Durch Oberflächenbehandlungverfahren wie z. B. das Laserhärten läßt sich die Schwingfestigkeit von Bauteilen beträchtlich steigern. Die Ursachen für die Schwingfestigkeitssteigerung sind die in die schwingbruchkritischen Bereiche eingebrachten Druckeigenspannungen und die gesteigerte Randhärte.
Mit Hilfe numerischer Verfahren soll die Laserhärtung des Pleuellagerradius einer Kurbelwelle simuliert und der Einfluß auf die Schwingfestigkeit abgeschätzt werden.
Die Berechnungen bei der Simulation des Laserhärtens werden mit Hilfe der Finite-Element Methode durchgeführt. Der Rechengang setzt sich aus mehreren Teilschritten zusammen, die wegen bestehender Wechselwirkungen miteinander gekoppelt sind.
Im ersten Schritt wird die infolge der Energieeinbringung durch den Laser sowie der Selbstabschreckung sich einstellende instationäre Temperaturverteilung und die damit in Wechselwirkung stehende Phasenverteilung berechnet. Auf der Basis der Temperatur- und Phasenverteilung, die dann zu jedem Zeitpunkt des Härtungsprozesses und für jeden Ort des Bauteils vorliegen, werden Spannungen, Dehnungen und Verformungen berechnet. Nach einer rechnerischen Überlagerung mit den Betriebsbeanspruchungen zur Ermittlung der Eigenspannungsumlagerungen wird eine Festigkeitsbewertung durchgeführt. Für die Durchführung der Berechnungen sind zahlreiche Werkstoff- und Prozeßparameter erforderlich.
