Autofrettage innendruckbelasteter Bauteile

Abstract

Autofrettage is a local surface strengthening procedure to enhance the fatigue resistance of pressurized components. It is used since the beginning of the 20th century. The beneficial effect of the autofrettage is based on compressive residual stresses, which are induced by a single pressure overload applied before the service loading. This pressure overload is much higher than the subsequent service pressure.In the present contribution, a survey over the state of the art of the development of calculation concepts is given. After the presentation of some experimental results, which are the starting point for different calculation concepts, these concepts will be explained and used. In the end an outlook on finite life design and variable amplitude loading is given.

Ermüdungsfestigkeit

“…Eingehende kerb-und rißbruchmechanische Untersuchungen zur Dauerfestigkeitssteigerung (Faktor 2,5 bis 3,5) in derartigen Komponenten aus Vergütungsstahl 42CrMo4 deckten auf, daß über die anrißfreie Dauerfestigkeit hinaus eine solche mit stillstehenden Anrissen in Betracht zu ziehen ist (Schön et al [1671][1672][1673], Greuling et al [1628][1629][1630][1631]). Die Eigenspannungsberechnung erfolgt nach dem Kerbdehnungskonzept mit besonderen vordehnungsabhängigen Erstentlastungskurven im Spannungs-Dehnungs-Diagramm (sie unterscheiden sich sowohl von der monotonen Belastungskurve als auch von den zyklischen Hysteresekurven).…”

“…Des weiteren wird die Grundlage für die Übertragung von Versuchs- [1642], Kaufmann u. Sonsino [1643], Lang [1647]), autofrettierte Rohre und Rohrverzweigungen (Greuling et al [1628][1629][1630][1631], Schön et al [1671][1672][1673], Grubisic u. Sonsino [1632]), ausgeklinkte I-Träger (Seeger u. Zacher [1680]) und geschweißte Rohrknoten (Radaj et al [70]). Durch die örtliche Analyse wird erkannt, durch welche Maßnahmen eine Konstruktionsverbesserung möglich ist.…”

Barkhausen Noise Assessment of the Surface Conditions Due to Deep Hole Drilling and Their Influence on the Fatigue Behaviour of AISI 4140

“…The process induces residual stresses in the inner part surface by an inner pressure exceeding the operational load. Plastic deformations at the inner surface in combination with elastic deformations lead to compressive residual stresses at the crucial inner surface [4]. This process is very cost-and time-intensive, and the effort even increases with a smaller diameter and higher depth of the bore [5,6].…”

Analytical modelling of autofrettage processes – Historical approaches and new results

“…According to [1], it was at the beginning of the 20 th century when the term "autofrettage" was used the first time. Apparently, M.A.…”