bauteildimensionen untersucht. Im Fokus der Betrachtungen standen die Umrechnungen Härte in Wechselfestigkeit und Härte in Zugfestigkeit sowie der Gradient der Festigkeit über den Bauteilquerschnitt. Als Versuchsobjekte dienten dazu vier Wellenwerkstoffe mit unterschiedlichen Halbzeugdurchmessern bis zu 500 mm. Im weiteren Verlauf des Vorhabens wurde anhand einer numerisch-analytischen Simulation der technologische Größeneinflussfaktor K1(deff) für die unterschiedlichen Werkstoffgruppen präzisiert und bis Durchmesser 700 mm erweitert. Dabei wurde der Einfluss der chemischen Zusammensetzung untersucht und der Größeneinflussfaktorin Abhängigkeit der Härtbarkeit angegeben. Abschließend erfolgte die Validierung der Simulationsergebnisse mittels der Härtemesswerte von verschiedenen Halbzeugdurchmessern.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 17731 BR der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.