Untersuchungen zu Eigenspanungen, Mikrostruktur und Schädigung im Fügebereich von hybriden Querpressverbänden mit keramischer Nabe

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Hansgeorg Binz; Professor Dr. Siegfried Schmauder
• Subject Area: Engineering Design, Machine Elements, Product Development
• Term: from 2013 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 223758051

Viele technische Anwendungen stellen zunehmend so hohe Anforderungen an die eingesetzten Materialien, dass oft nur Hochleistungskeramiken dafür geeignet sind. Diese besitzen neben ihrem geringen spezifischen Gewicht und ihrer großen Härte eine hervorragende Beständigkeit gegenüber chemischen und abrasiven Medien und sind zudem hochtemperaturbeständig. Für den Einsatz keramischer Komponenten in Maschinen, Anlagen und Geräten sind geeignete Verbindungsmöglichkeiten zu angrenzenden Bauteilen erforderlich; häufig in Form von Welle-Nabe-Verbindungen. In dem am IKTD durchgeführten Forschungsprojekt konnte die grundsätzliche Realisierbarkeit und praktische Einsetzbarkeit eines hybriden Querpressverbands mit vollkeramischer Nabe gezeigt werde. Die Effekte und Mechanismen in der Kontaktzone der beiden Fügepartner Stahl und Keramik, die das Versagensverhalten des Pressverbandes dominieren, konnten damit noch nicht geklärt werden. Ziel des hier beantragten Projekts ist es, durch die Kooperation der Antragsteller auf den Fachgebieten der Konstruktionstechnik (IKTD) und Werkstofftechnik (IMWF) die versagensrelevanten Vorgänge im Pressverband zu untersuchen, um eine sichere und wirtschaftliche Auslegungsempfehlung für hybride Pressverbände zu entwickeln. Die Untersuchung von Eigenspannungen, der Mikrostruktur der Fügepartner sowie deren Schädigung stellen hierbei die Schwerpunkte der Untersuchungen dar. Durch die Entwicklung geeigneter Simulationsmodelle soll es künftig möglich sein, teure und aufwändige Prüfstandversuche weitgehend einzusparen bzw. zu reduzieren. Für die Erstellung der Modelle bleibt der Vergleich von Simulation und Experiment bei der Durchführung des Vorhabens allerdings unerlässlich.

• DFG Programme: Research Grants