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Deep Rolling expansion bolts: 100% fatigue strength in 28 seconds
Why deep rolling expansion bolts is not a compromise Expansion bolts in aviation are more than just connecting elements: they secure vital components such as engine mounts – and must be able to withstand extreme vibrations, thermal loads, and the highest safety requirements. However, even modern titanium alloys often fail to achieve the required 100% fatigue strength. The result: costly rework, increased scrap rates, or even safety risks. How can this problem be solved without compromising on weight, material, or cost-effectiveness? The answer lies in deep rolling, also called roller burnishing—a mechanical surface treatment process that not only improves surface quality but also introduces targeted compressive residual stresses into the subsurface area. A customer…
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Festwalzen von Dehnschrauben: 100 % Dauerfestigkeit in 28 Sekunden
Warum das Festwalzen von Dehnschrauben kein Kompromiss ist Dehnschrauben in der Luftfahrt sind mehr als nur Verbindungselemente: Sie sichern lebenswichtige Komponenten wie Triebwerksaufhängungen – und müssen dabei extreme Schwingungen, thermische Belastungen und höchste Sicherheitsanforderungen meistern. Doch selbst moderne Titanlegierungen erreichen oft nicht die geforderte 100-prozentige Dauerfestigkeit. Die Folge: aufwendige Nacharbeit, erhöhte Ausschussraten oder sogar Sicherheitsrisiken. Wie lässt sich dieses Problem lösen, ohne Kompromisse bei Gewicht, Material oder Wirtschaftlichkeit einzugehen? Die Antwort liegt im Festwalzen – einem mechanischen Oberflächenbearbeitungsverfahren, das nicht nur die Oberflächenqualität verbessert, sondern gezielt Druckeigenspannungen in die Randzone einbringt. Ein Kundenprojekt von ECOROLL zeigt: Mit dem richtigen Werkzeug und den passenden Prozessparametern lassen sich Dehnschrauben aus Titan in nur 28 Sekunden so bearbeiten, dass sie zuverlässig die…
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How do applied stresses and residual stresses interact?
How to estimate the effect of residual stresses It is not always easy to estimate the effect of residual stresses during the design phase. It is generally known that residual stresses can significantly influence the service life of components. For this reason, processes such as deep rolling, machine hammer peening, and shot peening are used repeatedly. They generate the necessary compressive residual stresses in the subsurface area and are thus largely responsible for extending the service life of a dynamically loaded component. However, it is still difficult for design departments to take this into account in their calculations. In the following, we will explain how an initial rough estimate…
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Wie überlagern sich Last- und Eigenspannungen?
So kann die Wirkung von Eigenspannungen abgeschätzt werden Die Wirkung von Eigenspannungen in der Konstruktionsphase abzuschätzen, ist nicht immer leicht. Grundsätzlich ist bekannt, dass Eigenspannungen die Bauteillebensdauer signifikant beeinflussen können. Aus diesem Grund werden Prozesse wie das Festwalzen, Oberflächenhämmern oder ebenfalls das Kugelstrahlen auch immer wieder eingesetzt. Sie erzeugen die notwendigen Druckeigenspannungen in der Randzone und sind so maßgeblich dafür verantwortlich, die Lebensdauer eines dynamisch belasteten Bauteils zu verlängern. Für die Konstruktionsabteilungen ist es aber immer noch schwer, dies in der Berechnung mit zu berücksichtigen. Nachfolgend wollen wir erklären, wie eine erste grobe Abschätzung erfolgen kann und wie es eigentlich dazu kommt, dass Eigenspannungen eine Wirkung auf die dynamische…
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Complete machining of hydraulic cylinders by skiving on standard machine tools
Hydraulic cylinders are special components with high demands on roundness and surface roughness, which makes production challenging. At the same time, hydraulic cylinders are considered standard components in mechanical engineering. They are used frequently and are not considered to be particularly technically demanding, which means that the prices for hydraulic cylinders are comparatively low. This means that there is also high cost pressure for a comparatively complex production. Many manufacturers have therefore specialized in optimizing design and machining of the entire cylinder and rely on high-quality semi-finished products. For the cylinder, this means that ready-machined tubes are used, especially in cylinder tube production. The tubes are completely machined on the…
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Komplettbearbeitung von Hydraulikzylindern durch Schälen auf Standard-Werkzeugmaschinen
Hydraulikzylinder sind spezielle Bauteile mit hohen Anforderungen an Rundheit und Oberflächenrauheit, was die Fertigung herausfordernd macht. Gleichzeitig werden Hydraulikzylinder im Maschinenbau als Standardbauteile betrachtet. Sie werden häufig eingesetzt und gelten als technisch nicht besonders anspruchsvoll, was dazu führt, dass die Preise für Hydraulikzylinder vergleichsweise gering sind. Damit ist für die aufwendige Fertigung zusätzlich ein hoher Kostendruck vorhanden. Viele Hersteller haben sich daher darauf spezialisiert, die Konstruktion und Herstellung des Gesamtzylinders zu optimieren und greifen auf Halbzeuge mit hoher Qualität zurück. Für den Zylinder bedeutet das, dass gerade in der Zylinderrohrfertigung auf fertig bearbeitete Rohre zurückgegriffen wird. Die Rohre sind innen komplett bearbeitet und müssen lediglich auf Länge gebracht und mit…
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Kerbspannungen reduzieren: Wie Festwalzen die Lebensdauer von Bauteilen verlängert
Wie können Kerbstellen beispielsweise in Getriebewellen belastungsgerecht ausgelegt werden? Und vor allem, wie kann die Vorhersagegenauigkeit von Auslegungsrichtlinien verbessert werden? Damit hat sich ein Forscherteam der TU Dresden und der TU Chemnitz beschäftigt. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens wurden auf der VDI-Tagung „Wellen und Welle-Nabe-Verbindungen 2024“ in München vorgestellt. Interessant bei diesem Projekt ist, dass Stefanie Günther und ihre Kollegen speziell darauf fokussiert haben, wie die Bewertung von Richtlinien unter Berücksichtigung von Oberflächen- und Randzoneneigenschaften erfolgen kann [1]. Oberflächen- und Randzoneneigenschaften in Richtlinien richtig berücksichtigen Im Maschinenbaustudium lernen die Studierenden bereits im ersten Semester, wie wichtig es ist, Wellenübergänge richtig auszulegen. Die mechanischen Lasten sind an Kerbstellen in jedem Bauteil besonders…
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Targeted increase in fatigue strength of components by roller burnishing
Components can be designed in such a way that they are specifically optimized for prevailing loads. There are, of course, many different approaches that can be taken, such as choosing a high-strength and therefore expensive material or optimizing the geometry. A simple and efficient option is the targeted adjustment of surface and near surface properties. This method specifically aims to change material properties during the manufacturing process in the near surface areas of the component and thus the basic structure. Manufacturing processes such as deep rolling allow to introduce compressive residual stresses in a targeted manner, particularly in the highly stressed near surface areas. These counteract load stresses and thus…
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Schwingfestigkeit von Bauteilen durch Rollieren gezielt steigern
Das zumindest muss man als elementares Ergebnis aus dem Forschungsvorhaben FVA-840 II „Mechanische Oberflächenverfestigung II“ mitnehmen. Bauteile können so ausgelegt werden, dass sie speziell für die vorherrschenden Belastungen optimiert sind. Dafür können natürlich ganz unterschiedliche Ansätze verfolgt werden, wie zum Beispiel die Wahl eines hochfesten und damit teuren Werkstoffs oder eine Optimierung der Geometrie. Eine einfache und gleichzeitig effiziente Möglichkeit stellt gezielte Einstellen von Oberflächen- und Randzoneneigenschaften dar. Dabei handelt es sich um Werkstoffeigenschaften in den Randbereichen des Bauteils, die sich vom Grundgefüge unterscheiden und die vom Fertigungsprozess verändert werden. Fertigungsverfahren wie das Festwalzen oder Rollieren ermöglichen es, gerade in den hochbelasteten Randbereichen gezielt Druckeigenspannungen einzubringen. Diese wirken den…
