Untersuchung der Kontaktschädigung von Kugellagerkugeln aus Siliziumnitrid

Michael Pasterk

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Die effiziente und zuverlässige Funktion von Maschinen und mechanischen Systemen ist in unserer technologischen Welt von zentraler Bedeutung. Dies gilt natürlich auch für Kugellager, die in dieser Arbeit im Fokus stehen. Die Wahl der richtigen Materialien für Kugellager ist daher entscheidend, um Langlebigkeit, Verschleißfestigkeit und optimale Leistung sicherzustellen. In diesem Kontext haben sich strukturkeramische Werkstoffe wie Siliziumnitrid aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften, einschließlich hoher Härte, Korrosionsbeständigkeit, Thermoschockbeständigkeit und geringem Gewicht, als vielversprechende Option etabliert. Trotz dieser vielversprechenden Eigenschaften besteht bei strukturkeramischen Werkstoffen die Gefahr des Versagens durch Rissbildung unter Last. Die Kontaktschädigung, insbesondere Hertz´sche Ringrisse, ist ein häufiger Schädigungsmechanismus bei keramischen Kugellagerkugeln. In dieser Masterarbeit werden die Kräfte bei der Entstehung von Ringrissen (Erstschädigung) in Kugellagerkugeln erfasst und mittels der Hertz´schen Kontakttheorie interpretiert. Statt des üblichen Kontaktes zwischen einer Kugel und einer ebenen Platte wird hier der Kontakt zwischen zwei Kugeln unter Last betrachtet (¿Kugel-Kugel-Drucktest¿). Ein eigens entwickelter Messaufbau erfasst akustisch das Auftreten von Ringrissen in den Kugeln, um zuverlässig festzustellen, wann die Kontaktschädigung bei einem Kugel-Kugel-Kontakt beginnt und somit der erste Schritt zum Totalversagen der Kugellagerkugel erfolgt. Um den Einfluss des Kugeldurchmessers auf die Erstschädigung und somit auf die Hertz´sche Kontakttheorie zu untersuchen, werden Kugeln mit unterschiedlichen Kugeldurchmessern getestet. Darüber hinaus werden einige Kugeln vor dem Test bei unterschiedlichen Temperaturen wärmebehandelt (¿annealing¿), um Änderungen von potenziellen Eigenspannungen auf die Erstschädigung zu erforschen. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen zu Verbesserung von Kugellagern aus Siliziumnitrid beitragen, indem sie Einblicke in die Kontaktschädigung und ihre Auslöser bieten, was zur Entwicklung robuster und langlebiger Komponenten in anspruchsvollen Anwendungen führen kann.
Titel in ÜbersetzungExamination of contact damage in silicon nitride ball bearings
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Supancic, Peter Hans, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung20 Okt. 2023
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Kontaktschädigung
  • Hertz´sche Kontakttheorie
  • Kugellagerkugeln
  • Siliziumnitrid

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