DE19905283C1

DE19905283C1 - Method for determining the fatigue strength of the WO2000rk corrodible connecting part in a machine by comparison of stress number curves obtained with parts in original and corroded conditions

Info

Publication number: DE19905283C1
Application number: DE1999105283
Authority: DE
Inventors: Hartmut Carstensen; Reinhard Knoedler; Rainer Franke
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Bombardier Transportation GmbH
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2019-02-04
Also published as: DE19963313B4; DE19963313A1

Abstract

The unstressed part is placed in a corrosive atmosphere identical to that in which it operates until the degree of corrosion no longer has any effect on the stress-number curve. In the same atmosphere applying an alternating load stress-number curves are recorded until the fatigue strength is reached. Comparison with curves obtained for non-corroded parts enables interpolation of the number of load cycles before the failure

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1.The invention relates to a method according to the Oberbe handle of claim 1.

Für die Konstruktion von mehrteiligen Maschinen, Fahrzeugen und dergleichen ist es erforderlich, die Betriebsfestigkeit von die einzelnen Teile zusammen haltenden Verbindungen unter den bei der bestimmungs gemäßen Verwendung auftretenden Belastungen zu ermit teln, um ein frühzeitiges Versagen auszuschließen. Die Verbindungen sollten daher aus einem solchen Werkstoff bestehen und/oder so dimensioniert sein, daß sie unter betriebsmäßigen Bedingungen eine Le bensdauer von beispielsweise mindestens 30 Jahren ha ben.For the construction of multi-part machines, Vehicles and the like require that Fatigue strength of the individual parts together holding connections among those in the determination to determine loads occurring in accordance with use to rule out early failure. The connections should therefore be made from such Material and / or be dimensioned so that they have a Le under operational conditions life of, for example, at least 30 years ha ben.

Die Dauerfestigkeit von Verbindungen kann anhand von Wöhler-Kurven ermittelt werden. Bei dieser Prüfung wird die Verbindung einer bestimmten wiederholten me chanischen Belastung unterzogen und es wird empirisch die Zahl der Belastungszyklen bis zur Zerstörung der Verbindung festgestellt. Die Wöhler-Kurve gibt dann die jeweilige Anzahl der Belastungszyklen bis zur Zerstörung in Abhängigkeit von der Größe der wieder holten Belastung an. Je kleiner die Belastung ist, desto geringer wird die Abhängigkeit der Belastungs dauer von dieser. Stahlwerkstoffe, die etwa 2 × 10⁶ Be lastungszyklen widerstanden haben, werden bei gleichbleibender Belastung auch nach weiteren Zyklen nicht zerstört, so daß Dauerfestigkeit angenommen werden kann. Bei Aluminiumwerkstoffen beginnt die Dauerfe stigkeit nach etwa 10⁷ Belastungszyklen.The fatigue strength of connections can be determined using Wöhler curves. In this test, the connection is subjected to a certain repeated mechanical load and the number of load cycles until the connection is destroyed is determined empirically. The Wöhler curve then indicates the number of load cycles until destruction depending on the size of the repeated load. The smaller the load, the lower the dependence of the load duration on it. Steel materials that have withstood approximately 2 × 10 ⁶ loading cycles will not be destroyed even after further cycles if the load remains the same, so that fatigue strength can be assumed. With aluminum materials, the fatigue strength begins after about 10 ⁷ load cycles.

Die Dauerfestigkeit einer Verbindung bzw. die maxima le Belastung einer Verbindung, ohne daß diese auch nach langer Zeit zerstört wird, läßt sich für nicht korrodierte Materialien auf diese Weise in relativ kurzer Zeit feststellen. Schwierigkeiten treten dage gen auf, wenn die Dauerfestigkeit von korrosionsan fälligen Verbindungen, die während ihrer bestimmungs gemäßen Verwendung einer bestimmten korrodierenden Umgebung ausgesetzt werden, ermittelt werden soll. Die Korrosion kann die Dauerfestigkeit in erheblichem Maße beeinflussen. Zur Erfassung der Wirkung der Kor rosion auf die Haltbarkeit einer Verbindung wurden bisher nur bestimmte korrodierende Umgebungen verwen det, wobei insbesondere der Salzsprühnebeltest durch geführt wird, bei dem eine 3%ige NaCl-Lösung in Luft versprüht wird, während die Verbindung der wiederhol ten mechanischen Belastung ausgesetzt wird.The fatigue strength of a connection or the maxima le loading of a connection without it after being destroyed for a long time cannot be for corroded materials in this way in relative a short time. Difficulties arise if the fatigue strength of corrosion due connections made during their determ according to the use of a certain corrosive Exposed to the environment to be determined. Corrosion can significantly increase the fatigue strength Influence dimensions. To measure the effect of the cor rosion on the durability of a connection previously only used certain corrosive environments det, in particular the salt spray test by is performed in which a 3% NaCl solution in air is sprayed while the connection is repeated exposed to mechanical stress.

Diese Untersuchungen haben jedoch den Mangel, daß sie eine Extrapolation der ermittelten Werte auf einen Zeitraum von beispielsweise 30 Jahren nicht zulassen, d. h. daß eine Bestimmung der Dauerfestigkeit in einer zumutbaren Zeitspanne nicht möglich ist. Außerdem finden sie in standardisierten korrodierenden Umge bungen statt, die den tatsächlichen Umgebungen häufig in keiner Weise gerecht werden, so daß die ermittel ten Ergebnisse unbrauchbar sind.However, these studies have the shortcoming that they an extrapolation of the determined values to one Period of 30 years, for example, d. H. that a determination of the fatigue strength in a reasonable period of time is not possible. Moreover can be found in standardized corroding reverse exercises that take place in the actual surroundings often in no way do justice to the investigate results are unusable.

Aus der DE 89 02 058 U1 ist ein Verfahren zum Ermit teln der Dauerfestigkeit (Zug-Druck-Schwingfestig keit) metallischer Werkstoffe, welche in einer be stimmten korrodierenden Umgebung vorgegebenen wieder holten mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, er sichtlich.DE 89 02 058 U1 describes a method for detection the fatigue strength (tensile-compressive-vibration-proof speed) of metallic materials, which in a be agreed corrosive environment given again fetched mechanical loads, he visibly.

Außerdem ist in der Druckschrift DE-OS 16 73 274 ein Verfahren zum Bestimmen der Dauerfestigkeit dickwan diger Halbzeuge, welche in einer bestimmten korrodie renden Umgebung einer mechanischen Belastung (Zug spannung) ausgesetzt werden, beschrieben.In addition, DE-OS 16 73 274 Method for determining fatigue strength semi-finished products, which in a certain corrody environment of a mechanical load (train voltage) are described.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln der Dauerfestigkeit einer korrosionsanfälligen Verbindung zwischen mindestens zwei Konstruktionsteilen, welche während ihrer be stimmungsgemäßen Verwendung einer bestimmten korro dierenden Umgebung sowie einer vorgegebenen wieder holten mechanischen Belastung ausgesetzt ist, unter Verwendung von die Größe der wiederholten Belastung in Abhängigkeit von der Anzahl der Lastwiederholungen bis zur Zerstörung der Verbindung darstellenden Dia grammen (Wöhler-Kurven), in der Weise zu verbessern, daß die tatsächlichen Korrosionsbedingungen stärker berücksichtigt werden und auch eine Extrapolation der gemessenen Werte möglich ist, so daß innerhalb rela tiv kurzer Zeit herausgefunden werden kann, ob eine bestimmte Verbindung einer bestimmten Belastung in einer bestimmten korrodierenden Umgebung über einen Zeitraum von beispielsweise 30 Jahren standhält oder nicht.It is therefore the object of the present invention a method for determining the fatigue strength of a corrosion-prone connection between at least two construction parts, which during their be proper use of a certain corro environment and a given again caught mechanical load is exposed to Use of the size of the repeated load depending on the number of load repetitions until the slide representing the connection is destroyed gram (Wöhler curves) to improve in the way that the actual corrosion conditions are stronger are taken into account and also an extrapolation of the measured values is possible, so that within rela tiv a short time can be found out whether a certain connection of a certain load in a certain corrosive environment over a Withstands a period of, for example, 30 years or Not.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfin dungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteran sprüchen.This object is achieved by the specified in the characterizing part of claim 1 Characteristics. Advantageous further developments of the inventions The method according to the invention result from the subordinate sayings.

Dadurch, daß zunächst eine belastungsfreie Vorkorro sion der Verbindung in einer der bestimmten korrodie renden Umgebung entsprechenden Umgebung während einer Zeit durchgeführt wird, nach der die Dauer der Vor korrosion praktisch keinen Einfluß mehr auf den Ver lauf einer nachfolgend aufgenommen Wähler-Kurve hat, und daß anschließend die vorkorrodierte Verbindung ebenfalls in einer der bestimmten korrodierenden Um gebung entsprechenden Umgebung einer vorgegebenen wiederholten mechanischen Belastung zur Aufnahme ei ner Wähler-Kurve bis zum Erreichen der Dauerfestig keit unterzogen wird, wird, bevor der eigentliche Be lastungstest erfolgt, die Verbindung bereits in einen derartigen Korrosionszustand gebracht, daß eine zu sätzliche Korrosion keine weitere Verschlechterung der Festigkeit der Verbindung mehr mit sich bringt, d. h. bevor der Belastungstest beginnt, ist bereits der für die Festigkeit ungünstigste Korrosionszustand erreicht. Es hat sich überraschend gezeigt, daß die ser Zustand nach relativ kurzer Zeit erhalten werden kann. Weiterhin kann dadurch, daß für die Vorkorrosi on eine korrodierende Umgebung gewählt wird, die der korrodierenden Umgebung, welcher die Verbindung wäh rend ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung ausgesetzt ist, entspricht, eine der Korrosion im tatsächlichen Betrieb entsprechenden Korrosion simuliert werden, so daß zuverlässigere Werte erhalten werden. Bei dem nachfolgenden Belastungstest werden den Wöhler-Kurven bei nichtkorrodierten Verbindungen entsprechende Wöh ler-Kurven erhalten, so daß eine Extrapolation auf eine Dauerfestigkeit ohne Schwierigkeiten möglich ist.The fact that initially a zero-stress precorro sion of the connection in one of the certain corrodes environment during an environment Time is carried out after the duration of the pre corrosion practically no longer affects the ver has a voter curve recorded below, and that subsequently the pre-corroded connection also in one of the certain corroding um environment corresponding to a given repeated mechanical load to take egg ner voter curve until the fatigue strength is reached is subjected before the actual loading load test is carried out, the connection is already in one brought such a state of corrosion that a too additional corrosion no further deterioration the strength of the connection brings more d. H. before the stress test begins, is already the most unfavorable corrosion condition for strength reached. It has surprisingly been found that the water condition can be obtained after a relatively short time can. Furthermore, the fact that for the precorrosi a corrosive environment is chosen that the corrosive environment which would select the connection exposed to their intended use is one of the actual corrosion Operation corresponding corrosion can be simulated, so that more reliable values are obtained. In which subsequent stress test are the Wöhler curves corresponding correspondence for non-corroded connections ler curves are obtained, so that an extrapolation fatigue strength is possible without difficulty is.

Vorzugsweise wird die Vorkorrosion bei einer gegen über der Raumtemperatur erhöhten Temperatur durchge führt. Hierdurch wird eine Beschleunigung der Korro sion bzw. eine Verkürzung der Vorkorrosionszeit er zielt; beispielsweise kann bei einer Temperatur von 60°C die Vorkorrosionszeit auf etwa 1/10 gegenüber der bei Raumtemperatur verkürzt werden.Pre-corrosion is preferably carried out against one temperature above the room temperature leads. This will accelerate the corrosion sion or a reduction in the pre-corrosion time aims; for example, at a temperature of 60 ° C the pre-corrosion time to about 1/10 compared to be shortened at room temperature.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Fi guren dargestellten Ausführungsbeispielen näher er läutert. Es zeigen: The invention is described below with reference to FIGS guren illustrated embodiments he closer purifies. Show it:

Fig. 1 ein Probestück, an welchem die Untersuchungen durchgeführt wurden, Fig. 1 is a test piece, on which the tests were carried out,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch einen Ei senbahnwaggon, für den mehrere unterschiedli che Korrosionszonen definiert sind, Fig. Senbahnwaggon 2 is a schematic section through an egg, are defined for a plurality of differing surface corrosion zone,

Fig. 3 ein Diagramm mit Wöhler-Kurven für unter schiedliche Korrosionsmedien während des Be lastungstests, Fig. 3 is a diagram with stress-number curves for under schiedliche corrosion media during loading load tests,

Fig. 4 und 5 Diagramme, welche die Abhängigkeit der Dauerfestigkeitsbelastungen von der Vorkorrosionszeit für verschiedene Vorkorrosionsmedien illustrieren, und FIGS. 4 and 5 are graphs which illustrate the dependence of the fatigue stresses of the pre-corrosion time for different Vorkorrosionsmedien, and

Fig. 6, 7 und 8 Diagramme, welche Wöhler-Kurven von Proben mit unterschiedlich langer Vorkorrosionszeit und unterschiedli chen Korrosionsmedien illustrieren. Fig. 6, 7 and 8 are diagrams which illustrate stress-number curves of samples having pre-corrosion of different lengths and differing chen corrosion media.

Das Probestück nach Fig. 1 besteht aus zwei U-Stücken 1 und 2, die in ihrem Mittelsteg jeweils eine Bohrung 3 aufweisen. Durch Aneinanderlegen der Mittelstege können die Bohrungen 3 miteinander zur Deckung ge bracht werden, so daß beispielsweise ein Niet oder eine Schraube durch sie hindurchgeführt werden und die beiden U-Stücke 1 und 2 miteinander verbinden kann. Für die nachfolgend beschriebenen Untersuchun gen wurden jeweils Niete als Verbindungen verwendet. Bohrungen 4 in den Schenkeln der beiden U-Stücke 1 und 2 dienen als Angriffspunkt für die auf die Ver bindung auszuübenden wiederholten Kräfte. Die Bean spruchung besteht in einer Scherkraft. The specimen of FIG. 1 comprises two U pieces 1 and 2, each having a bore 3 in their center web. By juxtaposing the central webs, the holes 3 can be brought together to cover one another, so that, for example, a rivet or a screw can be passed through them and the two U-pieces 1 and 2 can be connected to one another. Rivets were used as connections for the investigations described below. Bores 4 in the legs of the two U-pieces 1 and 2 serve as a point of attack for the repeated forces to be exerted on the connection. The strain is a shear force.

Es wurde die Festigkeit von Verbindungen, die in ei nem Eisenbahnwaggon einzusetzen sind geprüft. Um die tatsächlichen Korrosionsverhältnisse nachzubilden, wurden 4 Korrosionszonen definiert, welche im Betrieb unterschiedlichen Korrosionsmedien ausgesetzt sind. Wie Fig. 2 zeigt, befinden sich die Zonen I und II innerhalb und die Zonen III und IV außerhalb des Wag gons. Die Zone I umfaßt den Innenraum des Waggons mit Ausnahme des Bodenbereichs. Hier sind die Korrosions medien die Luftfeuchtigkeit und das daraus gebildete Kondensat; die Zone II umfaßt den Bodenbereich des Innenraums, in welchem die Korrosionsmedien ebenfalls Feuchtigkeit und deren Kondensat sowie zusätzlich das verwendete Bodenreinigungsmittel sind. Die Zone III befindet sich außerhalb des Waggons in dessen Dach- und Unterrahmenbereich, während die Zone IV auf der Außenseite der Waggonseiten und des Bodenbereichs liegt. Die Zonen III und IV sind einer wesentlich stärkeren Korrosion unterworfen als die Zonen I und II, da sie zusätzlich Schadstoffen in der Luft (SO₂, NO_x, Salzen wie NaCl, saurem Regen, Bremsstaub und dergleichen) ausgesetzt sind und auch mit schärferen Reinigungsmitteln behandelt werden. Dabei ist die me chanische Bearbeitung bei der Reinigung in der Zone IV intensiver als in der Zone III. Die Reinigungsmit tel können sauer oder alkalisch sein. Dabei wurden die untersuchten Verbindungen den Reinigungsmitteln im Gegensatz zu den anderen korrodierenden Medien nur zeitweise ausgesetzt, um die tatsächlichen Verhält nisse besser nachzubilden. Auch in der Zone III und IV findet bei den entsprechenden Feuchtigkeits- und Temperaturbedingungen eine Kondensatbildung statt.The strength of connections to be used in a railway wagon was checked. In order to simulate the actual corrosion conditions, 4 corrosion zones were defined, which are exposed to different corrosion media during operation. As shown in Fig. 2, zones I and II are inside and zones III and IV outside the wagon. Zone I covers the interior of the wagon with the exception of the floor area. Here the corrosion media are the air humidity and the condensate formed from it; Zone II comprises the floor area of the interior, in which the corrosion media are also moisture and their condensate, as well as the floor cleaning agent used. Zone III is outside the wagon in its roof and subframe area, while Zone IV is on the outside of the wagon sides and the floor area. Zones III and IV are subject to a much greater degree of corrosion than zones I and II, since they are additionally exposed to pollutants in the air (SO ₂ , NO _x , salts such as NaCl, acid rain, brake dust and the like) and also with harsher cleaning agents be treated. The mechanical processing during cleaning in zone IV is more intensive than in zone III. The cleaning agents can be acidic or alkaline. In contrast to the other corrosive media, the investigated compounds were only temporarily exposed to the cleaning agents in order to better simulate the actual conditions. Condensate formation also occurs in Zone III and IV under the corresponding humidity and temperature conditions.

Es wurden zunächst Belastungstests bei Verbindungen aus verschiedenen Materialien ohne Vorkorrosion durchgeführt. Fig. 3 zeigt die Ergebnisse für zu verbindende Werkstücke und diese verbindende Nieten je weils aus AlMgSi0.7 F26 (Al mit 0,6% Si; 0,18% Fe; 0,13% Cu; 0,68% Mg; im Folgenden als "Aluminiumver bindung" bezeichnet).Load tests were initially carried out on connections made of different materials without pre-corrosion. Fig. 3 shows the results for workpieces to be joined and connecting these studs depending from weils AlMgSi0.7 F26 (Al with 0.6% Si; 0.18% Fe; 0.13% Cu; 0.68% Mg; hereinafter referred to as "aluminum compound").

Die Belastungstests erfolgten unter der Einwirkung jeweils eines korrodierenden Mediums, nämlich Wasser, saurem Reiniger, alkalischem Reiniger und 3%iger NaCl-Lösung, die üblicherweise als Standardmedium für Korrosionstests verwendet wird. Die Versuche wurden bei 60°C vorgenommen, wobei das korrodierende Medium in einem Kreislauf geführt und auf die Teststücke ge sprüht oder die Teststücke in dieses eingetaucht wur den. Weiterhin wurde ein Vergleichstest in Luft bei Raumtemperatur durchgeführt.The stress tests were carried out under the influence each of a corrosive medium, namely water, acidic cleaner, alkaline cleaner and 3% NaCl solution, commonly used as the standard medium for Corrosion testing is used. The trials were made at 60 ° C, the corrosive medium circulated and ge on the test pieces sprayed or the test pieces were immersed in it the. Furthermore, a comparison test was carried out in air Room temperature.

Die Anzahl der Belastungszyklen betrug 10⁷, wobei diese mit einer Frequenz von 30 bis 40 Hz auf die Teststücke einwirkten. Das Belastungsverhältnis wurde auf 0,5 eingestellt, d. h. der obere Belastungspunkt lag beispielsweise bei 20 kM, der untere Belastungs punkt bei 10 kM bei einer Amplitude von 5 kM.The number of load cycles was 10 ⁷ , these acting on the test pieces at a frequency of 30 to 40 Hz. The load ratio was set to 0.5, ie the upper load point was, for example, 20 kM, the lower load point was 10 kM with an amplitude of 5 kM.

Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß die Streuung der Werte für Luft und Wasser sehr gering und für die anderen korrodierenden Medien aufgrund des inhomoge nen Korrosionsangriffs deutlich größer ist. Fig. 3 zeigt die aus jeweils sieben Meßpunkten gemittelten Geraden.The results obtained show that the scatter of the values for air and water is very small and for the other corrosive media is significantly larger due to the inhomogeneous corrosion attack. Fig. 3 shows the averaged from seven respective measurement points straight line.

Der Vergleich der Geraden in Fig. 3 ergibt, daß die NaCl-Lösung und der alkalische Reiniger die Festig keit der Verbindung am stärksten beeinträchtigen. Hinsichtlich der zu erwartenden Lebensdauer ergibt sich ein Unterschied von einer Größenordnung zwischen einer nur Wasser ausgesetzten Verbindung und einer einem alkalischen Reiniger oder einer NaCl-Lösung ausgesetzten Verbindung.The comparison of the straight lines in FIG. 3 shows that the NaCl solution and the alkaline cleaner impair the strength of the compound the most. With regard to the expected service life, there is a difference in the order of magnitude between a compound exposed only to water and a compound exposed to an alkaline cleaner or a NaCl solution.

Die Fig. 4 und 5 zeigen den Einfluß der Vorkorrosi onsdauer auf die Dauerfestigkeit einer Aluminiumver bindung. Bei den in Fig. 4 dargestellten Ergebnissen erfolgte die Vorkorrosion in feuchter (90%) Luft bei 60°C und die Belastungsdauer betrug 10⁷ Zyklen. Die aus Fig. 5 ersichtlichen Ergebnisse beruhen auf einer Vorkorrosion in einer SO₂-haltigen Atmosphäre bei 90% Luftfeuchte mit Kondensatbildung sowie unter dem Ein fluß von sauren und alkalischen Reinigern bei 60°C und einer Belastungsdauer von 3 × 10⁶ Zyklen. Die je weiligen Meßpunkte stellen die maximale Festigkeit nach der jeweiligen Belastungsdauer für eine vorgege bene Vorkorrosionsdauer dar. FIGS. 4 and 5 show the influence of Vorkorrosi onsdauer bond on the fatigue strength of a Aluminiumver. In the results shown in FIG. 4, the pre-corrosion took place in moist (90%) air at 60 ° C. and the load duration was 10 ⁷ cycles. The results shown in FIG. 5 are based on pre-corrosion in an SO ₂ -containing atmosphere at 90% atmospheric humidity with formation of condensate and under the influence of acidic and alkaline cleaners at 60 ° C. and a load duration of 3 × 10 ⁶ cycles. The respective measuring points represent the maximum strength after the respective load duration for a pre-specified pre-corrosion duration.

Die Vorkorrosion wurde unter den vorstehend geschil derten Bedingungen durchgeführt, wobei die Einwirkung der feuchten Luft (90% Feuchtigkeit) bei 60°C er folgt. Dabei wurde die Temperatur abwechselnd für je weils zwei Stunden auf 60°C und 50°C gehalten, um auch den Einfluß einer Kondensation der Luftfeuchtig keit zu erfassen.The pre-corrosion was schil among the above conditions carried out, the action the humid air (90% humidity) at 60 ° C follows. The temperature was alternating for each held at 60 ° C and 50 ° C for two hours also the influence of humidity condensation ability to capture.

Wenn die für 60°C erhaltenen Werte auf eine den tat sächlichen Verhältnissen eher entsprechende Tempera tur von 25°C extrapoliert werden, erhält man eine ca. 10fache Vorkorrosionsdauer. Dies ergibt sich aus dem Arrhenius'schen Gesetz, wonach sich die Korrosionsge schwindigkeit bei jeweils einer Temperaturzunahme von 10°C um den Faktor 2 erhöht. Eine Korrosionsdauer von beispielsweise 100 Stunden bei 60°C entspricht somit einer Korrosionsdauer von 1000 Stunden bei 25°C. If the values obtained for 60 ° C on one did temperament rather appropriate to actual conditions extrapolated from 25 ° C, you get an approx. 10 times the pre-corrosion period. This follows from the Arrhenius' law, according to which the Corrosion Ge speed with a temperature increase of 10 ° C increased by a factor of 2. A corrosion period of for example 100 hours at 60 ° C thus corresponds a corrosion duration of 1000 hours at 25 ° C.

Die dargestellten Ergebnisse zeigen, daß die Dauerfe stigkeit mit zunehmender Vorkorrosionsdauer nicht stetig abfällt, sondern daß überraschenderweise von einer bestimmten Vorkorrosionsdauer an die Dauerfe stigkeit zumindest annähernd konstant bleibt. Daß der Dauerfestigkeitswert in Fig. 4 für 1000 Stunden etwas höher liegt als für 300 Stunden und in Fig. 5 für 1000 Stunden und 300 Stunden höher liegt als für 100 Stunden, beruht jedoch nicht darauf, daß die Dauerfe stigkeit tatsächlich wieder zunimmt, sondern auf der relativ großen Streuung der Meßwerte.The results shown show that the durability does not steadily decrease with increasing duration of pre-corrosion, but that surprisingly, from a certain duration of pre-corrosion, the durability remains at least approximately constant. That the fatigue strength value in Fig. 4 for 1000 hours is slightly higher than for 300 hours and in Fig. 5 for 1000 hours and 300 hours is higher than for 100 hours, however, is not due to the fact that the fatigue strength actually increases again, but on the relatively large spread of the measured values.

Es ist jedoch eindeutig erkennbar, daß bei einer Vor korrosion in feuchter Luft oberhalb einer Dauer von 300 Stunden kein merkbares Absinken der Dauerfestig keit mehr erfolgt und bei einer Vorkorrosion in einer SO₂-haltigen Atmosphäre bei 90% Feuchte mit Konden satbildung sowie unter Einfluß von sauren und alkali schen Reinigern dieser Effekt schon nach 100 Stunden eintritt. Es ist somit möglich, schon nach relativ kurzer Zeit die Wirkung der Korrosion auf die Dauer festigkeit einer Verbindung für deren vorgesehene Le bensdauer, z. B. 30 Jahre zu ermitteln. Hierbei kann, wie dargestellt, die Versuchsdauer durch eine Erhö hung der Temperatur erheblich verkürzt werden.However, it is clearly recognizable that with a pre-corrosion in moist air above a duration of 300 hours there is no noticeable drop in the fatigue strength and with pre-corrosion in an SO ₂ -containing atmosphere at 90% humidity with condensation and under the influence of acidic and alkaline cleaners this effect occurs after 100 hours. It is thus possible, after a relatively short time, the effect of corrosion on the durability of a connection for the intended life, z. B. to determine 30 years. As shown, the duration of the experiment can be considerably shortened by increasing the temperature.

Die Fig. 6, 7 und 8 schließlich illustrieren Wöhler- Kurven für Aluminiumverbindungen für unterschiedliche korrodierende Medien und unterschiedliche Vorkorrosi onsdauern. Fig. 6 bezieht sich auf eine Vorkorrosion in einer Innenraum-Atmosphäre bei 60°C und einen Be lastungstest in Wasser bei 60°C, Fig. 7 auf eine Vor korrosion unter Einfluß einer SO₂-haltigen Atmosphäre bei 90% Feuchte mit Kondensatbildung und von aufge sprühten alkalischen und sauren Reinigern bei 60°C und einem Belastungstest in flüssigem alkalischem Reiniger bei 25°C, und Fig. 8 schließlich auf eine Vorkorrosion unter Einfluß einer aufgesprühten 3%igen NaCl-Lösung bei 60°C und einem Belastungswert in 3%iger NaCl-Lösung bei 25°C. Die Korrosionsbedingun gen in Fig. 6 entsprechen etwa denjenigen in Zone I gemäß Fig. 2 und diejenigen in Fig. 7 denjenigen in den Zonen III und IV. Die Kurven in jeweils einer Fi gur wurden für nicht vorkorrodierte und für einer Vorkorrosionsdauer von 100 Stunden, 300 Stunden sowie 1000 Stunden unterzogene Verbindungen erhalten. FIGS. 6, 7 and 8 illustrate finally Wöhler- curves for aluminum compounds for different corrosive media, and different Vorkorrosi onsdauern. Fig. 6 relates to pre-corrosion in an indoor atmosphere at 60 ° C and a load test in water at 60 ° C, Fig. 7 to a pre-corrosion under the influence of an SO ₂ -containing atmosphere at 90% humidity with condensation and of sprayed-on alkaline and acidic cleaners at 60 ° C and a load test in liquid alkaline cleaner at 25 ° C, and Fig. 8 finally on pre-corrosion under the influence of a sprayed 3% NaCl solution at 60 ° C and a load value in 3 % NaCl solution at 25 ° C. The corrosion conditions in FIG. 6 correspond approximately to those in zone I according to FIG. 2 and those in FIG. 7 to those in zones III and IV. The curves in each figure were for non-pre-corroded and for a pre-corrosion period of 100 hours, Received 300 hours and 1000 hours of connections.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß mit zunehmender Dauer der Vorkorrosionszeit die Dauerfestigkeit abnimmt, daß diese Tendenz jedoch nur bis etwa 300 Stunden an hält und die Dauerfestigkeit dann von der Vorkorrosi onszeit weitgehend unabhängig ist. Allerdings ist bei längeren Vorkorrosionszeiten die Streuung relativ stark, wie insbesondere die Werte für 1000 Stunden zeigen. Dies ergibt sich vermutlich durch lokale An griffe, die bei den einzelnen Teststücken sehr unter schiedlich sein können. Dies illustriert ein extremer Datenpunkt, der bei einer Vorkorrosionsdauer von 1000 Stunden und einer Belastung 17 kN ein Versagen be reits bei 2,5 × 10⁵ Zyklen zeigt. Zur Ermittlung der Dauerfestigkeit einer Aluminiumverbindung reicht es bei den geschilderten Korrosionsbedingungen somit aus, die Vorkorrosionszeit auf 300 Stunden zu be schränken.From Fig. 6 it can be seen that the fatigue strength decreases with increasing duration of the pre-corrosion time, but this tendency only lasts up to about 300 hours and the fatigue strength is then largely independent of the pre-corrosion time. However, with longer pre-corrosion times, the scatter is relatively strong, as the values for 1000 hours in particular show. This is probably due to local attacks, which can be very different for the individual test pieces. This illustrates an extreme data point that, with a pre-corrosion period of 1000 hours and a load of 17 kN, already shows a failure at 2.5 × 10 ⁵ cycles. In order to determine the fatigue strength of an aluminum connection under the described corrosion conditions, it is therefore sufficient to limit the pre-corrosion time to 300 hours.

Fig. 7 zeigt, daß die Dauerfestigkeitswerte deutlich niedriger liegen als bei der Fig. 6. Auch hier ist jedoch offensichtlich und noch deutlicher erkennbar, daß nur eine kurze Vorkorrosionsdauer erforderlich ist, um die Dauerfestigkeit einer Verbindung unter den angegebenen Korrosionsbedingungen zu bestimmen. Hier liegt die Wöhler-Kurve für eine Vorkorrosionszeit von 100 Stunden sogar niedriger als für 300 Stunden und selbst 1000 Stunden. Dies ist jedoch wie der auf die Streuung der Meßwerte zurückzuführen. Grundsätzlich läßt sich jedoch feststellen, daß hier sogar eine Vorkorrosionszeit von 100 Stunden bei 60°C ausreicht, um die Dauerfestigkeit einer Aluminiumver bindung zu ermitteln. FIG. 7 shows that the fatigue strength values are significantly lower than in FIG. 6. Here too, however, it is obvious and even more clearly recognizable that only a short pre-corrosion period is required in order to determine the fatigue strength of a connection under the specified corrosion conditions. Here the Wöhler curve for a pre-corrosion time of 100 hours is even lower than for 300 hours and even 1000 hours. However, this is due to the scatter of the measured values. Basically, however, it can be stated that even a pre-corrosion time of 100 hours at 60 ° C is sufficient to determine the fatigue strength of an aluminum compound.

Ähnliche Werte zeigt auch die Fig. 8, wo anstelle ei nes alkalischen Reinigers eine 3%ige NaCl-Lösung als Korrosionsmedium verwendet wird, in welche das Test stück während des Belastungstests eingetaucht wird. Auch hier decken sich die Wöhler-Kurven für die Vor korrosionszeiten von 100 Stunden, 300 Stunden und 1000 Stunden weitgehend, so daß die Vorkorrosion ebenfalls nach 100 Stunden abgebrochen werden kann, da eine längere Dauer keine weitergehenden Erkennt nisse über die Dauerfestigkeit bringt.Similar values also shows the Fig. 8, where instead ei nes alkaline cleaner, a 3% NaCl solution is used as the corrosion medium, in which the test piece is immersed during the stress test. Here, too, the Wöhler curves largely coincide with the pre-corrosion times of 100 hours, 300 hours and 1000 hours, so that the pre-corrosion can also be stopped after 100 hours, since a longer period does not provide any further knowledge about the fatigue strength.

Es wurden auch Versuche mit Verbindungen aus rost freiem Stahl durchgeführt, die in der Tendenz die gleichen Ergebnisse zeigten. Da jedoch der Einfluß der Korrosion bei Aluminiumverbindungen deutlich stärker als bei Stahlverbindungen ist, erfolgte die Beschreibung der Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der Erfindung auf der Grundlage von Aluminiumverbin dungen.Attempts have also been made to make connections from rust performed free steel, which tends to be the showed the same results. However, since the influence the corrosion in aluminum compounds is stronger than with steel connections Description of the exemplary embodiments for explanation of the invention based on aluminum compound fertilize.

Das vorbeschriebene Verfahren ermöglicht es, den Ein fluß einer Korrosion auf die Festigkeit einer Verbin dung innerhalb relativ kurzer Zeit so zu bestimmen, daß eine Extrapolation auf eine Dauerfestigkeit, d. h. auf 30 Jahre und darüber möglich ist. Durch Verwen dung von korrodierenden Medien, die den im tatsächli chen Betrieb auf die Verbindung einwirkenden Medien weitgehend entsprechen, kann die Genauigkeit der Bestimmung noch erhöht werden. Das Verfahren ist daher eine wertvolle Hilfe für die Konstruktion von Verbin dungen, die eine vorgegebene Lebensdauer erreichen sollen, wenn bekannt ist, welchen mechanischen Bela stungen und welcher korrodierenden Umgebung sie wäh rend ihrer späteren Verwendung ausgesetzt sind.The method described above makes it possible to flow of corrosion on the strength of a joint to determine within a relatively short time that extrapolation to fatigue strength, i.e. H. is possible for 30 years and over. By using formation of corrosive media that operation on the media largely correspond to the accuracy of the determination still be increased. The procedure is therefore a valuable aid for the construction of Verbin applications that achieve a specified service life if it is known which mechanical Bela and what corrosive environment you choose exposed for later use.

Claims

1. A method for determining the fatigue strength of a corrosion-prone connection between at least two structural parts, which is exposed to a specific corrosive environment and a predetermined repeated mechanical load during its intended use, using the size of the repeated load depending on the number of load repetitions up to the destruction of the connection diagrams (Wöhler curves), characterized in that first a stress-free pre-corrosion of the connection is carried out in an environment corresponding to the specific corroding environment during a time after which the duration of the pre-corrosion has practically no influence has the course of a subsequently recorded Wöhler curve, and that subsequently the previously corroded connection also corresponds to the predefined corroding environment corresponding to the environment of a predetermined one mechanical load to record a Wöhler curve until the fatigue strength is reached.

2. The method according to claim 1, characterized in net that the pre-corrosion compared to one the room temperature increased temperature leads.

3. The method according to claim 2, characterized in net that the pre-corrosion is carried out at 60 ° C becomes.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, because characterized by that in an iron Railroad car connections to be used on Dau success are checked.

5. The method according to claim 4, characterized in net that the corrosive environment of the iron rail wagons in several zones with different cher corrosion load is divided.

6. The method according to claim 5, characterized in net that the zones depending on the In indoor or outdoor atmosphere as well as each detergents used can be determined.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, there characterized in that to carry out the Pre-corrosion is a liquid corrosive medium is sprayed on the connection and that at the Carrying out the stress test the connection is immersed in the corrosive medium.

8. The method according to any one of claims 1 to 6, there characterized in that when air as corro environment is chosen, this at a certain humidity kept and their tempe rature is set so that time intervals without condensation and with condensation take turns.