Newsroom

Newsroom

Ansprechpartner

Marvin Bender
Pressesprecher

Tel.: +49 (0) 211-6707-115
Fax.: +49 (0) 211-6707-676
E-Mail: hier klicken

Maik Luckow
Pressesprecher

Tel.: +49 (0) 30-2325546-20
E-Mail: hier klicken

Ansprechpartner Stahlindustrie

Hier finden Sie Ansprechpartner aus den Stahlunternehmen, die Mitglieder der Wirtschaftsvereinigung Stahl sind.
Zu den Kontakten

Twitter

Blog-Stream

HiPerComp – High Performance Components Längere Bauteillebensdauer durch schadenstolerante Stähle

Stahl-Innovationspreis 2015
Kategorie „Forschung und Entwicklung“

Die Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau der TU München ist zusammen mit dem Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen, dem Lehrstuhl für Werkstoffkunde der TU Kaiserslautern und der Stiftung Institut für Werkstofftechnik in Bremen mit dem ersten Preis des Stahl-Innovationspreises 2015 für das Gemeinschaftsprojekt HiPerComp ausgezeichnet worden.

Das Gemeinschaftsprojekt HiPerComp hat die Potenziale eines neuen Werkstoffdesigns für hochbeanspruchte Antriebskomponenten aufgezeigt. (Quelle: RENK AG)

Hochbeanspruchte Antriebskomponenten wie z. B. Wälzlager oder Zahnräder von Großgetrieben versagen oft durch Wälzkontaktermüdung, was zu einem vorzeitigen Anlagenausfall führen kann. Werkstofftechnische Ursache sind häufig Mikrorisse, die von nichtmetallischen Einschlüssen im Gefüge ausgehen. Der bisher verfolgte Ansatz, den Reinheitsgrad der eingesetzten Werkstoffe zu steigern, um die Lebensdauer der Komponenten zu erhöhen, stößt jedoch inzwischen an technologische und wirtschaftliche Grenzen.

In dem DFG-AiF-Gemeinschaftsvorhaben HiPerComp, das in mehreren Teilprojekten Grundlagen- und Anwendungsforschung kombiniert, sind die beteiligten Institute in interdisziplinärer Zusammenarbeit einen grundlegend anderen Weg gegangen, um die Empfindlichkeit des Werkstoffs gegenüber dem Versagen aufgrund von Einschlüssen zu reduzieren. Dieser basiert auf der innovativen Idee, die Schadenstoleranz der Werkstoffe durch Einstellen eines Werkstoffzustands mit möglichst hohem Verfestigungsvermögen zu steigern. Lokale Verformung des Werkstoffs im Bereich von Einschlüssen führt dann zu einer starken Verfestigung an diesen versagenskritischen Positionen. So kann die Rissentstehung vermieden oder die Rissausbreitung gestoppt werden.

Eine wesentliche Herausforderung bestand darin, die von Flacherzeugnissen bekannten Mechanismen zur Festigkeitssteigerung wie die Ausscheidungshärtung und den TRIP(TRansformation Induced Plasticity)-Effekt auf Wälzlager- und Einsatzstähle zu übertragen. Grundlage für die im Labormaßstab entwickelten und untersuchten neuen Stähle bildete die Definition bauteilrelevanter Anforderungsprofile. Die für das Gefügeengineering notwendigen Kenntnisse über die Mikrostruktur wurden dabei durch skalenübergreifende Gefügeanalysen gewonnen.

Die Wirkungsweise des Ansatzes der erhöhten Schadenstoleranz wurde an Wälzlager-Innenringen aus einem modifizierten Wälzlagerstahl nachgewiesen. (Quelle: Wirtschaftsvereinigung Stahl)

Parallel dazu erarbeiteten die Projektpartner geeignete Wärmebehandlungsstrategien für die neu entwickelten Stähle und untersuchten deren Ermüdungseigenschaften mit zwei neuartigen, physikalisch basierten Kurzzeitverfahren. Die Ergebnisse nutzten die Forscher, um die neuen Werkstoff- und Wärmebehandlungskonzepte iterativ zu verbessern: Nach Identifizierung der erfolgversprechendsten Varianten aus ca. 300 Werkstoffzuständen wurden diese Stähle im industriellen Maßstab hergestellt und für die Fertigung von Demonstratorbauteilen verwendet, an denen auch bauteilspezifische Ermüdungs-eigenschaften der Zahnradtragfähigkeit und Wälzlagerlebensdauer ermittelt wurden.

Die Wirkungsweise des Ansatzes der erhöhten Schadenstoleranz belegt exemplarisch der modifizierte Wälzlagerstahl 100Cr6, dem Aluminium zulegiert wurde. Bei der Bauteilprüfung an Wälzlagern wiesen die Innenringe aus dem aluminiumlegierten Wälzlagerstahl im Vergleich zum derzeit industriell eingesetzten 100Cr6 eine deutlich erhöhte Lebensdauer auf.

Das Gemeinschaftsprojekt hat die Potenziale eines neuen Werkstoffdesigns für höchst belastete Bauteile aufgezeigt. In weiterführenden Arbeiten müssen die prozesstechnischen Randbedingungen und die Robustheit der Werkstoffkonzepte unter Berücksichtigung der sich aus Normen und Liefervorschriften ergebenden Anforderungen bestätigt werden.

 

Rückfragen

Beate Brüninghaus
Wirtschaftsvereinigung Stahl
Telefon:+ 49 211 6707-115 oder -116
E-Mail: beate.brueninghaus@stahl-zentrum.de

Download

Pressemitteilung WV Stahl vom 09.06.2015 (.pdf)

Die Preisträger der Kategorie „Forschung und Entwicklung“ im Video