MCL – MATERIALS CENTER LEOBEN FORSCHUNG GMBH
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FORSCHUNGSPROGRAMM
COMET K
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MPPE
Highlights
Frettingbeanspruchung von Bauteilen
Ziel des Projekts war die Entwicklung einer Methodik zur Untersuchung der Betriebs-
festigkeit von Bauteilen unter komplexen Beanspruchungen. Dabei wurden Fragestel-
lungen der Schwingfestigkeit, der Kontaktflächenermüdung und in Teilaspekten auch
der Bruchmechanik berücksichtigt.
Die Analysemethodik wurde an Hand eines Beispielbauteils erarbeitet. Dabei han-
delte es sich um einen Hochdruckzylinder einer Hochdruckpumpe, der mit Betriebs-
drücken bis 400 MPa betrieben wird (Abb. 1). Der Betriebsdruck wird durch eine
Axialkolbenpumpe als Hydraulikantrieb erzeugt. Dies bedingt nicht nur eine hohe Be-
triebslast, sondern auch annähernd rein schwellende Lastverhältnisse für den Zylin-
der. Insbesondere an den Dichtflächen, an denen sich die hohen Betriebsdrücke mit
den Kontaktbelastungen überlagern, bildet sich eine komplexe Beanspruchung aus.
Um diesen Verhältnissen dauerhaft Stand zu halten, werden gezielt Eigenspannungen
in das Bauteil eingebracht, wobei unterschiedliche Verfahren genutzt werden.
Abb .1: Hochdruckpumpen für Wasserstrahlschneidanlagen sind innovative Fertigungsanlagen
© BHDT GmbH
In gefügten Bauteilen treten verschiedenste Verschleißformen auf, welche die Le-
bensdauer des Bauteils wesentlich beeinflussen. Eine dieser Schädigungsformen,
Fretting, tritt häufig bei gefügten Welle-Nabe-Verbindungen, an Lagerrücken oder bei
Schwalbenschwanzverbindungen in Turbinenläufern auf. Ursache für den Verschleiß
sind dabei hohe Lasten und kleine überlagerte Schwingungsamplituden. Die Bedeu-
tung dieser Verschleißform wird klar, wenn man bedenkt, dass 8 % aller verschleiß-
bedingten Ausfälle auf Fretting zurückzuführen sind.