| Titel | Numerische Berechnung der Rollkontaktermüdung thermisch gespritzter Hartmetallschichten |
| Autor | U. May, J. Hößbacher, K. Lipp, L.-M. Berger |
| Infos zum Autor | Dr. U. May Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Tel.: 06151 70 473 Mail: ulrich.may@lbf.fraunhofer.de Dr. K. Lipp Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Tel.: 06151 70 243 Mail: klaus.lipp@lbf.fraunhofer.de Dipl.-Ing. J. Hößbacher Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Dr. L.-M. Berger Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik, Dresden Tel.: 0351 2583 330 Mail: Lutz-Michael.Berger@iws.fraunhofer.de |
| Inhalt | Zusammenfassung Im vorliegenden Beitrag werden erste Ergebnisse einer numerischen Parameterstudie für Kontaktsysteme mit beschichteten Kontaktpartnern vorgestellt. Die Untersuchungen basieren auf dem Kontakt einer beschichteten Rolle mit einer unbeschichteten Gegenrolle gemäß dem ZF-Prüfprinzip. Die Variationsrechnungen wurden mit unterschiedlichen Elastizitätsmoduli sowie Schichtdicken durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass es vor allem im Bereich des Interface (Übergang Schicht-Substrat) zu Beeinflussungen des Vergleichsspannungsverlaufs gegenüber dem unbeschichteten Zustand kommt. Aus den numerischen Ergebnissen können dabei Hinweise zu geeigneten Schichteigenschaften (Schichtdicke, E-Modul) abgeleitet werden, um die Beanspruchungen insbesondere im Interface möglichst gering zu halten. Die Verwendung von Kennzahlen, wie sie in der Literatur zur Beanspruchungsbeschreibung beschichteter Systeme eingeführt wurden, erweist sich für das betrachtete Kontaktsysteme ebenfalls als geeignet, um den Einfluss der Systemparameter auf die Beanspruchung zu charakterisieren. Es erscheint möglich, diese Zusammenhänge durch formelmäßige Beziehungen, die im Vergleich zur numerischen Simulation weniger aufwendig sind, zu beschreiben. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass Hartmetallschichten hohe Wälzfestigkeiten ertragen können. Die hochbeanspruchten Bereiche können durch die numerische Simulation gut beschrieben werden. Abstract In this paper, some results of the numeric parameter study are presented which was done for a coated contact system in order to investigate the influence of Young’s modulus and coating thickness onto the stress distribution. The ZF-test-stand (coated test roller and uncoated counter roller) forms the basic for the investigations. Especially the interface coating-substrate must be considered with respect to the increase of the von Mises stress. Within the numerical results, important hints to the coating properties (thickness, Young’s modulus) can be derived in order to reduce the stress. The use of reference parameters indroduced by previous work in literature seems to be suitable for the considered contact system to describe the stress distribution. Also, a correlation between coating parameters and stress distribution with less effort than numerical simulations should be possible. The experimental investigations have shown, that the hardmetal coating has a good rolling contact fatigue behaviour. The high stress areas can be good described by numerical simulation. |
| Datum | 2009 |
