CH159489A

CH159489A - Der Gefahr einer Anfressung durch Schlagermüdungsbeanspruchung infolge Kavitation oder Tropfenschlag ausgesetzter Körper.

Info

Publication number: CH159489A
Authority: CH
Inventors: Aktiengesell Maschinenfabriken
Original assignee: Escher Wyss Maschf Ag
Priority date: 1932-02-10
Filing date: 1932-02-10
Publication date: 1933-01-15

Description


  Der Gefahr einer Anfressung durch Schlagermüdungsbeanspruchung infolge Kavitation  oder Tropfenschlag ausgesetzter Körper.    Bei hydraulischen Maschinen, Schiffs  propellern und dergleichen kommt es häufig  vor, dass besonders die dem Tropfenschlag  auswetzten Teile, sowie die auf der Saug  seite der Strömung ausgesetzten Teile star  ken Anfressungen unterworfen sind, durch  die unter Umständen schon nach kurzer Zeit.  der Betrieb in Frage gestellt werden kann.  Früher erklärte man sich die Zerstörungen  von auf der Saugseite der Strömung     aus-          ;;esetzten    Teilen dadurch, dass an den betref  fenden Stellen zufolge des dort herrschenden       Unterdruckes    die in der Flüssigkeit gelösten  Gase frei und dann korrodierend wirken  würden.

   Später hat man jedoch erkannt, dass       diese    Hypothese nicht zutrifft. Es gelang  nachzuweisen, dass sich infolge des Unter  druckes Dampfblasen (Hohlräume) bilden  können, welche plötzlich in sich zusammen  fallen, sobald sie in Gebiete geringeren Un  terdruckes gelangen. Beim Zusammenfallen  dieser Dampfblasen entstehen, wie auch beim  Tropfenschlag, ausserordentlich hohe, ört-    liehe, schlagartige Beanspruchungen, welche  eine     Ermüdung    des Materials und als Folge  davon dessen Zerstörung durch Anfressungen  verursachen können. Zur Vermeidung bezw.  zur Verringerung solcher Anfressungen muss  deshalb ein Material verwendet werden, wel  ches eine möglichst hohe Ermüdungsfestig  keit aufweist.

   Um dieser Forderung gerecht  zu werden, wählte man seit kurzer Zeit in  Fällen, wo die Gefahr, dass Anfressungen  durch Schlagermüdungsbeanspruchung ent  stehen, gross ist, rostfreien, und zwar vor  wiegend martensitischen Stahlguss. Man ging  dabei von der Überlegung aus, dass bei     un-          legiertem    Material die Ermüdungsfestigkeit  durch die Benetzung bis zu<B>60%</B> ihres Wer  tes in Luft herabgesetzt wird, während bei  den rostfreien Stählen ein Einfluss der Be  netzung     kaum    wahrnehmbar und die an sich  gute Ermüdungsfestigkeit in Luft infolgedes  sen     auch    bei Benetzung noch sehr hoch liegt.  



  Eingehende Versuche der Erfinderin  haben nun gezeigt, dass bei der Beanspru-      chung auf Schlagermüdung durch Kavitation  und Tropfenschlag gar keine oder auf alle       .Fälle    keine wesentliche Herabsetzung der  Ermüdungsfestigkeit durch die Benetzung  eintritt, möglicherweise deshalb, weil bei der  Schlagermüdung nur ganz kurzzeitige Bean  spruchungen vorkommen. Es hat sich näm  lich gezeigt, dass gewöhnliches (urlegiertes  oder niedrig legiertes)     und    nichtrostendes  Material von gleicher Ermüdungsfestigkeit in  Luft bezüglich Verschleiss durch Schlag  ermüdungsbeanspruchung     praktisch    gleich  gut sind, woraus geschlossen werden muss,  dass lediglich die Ermüdungsfestigkeit in  Luft .des     Materials    eine Rolle spielt.

   An  Stelle des teuren, nichtrostenden Stahls kann  somit für der Schlagermüdungsbeanspru  chung ausgesetzte Stahlteile mit gleichem  Erfolge gewöhnlicher     (urlegierter    oder nied  rig legierter) und zwecks Erzielung der er  ford-erlichen Festigkeit     entsprechend    ther  misch behandelter Stahl verwendet werden.  



  Aus diesen Versuchen ergab sich somit,  dass für hohen Widerstand gegen Abnützung  durch Schlagermüdungsbeanspruchung ein  Material mit möglichst hoher Ermüdungs  festigkeit in Luft am geeignetsten ist. Nun  kann man aber aus Gründen der leichten     Be-          arbeitbarkeit    von Stahlteilen mit der Zug  festigkeit, welche     ungefähr    doppelt so hoch  ist wie die Ermüdungsfestigkeit in Luft,  kaum über 100 kg/mm2 gehen, da sonst .die  Bearbeitung zu kostspielig wird, und ein  Vergüten der Teile nach dem Bearbeiten  kommt     wegen    den dabei unvermeidlichen  Deformationen und     Spannungen    nicht in  Frage.

   Ferner muss man auch von der Ver  wendung von Material zu hoher Zugfestig  keit, also hartem Material, :deshalb absehen,  weil dasselbe die erforderliche Zähigkeit  nicht besitzt.  



  Es liegt im Wesen der Schlagermüdung,  dass lediglich die Oberfläche der Körper der  hohen Ermüdungsbeanspruchung ausgesetzt  ist. Es muss also genügen, wenn die Ober  fläche der Körper eine hohe Ermüdungs  festigkeit besitzt, was durch Oberflächenhär  tung erreicht werden kann,    Gestützt auf die erwähnten Versuchs  ergebnisse und die vorgetragenen Erwägun  gen bestehen nun Körper, die der Gefahr  einer Anfressung durch Schlagermüdungs  beanspruchung infolge Kavitation oder Trop  fenschlag ausgesetzt sind, gemäss vorliegen  der Erfindung mindestens teilweise     auf     zähem Stahl, der an der Oberfläche gehärtet  ist. Ein solcher Körper besitzt infolge des  zähen Kernes, trotz hoher Oberflächenhärte,  als Granzes genügende Zähigkeit.

   Die Erfin  dung lässt sich beispielsweise anwenden bei       Schaufeln    für die Laufräder von Turbinen  und Pumpen, Schiffspropellern und derglei  chen. Dabei kann die Oberfläche solcher Kör  per, die aus legiertem oder urlegiertem Stahl  bestehen, durch Einsetzen oder Nitrieren ge  härtet worden sein. Um die durch das Ab  schrecken nach dem Einsetzen oder Nitrieren  bedingten Nachteile zu vermeiden, ist es  zweckmässig, solche legierte Stähle zu ver  wenden, die durch Einsetzen oder Nitrieren  und lediglich langsames Erkaltenlassen im  Ofen bereits genügend hohe Oberflächenhärte  erhalten. Es wurde     dabei,die    überraschende  Tatsache festgestellt, dass sich durch die  Oberflächenhärtung von.

   Körpern aus zähem  Stahl eine nicht erwartete, ausserordentliche  Erhöhung der     Widerstandsfähigkeit        gegen     Schlagermüdungsbeanspruchung erreichen  lässt, und dass ferner der sonst bei Stahl  stücken hoher Ermüdungsfestigkeit schäd  liche Einfluss von Kerben anscheinend bei  Körpern nach der Erfindung keine Rolle  spielt. Es kann schon nach kurzer Zeit eine       Aufrauhung    der Körper erfolgen,     ohne    dass  ,jedoch später     Anfressungen        entstehen.     



  Zweckmässig werden die Körper vor der  Oberflächenhärtung     fertig    bearbeitet. Es  können auch nur die     Schlagermüdungsbean-          spruchung    ausgesetzten     Stellen    der Körper  an der Oberfläche gehärtet, die übrigen Stel  len dagegen weich gelassen werden.  



  Wie ausserordentlich günstig sich Körper  verhalten, die aus zähem Stahl bestehen, der  an der Oberfläche gehärtet ist, zeigen nach  folgende, von der Erfinderin durchgeführte  Versuche:      Material  gewöhnlicher Stahl  rostfreier Stahl  im Einsatz gehärteter Stahl  durch Nitrieren gehärteter Stahl

Claims

PATENTANSPRUCH: Der Gefahr einer Anfressung durch Schlagermüdungsbeanspruchung infolge Ka vitation oder Tropfenschlag ausgesetzter Körper, dadurch gekennzeichnet, dass er min destens teilweise aus zähem Stahl, der an der Oberfläche gehärtet ist, besteht. UNTERANSPRÜCHE: 1. Körper nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass er aus unlegiertem Stahl besteht, dessen Oberfläche durch Einetzen gehärtet worden ist. \?. Körper nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass er aus legiertem Stahl besteht, dessen Oberfläche durch Einset zen gehärtet worden ist. 3.

Körper nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass er aus legiertem Stahl besteht, der durch Einsetzen und lang- Qames Erkaltenlassen hohe Oberflächen härte angenommen hat. 4 Körper nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass er aus unlegiertem EMI0003.0005 Anzahl <SEP> der <SEP> Materialverlust <SEP> in <SEP> % <SEP> des <tb> Schläge <SEP> Probestückgewichtes <tb> 3,5 <SEP> X <SEP> 10s <SEP> 7,27 <tb> 3,5 <SEP> X <SEP> 10" <SEP> 1,82 <tb> 6 <SEP> ;; <SEP> 10 <SEP> 0,18 <tb> <B>10</B> <SEP> X <SEP> los <SEP> 0,09 Stahl besteht, dessen Oberfläche durch Nitrieren gehärtet worden ist. 5.

Körper nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass er aus legiertem Stahl besteht, dessen Oberfläche durch Nitrie ren gehärtet worden ist. 6. Körper nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass er aus legiertem Stahl besteht, der durch Nitrieren und lang sames Erkaltenlassen hohe Oberflächen härte angenommen hat. 7. Körper nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass er vor der Oberflächen härtung fertig bearbeitet worden ist. B. Körper nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass nur die der Schlag- ermüdungsbeanspruchung ausgesetzten Stellen an der Oberfläche gehärtet, wäh rend die übrigen Stellen weich gelassen sind.