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FORSCHUNGSPROGRAMM
COMET K
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MPPE
Highlights
In diesem Projekt wurde der tribologische Vorgang hinsichtlich der auftretenden Ver-
schleißerscheinungen und deren Auswirkung auf die Ermüdung betrachtet. Ebenso
wurden die Versuchsergebnisse in eine numerische Simulation eingebunden, Versu-
che zur Verschleißcharakterisierung und zur tribomechanischen Ermüdung durch-
geführt und die Ergebnisse im Rahmen der Betriebsfestigkeit eingeordnet. Ausge-
hend von einer Betrachtung der komplexen Einflüsse auf einen innendrucktragenden
Zylinder wurden komplexe Mechanismen der Werkstofffestigkeit analysiert und eine
Methodik zur Berücksichtigung der Auswirkungen einer Kontaktbeanspruchung des
Bauteils (Fretting) entwickelt. Fretting stellt eine betriebsbedingte Kerbe mit ebensol-
chen Auswirkungen dar. Durch die entwickelte Methodik können Maßnahmen gegen
Fretting bereits in der Auslegungsphase eines Produkts ergriffen werden. Es wur-
de ein Werkstoffmodell entwickelt, das die Bewertung des Einflusses der Fretting-
beanspruchung auf den Werkstoff ermöglicht. Der signifikante Abfall der Schwing-
festigkeit als Folge von Fretting ist in Abb. 2a an drei exemplarischen S-N-Kurven
dargestellt. ZD steht dabei für Zug- Druckbeanspruchung, Fretting mB für Versuche
unter überlagerter Frettingbeanspruchung mit beschichteter Kontaktpaarung und
Fretting oB für Frettingversuche an unbeschichteten Proben. Die Oberflächenschä-
digung durch die fortschreitende Frettingbeanspruchung ist in Abb. 2b in zwei licht-
und rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen dargestellt. Das in diesem Projekt
erarbeitete Werkstoffmodell basiert auf charakteristischen Werkstoffkennwerten und
der Berücksichtigung des tribologischen Systems. Der erarbeitete Optimierungsab-
lauf gegen Frettingschädigung, der eine strukturierte Analyse und die Ableitung von
Lösungsansätzen hinsichtlich einer fortschreitenden Frettingbeanspruchung ermög-
licht, ist in Abb. 2c dargestellt.
Abb.2:a)EinflussderFrettingbeanspruchungaufdieWöhlerlinie,b)MikroskopaufnahmenfrettinggeschädigterOberflächen,
c) Ablaufschema der Optimierung gegen Fretting
In diesem Projekt konnte Fretting als komplexe Beanspruchung analysiert und we-
sentliche Einflussfaktoren auf die Schadensentwicklung identifiziert werden. Aus den
umfangreichen Untersuchungen konnten Maßnahmen abgeleitet und IngenieurInnen
eine durchgängige Optimierungskette zur Verfügung gestellt werden. Das entwickelte
Werkstoffmodell ermöglicht die Berechnung der Werkstofffestigkeit unter Fretting-
beanspruchung und verzichtet auf eine komplexe Versuchsdurchführung.
Das Projekt wurde durch den Lehrstuhl für Allgemeinen Maschinenbau mit der BHDT
GmbH und der Oerlikon Balzers Coating Austria GmbH durchgeführt.
b)
a)
c)