Einführung: MEMV Metal entspannen mit Vibration

Bereits vor Jahrzehnten wurde vorgeschlagen, die im Metall durch die

Bearbeitung verursachten Eigenspannungen durch Rütteln oder Vibration

des Werkstücks wieder abzubauen. Hierzu wird das Werkstück auf einem

Schwingungstisch oder mittels einer angesetzten Vibrationsvorrichtung

gerüttelt oder in Vibrationen versetzt. Das kann über 5 bis 30 Minuten

sein. Bei grösseren und schwereren Werkstücken wurden auch wesentlich

längere Vibrationszeiten bekannt, was allerdings aus verschiedenen

Gründen zu vermeiden ist. Beim Vibrieren werden die Eigenspannungen

über das ganze Werkstück in ein Gleichgewicht gebracht, also nicht nur

an der Oberfläche. Das Werkstück kann weiter bearbeitet werden. Der

Eigenspannungsabbau ist zu Beginn der Vibration am stärksten, die

Wirksamkeit flacht danach aber recht schnell ab. Dieses Verfahren ist

häufig mit mehreren Unbekannten verbunden und bedarf einiger Werkstoff-

und Sachkenntnis oder entsprechender Anleitung. Obwohl es

gegenüber dem Wärmeentspannen zahlreiche Vorteile aufweist, nämlich

geringer Zeit- und Energieaufwand, Vermeidung des Wärmeverzugs und

von Zunderverunreinigungen des Werkstücks, wird der Einsatz des

Vibrationsentspannens häufig gescheut.

Es gibt drei Arten von Eigenspannungen. Die Eigenspannung erster Art

ist makroskopisch und entsteht thermisch dadurch, dass sich der Rand

und der Kern eines Werkstücks nach entsprechender Erwärmung unter-

schiedlich schnell abkühlen. Bei den Eigenspannungen zweiter Art kommt

es durch Phasenumwandlungen oder Bildung von Ausscheidungen zu

lokalen Gefügeverspannungen. Bei den Eigenspannungen dritter Art sind

Versetzungen von einem Spannungsfeld umgeben.

Voraussetzung für die vielfach nachgewiesene, erfolgreiche Formstabilisierung

durch Vibration ist ein Abbau der makroskopischen Eigenspannungen im

Werkstück, das heisst, der Spannungen erster Art. Der Spannungsabbau

bedingt ein zumindest lokales Überschreiten der Fliessgrenze,

was durch verschiedene Faktoren beeinflusst wird. Genannt seien

hohe Eigenspannungen, die von gleichgerichteten Lastspannungen überlagert

sind oder lokale Überhöhungen von Last- und Eigenspannungen

durch Kerben, Risse oder Fehlstellen.

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