Entwicklung einer Untersuchungsmethodik zur Evaluierung des Fretting-Widerstandes
Research output: Thesis › Diploma Thesis
Standard
2008.
Research output: Thesis › Diploma Thesis
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Vancouver
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TY - THES
T1 - Entwicklung einer Untersuchungsmethodik zur Evaluierung des Fretting-Widerstandes
AU - Reiser, Johannes
N1 - gesperrt bis null
PY - 2008
Y1 - 2008
N2 - Fretting ist ein komplexer Vorgang, der im Allgemeinen durch die Wechselwirkung zweier unter hoher Flächenpressung in Kontakt stehenden Körpern, und eines dritten lokal trennenden Körpers, auftritt. Gleichzeitig wird zwischen diesen Körpern eine oszillierende Bewegung ausgeführt. Fretting wird im deutschen Sprachraum als Schwingungsverschleiß bezeichnet, der charakteristische Unterschied zwischen Fretting und Verschleiß ist die Mikrobewegung zwischen den Körpern. Ebenfalls gebräuchlich sind die Begriffe Reibrost und Reibkorrosion. Diese Begriffe sind auf die Entstehung von oxidischen Partikeln in einer Fretting-Zone zurückzuführen. Während des Fretting-Prozesses werden kontinuierlich Partikel aus den Grenzschichten abgebaut und durch chemische Reaktion mit den umgebenden Medien umgewandelt, der Abbau der Partikel führt zu einer Schwächung der Oberfläche und zur Entstehung von Rissen. Die geschwächte Oberfläche sowie die vorhandenen Risse können zum Versagen des Bauteils führen. Zur Beurteilung des Fretting-Prozesses wurden Fretting-Verschleiß Laborversuche an Stahlproben mit einer selbst entworfenen Vorrichtung durchgeführt. Hierzu werden zwei Klötze symmetrisch mit einer definierten Normalkraft gegen eine Probe gedrückt, welche definierte oszillierende Mikrobewegungen ausführt. Die Verhältnisse in der Fretting-Zone ändern sich ständig, diese Zustandsänderungen lassen sich mit Hysteresen charakterisieren, diese sind ein Maß für die während eines Zyklus dissipierte Energie. Je größer die Fläche innerhalb einer Hysterese, desto größer ist die dissipierte Energie. Die Proben wurden nach dem Versuch schadensanalytisch untersucht, dabei wurde der flächenmäßige Anteil der geschädigten Oberfläche vermessen, dies diente zur Erstellung von aussagekräftigen Fretting-Verschleiß-Diagrammen. Diese ermöglichen es, Voraussagen über den Fretting-Widerstand unter bestimmten Bedingungen zu tätigen. Die gesamte Vorrichtung wurde mit einer FE-Simulation abgebildet um die Spannungsverhältnisse in der Fretting-Zone zu analysieren. Die geschädigte Oberfläche der Proben wurde mit einem Laser-Konfokal-Mikroskop gescannt, um das abgetragene Volumen zu ermitteln. Um eine Messgröße für den Widerstand gegenüber Fretting zu erhalten, wurde die Verschleißenergiedichte eingeführt, diese stellt das abgetragene Volumen der Probe, der dissipierten Energie der Hysteresen gegenüber. Je geringer das abgetragene Volumen pro geleisteter Energie ist, desto höher ist der Widerstand gegenüber Fretting.
AB - Fretting ist ein komplexer Vorgang, der im Allgemeinen durch die Wechselwirkung zweier unter hoher Flächenpressung in Kontakt stehenden Körpern, und eines dritten lokal trennenden Körpers, auftritt. Gleichzeitig wird zwischen diesen Körpern eine oszillierende Bewegung ausgeführt. Fretting wird im deutschen Sprachraum als Schwingungsverschleiß bezeichnet, der charakteristische Unterschied zwischen Fretting und Verschleiß ist die Mikrobewegung zwischen den Körpern. Ebenfalls gebräuchlich sind die Begriffe Reibrost und Reibkorrosion. Diese Begriffe sind auf die Entstehung von oxidischen Partikeln in einer Fretting-Zone zurückzuführen. Während des Fretting-Prozesses werden kontinuierlich Partikel aus den Grenzschichten abgebaut und durch chemische Reaktion mit den umgebenden Medien umgewandelt, der Abbau der Partikel führt zu einer Schwächung der Oberfläche und zur Entstehung von Rissen. Die geschwächte Oberfläche sowie die vorhandenen Risse können zum Versagen des Bauteils führen. Zur Beurteilung des Fretting-Prozesses wurden Fretting-Verschleiß Laborversuche an Stahlproben mit einer selbst entworfenen Vorrichtung durchgeführt. Hierzu werden zwei Klötze symmetrisch mit einer definierten Normalkraft gegen eine Probe gedrückt, welche definierte oszillierende Mikrobewegungen ausführt. Die Verhältnisse in der Fretting-Zone ändern sich ständig, diese Zustandsänderungen lassen sich mit Hysteresen charakterisieren, diese sind ein Maß für die während eines Zyklus dissipierte Energie. Je größer die Fläche innerhalb einer Hysterese, desto größer ist die dissipierte Energie. Die Proben wurden nach dem Versuch schadensanalytisch untersucht, dabei wurde der flächenmäßige Anteil der geschädigten Oberfläche vermessen, dies diente zur Erstellung von aussagekräftigen Fretting-Verschleiß-Diagrammen. Diese ermöglichen es, Voraussagen über den Fretting-Widerstand unter bestimmten Bedingungen zu tätigen. Die gesamte Vorrichtung wurde mit einer FE-Simulation abgebildet um die Spannungsverhältnisse in der Fretting-Zone zu analysieren. Die geschädigte Oberfläche der Proben wurde mit einem Laser-Konfokal-Mikroskop gescannt, um das abgetragene Volumen zu ermitteln. Um eine Messgröße für den Widerstand gegenüber Fretting zu erhalten, wurde die Verschleißenergiedichte eingeführt, diese stellt das abgetragene Volumen der Probe, der dissipierten Energie der Hysteresen gegenüber. Je geringer das abgetragene Volumen pro geleisteter Energie ist, desto höher ist der Widerstand gegenüber Fretting.
KW - Fretting Schwingungsverschleiß Reibrost Reibkorrosion
KW - fretting
M3 - Diplomarbeit
ER -
