16.08.22 – Mathematische Zusammenhänge für das Kriech- und Relaxationsverhalten
Kriechverhalten von Federstahldrähten in Schraubenfedern
In einem Ende 2018 abgeschlossenen Forschungsprojekt (IGF 18992BR) wurden mathematische Zusammenhänge für das Kriech- und Relaxationsverhalten von Federstahldrähten und daraus gefertigten Schraubendruckfedern auf Basis von zweitägigen bis maximal zweiwöchigen Versuchen erarbeitet. Darauf aufbauend wurde im Nachgang exemplarisch das Langzeitkriechverhalten (ca. 1 Jahr) von Federstahldrähten unter Torsionsbeanspruchung untersucht.
Abb. 2: Kriechgeschwindigkeit ? ? als Funktion der Zeit [3]. Die orange Linie verdeutlicht das Überschätzen der Kriechgeschwindigkeit in Phase 1 für längere Kriechprozesse als diejenigen, die zur Bestimmung der Kriechparameter genutzt wurden. © TU Ilmenau
Abb. 1: Kriechvorrichtung im Betrieb (Wärmekessel mit zu prüfenden Drähten geschlossen). © TU Ilmenau
Abb. 2: Kriechgeschwindigkeit ? ? als Funktion der Zeit [3]. Die orange Linie verdeutlicht das Überschätzen der Kriechgeschwindigkeit in Phase 1 für längere Kriechprozesse als diejenigen, die zur Bestimmung der Kriechparameter genutzt wurden. © TU Ilmenau
Abb. 3: Messwerte des Langzeitkriechversuchs über ca. 1 Jahr und daraus berechnete Kriechkurve („gemittelter Fit“) sowie Kriechkurve basierend auf den Ergebnissen aus IGF 18992BR (Drahtsorte: VDSiCr-Draht, 350°C/30min wärmebehandelt, mit 1160 MPa Torsionsnennspannung vortordiert). Kriechtemperatur: 80 °C, Kriechspannung: 1030 MPa. © TU Ilmenau
Abb. 4: Gegenüberstellung der Unterschiede für die abgeschätzte Relaxation einer Schraubendruckfeder mit d = 3 mm bei 1000 MPa unkorrigierter Relaxationsspannung und 80 °C Umgebungstemperatur bis zu einer Relaxationszeit von ca. einem Jahr. © TU Ilmenau