Die numerische Simulation von Wärmebehandlungsprozessen gewinnt bei der Auslegung großer und komplexer Wälzlagerkomponenten zunehmend an Bedeutung. Da die hierfür benötigten thermophysikalischen und thermomechanischen Werkstoffkennwerte stark von der jeweiligen Gefügezusammensetzung des Werkstoffes abhängen, ist eine exakte Beschreibung des Umwandlungsverhaltens von entscheidender Bedeutung für die Genauigkeit der Wärmebehandlungssimulation. Vor diesem Hintergrund ist es das übergeordnete Ziel dieser Arbeit, ein genaueres Verständnis der Einflussfaktoren auf die Phasenumwandlung von durchhärtenden Wälzlagerstählen zu generieren sowie eine Methodik zur vereinfachten Kennwertermittlung und exakten mathematischen Abbildung des Umwandlungsverhaltens für die FE-Simulation von Wärmebehandlungsprozessen zu erarbeiten.
Durch die gewonnenen Erkenntnisse wird der Aufwand für die Charakterisierung neuer Werkstoffchargen sowie bekannter Werkstoffchargen bei abweichenden Austenitisierungsbedingungen reduziert und die Genauigkeit der Simulationsergebnisse entscheidend erhöht.
Aktualisiert: 2020-09-10
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Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, das grundlegende Verständnis für den Schadensmechanismus an Wälzlagern infolge der Bildung von White Etching Areas (WEAs) und White Etching Cracks (WECs) zu erweitern und den Einfluss relevanter Betriebsbedingungen und Einflussfaktoren, wie Hertzsche Pressung, Schlupf, elektrischer Strom und diffusibler Wasserstoff sowie ihrer Kombination, auf die Schädigung im Wälzlagerstahl 100Cr6 zu bewerten. Ausgangspunkt der experimentellen Untersuchungen stellten klassische Einstufenversuche am Vierscheibenprüfstand dar. Die Versuchsserien zur Ermittlung der Dauerfestigkeit für eine Grenzlastspielzahl von N = 10^8 wurden bei einem der Wälzbeanspruchung überlagerten Schlupf von −26% durchgeführt. Unter anderem diente dies dazu, die frühzeitigen Ausfälle infolge der WEA/WEC-Bildung mit den klassischen Wälzermüdungsvorgängen zu vergleichen.
Darüber hinaus galt der Fokus dieser Arbeit der Überprüfung des Einflusse s von diffusiblem Wasserstoff und elektrischem Stromdurchgang auf den vorzeitigen Ausfall von martensitisch gehärtetem Wälzlagerstahl 100Cr6 infolge von WEAs/WECs. In Ergänzung zu den experimentellen Arbeiten wurden Prüflinge licht- und elektronenmikroskopischen Untersuchungen unterzogen, um die schädigenden Prozesse im Werkstoff zu erfassen und zu bewerten.
Auf Basis von experimentellen Untersuchungen wurden Belastungskombinationen aus Hertzscher Pressung, Schlupf und diffusibler Wasserstoffgehalt bzw. elektrische Stromdichte gewählt, die zur reproduzierbaren Erzeugung von WEAs/WECs geführt hatten. Mit einer systematischen Variation dieser Parameter wurden Schwellenwerte ermittelt, ab denen die Bildung von WEAs/WECs zu erwarten ist.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Lagerungen sollen Kräfte möglichst verschleißfrei und reibungsarm zwischen relativ zueinander bewegten Bauteilen übertragen. Dazu finden im Maschinen- und Anlagenbau verschiedene Wirkprinzipien Anwendung. Ein hierzu vielfach eingesetztes Maschinenelement ist das Wälzlager. Prinzipiell bestehen diese aus einem Innen- und einem Außenring, zwischen denen die Wälzkörper angeordnet sind. Durch das Abrollen der Wälzkörper wird dir reibungsarme rotative Bewegung zwischen Innen- und Außenring bei gleichzeitiger Übertragung von Kräften ermöglicht.
Aktualisiert: 2019-03-15
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