Werkstoff- und Bauteilprüfung unter kombinierter Torsions-Axialbelastung

Torsions-Axial-Prüfmaschine
© Fraunhofer IWS Dresden

Torsions-Axial-Prüfmaschine

Torsions-Axial-Prüfung einer geschweißten Welle-Nabe-Verbindung
© Fraunhofer IWS Dresden

Torsions-Axial-Prüfung einer geschweißten Welle-Nabe-Verbindung

Zyklisch belastete rotatorische Kraft­übertragungselemente, bestehend aus Wellen und darauf geschweißten oder mechanisch befestigten Kraftauf­nahme­elementen wie Zahnräder, Nocken, Kupplungsteile, Kardan-Gabeln, oder auch geschweißte Wellen sind wesentliche Bauelemente in vielen Industriezweigen. Für die Auslegung der Fügeverbindungen derartiger, insbesondere laser- oder elektronen­strahlgeschweißter Bauteile liegen aber oft keine verlässlichen Schwing­festigkeits­kennwerte vor. Eine Ursache dafür besteht u.a. darin, dass diese Bauteile in vielen Einsatzfällen zusätzlich zur Torsionsbelastung einer überlagerten Biege- oder Axialbelastung ausgesetzt sind, wodurch ein komplexer mehrachsiger Beanspruchungszustand entsteht, der in den einschlägigen Regelwerken bisher nicht erfasst ist.


Technische Daten

Das Fraunhofer IWS verfügt über ein neuartiges servohydraulisches Prüfsystem, mit dem die Belastungskomponenten Torsion und axialer Zug / Druck unabhängig voneinander in einen Prüfling eingeleitet werden können. Damit können Bauteile oder bauteilähnliche Proben unter Belastungsbedingungen geprüft werden, die den Einsatzfall mit hoher Genauigkeit abbilden. Über den Drehzylinder können Drehmomente bis zu ±8 kNm bei maximalen Drehwinkeln von ±50° aufgebracht werden. In axialer Richtung sind Kräfte bis ±40 kN bei maximalen Wegen von ±50 mm realisierbar. Als Prüfkörper sind Proben und Bauteile mit Durchmessern bis 320 mm und Längen bis 1250 mm geeignet.


Leistungsangebot

Mit diesem Prüfsystem bieten wir, u. a., die Ausführung folgender Prüfaufgaben an:

  • Ermittlung von Festigkeits- und Verformungskennwerten unter quasistatischer Torsions- oder Torsions-Axial­belastung an Prüfkörpern und Bauteilen
  • Bestimmung der Lebensdauer und Ermittlung von Schwingfestigkeitskennwerten (Wöhlerkurven) an Prüfkörpern und Bauteilen bei reiner Torsions- oder kombinierter Torsions-Axialbelastung
  • Lebensdauerversuche und Ermittlung von Schwingfestigkeitskennwerten (Wöhlerkurven) für die Auslegung mehrachsig beanspruchter Schweißverbindungen (Axial- /Radial-Rundnähte) unter Torsions- oder Torsions-Axialbelastung
  • Untersuchungen zu den Versagensmechanismen von mehrachsig belasteten, insbesondere geschweißten Prüfkörpern und Bauteilen (Schadensanalyse)