Numerische Modellierung zur Lebensdauervorhersage von geschmierten Wälzkontakten unter Wasserstoffeinfluss

• Antragsteller: Dr.-Ing. Dominik Kürten
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450828000

Frühzeitige Ausfälle von Wälzlagern aufgrund wasserstoffinduzierter Schädigungen, stellen ein ernsthaftes Problem mit drastischen wirtschaftlichen Folgen dar. Betroffen hiervon sind Wälzlagerungen in zahlreichen Anwendungen wie beispielsweise Windkraftanlagen. Das Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, quantitative Lebensdauervorhersagen von Lagerkomponenten, welche ein erhöhtes HARCF-Risiko haben zu treffen. Dies soll durch die Entwicklung von numerischen Simulationsmodellen auf der Grundlage experimenteller Analysen erreicht werden.Die Wasserstoffdiffusion in Wälzlagerstahl ist ein vielschichtiges Problem, das vom Materialverhalten, Bearbeitungs- und Oberflächenzustand abhängt. Die in diesem Projekt geplanten Simulationen sollten in der Lage sein, die kontaktspannungsinduzierte Wasserstoffdiffusion als Funktion der Wasserstoffkonzentration sowie deren Auswirkung auf das mechanische Werkstoffverhalten, die Wasserstofffallendichte und die inneren Materialspannungen zu modellieren. Aus diesem Grund wurde ein umfassendes experimentelles Programm entwickelt, welches das numerische Simulationsmodell ergänzen soll. Um quantitative Lebensdauervorhersagen zu erstellen, werden an wasserstoffbeladenen Proben Werkstoffkennwerte ermittelt. Ermüdungsversuche mit wasserstoffbeladenen Wälzlagern verdeutlichen den Einfluss des Wasserstoffgehalts auf die Lebensdauer. Der Wasserstoffgehalt in den Proben wird durch Wasserstoffanalysen genau bestimmt. Die in diesem Projekt angewandten und entwickelten Methoden ermöglichen den Wissenstransfer auf andere Anwendungen und Systeme.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen