DE636520C - Verfahren zum Erzielen geringerer Zugspannungen in der Aussenschicht von Bauteilen aller Art - Google Patents
Verfahren zum Erzielen geringerer Zugspannungen in der Aussenschicht von Bauteilen aller ArtInfo
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- DE636520C DE636520C DEK129028D DEK0129028D DE636520C DE 636520 C DE636520 C DE 636520C DE K129028 D DEK129028 D DE K129028D DE K0129028 D DEK0129028 D DE K0129028D DE 636520 C DE636520 C DE 636520C
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Description
In fast allen unter Spannung stehenden Körpern ist in den verschiedenen Teilen des
Körpers die Beanspruchung verschieden hoch oder nicht in gleichet Höhe zulässig, sei es
infolge der Belastungsart, des Einflusses der Form, der Oberflächenbeschaffenheit oder sonstiger
zusätzlicher Einflüsse, z.B. der Korrosion. Es sind besonders gefährdet die äußeren
Schichten, in denen eine Spannungserhöhung über die durchschnittliche Beanspruchung,
bezogen auf den Querschnitt, vorliegt oder durch Zusammenwirken von Spannung, Oberflächenempfindlichkeit des Werkstoffs,
Kerben, Korrosion-und ähnliches mehr nur eine unter dem Durchschnittswert liegende
Beanspruchung zulässig ist. Da hierdurch insbesondere für wechselnde Beanspruchung
die Abmessungen wesentlich beeinflußt werden, so bedeutet es Materialersparnis und
größere Gestaltungsfreiheit, wenn es gelingt, das Auftreten unzulässiger Spannungen an
diesen gefährdeten Stellen zu verhüten. So ist es bekannt, daß die zulässige Dauerbeanspruchung,
beispielsweise in den durch Korrosion beeinflußten Fasern sehr stark herabgesetzt
wird, wenn während des Korrosionseinflusses die Beanspruchung des Werkstoffes eine bestimmte
Höhe überschreitet.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die Herabsetzung der Zugspannungen,
damit auch die Beeinflussung außerdem noch vorhandener Querspannungen, sowie der.
beim Einwirken mehrerer in verschiedenen Richtungen angreifender Kräfte gleichzeitig
auftretenden Spannungen in den gefährdeten Teilen eines Körpers.
Der nach dem neuen Verfahren zu behandelnde Körper wird, zum mindesten an
gewünschten Stellen, unter Zugspannung gesetzt, sei es durch reine Zugkräfte, durch
auf Biegung hinwirkende Kräfte oder beide zusammen oder durch Kräfte, die eine ähnliche
Wirkung ausüben, wie sie z. B. bei Zentrifugalkräften auftritt. In diesem Spannungszustand
erfolgt eine Veränderung der Form und der Spannungen an den gefährdeten Stellen des Körpers. Diese vorteilhafte
Veränderung der Form kann bei Vorspannung mindestens der gefährdeten Stellen beispielsweise
in einer plastischen Verformung oder in einem Aufbringen von Material an gefährdeten
Stellen des Körpers bestehen. Die Veränderung der Spannungen kann in einer Verringerung, Beseitigung oder Umwandelung
von Spannungen an den bisher gefährdeten Stellen zum Ausdruck kommen. Die Wahl der Vorspannung ermöglicht es, an bestimmten
Stellen des Körpers die Größe der Spannungsänderung zu regem.
Betrachten wir den Vorgang der Formänderung bei der plastischen Verformung der
gefährdeten Stellen des Körpers. Wir lassen
686520
beispielsweise die^Bfitriebslast an dem Körper
angreifen. Dabei entstehen bei einer un gleichmäßigen- Verteilung der Spannungen
über den Querschnitt die Spannungsspitzen. Beim Drücken der Oberfläche verformen sich
diese infolge der Belastung höchstgespannten Fasern am weitestgehenden, ergeben also beispielsweise
eine Spannung Null. Der restliche Querschnitt wird dadurch stärker beanspracht, wobei der Übergang von der Zugspannung
Null zu den nunmehr gegenüber dem Zustand vor der Verformung der Außenfasern
höher gespannten inneren Fasern sich infolge der' Verformung unter Spannung in
günstigster Weise selbsttätig einstellt. Nach Wegnahme der Belastung stehen die verformten
Fasern unter einer bestimmten Druckvorspannung. Wollte man dieses Drücken in bekannter Weise ohne Vorspannung vorao
nehmen, so bieten alle Fasern, da sie nicht vorbelastet sind, praktisch gleichen Widerstand
gegen Verformung, d. h. ihr Verformungsgrad ist- lediglich von der Druckhöhe
abhängig. Es wird also die günstigste Verteilung der Verformung auf die Fasern entsprechend
ihrer Beanspruchung im Betrieb nicht erreicht, damit aber auch nicht die günstigste Verlagerung der Spannungen.
Bei der Veränderung der Form an den gefährdeten Stellen des Körpers durch Aufbrin-.
gen von Material unter Zugspannung sind die Einwirkungen u. a. abhängig von der Höhe
der Temperatur beim Aufbringen des· Materials. Geeignete Mittel zum Aufbringen
des Materials sind u. a.: Aufspritzen, chemische Verfahren oder elektrochemische
Verfahren, wie z, B. Vernickeln, Verchromen und Schweißen, Plattieren.
Geschieht das Materialaufbringen bei unbelastetem Körper, bei etwa gleicher Tempe-'
ratur des zu behandelnden Körpers und des aufzubringenden Materials, so ist das aufgebrachte
Material bei der Betriebsbelastung, abgesehen von Veränderungen durch die besonderen
Materialeigenschaften, z. B. verringerter Dehnung bei Chromüberzügen, an sich praktisch den gleichen Spannungen ausgesetzt
wie der unbehandelte Körper. Bringt man da-• gegen das Material auf den unter Spannung
stehenden Körper auf, so ist das aufgebrachte Material selbst praktisch spannungslos. Bei
steigender Belastung des Grundkörpers entstehen in der aufgebrachten Schicht Zugspannungen,
bei sinkender Belastung entstehen Druckvorspannungen. Durch Wahl der Spannung
beim Materialaufbringen können wir also die Spannung in dem aufgebrachten
Material bei bestimmten: Belastungen des Körpers auf gewünschter Höhe halten. Die
Schutzwirkung dieser Schichten, z. B. gegen Korrosion, in bezug auf Beanspruchungshöhe,
Haftfähigkeit, wird gesteigert, wie sich z. B. aus dem Einfluß der Höhe der Spannung
bei gleichzeitiger Korrosion ergibt.
Wird das Material bei örtlicher Tempe- 6g
raturerhöhung des zu behandelnden Körpers aufgebracht, z. B. wie bei der Auftragsschweißung,
so entstehen beim Wiedererkalten Schrumpfspannungen in den erhitzten Materialien.
Diese Schrumpfspannungen bedeuten eine Vorbelastung, vermindern die nutzbare Belastung.
Dehnt man gemäß dem Verfahren der Erfindung den Körper an den gefährdeten Stellen
um das Schrumpfmaß, bringt den zusatzliehen Werkstoff auf und entfernt bei einer
bestimmten Temperatur, z. B. nach Erkalten, die Belastung, so ist die Schrumpfspannung
praktisch beseitigt. Durch Änderung der Vorspannung ist nach Wegnahme der Vorbelastung
selbst eine Druckvorspannung in der aufgebrachten Außenschicht möglich.
An einigen nachstehend aufgeführten Anwendungsbeispielen werde das Verfahren weiter
erläutert. Hochbeanspruchte Schrauben, deren Gewinde beispielsweise verchromt oder
an der Oberfläche durch Rollen verdichtet wird, werden nach dem neuen Verfahren axial belastet und erhalten in diesem Zustand
die Oberflächenverdichtung oder die Verchromung. Man erreicht hierbei sicherer
und günstiger. die gewünschte Entlastung der gefährdeten Oberfläche.
Das übliche Verchromen von Turbinenschäufeln
hat bisher wenig Vorteil gezeigt, weil die Chromschicht besonders an den Ein- und Austrittskanten sehr hohen Beanspruchungen
im Betriebszustand ausgesetzt war. Beansprucht man dagegen die Schaufel etwa betriebsmäßig und verchromt sie in diesem
Zustand, so ist die Beanspruchung der Oberflächenschicht im Betrieb gegenüber der Beanspruchung
bei nach dem üblichen Verfahren hergestellten Deckschichten herabgesetzt.
Die Chriomschicht ist im Betriebszustand dich- i°5 ter, sie haftet fester. Eine derart verchromte
Schaufel kann höher beansprucht werden, insbesondere auf Biegung, weil die verminderte
Spannung der Außenfaser im Betrieb erhöhte Dauerfestigkeit ergibt.
Seildrähte können nach dem Verfahren der Erfindung ohne Beeinträchtigung ihrer benötigten
Dehnung mit verschleißfesteren oder korrosionssicheren Oberflächen versehen werden,
Leitungsdrähte mit einem Überzug nach der Erfindung hergestellt, können höher beansprucht
werden.
Bei den langen N. D.-Turbinenschaufeln
muß hochwertigster, damit teuerer und auch empfindlicher Werkstoff verwendet werden,
um den Verschleiß der Eintrittskante durch den nassen N^D^-Dampf in erträglichen
Grenzen zu halten. Man hat aus wirtschaftlichen Gründen daher versucht, die Eintrittskanten
durch Aufschweißen von mit der Schaufel gleichem oder hochwertigerem Material zu ergänzen bzw. zu schützen. Dabei
tritt jedoch eine unangenehme Schrumpfspannung in Richtung der Schaufellängsrichtung
auf, die sich u. a. in einer Vorspannung in der Schaufelkante und in einem Verziehen
to der Schaufel äußert.
Setzt man eine derartig zu behandelnde Schaufel unter Zug oder Biegung oder Zug
und Biegung bestimmter Größe und bringt in diesem Zustand das Kantenmaterial auf,
so lassen sich die Schrumpf spannungen und das Verziehen praktisch beseitigen oder gewünscht
niedrighalten oder gar in Druckvorspannung umwandeln. Damit besteht
selbst die Möglichkeit, die Ergänzung abgenutzter Schaufelkanten auszuführen, -ohne
sie vom Laufrad entfernen zu müssen.
Bei dickeren Materialschichten kann vorteilhaft die Größe der Vorspannung durch
Änderung der Spannung im Grundkörper während des Aufbringens verändert werden,
wodurch sich ein günstigerer Übergang der Spannungen zwischen Grundkörper und veränderter
Außenschicht ergibt.
Die jeweilig zu verwendende Ausführungsart des Verfahrens wird von dem Material, der
Form und Beanspruchung des Körpers sowie dem Verwendungszweck bestimmt werden.
Claims (7)
- Patentansprüche:' i. Verfahren zum Erzielen geringerer Zugspannungen bei der im Betriebe auftretenden Belastung- -in der Außenschicht von Bauteilen aller Art, dadurch gekennzeichnet, daß; durch äußere. ,Kräfte an den gefährdeten Stellen des Bauteils Zugspannungen hervorgerufen und in diesem Spannungszustand äußere Schichten mit geringeren Zugspannungen im Betrieb durch Formänderung geschaffen werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formänderung an den gefährdeten Stellen des Körpers durch Aufbringen von Werkstoff erfolgt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formänderung an den gefährdeten Stellen des Körpers durch bleibende spanlose Verformung erfolgt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführen des die Formänderung der in Frage kommenden Teile bewirkenden Stoffes auf chemischem oder elektrochemischem Wege erfolgt.
- 5. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aufzubringende Werkstoff aufgeschweißt wird.
- 6. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aufzubringende Werkstoff aufgespritzt wird.
- 7. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch äußere Kräfte hervorgerufenen Zugspannungen im Grundkörper während der Ausführung der Formänderung verändert werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEK129028D DE636520C (de) | 1933-02-15 | 1933-02-15 | Verfahren zum Erzielen geringerer Zugspannungen in der Aussenschicht von Bauteilen aller Art |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEK129028D DE636520C (de) | 1933-02-15 | 1933-02-15 | Verfahren zum Erzielen geringerer Zugspannungen in der Aussenschicht von Bauteilen aller Art |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE636520C true DE636520C (de) | 1936-10-13 |
Family
ID=7246761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEK129028D Expired DE636520C (de) | 1933-02-15 | 1933-02-15 | Verfahren zum Erzielen geringerer Zugspannungen in der Aussenschicht von Bauteilen aller Art |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE636520C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1221854B (de) * | 1956-11-02 | 1966-07-28 | Pintsch Bamag Ag | Metallwerkstueck mit Bereichen verschieden hoher Spannungsdehnung, z. B. Kurbelwelle mit Kon-struktionskerben und Verfahren zu seiner Her-stellung |
-
1933
- 1933-02-15 DE DEK129028D patent/DE636520C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1221854B (de) * | 1956-11-02 | 1966-07-28 | Pintsch Bamag Ag | Metallwerkstueck mit Bereichen verschieden hoher Spannungsdehnung, z. B. Kurbelwelle mit Kon-struktionskerben und Verfahren zu seiner Her-stellung |
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