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Stahl - Fasern - Dauerfestigkeit...

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Selbst die großen Teile aus der Schmiedepresse, wie Generatorwellen, werden noch wärmebehandelt. Allerdings sind diese Stähle mit ziemlich viel Nickel legiert, wodurch man größere Bereiche bei der Wärmebehandlung erfasst, und Nickellegierte Stähle sind besser gewappnet gegen Ermüdung.
Bei solchen Teilen liegt die Crux darin, dass sie zyklisch beansprucht werden, und selbst wenn makroskopisch die Festigkeitswerte nicht überschritten werden, kann es doch in kleinen Werkstückbereichen zur mikroplastischen Verformung kommen, von wo dann Risse etc. ausgehen. Vielfach werden Kurbelwellen auch in den Innenseiten der Kurven festgewalzt mit Druckeigenspannungen, damit sich hier keine mikroplastischen Verformungen und Rissinitiierungen bilden können.
Vielfach wird mit Numerischer Simulation von solchen Bauteilen untersucht, wo sich solche MPV bilden können, um auf die Konstruktion Einfluß nehmen zu können.
Ein weites Feld.
Mit Ermüdung haben wir es bei Messeranwendungen höchstens mal beim User zu tun, weniger beim Stahl.
Aber: zyklische Belastungen sind der Tod von Bauteilen (können es zumindest sein).
Vor diesem Hintergrund ist zu sagen, dass viele zyklisch beanspruchte Bauteile auch nicht dauerfest sind, sondern nur zeitfest.
 
Die Problematik mit der nichtvorhandenen Dauerfestigkeit habe ich verstanden. Ist ähnlich wie mit Speichern - selbst stinknormaler DRAM hat keine unendlichen Schreibvorgänge, sondern nur 10 hoch einigegarnichtsooowenige. Generatorwelle nehm ich so hin - ich verstehe Dich so, daß die erst schmieden, dann wärmebehandeln und anschließend drehen...

Aber bitte nochmal kurz zu den Kurbelwellen: Die eine ist gebaut und aus Edelstahl - wird Edelstahl überhaupt wärmebehandelt? Wenn ja, jedes Teil für sich? Die andere ist aus dem Block gefräst. Hab ich wirklich schon gesehen und Bauklötze gestaunt über die krasse Maschine, die das draufhat. Wenn ichs nicht völlig verpeilt habe, haben die die quasi einbaufertig aus der Maschine genommen, das war nicht nur ein Grobzuschnitt, der nochmal in den Ofen soll, zumindest sah es nicht danach aus. War das Deiner Meinung nach kein Einbaufertiges Teil? Meinst Du, daß die tatsächlich noch mit Walzen irgendwas gemacht haben? Soweit ich mich erinnere, hatten die Kurven auch nicht wirklich Radien, sondern waren ungefähr so scharf wie eben der Fräskopf begrenzt war.

Und andererseits gibt es doch trotzdem sowas wie "best practise" - oder nicht? Wenn ich irgendeine Maschine konstruiere und in der Dimensionierung nicht zu mädchenhaft bin, dann hält die vielleicht keine Jahrhunderte - aber ziemlich lange ist schon drin. Und früher hat man gleich so überdimensioniert, daß auch nach Jahrhunderten teilweise noch Funktionsfähigkeit vorlag. Natürlich wird das ne Hyperwissenschaft, wenn ich mich an die Ränder des Machbaren bewege, wenn ich jedes Gramm einsparen will, etc. Aber das muß man in vielen Fällen doch gar nicht...

Warum wohl fährt mein Audi mit 26 Jahren noch ganz vernünftig durch die Gegend und das ganze neue Zeug kostet viele Besitzer schon nach wenigen Jahren Nerven ohne Ende? Weil halt die Sache mit der geradenochausreichenden Dimensionierung exzessiv übertrieben wird, damit Frau Baerbock glücklich ist, statt man das Problem endlich mal richtig löst, indem es egal ist, ob das Auto nun 1 Tonne oder 2 Tonnen wiegt, weil man halt ausreichend viel Energie aus der Sahara ranschleppt, wo wirklich mehr als genug davon rumwabert. ;-)
 
Thanks! Vor laaanger Zeit hatte ich das mal gesehen - das Härten war in dem Moment wohl zu unspektakulär (also optisch), um abgespeichert zu werden. Also lautet die Regel "Grobherstellung, Härtung, Feinherstellung", right?
 
Gegen die Schraubenwellen großer Schiffe sind die Generatorwellen schon fast niedlich. Da hast Du dann so eine Blechdose (400 Meter lang, nur durch eine doppelte 20mm Stahlwand vom Ozean getrennt. Da drin steht dann ein Schiffsdiesel von MAN und der dreht mit 100.000 PS an einer Stahlstange, die durch ein genau passendes Loch im Rumpf nach draußen geht und dort die Schraube antreibt ...
und Du möchtest diese Stange aus ungehärtetem Stahl machen ... Hauptsache die Fasern sind schön gerade ... :eek:
Ääähm ... :unsure:
Nö! :giggle:
 
Nö, blackfox. Ich möcht gar nix mit Fasern machen. Idealerweise hat mein Material keine Fasern und ist isotrop. Ich hatte gehofft, man könnte einen schön halb gehärteten Block irgendwo besorgen, sein Teil rausfräsen und glücklich sein. Offenbar gehts so aber nicht, wenngleich ich dann nach wie vor nicht kapiere, warum die diese Kurbelwelle gefäst haben - weils so geil aussieht?

Und wie ist das nun mit der gebauten Kurbelwelle? Die widerspricht doch schon irgendwie der einen oder anderen Grundregel - oder nicht? Zumindest enthält die quasi "Normrisse", nämlich alle Spalte zwischen den einzelnen Bauteilen. Und die scheinen die Funktion nicht zu beeinträchtigen.

Diese Schiffswellen hatte ich nicht auf dem Schirm - geile Sache das. Mal schauen, obs da Videos gibt. Kann auch mal meinen Onkel fragen, der hat über Jahrzehnte in solchen Maschinenräumen seinen Dienst verrichtet - der kann vielleicht auch ein paar Dinge aus dem Nähkästchen beisteuern.
 
Mal was aus der Praxis.
>Randzonenhärtung, Einkohlungstiefe 2,5mm bis 5,0 mm
>Härteöfen mit Prozesssteuerung
>Mitfahrproben und anschließende Laboruntersuchung
>Ölbad mit aktiver Umwälzung
>Chargenlast bis zehn Tonnen
>Prozessdauer bis 24 Stunden
>Stahl: 1.6587
>Getriebeteile für Windkraftanlagen
Ich arbeite da ab und an. Fotorechte sind bei mir, keine Angst! 😉
Greez an Herbert, der hat sicher seinen Spaß!
rocco26
Stahlhart05.jpg

Fasern im Stahl gibt es nicht...roc.
Stahlhart01.jpg
 
Wirklich cooler Einblick! Danke!

Was ich aber nicht kapiere: Sind die Dinger nach der Randzonenhärtung in ihrer Dimension verändert und müssen nochmal nachgearbeitet werden? Oder macht denen das exakt gar nichts?
 
In diesem Falle werden die Teile nur sehr geringfügig nachbearbeitet, Drehen, Entgraten, Schleifen...da geht es aber nur um Zehntel Millimeter.
Die Kernhärte ist ja wesentlich geringer. Das ist auch so gewollt. Kurz gesagt: oben Abriebfestigkeit und innen Elastizität
Das ist BTW nix für Bastler. Und ja, ich bin Bastler! ;)
rocco26
 
Okay, also schon nochmal ein Feinarbeitsgang. So langsam versteh ichs. Hab auch grad noch zig Videos angesehen zum Thema Kurbelwellenherstellung. Da ist wirklich alles dabei. Außer Randzonenhärtung - da hab ich noch keine gesehen. Desweiteren habe ich eines gefunden, wo wer klipp und klar gesagt hat, daß dieser Faserverlaufsquark tatsächlich nur bei schlechteren Schmiedestählen ne Rolle spielt und man sich das bei gutem Stahl fürs Herausarbeiten schenken kann, sich darüber Gedanken zu machen. Die Kurbelwellen wurden dann induktiv gehärtet und angelassen, aber ausschließlich an den Lagerstellen.

Rein theoretisch könnte man also nen Querlenker so bauen, wenn ich nichts übersehen habe (vom Testen und vom Dürfen und so weiter sehen wir hier mal ab, pure Theorie): Man besorgt sich nen Block allerbesten Stahl, der vergütbar ist. Man fräst sich das Teil raus. Man härtet es, man läßt es an, man arbeitet nochmal nach.

Bei Dir, Rocco, sähe die Sache anders aus, da würde ich einen Einsatzstahl brauchen, wenn ichs richtig verstehe. Aber ansonsten wäre es ganz ähnlich, oder? And, by the way: Könnte ich das Teil dann zu Euch bringen und es von Euch härten lassen, wenn Ihr meint, daß ich das nicht selber basteln soll? Oder fängt das auch erst ab ner Million an, daß man Euch kaufen kann?
 
Stahlfix schrieb:
@Geonohl: Soll heißen, daß man sehr wohl noch Glühen, Anlassen, Gottweißwas machen muß, bevor man das hinbekommen hat, was Du beschreibst?

Es wird versucht vertig wärmebehandelte teile zu drucken. aber es gibt noch Probleme. Man kann die teile zwar hert herstellen, oder auch weicher, aber die Korngrößen machen noch Probleme.
Zum Vergrößern anklicken....
 
herbert schrieb:
@rocco26 : Danke für die Bilder, da geht mir in der Tat das Herz auf....
Zum Vergrößern anklicken....
Das dachte ich mir! ;)

@Stahlfix: Ich bin in diesem Unternehmen nicht mehr im Einsatz. Ich empfehle dir, eine gute Lohnhärterei in deiner Nähe zu suchen. Herbert hat eine recht gute PDF erstellt,
die man als Begleitschreiben beifügen kann. Den link hab ich gerade nicht zur Hand, findest du aber sicher, oder er stellt es hier noch einmal rein.
Gutes Gelingen! rocco26
 
Dank an Euch beide, Rocco und Herbert. Daß es sowas als Diesntleistung für normale Menschen gibt, wußte ich nicht. Das werde ich sicherlich irgendwann mal für irgendwas brauchen. :)
 
Ich hab noch ne Frage aus demselben Themenkreis - deshalb hänge ich die hier mal an. Ich nehme an, daß sie fix beantwortbar ist.

Und zwar habe ich mir über den Stahl Gedanken gemacht, der bei Baumärkten als Stangenware verkauft wird und den man beim Wald-und-Wiesen-Stahlhändler in handlichen 6m-Stangen aufgeschwatzt bekommt. Das Zeug ist labberich wie Sau. Hebt man so ein 6m-Rohr an einem Ende an, könnte man meinen, irgendwas aus Gummi in der Hand zu haben - daß das Stahl sein soll, drängt sich wahrlich nicht auf.

Was mache ich also, wenn ich was FESTES kaufen will? Bis zu 90cm Länge bei 2,5cm im Quadrat Vierkantrohr kann man beispielsweise bei Hornbach Tischbeine kaufen, die sich keinen Furz biegen bei Belastung (also, was man merken würde). Nimmt man stattdessen ein ähnliches Rohr aus der Stahlabteilung kommt man sich sofort verarscht vor, weils eher wieder wie Gummi erscheint.

Wie machen das Metallbauer? Härten die ihre Konstruktionen anschließend? Wenn da jetzt zum Beispiel wer ne Art Doppelgarage für irgendwen zusammenschweißt - nimmt der dann diesen Stahl? Oder anderen? Oder läßt er härten? Oder irgendwas sonst?

Wie baut man was, was sich garantiert nicht bei schon fast minimalen Belastungen ordentlich verbiegt?

Thanks!
 
Stahlfix schrieb:
Wenn da jetzt zum Beispiel wer ne Art Doppelgarage für irgendwen zusammenschweißt - nimmt der dann diesen Stahl? Oder anderen? Oder läßt er härten? Oder irgendwas sonst?
Zum Vergrößern anklicken....
Du hast eigentlich gar keine Ahnung .. oder?
Wirklich niemand auf diesem Planeten schweißt eine Doppelgarage aus härtbarem Stahl zusammen... wirklich niemand.

Auf dem Bau wird nicht härtbarer Stahl in entsprechenden Abmessungen verwendet. ... und die Konstruktion wird ausgesteift...... fertig.

Lass das mit deiner Achse bitte sein.

Gruß
chamenos
 
Also ich zähl da als erstes Mal 8 Fragen und nicht eine.

Der Themenkreis ist mit "Stahl - Fasern - Dauerfestigkeit ...." im Thread-Titel zwar so weit gefasst, daß man hier auch fragen könnte: "wie oft müsste man den Eiffelturm im elastischen Bereich hin- und herbiegen, bis er bricht?", aber das ist kein Grund einfach mal sich noch weiter von Messern (und um die geht es hier grundsätzlich) zu entfernen.

So ganz klar ist mir nicht, ob du hier tatsächlich wissen willst, wie man aus dem unterschiedlichen Biegeverhalten eines 6 m Rohrs und einem 90 cm Tischbein die Stahlsorte für den Bau einer Doppelgarage ableiten kann? :irre:

Ich bezweifle stark, daß sich das Tischbein vom Hornbach in seiner Festigkeit von einem "ähnlichen Rohr aus der Stahlabteilung" unterscheidet.

Bei deinen Fragen lohnt es sich langsam mit dem Maschinenbaustudium anzufangen oder auf passenderen Seiten und Foren nach Antworten zu suchen.

Z. B.: Maschinenbau-wissen.de klick oder bei Wikipedia klick oder gar hier klick

Grundsätzliches, vereinfacht dargestellt:
  • Konstruktionen, hier "aus Einzelteilen montierte Baugruppen" werden typischerweise nicht wärmebehandelt, sondern nur die Einzelteile. Das Wärmebehandeln kompletter Baugruppen wäre kaum beherrschbar, da sich die Einzelteile aufgrund ihrer unterschiedlichen Geometrie und der Verbindung untereinander sowie ihrer spezifischen Materialeigenschaften sehr unterschiedlich maßlich verändern würden
  • Gleiche Länge und Krafteinwirkung (einfach, axial) vorausgesetzt, hängt es eigentlich nur vom Flächenträgheitsmoment (also der Geometrie des Querschnitts) und dem Elastizitätsmodul (einfach: hart oder weich) des Werkstoffs ab, wie sich deine "Vergleichsvierkantrohre" verbiegen
  • Noch einfacher zum Flächenträgheitsmoment: ein Rohr ist fast genauso schwer zu biegen, wie eine massive Rundstange, da die Kräfte hauptsächlich im Randbereich wirken (weit entfernt von der neutralen Faser in der Mitte der Stange).
Greetz

Virgil

Edit: oh, ich seh grad, daß chamenos effizienter und schneller Ähnliches schrieb :ROFLMAO::super:
 
Zuletzt bearbeitet:
Ich kapier ja immer nicht, wie manche Leute zu Untertönen bei sachlichen Fragen kommen. Falls es Dir nicht entgangen ist, frage ich eakt so lange, bis ich etwas zu wenigstens 95% durchdrungen habe und damit normalerweise um wenigstens 10% mehr als die, die das zwar lernen, die es aber dann doch nicht so ganz dolle interessiert, was sicherlich nicht zu wenige sind. Ich hab auch nirgendwo gesagt, daß ich mir morgen einen Querlenker aus Zinn gießen will.

Und noch viel weniger hab ich gesagt, daß ich, SOLLTE ICH DAS JEMALS MACHEN, nicht ebenfalls ein paar Prototypen aufs schlimmste malträtieren würde, bevor ich auf die Idee komme, mein Leben und das anderer daran zu hängen. Ich bin nicht verrückt, nur neugierig. Und man verzeihe bitte, daß ich nicht bei jedem Fachbereich, wo ich mich mehr oder minder gut auskenne, mal eben drei Jahre Lehre gemacht habe - da hätte ich nämlich ein paar Jahrzehnte in der Lehre verbringen müssen. Ich hab ein gutes Gespür dafür, was ich kann, was ich noch nicht kann und was ich sicher nie können werde (Eiskunstlaufen zum Beispiel, will ich aber auch nicht).

Ich konstruiere gerade ein Lattenrost, wo ich exakt diese Tischbeine als Querstreben benutzen werde, weil ich genau will, daß sich da exak überhaupt nichts durchbiegt. SOOO bin ich auf die Frage gekommen, nicht, weil ich grad für Opa Rudi ne Doppelgarage zusammenschweißen will. Ich bin also gerade dabei, ein durchaus haltbares Tischbein mit unterm Strich maximal 30 Kilo auf 90 cm mittig zu belasten bei Maximallast und an den Enden verschraubter Auflage, Normallast liegt bei 2 kg. Auch, wenn ichs wirklich nicht berechnen kann - aber ein Hauch gesundes Materialgefühl sagt mir, daß daß so x-fach überdimensioniert ist, daß ich mir über Versagen der Konstruktion keinerlei Gedanken machen muß. Das halten sogar poplige Holzleisten, die am Ende nichtmal gegen Ausreißen geschützt sind, in der Praxis ganz wundervoll aus, dann halten es feste Tischbeine, selbst wenn sie nen Ticken spröder sein sollten als ungehärteter Stahl, wohl erst recht aus. Ausgewiesene Belastbarkeit 50 kg bei senkrechter Belastung.

Und daß man fachwerkmäßig und versteifungsmäßig quasi alles bauen kann, ist letztlich das Einmaleins eines jeden, der schonmal mit nem Metallbaukasten gespielt hat, was ich als Kind bis zur Vergasung getan habe. Daß man das so machen KÖNNTE, dessen war ich mir bewußt. Nur: Je biegsamer der Stahl ist, desto mehr Material brauche ich am Ende trotz allem. Genau in diese Richtung ging meine Frage. Kann ja sein, daß man TEILE einer solchen Konstruktion härten kann oder von vornherein auch festere Stähle benutzt, wo Gewichtsersparnis Relevanz hat.

Ich frag nicht, weil ich ahnungslos bin - ich frag, weil ich eine durchaus komplexere Wissenslage zu diesen Dingen habe, aber keine Ahnung von best practises habe, weil ich tatsächlich keine Konstruktionsausbildung gemacht habe bisher. Zu einem gewissen Grade hole ich das gerade nach und ein paar meiner Fragen habe ich hier gestellt. Das ist meines Erachtens nicht Zeichen von Ahnungslosigkeit, sondern davon, exakt diese zunehmend zu überwinden. Ich stelle hier nicht nur Fragen, ich sehe mir zig Videos verschiedenster Herstellungsprozesse an, etc. Ich bin bisher recht verletzungsfrei für mich und andere durchs Leben gekommen - ganz ahnungslos kann ich dann wohl doch nicht sein. Ich frag halt, bevor ich was mache, wovon ich NOCH nichts verstehe. Und wenn ich merke, daß ichs ausreichend verstanden habe, dann mach ich alleine. Wie jedes kluge und gehorsame Kind. :)
 
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