| Titel | Konzept zur Auslegung beschichteter Bauteile im Wälz-Gleit-Kontakt |
| Autor | S. Tremmel, S. Wartzack, H. Meerkamm |
| Infos zum Autor | Dr.-Ing. Stephan Tremmel Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Lehrstuhl für Konstruktionstechnik (KTmfk) Martensstraße 9 91058 Erlangen E-Mail: tremmel@mfk.uni-erlangen.de |
| Inhalt | Zusammenfassung Tribologische Schichten können als ein Konstruktionselement angesehen werden, welches es auszulegen gilt. In dem beschriebenen Auslegungskonzept wird der vorhandene, komplexe Beanspruchungszustand im Schicht- Substrat-Verbund auf der Grundlage von FE-Kontaktspannungssimulationen unter Zuhilfenahme der Vergleichsspannung nach VON MISES ermittelt. Der damit einhergehende Informationsverlust über den Grad der Mehrachsigkeit des Spannungszustandes - welcher wiederum maßgeblichen Einfluss auf die Beanspruchbarkeit des Schicht-Substrat-Verbundes besitzt - wird kompensiert durch die Berücksichtigung des Mehrachsigkeitsquotienten nach CLAUSMEYER. Die Beanspruchbarkeit wird in relativ einfachen Schwingversuchen an ausgewählten Probekörpern unter definierten Beanspruchungszuständen ermittelt. Auf Grundlage dieser Versuche kann eine verallgemeinerbare Grenzspannungskurve für den Schicht-Substrat-Verbund in Abhängigkeit des Mehrachsigkeitsquotienten aufgestellt werden. Somit ist es möglich, für unterschiedliche Anwendungsfälle an beliebigen Punkten im Kontaktbereich ″lokale Sicherheiten″ zu definieren und ″kritische Orte″ zu erkennen. Diese ″kritischen Orte″ müssen nicht unbedingt an der Stelle der größten Vergleichsspannung liegen. Tatsächlich stellt man auch in der Praxis fest, dass Schicht-Substrat-Verbünde im Wälz-Gleit-Kontakt nicht zwangsläufig am Ort der größten Vergleichsspannung versagen. Abstract Tribological Coatings should be regarded as design element and have to be dimensioned as well as other machine parts. The presented concept for dimensioning coated components is based on a comparison between the existing, complex stress conditions in any rolling-sliding-contact with the strength of the coating-substratecomposite. The stress field is calculated by FE-contact-simulations using the VON MISES equivalent stress. Resulting information losses about the multiaxiality of the stress condition - which influences the strength significantly - are compensated by additional use of CLAUSMEYER’s Mehrachsigkeitsquotient. The strength is determined by fatigue tests of special specimens under defined stress conditions. Based on these tests it is possible to define a generalized limiting-stress-curve for the coating-substrate-composite, which depends on the Mehrachsigkeitsquotient and hence on the multiaxiality of the stress condition. By using this method, it is possible to define ″local safety factors″ and ″critical regions″ in the contact zone. These ″critical regions″ must not necessarily be located at the point of highest equivalent stress. In fact, it is observed, that coating-substrate-composites in rolling-sliding-contacts do not necessarily failure where the highest equivalent stress is found. |
| Datum | 2010 |
