Eine kleine Auswahl an Wissenswertem - für Sie von uns gelesen, diesmal:

2017 reichte Herr Dominik Jungbluth seine Dissertation [1] mit dem o.g. Titel ein. Getestet wurden die im Stahl- und Brückenbau standardmäßig genutzte Stahlsorte S355J2 sowie der höherfeste Baustahl S460N.

Er zeigte, dass das Nadelmakieren nahezu keinen negativen Einfluss auf das Ermüdungsverhalten hat. Die Proben versagten fast ausschließlich im ungestörten Grundmaterial oder erreichten die Dauerfestigkeitsgrenze von 5 Millionen Lastwechseln schadenfrei.
Hartes Stempeln, Fräsen und Plasmamarkieren reduzieren die Ermüdungsfestigkeit messbar. Brüche initiierten in den Ermüdungsversuchen reproduzierbar direkt an den eingebrachten Stellen.

Schlagstempeln hat einen messbaren, negativen Einfluss auf die Kerbfallklasse und setzt die Ermüdungsfestigkeit von Bauteilen herab.
Obwohl die Methode das Material verdrängt und somit Mikrorisse initiieren kann, zeigen die Forschungsergebnisse von Dr. Jungbluth, dass gestempelte Bauteile dennoch in die oberen (günstigen) Kerbfallklassen eingestuft werden können.

Die konkreten Auswirkungen auf die Kerbfallklassen nach DIN EN 1993-1-9 hängen stark von der Art der Ausführung ab:

Maschinelles (stationäres) Stempeln vs. Manuelles Stempeln

• Stationäre Prägemaschinen: Erzeugen hochgradig konstante und reproduzierbare Eindrücke. Die Kraft wird exakt senkrecht eingeleitet. Das sorgt für gleichmäßige, weniger scharfe Kerben und führt zu einer besseren und höheren Kerbfallklasse.
   
• Manuelle Stempelpistolen / Handstempel: Durch den Rückstoß oder minimale Auflagefehler (bereits ab ca. 3 Grad Schieflage) entstehen ungleichmäßige Ränder und tiefere "Kerbgradienten". Dies führt zu einer höheren lokalen Spannungskonzentration und stuft das Bauteil in eine niedrigere Kerbfallklasse ein.

Geometrie der Stempelzeichen

• Herkömmliche, spitz zulaufende Stempelwerkzeuge schneiden scharf in die Oberfläche ein. Das führt zu einer hohen Kerbwirkungszahl (β_k).
   
• Neuere, geometrisch optimierte Stempel nutzen abgerundete (konvexe) Kanten oder lösen die Linien in feine, einzelne Punkte auf. Dies optimiert den Kraftfluss im Stahl erheblich und hält die Kerbfallklasse stabil im oberen Bereich.

Blechdickeneffekt

• Die Untersuchungen zeigen, dass bei dickeren Blechen (25 mm und 40 mm) der negative Einfluss der Stempelkerbe im Verhältnis zur Gesamtgeometrie minimal abnimmt. Bei dünneren Blechen (15 mm) wirkt sich eine unregelmäßige Stempelung intensiver auf den Querschnitt aus.

Zusammenfassendes Fazit für die Praxis:
Das Harte Stempeln reduziert die Lebensdauer im Vergleich zu einem unbeschädigten Blech. Wird es jedoch vollautomatisiert (stationär) oder mit optimierten Rundstempeln durchgeführt, ist die Schädigung so gering, dass die Bauteile problemlos in die hohen europäischen Kerbfallklassen (Katalogbereich für geringe Kerbwirkung) eingeteilt werden dürfen.

Empfohlene Kerbfallklassen (Normalspannungen Δσ_c)

Für das kontrollierte, maschinelle (stationäre) Harte Stempeln ergibt sich eine sehr sichere und ökonomische Einordnung:

Wichtige Einschränkung: Diese Werte gelten streng für eine kontrollierte Werksproduktion (vorgegebener Anpressdruck, lotrechte Geometrie). Bei unkontrolliertem, händischem Schlagen mit schweren Abweichungen im Winkel sinkt die Zuverlässigkeit, weshalb dort in der Praxis Abschläge (z.B. auf Kerbfall 90 oder 100) angeraten sind.

[1]          Einfluss dauerhafter Kennzeichnungsmethoden auf das Ermüdungsverhalten von Baustählen
               Universität Duisburg- Essen, Institut für Metall- und Leichtbau

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