Zur signifikanten Steigerung der Lebensdauer funktionaler Systeme werden Bauteiloberflächen gezielt konditioniert, indem die Eigenspannungsverteilung, Mikrostruktur und (Mikro-)Härte in Randzonen sowie die Oberflächentopographie systematisch eingestellt werden. Hochbeanspruchte Bauteile aus Vergütungsstahl, wie bspw. Großwälzlager, werden häufig durch induktives Randschichthärten hinsichtlich ihrer Randzonenintegrität beeinflusst, um höheren Anforderungen zu genügen. Diese thermische Randzonenmodifikation stellt einen zusätzlichen Prozessschritt in der konventionellen Fertigungskette dar.

In diesem Grundlagenprojekt ist es in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Werkstoffprüftechnik (WPT) geplant, die Möglichkeiten zur gezielten Einstellung der Oberflächenintegrität von Vergütungsstählen hinsichtlich ihrer Funktionalität als Kontaktpartner in lastwechselbeanspruchten Systemen durch die mechanische Oberflächenkonditionierung durch das Festwalzen und das Microfinishen zu untersuchen.

Vor diesem Hintergrund besteht das übergeordnete wissenschaftliche Ziel dieses Vorhabens darin, über eine Kombination der Verfahren Festwalzen und Microfinishen, den Randzonenzustand und die Topographie gezielt zu konditionieren und, verglichen zum randzonengehärteten Bauteil, verbesserte Funktionseigenschaften insbesondere für dynamisch und tribologisch hochbelastete Komponenten zu erzielen. Ergebnisse bereits durchgeführter, gemeinsamer Vorarbeiten lassen eine Verkettung der beiden Verfahren als prinzipiell geeignet zur reproduzierbaren und nachhaltigen Randzonenmodifikation erscheinen, sodass die Prozesse grundlegend erforscht und aufeinander entsprechend abgestimmt werden sollen.

Um Prozess-Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehungen qualitativ und quantitativ zu erfassen, ist eine zerstörungsfreie Methode zur Sicherstellung der fertigungstechnischen Konditionierung mithilfe mikrostruktursensitiver mikromagnetischer Sensorik zu entwickeln. Dies bedeutet, dass neben grundlegenden Untersuchungen beider Bearbeitungsverfahren eine umfassende Betrachtung hinsichtlich der Bauteilbeeinflussung mit Bezug auf die Eigenschaften Eigenspannung, Mikro- und Makrohärte, Gefügestruktur sowie Oberflächentopographie notwendig ist. Daraus resultierend ergibt sich als ein elementares Teilziel, die Bauteileigenschaften quantifizieren und damit verbunden geeignete Zielkenngrößen zur Erreichung einer geeigneten Oberflächenintegrität definieren zu können. Zusätzlich sind Möglichkeiten zu erarbeiten, um potenzielle Fehlerquellen innerhalb der jeweiligen Teilschritte mithilfe der nachfolgenden Prozesse kompensieren zu können, was insbesondere für industrielle Anwendungsfälle von großer Relevanz ist. Die Gefahr von Nachbearbeitung oder gar Ausschuss ist somit zu reduzieren wodurch eine ressourceneffiziente Gestaltung der Prozesskette möglich ist.