Risse auf Lagerringen – 707 VII

 

Vorstudie zu Werkstoffen und Wärmebehandlungen als Abhilfemaßnahmen gegen White Etching Areas/White Etching Cracks

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Motivation

White Etching Areas (WEA) und White Etching Cracks (WEC) wurden als maßgebliche Glieder der Kausalkette von vorzeitigen Wälzlagerschäden zwischen 1 bis 20 % der rechnerischen Lebensdauer (L10) identifiziert. Das makroskopische Schadensbild der betroffenen Wälzlager ist durch Axialrisse und Ausbrüche auf der Innen- und Außenringlaufbahn sowie den Wälzkörpern gekennzeichnet.

Die Entstehung von WEA/WEC ist von verschiedenen Treibern abhängig. Hierzu zählen die Kontaktbedingungen, der Spannungszustand, der Schmierstoff, der Werkstoff, der Wasserstoff sowie elektrischer Strom und die Temperatur. In der Projektreihe FVA 707 wurde der Schadensmechanismus der WEA/WEC dahingehend untersucht, welche reproduzierbaren Bedingungen und Treiber die Entstehung von WEA/WEC begünstigen. Für die Praxis konnten jedoch bisher keine abgesicherten wirtschaftlichen Maßnahmen zur Vermeidung von WEA/WEC abgeleitet werden. Im Fokus aktueller Forschung steht die Beschreibung des Werkstoffeinflusses auf die WEA/WEC-Entstehung. Das Feld der Werkstoffe und Wärmebehandlungen bietet eine große Bandbreite wissenschaftlich möglicher Lösungen, die jedoch durch wirtschaftliche und wettbewerbliche Randbedingungen stark eingeschränkt werden

Im Rahmen der Vorhabenreihe: „Risse auf Lagerringern wurde im Projekt 707 VII (Projektbezeichnung innerhalb der Forschungsvereinigung Antriebstechnik (FVA)) wurde eine Vorstudie zur Identifizierung vorwettbewerblicher Trends und Fragestellungen zu werkstofftechnischen WEA/WEC-Gegenmaßnahmen in Wälzlagern durchgeführt.

Forschungsziele

Das Ziel dieser Studie war die Identifizierung vorwettbewerblicher Trends und Fragestellungen zu werkstofftechnischen WEA/WEC-Gegenmaßnahmen in Wälzlagern. Darauf aufbauend wurden Werkstoffe und werkstofftechnische Gegenmaßnahmen bewertet und festgelegt, um die zielgerichtete Erforschung in Folgeprojekten zu ermöglichen.

Um das Ziel zu erreichen erfolgte zunächst eine Aufarbeitung der Literatur. Dabei wurden neben den unterschiedlichen Werkstoffen auch Wärmebehandlungen und Beschichtungen betrachtet. Aus über 1200 recherchierten Literaturstellen wurden 73 Quellen in die Ergebnisse eingeschlossen, die über potenzielle WEA/WEC-Gegenmaßnahmen berichten. Das verwendete Ordnungsschema (Abbildung 1) zur Einordnung der Gegenmaßnahmen verknüpft:

  • Einen Treiber von WEA/WEC
  • Eine Detaillierung des Treibers
  • Einen Mechanismus zur Unterdrückung der Treiberwirkung

Im folgenden Schritt wurden Expertenbefragungen in Form von Interviews und einer Umfrage durchgeführt. Abschließend wurden die potentiellen Gegenmaßnahmen in einer Machbarkeitsstudie in Form eines entsprechenden halbtägigen Industrieworkshops bewertet.

 

Forschungs- und Projektpartner

  • IWM – Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau, RWTH-Aachen Universität
  • GFE – Gemeinschaftslabor für Elektronmikroskopie, RWTH-Aachen Universität

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