Der Begriff Dauerfestigkeit stammt aus der Werkstoffkunde. Er bezeichnet das Verformungs- sowie das Versagens-Verhalten eines schwingenden (dynamisch) belasteten Werkstoffs für eine definierte Anzahl von Zyklen. Besonders bei stark beanspruchten Druckfedern ist es wichtig, die Dauerfestigkeit zu erfassen.

Wie wird die Dauerfestigkeit ermittelt?

Die Dauerfestigkeit wird mit Hilfe des Wöhlerversuchs berechnet, aus dessen Ergebnissen sich die sogenannte Wöhlerkurve in einem Dauerfestigkeitsschaubild skizzieren lässt. Abhängig von der Auschlagsspannung gibt sie die Zahle der Lastwechsel an, die der Werkstoff erträgt. Die Kurve in der Abbildung zeigt zudem, dass der Bruch bei Spannungen deutlich unterhalb der Zugfestigkeit Rm auftritt. Die Wöhlerkurve lässt sich in Dauerfestigkeit, Zeitfestigkeit und Kurzzeitfestigkeit aufteilen.

Wöhlerkurve, Wöhlerlinie, Wöhlerdiagramm
Die Wöhlerkurve mit Kurzzeitfestigkeit, Zeitfestigkeit und Dauerfestigkeit

K gibt den Bereich der Kurzzeitschwingfestigkeit oder auch Kurzzeitfestigkeit unterhalb von etwa 104 bis 105 Schwingspielen an. Besonders bei hohen plastischen Dehnamplituden tritt diese Ermüdung häufig auf und führt zu einem vorzeitigen Versagen. Die Kurzzeitfestigkeit hat für technische Anforderungen allerdings nur eine niedrige Bedeutung.

Z  kennzeichnet den Bereich der Zeitschwingfestigkeit (kurz: Zeitfestigkeit) oder auch Betriebsfestigkeit zwischen 104 und materialabhängig etwa 2·106 Schwingspielen. Die Wöhlerkurve verläuft darin bei einer doppellogarithmischen Darstellung fast gerade.

D markiert die Dauerschwingfestigkeit oder kurz Dauerfestigkeit. Bei ferritisch-perlitischen Stählen fängt diese bei etwa  1-5·106 Lastwechseln an. Ständige Korrosion sowie stark erhöhte Temperaturen, denen ein Bauteil ausgesetzt ist, führen dazu, dass die Dauerfestigkeit nicht mehr sichergestellt werden kann. Als prozentualer werkstoffabhängiger Kraftverlust muss neben der Dauerfestigkeit stark beanspruchter Druckfedern auch die Relaxation berücksichtigt werden.

Hier finden Sie Näheres zu der Relaxation bei Metallfedern , der Dauerfestigkeitsberechnung von Druckfedern (Video) und ein paar Dauerfestigkeitsschaubilder unterschiedlicher Federwerkstoffe aus dem Buch Roloff/Matek „Maschinenelemente“ (Seite 102/103).

 

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Dauerfestigkeit

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