Oberflächen und Randzonen hoch belasteter Bauteile

Das Einsatzverhalten hoch belasteter Bauteile wird maßgeblich von Eigenschaften ihrer Oberflächen und Randzonen bestimmt. Definierte Anforderungen an das Bauteil müssen von modernen leistungsfähigen Fertigungsprozessen erfüllt werden, wobei neben der Makrogeometrie eine Reihe weiterer Eigenschaften, wie Mikrogeometrie, chemische Zusammensetzung, Phasenzusammensetzung, Härte, Gefüge, Eigenspannungen, Textur und Homogenität, über die Qualität und die Lebensdauer des Bauteils entscheiden. Die an hoch belastete Bauteile gestellten Anforderungen werden überwiegend durch Eigenschaften von Oberflächen und Randzonen des Werkstücks erfüllt. Für das Einsatzverhalten verantwortliche Eigenschaften werden genannt sowie Möglichkeiten, sie zu charakterisieren. Analytische Verfahren werden vorgestellt, ihre Wirkprinzipien werden erläutert, und ihre Eignung zum Bestimmen von Oberflächen- und Randzoneneigenschaften wird untersucht. Möglichkeiten des gezielten Einstellens der geforderten Eigenschaften durch den Fertigungsprozess werden dargestellt. Werkstoffübergreifende Gemeinsamkeiten und Unterschiede verschiedener Fertigungsverfahren bezüglich resultierender Oberflächen- und Randzoneneigenschaften des Produkts werden erläutert, sowie Zusammenhänge von Werkstückeigenschaften und –einsatzverhalten dargestellt. Die Oberflächen- und Randzonencharakterisierung beschichteter Bauteile erweist sich als besonders anspruchsvoll. Die klassischen Analysenverfahren, beispielsweise zur Bestimmung der Eigenspannungen, stoßen hier an ihre Grenzen. Moderne, weitergehende Methoden werden vorgestellt. Es wird gezeigt, wie aktuelle eigene Untersuchungen dazu beitragen konnten, das Problem des kohäsiven Versagens PVD-beschichteter Zerspanwerkzeuge zu verstehen. Möglichkeiten zur Vermeidung des kohäsiven Versagens werden aufgezeigt.