Virtuell dimensionering av materialstruktur för optimalt motstånd mot utmattning i högt belastade komponenter

Syfte och mål

Det övergripande målet med projektet var att främja Scanias övergång till virtuell produktutveckling där både härdning och mekanisk belastning simuleras. Det genomförda projektet behandlar länken mellan materialstruktur, hårdhet och utmattningsegenskaper. Genom implementation av resultatet från projektet finns potential för reduktion av utsläppen av COx genom en optimerad härdprocess. Dessutom kommer tillåten belastning på transmissionskomponenter att kunna ökas.

Resultat och förväntade effekter

Huvudresultatet av projektet är en modell för att uppskatta livslängd hos sätthärdade komponenter där simulering av materialets restspänningar samt hårdhet kombineras med beräknad belastning. Den föreslagna modellen beräknar sannolikheten att en komponent går sönder i utmattning och, om utmattning sker, hur stor sannolikheten är att komponenten överlever ett visst antal cykler. Modellen har använts för att prediktera kuggrotsbrott och visar god överensstämmelse med experimentella resultat. För brott initierade under ytan visas en större spridning i resultat.

Upplägg och genomförande

I projektet har utmattningsprovning genomförts på sätthärdade provstavar med olika hårdhet och materialstruktur. Provstavarna fick en viss spridning i hårdhet men ej tillräcklig för att ge erforderlig information för korrelation mot materialstruktur. Utmattningsmodellen kalibrerades mot provresultaten och metoden verifierades mot komponentprovning. Ytterligare provstavsprovning krävs för att få fram tillräckligt underlag för att kunna inkludera inverkan av materialstruktur och detta lämnas till en framtida studie.