Analyse der Feinkornbildung in lokal mehrdimensionalen Spannungsfeldern während zyklischer Zug-Druck- und überlagerter Druckschwell-Wechseltorsions-Beanspruchung, FOR 5701

Ansprechpartner: M. Sc. Bali Nagya Regmi

Wälzlager sind wichtige Maschinenbauteile, die einen reibungsarmen Betrieb zwischen Gleitelementen ermöglichen und daher für zahlreiche Anwendungen unverzichtbar sind. Besonders im hochwertigen Maschinenbau sind sie weit verbreitet. Ein Ausfall von Wälzlagern kann erhebliche wirtschaftliche Folgen haben, darunter Kosten für Reparatur, Austausch und Folgeschäden. Ein gutes Beispiel hierfür sind die komplexen Reparaturprozesse von Offshore-Windkraftanlagen. Zu den vielfältigen Ausfallursachen, die sich aus komplexen Belastungsbedingungen und verschiedenen Faktoren bei Montage und Betrieb ergeben, gehören Phänomene wie Abplatzungen, Mikropitting und Lochfraß. Daher wurden und werden erhebliche Anstrengungen unternommen, um die Zuverlässigkeit von Wälzlagern zu verbessern. Verbesserungen der Stahlreinheit und der Schmierstoffqualität haben unter anderem dazu beigetragen, Wälzlager für spezifische Anwendungen optimal zu konstruieren und so ihre Lebensdauer deutlich zu verlängern. In den letzten 20 Jahren traten jedoch immer wieder Frühausfälle von Wälzlagern aufgrund sogenannter White Etching Cracks (WEC) auf, deren Ursachen nicht zu den üblichen gehören. Dies betrifft Gruppen und Netzwerke von Rissen, an deren Flanken eine weiß anätzende, veränderte Mikrostruktur auftritt, die als White Etching Area (WEA) bezeichnet wird. Auch bei der einachsigen Ermüdung nach sehr hohen Lastspielzahlen (VHCF) werden ähnliche mikrostrukturelle Veränderungen in der Nähe von nichtmetallischen Einschlüssen festgestellt. In diesem Fall handelt es sich um feinkörnige Zonen (fine granular area, FGA). WEA/WEC und FGA wurden bislang meist getrennt beobachtet, und es wurden unabhängig voneinander Modelle möglicher Entstehungsmechanismen entwickelt. Das Forschungsprojekt untersucht, ob bei der Bildung von WEA/WEC und FGA ähnliche mikrostrukturelle Veränderungen auftreten - sowohl im Wälzlagerbetrieb als auch bei ultrahochzyklischer Ermüdung. Ziel ist es, einen möglichen gemeinsamen Entstehungsmechanismus zu identifizieren. Dieses Teilprojekt konzentriert sich auf die Analyse der Spannungszustände und den Einfluss von Wasserstoff bei der Feinkornbildung.